JPH06343274A - Ultrasonic motor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide an ultrasonic motor in which a contact surface of a rotor with a stator is improved and a smooth rotation is obtained without generating noise for a long period. CONSTITUTION:An ultrasonic motor body has a stator 5 having a pectinated part 5-1, a stationary part 5-2 and a thin part 5-3 for connecting the part 5-1 to the part 5-2, and a rotor 8 having a flange 8-1 and a pectinated part 8-2, a cantilever 9 having many mesh cutouts on an upper surface of the part 5-1 of the stator 5 and a surface of the part 8-2 of the rotor 8 corresponding to the part 5-2 of the stator 5. A motor structure of both shafts is formed by using a rolling bearing 13 as a load side bearing and a plain bearing 14 of a bush as a no-load side bearing.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は概して超音波モータに関
し、より詳しくは超音波モータの振動系およびステータ
とロータとの接触面の新規な構造と駆動制御部の改良に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates generally to ultrasonic motors, and more particularly to a new structure of a vibration system of an ultrasonic motor and a contact surface between a stator and a rotor, and improvement of a drive control unit.

【０００２】[0002]

【従来の技術】近来、電磁モータに代わる新しいモータ
として超音波モータが注目を浴びている。超音波モータ
は、小型、軽量、薄型で低速・高トルクが得られ、ギヤ
レス化、ブレーキレス化が可能であり、応答性が良く、
磁気ノイズが出ない等の特徴を有している。2. Description of the Related Art Ultrasonic motors have recently attracted attention as new motors to replace electromagnetic motors. Ultrasonic motors are small, lightweight, thin, low speed and high torque, gearless and brakeless, and have good responsiveness.
It has features such as no magnetic noise.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする問題点】しかし、超音波モー
タは超音波振動により回転力を作るという駆動原理を利
用するために、固定部と回転部のエネルギー伝達がステ
ータとロータが接触する摩擦方式であること、超音波振
動の機械共振を用いるために、温度変化や負荷変動の影
響を大きく受けること、停止時と起動時と回転時で振動
の精鋭度が異なり、最適なドライブポイントが変化し
て、モータ特性に影響を与える等の問題がある。次に従
来の超音波モータの欠点を列挙し、詳しく説明する。However, since the ultrasonic motor utilizes the driving principle that a rotational force is generated by ultrasonic vibration, energy transfer between the stationary part and the rotating part is performed by the friction method in which the stator and the rotor are in contact with each other. Since the mechanical resonance of ultrasonic vibration is used, it is greatly affected by temperature changes and load fluctuations, and the sharpness of vibration differs at stop, start and rotation, and the optimum drive point changes. Therefore, there are problems such as affecting the motor characteristics. Next, the drawbacks of the conventional ultrasonic motor will be listed and described in detail.

【０００４】（１）進行する振動波を励起するため、二
つの電極群を片方を９０°、他の一方を２７０°物理的
にずらせていた。このため駆動に用いる共振近傍に、１
波長短い波の共振と、１波長長い波の共振が生じて３峰
特性となり（図２の実線曲線参照）、それぞれの共振で
回転方向と回転数が異なるために、常に主峰で駆動する
必要があった。従って、回転方向、回転数を一定にする
ため周波数自動追尾回路や電圧制御および電流制御ある
いは位相制御等を並列処理する必要があり、駆動制御部
が複雑になり、かつ、制御精度が低かった。これを解決
するために、対向する正極の中央に他の正極の境界を位
置させるか（図３参照）、あるいは圧電セラミックスの
電極の大きさをプラス・マイナス１０％程度内で変えて
（図４参照）、９０°位相差を作り共振特性を単峰特性
としている。しかし、これでもなお共振特性が鋭いた
め、温度変化や負荷の状態、取付方法等により、数ｋＨ
ｚも共振周波数が変化する。このため回転数が設定値、
例えば３００ｒｐｍが、１５０ｒｐｍにまで半減する
（図２の破線曲線参照）。(1) In order to excite the traveling vibration wave, one of the two electrode groups is physically displaced by 90 ° and the other is physically displaced by 270 °. Therefore, 1 near the resonance used for driving
Resonance of a wave with a short wavelength and resonance of a wave with a long wavelength occur, resulting in a three-peak characteristic (see the solid line curve in FIG. 2). Since the rotation direction and the rotational speed are different for each resonance, it is always necessary to drive the main peak. there were. Therefore, in order to keep the rotation direction and the rotation speed constant, it is necessary to perform the frequency automatic tracking circuit, the voltage control, the current control, the phase control, and the like in parallel, which complicates the drive control unit and reduces the control accuracy. In order to solve this, either the boundary of another positive electrode is located in the center of the positive electrode facing the other (see FIG. 3), or the size of the electrode of the piezoelectric ceramic is changed within plus or minus 10% (see FIG. 4). (Refer to FIG. 3), a 90 ° phase difference is created and the resonance characteristic is a single peak characteristic. However, the resonance characteristic is still sharp, so it may be several kH depending on the temperature change, load condition, mounting method, etc.
The resonance frequency of z also changes. Therefore, the rotation speed is the set value,
For example, 300 rpm is halved to 150 rpm (see the broken line curve in FIG. 2).

【０００５】（２）超音波モータ本体の圧電セラミック
スと金属を貼り合わせることにより構成されるステータ
は、周囲温度が例えば−２５°Ｃ〜＋７５°Ｃまで１０
０°Ｃ程度変化すると、ステータの共振周波数は１．４
ｋＨｚ〜３ｋＨｚ程度変化する。この周波数の変化によ
り、超音波モータのドライブ点が変化して、回転数が設
定値に対して半減する。(2) The stator constructed by laminating the piezoelectric ceramics and the metal of the ultrasonic motor main body has an ambient temperature of, for example, -25 ° C to + 75 ° C.
When the temperature changes by about 0 ° C, the resonance frequency of the stator becomes 1.4.
The frequency changes from about 3 kHz to about 3 kHz. Due to this change in frequency, the drive point of the ultrasonic motor changes, and the rotation speed is halved with respect to the set value.

【０００６】（３）ステータに発生する進行する振動波
をロータに回転力として作用させる目的で、樹脂製のラ
イニング材を介してステータの運動エネルギーをロータ
に伝達していた。すなわち、ステータとロータ間は摩擦
接触であり、かつ、両者間の押付力が大きいため、パラ
メータ値が高く、接触面となるステータの表面と、ロー
タ下部に取り付けられたライニング材表面は、摩擦熱と
超音波振動でミクロに、連続的に破壊されて、界面にこ
の破壊により生じた物質がタール化して付着し、エネル
ギー伝達係数が次第に低下する。この結果回転数、トル
ク変動が生じて耳障りな騒音が発生したり、起動不良等
が頻発する。なお、ライニング材の使用目的は、ロータ
とステータが叩き合うときの金属的な衝撃騒音を緩和
し、耐摩耗性の高い材料により接触面の状態を変化少な
く維持して、回転数とトルクの特性あるいは起動性等を
安定させることである。回転力伝達のメカニズムは、駆
動周波数の速度で進行する振動波の進行方向と、相反す
る方向の作用力がロータのライニング材表面に作用する
ので、押圧されているロータが作用力の方向に回転す
る。ステータとロータ（ライニング材）は、進行する振
動波の近傍で接触するので、ライニング材はロータの回
転速度と進行波の速度の差分の変形を生じながら回転す
る。この変形は弾性限界に達しては初期化されるので、
数回転に１回程度の微振動が発生する。またこの変形と
緩和の繰り返しにより、ライニング材の接触表面でのミ
クロな破壊が進行する。(3) Kinetic energy of the stator is transmitted to the rotor through a resin lining material for the purpose of causing a traveling vibration wave generated in the stator to act on the rotor as a rotational force. That is, since the stator and the rotor are in frictional contact and the pressing force between them is large, the parameter value is high, and the surface of the stator, which is the contact surface, and the surface of the lining material attached to the lower part of the rotor have frictional heat. Then, ultrasonic vibration causes microscopic and continuous destruction, and the substance produced by this destruction is tarified and attached to the interface, and the energy transfer coefficient gradually decreases. As a result, the rotational speed and torque fluctuate, which causes annoying noise and frequent start-up failures. The purpose of using the lining material is to mitigate metallic impact noise when the rotor and stator strike each other, and to maintain the contact surface state with little change due to a material with high wear resistance, and to improve the rotational speed and torque characteristics. Alternatively, it is to stabilize the startability. The mechanism of torque transmission is that the acting force in the direction opposite to the traveling direction of the vibration wave traveling at the speed of the driving frequency acts on the surface of the lining material of the rotor, so the pressed rotor rotates in the direction of the acting force. To do. Since the stator and the rotor (lining material) come into contact with each other in the vicinity of the traveling vibration wave, the lining material rotates while causing the deformation of the difference between the rotational speed of the rotor and the speed of the traveling wave. This deformation is initialized after reaching the elastic limit,
A slight vibration occurs about once every several rotations. In addition, microdestruction on the contact surface of the lining material progresses by repeating this deformation and relaxation.

