JPH0687673B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH0687673B2 JPH0687673B2 JP63092009A JP9200988A JPH0687673B2 JP H0687673 B2 JPH0687673 B2 JP H0687673B2 JP 63092009 A JP63092009 A JP 63092009A JP 9200988 A JP9200988 A JP 9200988A JP H0687673 B2 JPH0687673 B2 JP H0687673B2
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- JP
- Japan
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- vibrating body
- moving body
- ultrasonic motor
- vibrating
- moving
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電圧による超音波振動を利用した超音波モー
タに関するものである。
タに関するものである。
従来の技術 一般に超音波モータは、圧電体を固定した振動体と移動
体とが加圧接触した構成であり、圧電体への電気入力に
よって、圧電体と振動体に第５図に示すような超音波振
動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦力
によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原理
である。第５図において、１は圧電体であり、その表面
に振動体２が接着固定されている。３は移動体であり、
その表面に摩擦材４が固定されている。圧電体１に電気
入力を加えることによって振動体２にＡ方向の超音波振
動の進行波が発生する。振動体の各質点はＢのような楕
円運動をしており、その各波頭は進行波の方向に対し、
逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は進行
波と同じ方向の横に動く性質がある。したがって、振動
体の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触し
て、振動体との摩擦力によってＣ方向に駆動するという
原理である。
体とが加圧接触した構成であり、圧電体への電気入力に
よって、圧電体と振動体に第５図に示すような超音波振
動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦力
によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原理
である。第５図において、１は圧電体であり、その表面
に振動体２が接着固定されている。３は移動体であり、
その表面に摩擦材４が固定されている。圧電体１に電気
入力を加えることによって振動体２にＡ方向の超音波振
動の進行波が発生する。振動体の各質点はＢのような楕
円運動をしており、その各波頭は進行波の方向に対し、
逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は進行
波と同じ方向の横に動く性質がある。したがって、振動
体の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触し
て、振動体との摩擦力によってＣ方向に駆動するという
原理である。
このような超音波モータの回転型超音波モータにおい
て、振動体の振動を容易にし、また振幅を大きくするた
めに、振動体の円周方向に突起部の設置が提案されてい
る。さらに、その突起部の全面に、移動体に固定された
摩擦材部が接触した構成が一般的である。
て、振動体の振動を容易にし、また振幅を大きくするた
めに、振動体の円周方向に突起部の設置が提案されてい
る。さらに、その突起部の全面に、移動体に固定された
摩擦材部が接触した構成が一般的である。
発明が解決しようとする課題 しかし、振動体の突起部の全面に、移動体に固定された
摩擦材部が接触した構成の場合、異常雑音が発生しやす
くなり、また、入力電力に対するモータの機械出力の比
すなわち電気，機械エネルギー変換効率が小さいという
問題がある。
摩擦材部が接触した構成の場合、異常雑音が発生しやす
くなり、また、入力電力に対するモータの機械出力の比
すなわち電気，機械エネルギー変換効率が小さいという
問題がある。
本発明は、これらの問題点に鑑み、異常雑音の発生を抑
制し、さらに、電気，機械エネルギー変換効率の改善さ
れた超音波モータを提供することを目的とするものであ
る。
制し、さらに、電気，機械エネルギー変換効率の改善さ
れた超音波モータを提供することを目的とするものであ
る。
課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために、本発明は振動体の進行波
発生面に突起部を有し、前記突起部の幅よりも狭い幅の
摩擦材部を前記移動体に固定し、前記摩擦材部が前記突
起部の内周と外周との両端に接触することなく前記突起
部の表面部に接触する構成としたものである。
発生面に突起部を有し、前記突起部の幅よりも狭い幅の
摩擦材部を前記移動体に固定し、前記摩擦材部が前記突
起部の内周と外周との両端に接触することなく前記突起
部の表面部に接触する構成としたものである。
さらに、振動体が円環形状である円環型超音波モータに
おいて、摩擦材部が円環型振動体の進行波発生面の少な
くとも内周側端部に接触しないように振動体の表面部に
接触する構成としたものである。
おいて、摩擦材部が円環型振動体の進行波発生面の少な
くとも内周側端部に接触しないように振動体の表面部に