【０００７】（４）ステータとロータとの接触部側の表
面部には、モータ効率を高くする目的で、櫛歯部が設け
られている。しかし、この櫛歯部は、ベース部の超音波
の横振動を拡大するとともに降起するホーン効果を示し
た。このため櫛歯部の中心部で局部的に発熱するととも
に、相手材であるロータのライニング材表面が変形し、
最終的に破壊する。このため騒音が発生し回転数−トル
ク特性が不安定になった。(4) Comb teeth are provided on the surface of the contact portion between the stator and the rotor for the purpose of improving motor efficiency. However, this comb-tooth portion showed a horn effect that expands the transverse vibration of the ultrasonic waves of the base portion and raises it. For this reason, heat is locally generated at the center of the comb teeth, and the surface of the lining material of the mating rotor is deformed,
Finally destroy. As a result, noise was generated and the rotation speed-torque characteristics became unstable.

【０００８】（５）モータ効率を高めるために、ステー
タに櫛歯部が形成されていた。この櫛歯部はメタルソー
やすり割フライス等の切削機械を使用して溝加工される
ために、櫛歯部間の溝幅が１ｍｍ程度以上の寸法に形成
されていた。ロータとステータは強い力で押圧されるの
で、ロータに固定されたライニング材が変形し、この溝
に食い込み、起動時にゴトゴト感を発生したり、起動不
良が生じた。(5) Comb teeth are formed on the stator in order to improve motor efficiency. Since the comb tooth portions are grooved using a cutting machine such as a metal saw or a slot milling machine, the groove width between the comb tooth portions is formed to be about 1 mm or more. Since the rotor and the stator are pressed by a strong force, the lining material fixed to the rotor is deformed and bites into this groove, causing a tingling sensation at the time of starting, and a starting failure.

【０００９】（６）ステータはアルミニュームや燐青銅
あるいはステンレススチール等の金属から作られていた
ので、大きな機械出力を得るには材料のヤング率が低か
った。(6) Since the stator is made of a metal such as aluminum, phosphor bronze or stainless steel, the Young's modulus of the material is low to obtain a large mechanical output.

【００１０】（７）ステータとロータの接触表面にアル
マイト皮膜や炭化ニッケル等のプラズマ溶射が保護膜と
して用いられていたが、寿命が１０分程度でしかなかっ
た。(7) Plasma spraying of an alumite coating or nickel carbide was used as a protective coating on the contact surfaces of the stator and rotor, but the life was only about 10 minutes.

【００１１】（８）ステータとロータが摩擦接触である
ことと、使用材料の熱変形温度が低いため接触界面に破
壊された材料がタール化して付着した。(8) Since the stator and the rotor are in frictional contact with each other and the heat deformation temperature of the material used is low, the destroyed material tars and adheres.

【００１２】（９）ライニング材が劣化して接触面に付
着し、モータ特性が著しく変化した。(9) The lining material deteriorates and adheres to the contact surface, and the motor characteristics change significantly.

【００１３】（１０）ステータはアルミニュームや燐青
銅あるいはステンレススチール等を基材にして圧電セラ
ミックスを貼り合わせて構成されているが、圧電セラミ
ックスの線膨張率が２〜６×１０^−６であるのに比べて
貼り合わされる他の材料の線膨張率は２倍から５倍程度
大きいために、この貼り合わせに起因する温度変化によ
る熱歪みが大きくなり、このためモータの回転数が半減
した。(10) The stator is constructed by laminating piezoelectric ceramics using aluminum, phosphor bronze, stainless steel or the like as a base material, and the linear expansion coefficient of the piezoelectric ceramics is 2 to 6 × 10 ⁻⁶ . Compared with the above, since the linear expansion coefficient of the other materials to be bonded is about 2 to 5 times larger, the thermal strain due to the temperature change due to the bonding is increased, and the number of rotations of the motor is reduced by half.

【００１４】（１１）ステータの全面が振動するため
に、その振動を抑制せずに固定するのに、櫛歯部間の溝
にプラスチックの爪を複数差し込んだり、振動の節部等
の振動振幅の最小となる位置を選んで細いビス等を用い
て固定していた。しかし、これではルーズな固定となり
ステータが動いたり、騒音が発生したり、ロータとの位
置ずれが生じてモータ特性が変化した。また、ビス等を
用いて固定した場合、駆動回路、すなわち、発振回路の
アースとケースアースが共通のアースとなり、他の機器
に接続すると誤動作を起こすことがあった。(11) Since the entire surface of the stator vibrates, a plurality of plastic claws are inserted in the grooves between the comb teeth or the vibration amplitude of the nodes of the vibration is used to fix the vibration without suppressing the vibration. The minimum position was selected and fixed with thin screws. However, this causes loose fixation, the stator moves, noise is generated, and the motor is displaced due to a positional deviation from the rotor. Further, when fixed by using a screw or the like, the ground of the drive circuit, that is, the ground of the oscillation circuit and the case ground serve as a common ground, and malfunction may occur when connected to another device.

【００１５】（１２）回転方向や回転数を一定にするた
め、あるいはモータの起動を確実に開始させるために、
周波数スイープ回路や周波数自動追尾回路、または電圧
制御および電流制御あるいは位相制御等を並列処理した
ために複雑な構成となり、かつ、制御精度の低いものと
なっていた。(12) In order to keep the rotation direction and the number of rotations constant, or to surely start the motor,
Since the frequency sweep circuit, the frequency automatic tracking circuit, or the voltage control and the current control or the phase control are processed in parallel, the configuration is complicated and the control accuracy is low.