接触する構成としたものである。
作用 上記の構成によれば、異常雑音の発生が抑制され、ま
た、電気，機械エネルギー変換効率が向上する。この理
由は不明であるが、振動体の突起部の表面と、内周側と
外周側との進行波質点の移動速度が異なり、内周及び外
周の移動速度が表面の速度に比べて遅いためであると考
えられる。また、振動体が円環型形状である円環型超音
波モータにおいては、特に振動体の進行波発生面の内周
側の進行波質点の移動速度が進行波発生面と比べて著し
く遅いためであると考えられる。
た、電気，機械エネルギー変換効率が向上する。この理
由は不明であるが、振動体の突起部の表面と、内周側と
外周側との進行波質点の移動速度が異なり、内周及び外
周の移動速度が表面の速度に比べて遅いためであると考
えられる。また、振動体が円環型形状である円環型超音
波モータにおいては、特に振動体の進行波発生面の内周
側の進行波質点の移動速度が進行波発生面と比べて著し
く遅いためであると考えられる。
実施例 本発明の超音波モータの主要部構成の一構成例、すなわ
ち、振動部と移動部との各積層構造の一例は第１図およ
び第２図に示すとおりである。第１図において、振動部
は圧電体１の表面に突起部2Aを有する金属などの弾性体
製の振動体２を接着固定したものである。移動部は移動
体３と摩擦材４よりなり、移動体３に固定して前記突起
部2Aの幅よりも狭い幅の摩擦材４が設置されている。こ
の摩擦材４の表面が、前記振動体突起部2Aの内周と外周
に接することなく、突起部2Aの表面に接触した構成であ
る。
ち、振動部と移動部との各積層構造の一例は第１図およ
び第２図に示すとおりである。第１図において、振動部
は圧電体１の表面に突起部2Aを有する金属などの弾性体
製の振動体２を接着固定したものである。移動部は移動
体３と摩擦材４よりなり、移動体３に固定して前記突起
部2Aの幅よりも狭い幅の摩擦材４が設置されている。こ
の摩擦材４の表面が、前記振動体突起部2Aの内周と外周
に接することなく、突起部2Aの表面に接触した構成であ
る。
第２図において振動部は、円環型形状圧電体11の表面に
金属などの弾性体製の円環型形状振動体21を接着固定し
たものである。移動部は、移動体31に固定して摩擦材41
が設置され、該摩擦材41の表面が前記円環型形状振動体
21の内周側角部に接することなく、該円環型形状振動体
21の表面に接触した構成である。
金属などの弾性体製の円環型形状振動体21を接着固定し
たものである。移動部は、移動体31に固定して摩擦材41
が設置され、該摩擦材41の表面が前記円環型形状振動体
21の内周側角部に接することなく、該円環型形状振動体
21の表面に接触した構成である。
圧電体1,11への共振周波数の高周波電界の印加により、
圧電体1,11と、振動体2,21および突起部2Aには前述した
とおりの超音波振動の進行波が発生する。このとき、振
動体突起部2Aまたは円環型形状振動体21の表面に接触し
ている摩擦材4,41は移動体3,31と一体となって、振動体
突起部2Aまたは円環型振動体21との摩擦力によって駆動
される。
圧電体1,11と、振動体2,21および突起部2Aには前述した
とおりの超音波振動の進行波が発生する。このとき、振
動体突起部2Aまたは円環型形状振動体21の表面に接触し
ている摩擦材4,41は移動体3,31と一体となって、振動体
突起部2Aまたは円環型振動体21との摩擦力によって駆動
される。
突起部の形状は特に制限はなく、連続して突起を有する
形状および切り欠きを設けた突起形状または突起の表面
と低面の面積が異なる形状などが使用できる。また、円
環状振動体形状のような振動体自身が円周方向に突起し
てなる形状も使用できる。
形状および切り欠きを設けた突起形状または突起の表面
と低面の面積が異なる形状などが使用できる。また、円
環状振動体形状のような振動体自身が円周方向に突起し
てなる形状も使用できる。
摩擦材としては特に制限はないが、粉末や繊維を含有す
る複合プラスチックや複合ゴムおよびカーボン成形体な
どが使用できる。
る複合プラスチックや複合ゴムおよびカーボン成形体な
どが使用できる。
次に本発明を具体的実施例により、さらに詳しく説明す
る。
る。
実施例１ 第３図に示すような直径40mmの円板型超音波モータを構
成した。第３図において、超音波モータの振動部は電極
が配置された厚さ0.5mm,直径36mmの円板型圧電体1aの表
面に、直径40mm,厚さ2mmのステンレス製の円板型振動体
2aを接着固定したもので、この円板型振動体2aの表面に
高さ2mm,外周25mm,内周21mmの切り欠きを設けた突起部2
Aaを円周配列したものである。突起部の切り欠きは振動
体部を機械的に振動しやすくするために設けられる。対
応する移動部を構成する円板型ステンレス製移動体3aに
は、充填材を含有するフェノール樹脂製の内径22.0mm,
外径24.5mm,厚さ1mmの円環状摩擦材4aがエポキシ樹脂接
着剤により固定されている。振動体2a及び移動体3aは図
示しないが摩擦力が1.5Kg・cmになるようにバネの締め
付け手段によって互いに加圧され、振動体突起部2Aaと
摩擦材4aとが接触している。この場合、突起部2Aaの外
周部と内周部の角部に摩擦材4aが接触しないように構成
する。
成した。第３図において、超音波モータの振動部は電極
が配置された厚さ0.5mm,直径36mmの円板型圧電体1aの表
面に、直径40mm,厚さ2mmのステンレス製の円板型振動体
2aを接着固定したもので、この円板型振動体2aの表面に
高さ2mm,外周25mm,内周21mmの切り欠きを設けた突起部2
Aaを円周配列したものである。突起部の切り欠きは振動
体部を機械的に振動しやすくするために設けられる。対
応する移動部を構成する円板型ステンレス製移動体3aに
は、充填材を含有するフェノール樹脂製の内径22.0mm,
外径24.5mm,厚さ1mmの円環状摩擦材4aがエポキシ樹脂接
着剤により固定されている。振動体2a及び移動体3aは図
示しないが摩擦力が1.5Kg・cmになるようにバネの締め
付け手段によって互いに加圧され、振動体突起部2Aaと
摩擦材4aとが接触している。この場合、突起部2Aaの外
周部と内周部の角部に摩擦材4aが接触しないように構成
する。
このようにして構成した超音波モータについて、約70KH
zの共振周波数近傍、500mAの入力を印加してモータを駆
動させた場合、無負荷回転数450rpm,起動トルク1.2Kg・
cm,最大エネルギー変換効率45％であった。また、駆動
時に雑音の発生は認められなかった。
zの共振周波数近傍、500mAの入力を印加してモータを駆
動させた場合、無負荷回転数450rpm,起動トルク1.2Kg・
cm,最大エネルギー変換効率45％であった。また、駆動
時に雑音の発生は認められなかった。
これに対し、前記円環状摩擦材の代りに外径30mm,厚さ1
mmの円板状摩擦材を配置して、前記突起部の表面の全面
に摩擦材が接触するように構成した超音波モータの場
合、無負荷回転数400rpm,起動トルク1.0Kg・cm,最大エ
ネルギー変換効率37％であり、また駆動時に“キューキ
ュー”音の雑音が発生した。
mmの円板状摩擦材を配置して、前記突起部の表面の全面
に摩擦材が接触するように構成した超音波モータの場
合、無負荷回転数400rpm,起動トルク1.0Kg・cm,最大エ
ネルギー変換効率37％であり、また駆動時に“キューキ
ュー”音の雑音が発生した。
実施例２ 第４図に円環型超音波モータの一実施例の構成図を示
す。第４図において、超音波モータの振動部は電極が配
置された厚さ0.3mm,外径50mm,内径42mmの円環型圧電体1
1aの表面に、外径50mm,内径42mm,高さ5mmの鉄製円環型
振動体21aを接着固定し、該振動体21aの表面に深さ3mm
の切り欠きを設けたものである。振動体の切り欠きは振
動部を機械的に振動しやすくするために設けられる。対
応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体31aに
は、カーボン成形体製の内径43mm,外径50mm,厚さ0.5mm
の円環状摩擦材41aが接着固定されている。振動体21aの
表面と摩擦材41aの表面とは永久磁石製移動体31aの磁気
吸引力（300g/cm2）によって互いに加圧接触されてい
る。この場合、円環型振動体21aの内周部の角部に摩擦
材41aが接触しないように構成する。
す。第４図において、超音波モータの振動部は電極が配
置された厚さ0.3mm,外径50mm,内径42mmの円環型圧電体1
1aの表面に、外径50mm,内径42mm,高さ5mmの鉄製円環型
振動体21aを接着固定し、該振動体21aの表面に深さ3mm
の切り欠きを設けたものである。振動体の切り欠きは振
動部を機械的に振動しやすくするために設けられる。対
応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体31aに
は、カーボン成形体製の内径43mm,外径50mm,厚さ0.5mm
の円環状摩擦材41aが接着固定されている。振動体21aの
表面と摩擦材41aの表面とは永久磁石製移動体31aの磁気
吸引力（300g/cm2）によって互いに加圧接触されてい
る。この場合、円環型振動体21aの内周部の角部に摩擦
材41aが接触しないように構成する。
このようにして構成した円環型超音波モータについて、
約30KHzの共振周波数近傍、50mAの入力を印加してモー
タを駆動させた場合、無負荷回転数90rpm,起動トルク60
0g・cm,最大エネルギー変換効率46％であった。また、
駆動時に雑音の発生は認められなかった。
約30KHzの共振周波数近傍、50mAの入力を印加してモー
タを駆動させた場合、無負荷回転数90rpm,起動トルク60
0g・cm,最大エネルギー変換効率46％であった。また、
駆動時に雑音の発生は認められなかった。
これに対し、前記摩擦材41aの代りに、外径50mm,内径42
mm,厚さ0.5mmの内径と外径を振動体の寸法と同じ形状に
した摩擦材を配置して、該円環型振動体の表面の全面に
摩擦材が接触するように構成した超音波モータの場合、
無負荷回転数70rpm,起動トルク450g・cm,最大エネルギ
ー変換効率35％であり、また、駆動時に“ジージー”音
の雑音が発生した。
mm,厚さ0.5mmの内径と外径を振動体の寸法と同じ形状に
した摩擦材を配置して、該円環型振動体の表面の全面に
摩擦材が接触するように構成した超音波モータの場合、
無負荷回転数70rpm,起動トルク450g・cm,最大エネルギ
ー変換効率35％であり、また、駆動時に“ジージー”音
の雑音が発生した。
発明の効果 本発明の構成により、モータの駆動時に異常雑音の発生
が抑制され、同時に、電気，機械エネルギー変換効率が
向上する効果がある。
が抑制され、同時に、電気，機械エネルギー変換効率が
向上する効果がある。
第１図と第２図は本発明の超音波モータの主要部構成の
断面拡大図、第３図と第４図は本発明の実施例を説明す
る斜視図、第５図は従来の超音波モータの原理を示す動
作説明図である。 1,11,1a,11a……圧電体、2,21,2a,21a……振動体、2A,2
Aa……突起部、3,31,3a,31a……移動体、4,41,4a,41a…
…摩擦材。
断面拡大図、第３図と第４図は本発明の実施例を説明す
る斜視図、第５図は従来の超音波モータの原理を示す動
作説明図である。 1,11,1a,11a……圧電体、2,21,2a,21a……振動体、2A,2
Aa……突起部、3,31,3a,31a……移動体、4,41,4a,41a…
…摩擦材。
Claims (2)
- 【請求項１】円周状に配設された複数個の突起体を有す
る振動体と、前記突起体の先端面に加圧接触して設置さ
れた移動体を具備し、前記振動体に弾性進行波を励振す