【００１６】（１３）ステータがリング形状となってい
て、正極と負極が例えば１８極等の多数の極に分割され
ている。また、振動の次数は１次のモードを励振してい
るので、両端付近の長さが約８０％の位置に振動の節が
できる撓み振動モードで振動する。振動子の極数が多く
なると、リング形振動子の振動振幅は内周付近で最小、
外周付近で最大となるので、従来のようにリングの内周
部よりさらに内周部にばね圧力を加えてもリングの外周
部の振動をダンピングすることができずに負荷変動や温
度変化により騒音を発生したり、モータの特性に変化が
生じたりした。(13) The stator has a ring shape, and the positive electrode and the negative electrode are divided into a large number of poles such as 18 poles. Further, since the order of vibration excites the first-order mode, it vibrates in the flexural vibration mode in which there is a node of vibration at a position where the length near both ends is about 80%. When the number of poles of the vibrator increases, the vibration amplitude of the ring-shaped vibrator becomes minimum near the inner circumference,
Since it becomes the maximum near the outer circumference, even if spring pressure is applied more to the inner circumference than the inner circumference of the ring as in the past, it is not possible to damp the vibration of the outer circumference of the ring and noise due to load fluctuations and temperature changes. Occurred or the characteristics of the motor changed.

【００１７】（１４）出力軸が、ステータを貫通してそ
の下部に設けられた転り軸受（ベアリング）により側圧
を受ける構造となっていた。エンコーダを取り付ける場
合は、上部にエンコーダによる側圧から保護するため
に、ステータの上部に第２の転り軸受を用いたものもあ
るが、モータのトルク伝達がステータとロータの間の摩
擦接触で行なわれるので、１本の出力軸を三つの軸受で
受けることになり、出力伝達が不完全となって、騒音の
発生や初期特性の確保が困難となり、また、良品率が悪
くなった。(14) The output shaft has a structure in which the output shaft receives lateral pressure by a rolling bearing (bearing) provided below the stator. When an encoder is attached, there is also one using a second rolling bearing on the upper part of the stator to protect the upper part from lateral pressure by the encoder, but torque transmission of the motor is performed by frictional contact between the stator and the rotor. As a result, one output shaft is received by three bearings, output transmission is incomplete, it becomes difficult to generate noise and secure initial characteristics, and the yield rate is poor.

【００１８】[0018]

【問題を解決するための手段および作用】前述の欠点に
付した項目番号（１）〜（１４）に対応させて、その欠
点を解決する手段について説明する。[Means and Actions for Solving the Problems] Means for solving the drawbacks will be described in correspondence with the item numbers (1) to (14) attached to the above-mentioned drawbacks.

【００１９】（１）ステータの機械的品質係数Ｑを低い
値に設定し、回転数変化を１０％以内におさめた。（図
２の一点鎖線曲線参照）。(1) The mechanical quality factor Q of the stator is set to a low value, and the change in the rotational speed is kept within 10%. (See the dashed-dotted line curve in FIG. 2).

【００２０】（２）圧電セラミックスの各電極の大きさ
を周方向に１０％程度変化させて電極群を構成すると
（図５参照）、機械共振特性がダンピングされてなだら
かになり、周囲温度が１００゜Ｃ程度変化してもさほど
大きくドライプ点が変化せず回転数はほぼ一定値を保っ
た。(2) When the size of each electrode of the piezoelectric ceramic is changed by about 10% in the circumferential direction to form the electrode group (see FIG. 5), the mechanical resonance characteristics are damped and become gentle, and the ambient temperature is 100%. Even if the temperature was changed by about ° C, the drive point did not change so much and the rotation speed remained almost constant.

【００２１】（３）ライニング材を使用せずに、ロータ
のステータの両櫛歯部の接触部分の表面に細かい網の目
状の切り欠きを設け、多数の細かい片持梁部を形成し
た。押圧力の小さい範囲では、ロータの回転速度と進行
波の速度との差分の変形の力が櫛歯部の片持梁部に作用
し、進行波のピークの通過後、片持梁部は瞬時に初期の
位置に戻るので、ほぼライニング材と同様の効果を得る
ことができた。これによって数１０ｋｇの押圧力におい
ても騒音を発生せずに滑らかに回転した。これは細かい
多数の片持梁部が、ステータの発生する回転方向の作用
力を受けて撓むことによりエネルギーを吸収するところ
となって、より大きな回転力とトルクを実現したことに
よるものである。さらに、片持梁部によってホーン効果
が著しく緩和され、超音波エネルギーによるステータと
ロータの両表面部での溶着をなくし回転数−トルク特性
が安定した。(3) A fine mesh-shaped notch was provided on the surface of the contact portion of both comb teeth of the stator of the rotor without using a lining material to form a large number of fine cantilever beams. In the range where the pressing force is small, the deformation force, which is the difference between the rotational speed of the rotor and the velocity of the traveling wave, acts on the cantilever portion of the comb tooth, and after the peak of the traveling wave passes, the cantilever portion is instantaneous. Since it returned to the initial position, it was possible to obtain almost the same effect as the lining material. As a result, even with a pressing force of several tens of kilograms, it smoothly rotated without generating noise. This is because a large number of small cantilever beams absorb the energy by bending by receiving the acting force in the rotation direction generated by the stator, thereby realizing a larger rotating force and torque. . Further, the cantilever portion remarkably alleviates the horn effect, eliminates welding on both surface portions of the stator and rotor due to ultrasonic energy, and stabilizes the rotational speed-torque characteristic.

【００２２】（４）ロータの櫛歯部の数とステータの櫛
歯部の数を同数に選んだ。例えば、ステータの電極数が
１８極で構成されている場合、一つの電極には４組の櫛
歯部が設けられることになり、ステータ表面の櫛歯部の
総数は７２個になる。ここで、ステータ上を移動する進
行する振動波の波数は９波長なので、ロータにステータ
の櫛歯部と同数の櫛歯部を形成すると、振動系が同じに
なり、ロータ上にステータの振動波が誘起されて、９０
°遅れた進行波がロータ表面に励起される。従って、ス
テータ上の進行する振動波とロータ上に進行する振動波
が位置的に９０゜ずれて噛み合うので、ステータが発生
する回転力とトルクを効率よくロータに伝達できる。(4) The number of comb teeth of the rotor and the number of comb teeth of the stator were selected to be the same. For example, when the number of electrodes of the stator is 18 poles, four comb teeth are provided for one electrode, and the total number of comb teeth on the surface of the stator is 72. Here, since the number of traveling vibration waves moving on the stator is 9 wavelengths, if the same number of comb tooth portions as the stator comb tooth portions are formed on the rotor, the vibration system becomes the same, and the stator vibration wave is formed on the rotor. Is induced, 90
A delayed traveling wave is excited on the rotor surface. Therefore, the vibration wave advancing on the stator and the vibration wave advancing on the rotor are meshed with each other with a positional shift of 90 °, so that the rotational force and torque generated by the stator can be efficiently transmitted to the rotor.

【００２３】（５）櫛歯部と櫛歯部間の溝幅を０．５〜
０．１ｍｍに形成した。これによって起動時におけるゴ
トゴト感と起動不良がなくなり、ワウやジッターも従来
の数％から０．１％台に改善できた。(5) The groove width between the comb teeth is 0.5 to
It was formed to have a thickness of 0.1 mm. As a result, there was no rugged feeling at startup and poor startup, and wah and jitter could be improved from the conventional several% to the 0.1% range.

【００２４】（６）超硬合金やダイス鋼、ハイス材料
等、高強度あるいは高剛性材料をステータとして使用し
た。これによって発生トルクが２倍〜５倍に向上させる
ことが可能になった。(6) A high-strength or high-rigidity material such as cemented carbide, die steel, and high-speed steel was used as the stator. This makes it possible to increase the generated torque by a factor of 2 to 5.

【００２５】（７）ダイヤモンド、ボロン、硬質カーボ
ン等の薄膜またはチタンのイオンブレーティング薄膜を
使用した。これによって高速回転で数１００時間の間安
定した特性が得られた。(7) A thin film of diamond, boron, hard carbon or the like or an ion plating thin film of titanium was used. As a result, stable characteristics were obtained at high speed for several hundred hours.

【００２６】（８）ステータとロータ間に小球を介在さ
せた。小球の自転により接触面が入れ替わるので、長寿
命化し、すべり損失がなくなり高速回転が可能となっ
た。小球を多数に用いて大トルク化を図った。ステータ
および（または）ロータに案内溝を設けて、この溝に小
球を嵌合させてモータを安定させた。(8) Small balls are interposed between the stator and the rotor. Since the contact surface is changed by the rotation of the small balls, the life is extended, there is no slip loss, and high-speed rotation is possible. Larger torque was achieved by using many small balls. Guide grooves were provided in the stator and / or the rotor, and small balls were fitted into these grooves to stabilize the motor.

【００２７】（９）ライニング材を使用する場合には、
ロータにライニング材を固定して、その一部分に潤滑剤
および（または）研磨剤を充填させ、時間の経過ととも
にステータとロータの接触面に微量の潤滑剤（および）
または研磨剤による薄膜効果で接触界面を初期化させ
て、数１０００時間の間安定したモータ特性を得た。(9) When using a lining material,
The lining material is fixed to the rotor, a part of it is filled with lubricant and / or abrasive, and a small amount of lubricant (and) is applied to the contact surface of the stator and rotor over time.
Alternatively, the contact interface was initialized by the thin film effect of the abrasive, and stable motor characteristics were obtained for several thousand hours.

【００２８】（１０）ステータ材料にアルミニューム
（線膨張率２３．１×１０^−６）を使用した場合、圧電
セラミックスの接着面側の表面に銀（同１８．９×１０
^−６）の薄膜を蒸着し、さらにその上にニッケル（同１
３．４×１０^−６）を蒸着等の方法で各材料を積層化さ
せて、線膨張率の傾斜材料とした。これで圧電セラミッ
クス（同２〜６×１０^−６）を貼り合わせても、この貼
り合わせに起因する温度変化による熱歪みは僅かなレベ
ルとなり、回転数はほぼ一定した値を示した。また、ス
テータの接着面側に表面を数１０μｍ〜数１００μｍの
ピッチで網の目状に切削して、細かい溝を入れた上に、
接着剤を用いて圧電セラミックスを貼り合わせても、同
様に温度変化による熱歪みは僅かなレベルとなり回転数
はほぼ一定した値を示した。(10) When aluminum (coefficient of linear expansion of 23.1 × 10 ⁻⁶ ) is used as the stator material, silver (18.9 × 10 5
^-6 ) thin film is vapor-deposited and nickel (1
Each material was laminated by a method such as vapor deposition to obtain a material having a linear expansion coefficient of 3.4 × 10 ⁻⁶ ). Even if the piezoelectric ceramics (2-6 × 10 ⁻⁶ ) were bonded together, the thermal strain due to the temperature change due to this bonding was at a slight level, and the rotation speed showed a substantially constant value. In addition, the surface of the bonding surface of the stator is cut into a mesh shape at a pitch of several tens of μm to several hundreds of μm to form fine grooves.
Even when the piezoelectric ceramics were bonded together using an adhesive, the thermal strain due to the temperature change was also at a slight level, and the rotation speed showed a substantially constant value.

【００２９】（１１）ステータの駆動周波数を決定する
ステータのベース部の振動の中性面に、ベース部の厚み
の１／１０〜１／３の厚みとなる薄肉部を形成して、こ
の薄肉部の厚みとその長さとの比を１：１，５〜１：３
の範囲に設計した。ベース部と相対向する薄肉部の端面
にステータの固定部のボスを設けた。ステータの固定部
は熱伝達の良い絶縁材料からなる振動吸収台を介して、
ビス等でモータフレームに固定する。ステータの固定ビ
スは絶縁材料からなるフランジ付きブッシュを介してス
テータの取付穴に挿入されるので、ステータのアースと
ケースのアースは電気的に接続されていない。上記薄肉
部と固定部および振動吸収台等を用いた超音波モータは
ダンピングがよく利くので大トルク化が可能となり、放
熱性が良くステータの超音波振動がケースに伝わらず、
モータ効率を高める効果がある。(11) A thin portion having a thickness of 1/10 to 1/3 of the thickness of the base portion is formed on the neutral surface of the vibration of the base portion of the stator which determines the driving frequency of the stator. The ratio between the thickness of the part and its length is 1: 1, 5 to 1: 3
Designed in the range of. A boss for the fixed portion of the stator was provided on the end face of the thin portion facing the base portion. The fixed part of the stator is connected via a vibration absorber made of an insulating material with good heat transfer,
Fix it to the motor frame with screws. Since the fixing screw of the stator is inserted into the mounting hole of the stator via the flanged bush made of an insulating material, the ground of the stator and the ground of the case are not electrically connected. Since the ultrasonic motor using the thin portion, the fixed portion, the vibration absorbing table, etc. is well damped, it is possible to increase the torque, the heat dissipation is good, and the ultrasonic vibration of the stator is not transmitted to the case.
This has the effect of increasing motor efficiency.

【００３０】（１２）ステータをそのまま発振回路の一
部である発振子として用いた自励発振回路を構成して、
部品点数の少ないハートレー形の発振回路あるいはコル
ピッツ形の発振回路またはコレクタ同調形の発振回路を
実現させた。また、モータの負荷変動や周波数変化に同
調させ、常に安定した回転数を維持させることができ
た。さらに、正極を発振子として用いて、正弦波信号用
の自励発振回路を構成して、この周波数信号のゼロクロ
ス点でトリガをかけて、他励発振回路を構成させると進
行する進行波の定常波成分をほぼ完全に無くすことが可
能となりモータ特性の安定化が図れた。(12) A self-excited oscillating circuit using the stator as it is as an oscillator, which is a part of the oscillating circuit,
We have realized a Hartley oscillator circuit, a Colpitts oscillator circuit, or a collector tuning oscillator circuit with a small number of parts. In addition, it was possible to maintain a stable rotation speed by synchronizing with motor load fluctuations and frequency changes. Furthermore, a self-excited oscillation circuit for a sine wave signal is constructed by using the positive electrode as an oscillator, and a trigger is applied at the zero-cross point of this frequency signal to construct a separately excited oscillation circuit. It became possible to eliminate the components almost completely, and the motor characteristics were stabilized.

【００３１】（１３）ばねによるばね圧力を、ロータに
リングの外周より外周部となる位置で加えて、超音波振
動を程よく抑制させ騒音の発生のない常に安定したモー
タ特性を得た。(13) The spring pressure by the spring is applied to the rotor at a position that is closer to the outer periphery than the outer periphery of the ring, so that ultrasonic vibrations are suppressed moderately and stable motor characteristics without noise are obtained.

【００３２】（１４）ステータの上部に軸受長の長い幅
広の転り軸受（ベアリング）を固定して、ステータの下
部にはフレーム等と接する面に球形あるいは球形の一部
からなる曲率を有する滑り軸受を挿入して両持構造の超
音波モータとした、転り軸受と出力軸の精度で平行度と
垂直度の精度が決まり、この精度に習うようにして滑り
軸受の球形面がフレーム内を移動して安定位置まで動く
ので軸受部が３軸受嵌合（地獄）とならない。軸受が自
在に回転するので高い精度を要せずして、良品率のよい
高品質のモータを得た。(14) A wide rolling bearing (bearing) having a long bearing length is fixed to the upper portion of the stator, and a sliding portion having a spherical shape or a part of a spherical shape on the lower surface of the stator is in contact with the frame or the like. The precision of parallelism and verticality is determined by the precision of the rolling bearing and the output shaft by using a double-supported ultrasonic motor with a bearing inserted. The bearing does not fit into three bearings (hell) because it moves and moves to a stable position. The bearings rotate freely, so high precision is not required, and a high-quality motor with a good product rate is obtained.