ることにより前記移動体が前記円周の方向に回転駆動さ
れる超音波モータであって、 前記突起体の先端面の半径方向の幅よりも、前記移動体
の、前記突起体との接触面の半径方向の幅を小さくする
とともに、 前記移動体は、前記突起体の先端面の、内周側稜線部と
外周側稜線部を除く部分において加圧接触されるように
設置されたことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】円環形状の振動体と、移動体を具備し、 前記振動体には、その半径方向の幅の全域にわたる突起
体が、円周状に複数個配設されており、 前記移動体は、前記突起体の先端面に加圧接触され、 前記振動体に弾性進行波を励振することにより前記移動
体が駆動される超音波モータであって、 前記移動体は、少なくても前記突起体の前記先端面の内
周側の稜線部に接触しないように加圧接触されたことを
特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092009A JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092009A JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264581A JPH01264581A (ja) | 1989-10-20 |
| JPH0687673B2 true JPH0687673B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=14042472
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092009A Expired - Lifetime JPH0687673B2 (ja) | 1988-04-14 | 1988-04-14 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687673B2 (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122387A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59201684A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS6277069A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-09 | Shinsei Kogyo:Kk | 表面波モ−タの回転子／移動子の改良 |
| JPS62193568A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62196082A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62262674A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS63206173A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Nikon Corp | 超音波モ−タ |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59155891U (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | キヤノン株式会社 | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-04-14 JP JP63092009A patent/JPH0687673B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59122387A (ja) * | 1982-12-27 | 1984-07-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59201684A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS6277069A (ja) * | 1985-09-20 | 1987-04-09 | Shinsei Kogyo:Kk | 表面波モ−タの回転子／移動子の改良 |
| JPS62193568A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62196082A (ja) * | 1986-02-20 | 1987-08-29 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JPS62262674A (ja) * | 1986-05-09 | 1987-11-14 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| JPS63206173A (ja) * | 1987-02-19 | 1988-08-25 | Nikon Corp | 超音波モ−タ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264581A (ja) | 1989-10-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071102 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081102 Year of fee payment: 14 |
|
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