【００３３】[0033]

【実施例】以下実施例について説明する。図１は本発明
の超音波モータの超音波モータ本体Ｍの断面図である。
なお、中心線Ｌを中心にして左右対称であるので、右側
は省略し、左側のみを示す。超音波モータ本体Ｍの主要
部はステータ５とロータ８とからなり、駆動制御部Ｃ
（図１０参照）によって駆動される。１はフレームで滑
り軸受１４を介してシャフト３が挿入されている。２は
フランジケースで転り軸受（ベアリング）１３が取り付
けられている。セットねじ２１はフレーム１とフランジ
ケース２を固定する。１１はシャフトフランジでロック
ねじ１２によってシャフト３に固定されている。シャフ
トフランジ１１と転り軸受１３との間にシム１９が挿入
されている。なお、ステータとロータを構成する金属材
料としては、高強度材料あるいは高剛性材料、または超
合金、ダイス鋼、ハイス鋼等が使用できる。EXAMPLES Examples will be described below. FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic motor main body M of the ultrasonic motor of the present invention.
Since it is symmetrical about the center line L, the right side is omitted and only the left side is shown. The main part of the ultrasonic motor main body M is composed of a stator 5 and a rotor 8, and a drive controller C
(See FIG. 10). Reference numeral 1 denotes a frame into which a shaft 3 is inserted via a slide bearing 14. Reference numeral 2 denotes a flange case to which a rolling bearing (bearing) 13 is attached. The set screw 21 fixes the frame 1 and the flange case 2. A shaft flange 11 is fixed to the shaft 3 by a lock screw 12. A shim 19 is inserted between the shaft flange 11 and the rolling bearing 13. As the metal material forming the stator and the rotor, a high-strength material or a high-rigidity material, a superalloy, a die steel, a high-speed steel or the like can be used.

【００３４】ステータ５は櫛歯部５−１と固定部５−２
とこれら両者を連結する薄肉部５−３によって構成され
ている。４はステータの底面に貼り合わされた圧電セラ
ミックスで、この表面に電極が設けられている。ステー
タの構造については後ほど詳しく説明する。ステータ５
はその固定部５−２が絶縁材料からなるフランジ付きブ
ッシュ２０を介して固定ビス１８によってフレーム１に
固定されている。１７はステータ５の固定部５−２とフ
レーム１の間に挿入されている絶縁弾性材で、振動吸収
台の働きをする。５ａはステータのベース部である。The stator 5 has a comb tooth portion 5-1 and a fixed portion 5-2.
And a thin portion 5-3 connecting both of them. Reference numeral 4 is a piezoelectric ceramics bonded to the bottom surface of the stator, and electrodes are provided on this surface. The structure of the stator will be described later in detail. Stator 5
The fixing portion 5-2 is fixed to the frame 1 by a fixing screw 18 via a flanged bush 20 made of an insulating material. Reference numeral 17 denotes an insulating elastic material inserted between the fixed portion 5-2 of the stator 5 and the frame 1 and serves as a vibration absorbing table. 5a is a base portion of the stator.

【００３５】ロータ８はフランジ部８−１と櫛歯部８−
２からなる。この櫛歯部に網の目状の切り欠きが設けら
れ、片持梁部７がステータ５の櫛歯部５−１（詳しくは
後ほど説明する片持梁部９）上に載置されている。ロー
タの構造についても後ほど詳しく説明する。ばね１０が
ロータ８のフランジ部８−１とシャフトフランジ１１の
肩部との間に介在されている。滑り軸受１４は、フレー
ム１に固定したＣリング１６によって支承されている。
滑り軸受１４とＣリング１６の間にスラスト板１５が挿
入されている。The rotor 8 has a flange portion 8-1 and a comb tooth portion 8-.
It consists of two. A mesh-shaped notch is provided in the comb tooth portion, and the cantilever beam portion 7 is placed on the comb tooth portion 5-1 of the stator 5 (more specifically, a cantilever beam portion 9 described later). . The structure of the rotor will also be described later in detail. The spring 10 is interposed between the flange portion 8-1 of the rotor 8 and the shoulder portion of the shaft flange 11. The plain bearing 14 is supported by a C ring 16 fixed to the frame 1.
A thrust plate 15 is inserted between the plain bearing 14 and the C ring 16.

【００３６】図６を参照して、ステータ５の構造につい
て詳しく説明する。ステータのもつ機械的品質係数Ｑは
低いものとする。これによって回転数変化を１０％以内
とした。ステータの圧電セラミックスが発振回路の一部
となり常に振動振幅が最大となる回転数と回転方向が一
定の駆動を安定して行えるようにした。櫛歯部５−１の
上面（ロータと接触する面）に片持梁部９を０．５ｍｍ
〜０．１ｍｍ程度の間隔で設けている。この片持梁部９
の表面部にはさらに多数の細かい片持梁部が形成されて
いる。このピッチは数μｍから数１００μｍである。す
なわち、一つの目が１０数μｍから数ｍｍの網の目状を
なしている。前記片持梁部９の長さは駆動波長λの１／
４近傍以下であるのが好ましい。櫛歯部５−１の片持梁
部９を設けたのとは反対側（底面）、すなわち、圧電セ
ラミックスを貼り合わせる面に網の目状に切り欠きを設
けて圧電セラミックスとの線膨張率を吸収している。ス
テータ５の薄肉部５−３の厚みと、その長さとの比は
１：１，５〜１：３近傍とした。ステータの金属部と圧
電セラミックスを貼り合わせて一体構成する高温材料と
しては、銀、ハンダ、およびビスアレイミド・トリアジ
ン等の高耐熱付加重合型熱硬化性樹脂等の貼り合わせ材
料が使用できる。The structure of the stator 5 will be described in detail with reference to FIG. The mechanical quality factor Q of the stator is low. As a result, the change in the number of revolutions was set within 10%. Piezoelectric ceramics of the stator become a part of the oscillation circuit, and stable driving can be performed with a constant rotation speed and rotation direction that maximizes the vibration amplitude. The cantilever beam portion 9 is 0.5 mm on the upper surface (the surface that contacts the rotor) of the comb tooth portion 5-1.
They are provided at intervals of about 0.1 mm. This cantilever beam 9
A large number of fine cantilever portions are formed on the surface portion of the. This pitch is several μm to several hundred μm. That is, one eye has a mesh shape of 10 to several μm to several mm. The length of the cantilever beam portion 9 is 1 / the driving wavelength λ.
It is preferably 4 or less. A linear expansion coefficient with the piezoelectric ceramics is provided by forming a mesh-like notch on the side (bottom surface) opposite to the side where the cantilever portion 9 of the comb tooth portion 5-1 is provided, that is, on the surface to which the piezoelectric ceramics are bonded. Is absorbed. The ratio of the thickness of the thin-walled portion 5-3 of the stator 5 to the length thereof was in the vicinity of 1: 1, 5 to 1: 3. As the high-temperature material integrally formed by bonding the metal portion of the stator and the piezoelectric ceramics, a bonding material such as silver, solder, and a high heat-resistant addition-polymerization type thermosetting resin such as bisaryamide / triazine can be used.

【００３７】次に、図７を参照して、ロータ８の構造に
ついて詳しく説明する。ロータ８のステータ５と接触す
る櫛歯部８−２の表面をステータの櫛歯部５−１の分割
数と同数に分割している。この櫛歯部８−２に網の目状
の切り欠きを設け、片持梁部７を形成している。片持梁
部のピッチ数は数μｍから数１００μｍであり、長さは
１０数μｍから数ｍｍである。回転力の伝達に金属球お
よび単結晶球あるいはセラミック球またはプラスチック
ボール等の複数の直径２ｍｍ以下の球２１（図８参照）
を介して行わせるようにしてもよい。図８、図９に示す
ように、小球の案内溝としてステータおよび（または）
ロータの表面に断面がＶ形（９ａ，８ａ）または半円形
（９ｂ，８ｂ）の溝を形成してもよい。ロータのステー
タとの接触部にライニング材を用いた場合、その一部に
潤滑剤および（または）研磨剤を充填してもよい。Next, the structure of the rotor 8 will be described in detail with reference to FIG. The surface of the comb tooth portion 8-2 that contacts the stator 5 of the rotor 8 is divided into the same number as the number of divisions of the comb tooth portion 5-1 of the stator. A mesh-shaped notch is provided in the comb tooth portion 8-2 to form the cantilever portion 7. The number of pitches of the cantilever portion is from several μm to several hundred μm, and the length is from several ten μm to several mm. A plurality of spheres 21 having a diameter of 2 mm or less, such as metal spheres, single crystal spheres, ceramic spheres, plastic balls, etc., for transmitting rotational force (see FIG. 8)
You may make it carry out via. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the stator and / or
V-shaped (9a, 8a) or semi-circular (9b, 8b) grooves may be formed on the surface of the rotor. When a lining material is used for the contact portion of the rotor with the stator, a part of the lining material may be filled with a lubricant and / or an abrasive.

【００３８】ロータとステータに形成された溝中に研磨
剤および（または）潤滑剤を充填したり、ライニング材
を介在させている。ロータとステータを構成する金属材
料に高強度材料あるいは高剛性材料、さらには超硬合金
およびダイス鋼あるいはハイス鋼を使用する。ロータの
ステータと接触する表面および（または）ステータのロ
ータと接触する表面を硬質の薄膜で保護する。この薄膜
としてはダイヤモンド薄膜やポロン薄膜あるいは硬質カ
ーボン薄膜およびチタンのイオンプレーティング膜を用
いる。Abrasives and / or lubricants are filled in the grooves formed in the rotor and the stator, and a lining material is interposed. A high-strength material or a high-rigidity material, and further a cemented carbide and a die steel or a high-speed steel are used as the metal material forming the rotor and the stator. The surface of the rotor that contacts the stator and / or the surface of the stator that contacts the rotor is protected by a hard thin film. As this thin film, a diamond thin film, a polon thin film, a hard carbon thin film, or a titanium ion plating film is used.

【００３９】図１０に本発明の超音波モータ本体Ｍを駆
動させる駆動制御部Ｃの一例を示す。この駆動制御部は
２セットの振動子群に対応させて２セットの発振部と増
幅回路を備えている。発振部をなす発振回路はハートレ
ー発振回路あるいはコルピッツ発振回路またはコレクタ
同調発振回路による自励発振方式が使用できる。圧電セ
ラミックス電極に接続する駆動制御部として、自励発振
方式の発振回路に他励発振方式の発振回路を加えた二つ
の回路を使用することもできる。FIG. 10 shows an example of the drive controller C for driving the ultrasonic motor main body M of the present invention. The drive control unit includes two sets of oscillators and amplifier circuits corresponding to the two sets of vibrator groups. The oscillation circuit forming the oscillation unit can use a self-excited oscillation method using a Hartley oscillation circuit, a Colpitts oscillation circuit, or a collector tuning oscillation circuit. As the drive control unit connected to the piezoelectric ceramics electrode, it is possible to use two circuits in which a self-excited oscillation type oscillation circuit and a separately excited oscillation type oscillation circuit are added.

【００４０】ステータ５とロータ８を互いに押し付ける
ばね１０がステータの最大変位位置より外側にあってば
ね力を作用させている。負荷側の軸受にベアリングの転
り軸受１３を用い、無負荷側の軸受にブッシュ等の滑り
軸受１４を用いた両軸のモータ構造としている。A spring 10 for pressing the stator 5 and the rotor 8 against each other is located outside the maximum displacement position of the stator and exerts a spring force. The rolling bearing 13 of the bearing is used for the bearing on the load side, and the sliding bearing 14 such as a bush is used for the bearing on the non-load side to form a biaxial motor structure.

【００４１】[0041]

【発明の効果】本発明によれば、ステータの機械的品質
係数Ｑを低い値に設定したので、回転数の変化を１０％
以内におさめることができた。ステータとロータの櫛歯
部に片持梁部を設けた。これによって数１０ｋｇの押圧
力においても、騒音を発生せずに滑らかな回転が得られ
た。長期間モータ特性が安定したものとなった。According to the present invention, since the mechanical quality factor Q of the stator is set to a low value, the change in the rotational speed is 10%.
I was able to get it within. A cantilever portion is provided on the comb teeth of the stator and the rotor. As a result, smooth rotation was obtained without generating noise even with a pressing force of several tens of kilograms. The motor characteristics have become stable for a long time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の超音波モータ本体の左半分を示す縦断
面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view showing a left half of an ultrasonic motor body of the present invention.

【図２】ステータの相対アドミッタンス−周波数特性を
示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a relative admittance-frequency characteristic of a stator.

【図３】電極の配置状態を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an arrangement state of electrodes.

【図４】電極の配置の角度関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an angular relationship of arrangement of electrodes.

【図５】本発明の圧電セラミックスの電極の配置状態を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an arrangement state of electrodes of the piezoelectric ceramics of the present invention.

【図６】本発明のステータの片持梁部を示す部分断面斜
視図である。FIG. 6 is a partial cross-sectional perspective view showing a cantilever beam portion of the stator of the present invention.

【図７】本発明のロータを示す部分断面斜視図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional perspective view showing the rotor of the present invention.

【図８】本発明のステータとロータ間に小球を嵌合させ
た状態を示す部分断面斜視図である。FIG. 8 is a partial cross-sectional perspective view showing a state where small balls are fitted between the stator and the rotor of the present invention.

【図９】片持梁部にＶ型の溝を設けた本発明のステータ
およびロータの部分断面斜視図である。FIG. 9 is a partial cross-sectional perspective view of the stator and rotor of the present invention in which a V-shaped groove is provided on the cantilever portion.

【図１０】本発明の超音波モータを駆動させる駆動制御
部の一例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a drive control unit for driving the ultrasonic motor of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ フレーム ２ フランジケース ３ シャフト ４ 圧電セラミックス ５ ステータ ５−１，８−２ 櫛歯部 ５−２ 固定部 ５−３ 薄肉部 ８ ロータ ８−１ フランジ部 ７，９ 片持梁部 １０ ばね １１ シャフトフランジ １３ 転り軸受 １４ 滑り軸受 1 Frame 2 Flange Case 3 Shaft 4 Piezoelectric Ceramics 5 Stator 5-1 and 8-2 Comb Tooth Part 5-2 Fixed Part 5-3 Thin Part 8 Rotor 8-1 Flange Part 7,9 Cantilever Beam Part 10 Spring 11 Shaft Flange 13 Rolling bearing 14 Sliding bearing

Claims (37)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 超音波モータ本体と駆動制御部を有する
超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属部
と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータの
振動の精鋭度を示す機械的品質係数Ｑを、比較的低い値
に設定したことを特徴とする超音波モータ。1. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, wherein a mechanical quality factor Q indicating the degree of vibration of a stator constituted by laminating a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics. Is set to a relatively low value, an ultrasonic motor. 【請求項２】 正極と負極で対をなす圧電セラミックス
の各表面電極を駆動周波数λの１／４に相当する間隔を
隔てて、１方向に第１振動子群を、他方向に第２振動子
群を同数対環状に配備し、１／４λの間隔と対向する側
に３／４λの間隔を隔てて形成した前記２セットの表面
電極において、該各表面電極の大きさを周方向に１０％
程度異ならしめたことを特徴とする請求項１記載の超音
波モータ。2. A first vibrator group in one direction and a second vibration in the other direction with each surface electrode of piezoelectric ceramics, which is a pair of a positive electrode and a negative electrode, spaced apart at a distance corresponding to ¼ of the driving frequency λ. In the two sets of front surface electrodes, the same number of sub-groups are arranged in a ring shape and are formed at a distance of 3 / 4λ on the side opposite to the distance of ¼λ, and the size of each front surface electrode is 10 in the circumferential direction. %
The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motors have different degrees. 【請求項３】 超音波モータ本体と駆動制御部を有する
超音波モータにおいて、ステータと接触することにより
回転力を受けて回転するロータの、前記ステータと接触
する表面を複数に分割して、接触表面部に複数の片持梁
部を形成したことを特徴とする超音波モータ。3. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a surface of a rotor, which is rotated by receiving a rotational force by coming into contact with a stator, in contact with the stator is divided into a plurality of parts to be contacted. An ultrasonic motor characterized in that a plurality of cantilever portions are formed on a surface portion. 【請求項４】 ステータと接触することにより回転力を
受けて回転するロータの、前記ステータと接触する表面
をステータ表面の櫛歯部の分割数と同数に分割したこと
を特徴とする請求項３記載の超音波モータ。4. The surface of the rotor, which is rotated by receiving the rotational force by coming into contact with the stator, in contact with the stator is divided into the same number as the number of divisions of the comb-teeth portion of the surface of the stator. The described ultrasonic motor. 【請求項５】 超音波モータ本体と駆動制御部を有する
超音波モータにおいて、ステータと接触することにより
回転力を受けて回転するロータの、前記ステータと接触
する表面を網の目状に分割して、接触表面部に複数の片
持梁部を形成したことを特徴とする超音波モータ。5. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, wherein a surface of a rotor, which is rotated by receiving a rotational force by coming into contact with a stator, in contact with the stator is divided into a mesh shape. And an ultrasonic motor having a plurality of cantilever portions formed on the contact surface portion. 【請求項６】 ステータと接触することにより回転力を
受けて回転するロータの、前記ステータと接触する表面
を、網の目状に分割し複数の片持梁部を形成し、前記片
持梁部のそれぞれのピッチが数μｍから数１００μｍで
あり、前記片持梁部の長さが１０数μｍから数ｍｍであ
ることを特徴とする請求項５記載の超音波モータ。6. A surface of a rotor, which rotates by receiving a rotational force when it comes into contact with a stator, is divided into a mesh shape to form a plurality of cantilever beams, and the cantilever beam is formed. The ultrasonic motor according to claim 5, wherein each of the portions has a pitch of several μm to several 100 μm, and the cantilever portion has a length of 10 several μm to several mm. 【請求項７】 超音波モータ本体と駆動制御部を有する
超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属部
と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータの
表面に櫛歯部を設け、その表面を網の目状に分割して、
複数の片持梁部を形成したことを特徴とする超音波モー
タ。7. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, wherein a comb tooth portion is provided on a surface of a stator formed by bonding a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics, and the surface is Divide into a mesh,
An ultrasonic motor having a plurality of cantilever portions. 【請求項８】 ステータ表面に設けられた櫛歯部の表面
を、網の目状に分割することにより形成された複数の片
持梁部のそれぞれのピッチが数μｍから数１００μｍで
あり、前記片持梁部の長さが１０数μｍから数ｍｍであ
ることを特徴とする請求項７記載の超音波モータ。8. The pitch of each of the plurality of cantilever portions formed by dividing the surface of the comb tooth portion provided on the surface of the stator into a mesh shape is from several μm to several hundred μm. 8. The ultrasonic motor according to claim 7, wherein the cantilever portion has a length of 10 to several μm to several mm. 【請求項９】 超音波モータ本体と駆動制御部を有する
超音波モータにおいて、ステータと接触することにより
回転力を受けて回転するロータが流体潤滑剤および固体
潤滑剤あるいは研磨剤あるいはライニング材を介して回
転力を伝達させるようにしたことを特徴とする超音波モ
ータ。9. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a rotor which rotates by receiving a rotational force when it comes into contact with a stator interposes a fluid lubricant, a solid lubricant, an abrasive or a lining material. The ultrasonic motor is characterized in that the rotating force is transmitted. 【請求項１０】 ロータおよびステータに形成された溝
中に研磨剤および（または）潤滑剤を充填するかあるい
はライニング材を施したことを特徴とする請求項１１記
載の超音波モータ。10. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein the grooves formed in the rotor and the stator are filled with an abrasive and / or a lubricant or are provided with a lining material. 【請求項１１】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータ
の該ロータと接触する側の表面に設けられた櫛歯部の長
さが駆動波長λの１／４近傍以下であることを特徴とす
る超音波モータ。11. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, which is provided on a surface of a stator, which is formed by bonding a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics, in contact with the rotor. An ultrasonic motor characterized in that the length of the comb tooth portion is not more than about ¼ of the driving wavelength λ. 【請求項１２】 ステータの該ロータと接触する側の表
面に設けた櫛歯部の溝幅が０．５ｍｍ以下であることを
特徴とする請求項１１記載の超音波モータ。12. The ultrasonic motor according to claim 11, wherein the groove width of the comb tooth portion provided on the surface of the stator that is in contact with the rotor is 0.5 mm or less. 【請求項１３】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体のステ
ータあるいはロータを構成する金属材料に高強度材料あ
るいは高剛性材料を用いたことを特徴とする超音波モー
タ。13. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor body and a drive controller, wherein a high-strength material or a high-rigidity material is used as a metal material forming a stator or a rotor of the ultrasonic motor body. Ultrasonic motor. 【請求項１４】 ステータあるいはロータを構成する金
属材料に超硬合金およびダイス鋼あるいはハイス鋼を用
いたことを特徴とする請求項１３記載の超音波モータ。14. The ultrasonic motor according to claim 13, wherein a cemented carbide and a die steel or a high speed steel are used as a metal material forming the stator or the rotor. 【請求項１５】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体のステ
ータのロータと接触する表面および（または）ロータの
ステータと接触する面を硬質の薄膜で保護したことを特
徴とする超音波モータ。15. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive controller, a surface of the ultrasonic motor main body that contacts the rotor and / or a surface of the rotor that contacts the stator is protected by a hard thin film. An ultrasonic motor characterized by the above. 【請求項１６】 ステータとロータの接触面の表面を保
護する薄膜に、ダイヤモンド薄膜やボロン薄膜あるいは
硬質カーボン薄膜およびチタンのイオンプレーティング
膜を用いたことを特徴とする請求項１５記載の超音波モ
ータ。16. The ultrasonic wave according to claim 15, wherein a diamond thin film, a boron thin film, a hard carbon thin film and a titanium ion plating film are used as a thin film for protecting the surface of the contact surface between the stator and the rotor. motor. 【請求項１７】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、ステータと接触することによ
り回転力を受けて回転するロータに複数の小球を介して
回転力の伝達を行わせることを特徴とする超音波モー
タ。17. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, wherein a rotor rotating by receiving a rotating force by contacting a stator transmits the rotating force through a plurality of small balls. Ultrasonic motor characterized by. 【請求項１８】 前記複数の小球に金属球および単結晶
球あるいはセラミック球またはプラスチックボールを用
いたことを特徴とする請求項１７記載の超音波モータ。18. The ultrasonic motor according to claim 17, wherein a metal sphere, a single crystal sphere, a ceramic sphere, or a plastic ball is used as the plurality of small spheres. 【請求項１９】 前記複数の小球のサイズが直径２ｍｍ
以下であることを特徴とする請求項１８記載の超音波モ
ータ。19. The size of the plurality of small spheres is 2 mm in diameter.
19. The ultrasonic motor according to claim 18, wherein: 【請求項２０】 前記複数の小球の案内溝をステータお
よび（または）ロータの表面に断面がＶ形または半円形
である溝を形成したことを特徴とする請求項１７記載の
超音波モータ。20. The ultrasonic motor according to claim 17, wherein the guide grooves of the plurality of small balls are formed on the surface of the stator and / or the rotor so as to have a V-shaped or semicircular cross section. 【請求項２１】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、ステータと接触することによ
り回転力を受けて回転するロータのステータとの接触部
に用いられたライニング材の一部に潤滑剤および（また
は）研磨剤を充填したことを特徴とする超音波モータ。21. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a part of a lining material used for a contact portion of a rotor, which rotates by receiving a rotational force by contacting the stator, An ultrasonic motor characterized by being filled with a lubricant and / or an abrasive. 【請求項２２】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータ
の、前記金属部のセラミックスと接着される側の表面部
に、該セラミックスとの線膨張率が一致する傾斜材料を
用いたことを特徴とする超音波モータ。22. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a side of a stator formed by bonding a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics to the ceramic of the metallic portion. An ultrasonic motor characterized in that a gradient material whose linear expansion coefficient matches that of the ceramic is used for the surface part of the. 【請求項２３】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータ
の、前記金属部のセラミックスと接着される側の表面部
を、網の目状に切り離すことにより、該セラミックスと
の線膨張率を吸収させたことを特徴とする超音波モー
タ。23. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a side of a stator formed by bonding a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics to the ceramic of the metal portion. An ultrasonic motor characterized in that the linear expansion coefficient with the ceramic is absorbed by separating the surface portion of the above into a mesh shape. 【請求項２４】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて一体構成されるス
テータが、高温用材料を用いて貼り合わされたことを特
徴とする超音波モータ。24. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive controller, a stator integrally formed by adhering a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics is adhered by using a high temperature material. Ultrasonic motor characterized by that. 【請求項２５】 ステータの金属部と圧電セラミックス
を貼り合わせて一体構成する高温用材料に銀ペースト、
ハンダ、高耐熱付加重合型熱硬化性樹脂等の貼り合わせ
材料を用いたことを特徴とする請求項２４記載の超音波
モータ。25. A high temperature material integrally formed by bonding a metal portion of a stator and piezoelectric ceramics together with silver paste,
25. The ultrasonic motor according to claim 24, wherein a bonding material such as a solder or a high heat resistant addition polymerization type thermosetting resin is used. 【請求項２６】 ステータの金属部表面に接着する圧電
セラミックスの接着表面が、全面電極表面側を用いたこ
とを特徴とする請求項２４記載の超音波モータ。26. The ultrasonic motor according to claim 24, wherein the entire surface of the electrode surface of the piezoelectric ceramic is adhered to the surface of the metal portion of the stator. 【請求項２７】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて一体構成されるス
テータが、振動部と薄肉部と固定部から構成されること
を特徴とする超音波モータ。27. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a stator integrally configured by bonding a metal portion of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics, a vibrating portion, a thin portion and a fixed portion. An ultrasonic motor characterized by being composed of: 【請求項２８】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体の金属
部と圧電セラミックスを貼り合わせて構成したステータ
の、前記金属部の振動の中性面に設けた薄肉部を介して
ステータの固定部を形成したことを特徴とする超音波モ
ータ。28. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control section, a neutral surface of vibration of the metallic section of a stator constituted by laminating a metallic section of the ultrasonic motor main body and piezoelectric ceramics. An ultrasonic motor characterized in that a stator fixing portion is formed through a thin portion provided. 【請求項２９】 前記ステータの固定部に絶縁材料から
なるフランジ付きのブッシュを介して、締結部品により
該フレームに固定したことを特徴とする請求項２８記載
の超音波モータ。29. The ultrasonic motor according to claim 28, wherein the stator is fixed to the frame by a fastening component via a bush with a flange made of an insulating material on the fixing portion of the stator. 【請求項３０】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、ステータの固定部を締結部品
を用いて熱伝導性のよい絶縁材料あるいは弾性材料また
は振動吸収材料を介してフレームに固定したことを特徴
とする超音波モータ。30. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive controller, a stator fixing portion is fixed to a frame by using a fastening component via an insulating material or elastic material or vibration absorbing material having good thermal conductivity. An ultrasonic motor characterized by the above. 【請求項３１】 ステータの金属部の薄肉部の厚みと、
前記薄肉部の長さとの比を１：１，５〜１：３近傍とし
たことを特徴とする請求項２８記載の超音波モータ。31. A thickness of a thin portion of a metal portion of a stator,
29. The ultrasonic motor according to claim 28, wherein the ratio with the length of the thin portion is in the vicinity of 1: 1, 5 to 1: 3. 【請求項３２】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記駆動制御部の発振回路が
自励発振方式であることを特徴とする超音波モータ。32. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor body and a drive control unit, wherein the oscillation circuit of the drive control unit is a self-excited oscillation system. 【請求項３３】 前記自励発振方式の発振回路に、ハー
トレー発振回路あるいはコルピッツ発振回路またはコレ
クタ同調発振回路を用いたことを特徴とする請求項３２
記載の超音波モータ。33. An oscillation circuit of the self-excited oscillation type uses a Hartley oscillation circuit, a Colpitts oscillation circuit, or a collector tuning oscillation circuit.
The described ultrasonic motor. 【請求項３４】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、前記超音波モータ本体を自励
発振方式の発振回路と他励発振方式による発振回路の二
つの回路により駆動させることを特徴とする超音波モー
タ。34. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive controller, wherein the ultrasonic motor main body is driven by two circuits, a self-excited oscillation type oscillation circuit and a separately excited oscillation type oscillation circuit. Characteristic ultrasonic motor. 【請求項３５】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、ステータとロータを互いに押
し付けるばね部材が、該ステータの最大変位位置より外
側にあってばね力を作用させることを特徴とする超音波
モータ。35. In an ultrasonic motor having an ultrasonic motor main body and a drive control unit, a spring member for pressing the stator and the rotor against each other is located outside the maximum displacement position of the stator to exert a spring force. Ultrasonic motor to do. 【請求項３６】 超音波モータ本体と駆動制御部を有す
る超音波モータにおいて、負荷側の軸受にベアリングの
転り軸受を用い無負荷側の軸受にブッシュ等の滑り軸受
を用いた両軸のモータ構造としたことを特徴とする超音
波モータ。36. An ultrasonic motor having an ultrasonic motor body and a drive control unit, wherein a rolling bearing of the bearing is used as a bearing on the load side and a sliding bearing such as a bush is used as a bearing on the unloaded side. Ultrasonic motor characterized by having a structure. 【請求項３７】 無負荷側の軸受部材のフレームと接す
る面が、球形あるいは球形の一部からなることを特徴と
する請求項３６記載の超音波モータ。37. The ultrasonic motor according to claim 36, wherein a surface of the bearing member on the unloaded side, which is in contact with the frame, has a spherical shape or a part of a spherical shape.