JPH0740791B2 - 振動波モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は進行性振動波により移動体を駆動する振動波モ
ータ、特にその回転運動を直進運動に変換させる構造に
関する。

＜従来技術＞ 円環弾性体に生ずる進行性振動波を利用する移動体を回
転運動させる振動波モータは、例えば特開昭59−201684
号公報等で開示されている様に、多種の構造が提案され
ている。

ところで、この種の振動波モータの回転運動を直進運動
に変換させるためには、回転運動を直進運動に変換する
機構、即ちネジ，ラツクと歯車などが必要であった。例
えばカメラのレンズを光軸方向に移動させる為には、特
開昭59−111117号公報に開示されたような移動体の回転
運動を直進運動に変換する別構成のヘリコイドを使った
変換機構が必要となる。移動体から別構成の変換機構を
介して直進運動させる従来の如き装置ではエネルギー損
失が多く、その結果としてその損失だけモータ出力を増
加させなければならなかった。

＜発明の目的＞ 本発明は従来の如き運動方向を変換する別構成の変換機
構を除去し、エネルギー損失を減少すべく、円形状の振
動体に周方向進行性振動波を発生する振動波モータにお
いて、該振動体上に螺旋形状のネジ部を構成させ該ネジ
部と螺合させる接触体を前記進行性振動波の進行方向と
は異なる方向、具体的には前記円形状の振動体の中心軸
方向へ振動体と接触体とを相対運動させることを目的と
する。

＜実施例＞ 第１図は本発明の実施例で1aは電気−機械エネルギー変
換素子で、例えば圧電セラミツクスである1bは振動体で
ある振動リングで、アルミ合金，鉄−ニツケル合金，ス
テンレス，しんちゅう，りん青銅などの金属、あるいは
アルミナ等のリング状のセラミツクス材より構成され、
振動のリング1b内側には凹部10a₁から成るネジ部10aが
形成されている。圧電セラミツクス1aは振動リング1bに
接着等で固着され振動体１を形成している。位相差をも
って配置された圧電セラミツクス1aに位相差（例えば90
゜）のある周波電圧を印加することにより、振動体１全
体には公知の原理により進行性振動波が発生する。３は
振動体１と接触する移動体で、これにも凸部10b₁から成
るネジ部10bが形成され、振動リングのネジ部10aと螺合
する振動体１は不図示の固定手段にて固定されている移
動体３は圧電セラミツクスにより励起された振動体１の
振動波により相対的に回転運動をすると同時にネジ部分
で接触しているため螺旋運動となり、振動体リングの中
心軸100の方向にも移動する。

尚、振動体１の振動モードは、日本音響学会講演論文集
（S.59年10月）あるいは特願昭60−49057号公報で開示
されている円環の伸縮モード、あるいは特開昭60−2101
75号公報で開示されている振動体１の径方向に変位を生
じさせる面内の曲げモード等が用いられる。

第２図は円環の伸縮モードを励振させるための圧電セラ
ミツクス1aの電極パターンと分極極性および周波電圧を
印加するための結線方法の実施例で、圧電セラミツクス
1aの表面は８等分に分割された電極が形成されている。
（＋）および（−）は紙面垂直方向に分極処理された極
性を示す。各電極は１つおきに結線され、それぞれのグ
ループに90゜位相のずれた周波電圧を印加する。４は公
知の90゜位相器を示す。第２図は円環伸縮の２次モード
を励振する方法を示しているが、電極の分割数を変える
ことにより、他の次元のモードも励振でき、１次以上の
モードであれば原理的には移動体を駆動することができ
る。

第３図は円環の面内曲げモードを励振させるための圧電
セラミツクス1aの電極パターンと分極極性および周波電
圧を印加するための結線方法の第２の実施例で、1aは圧
電セラミツクス、４は公知の90゜位相器である。第３図
は面内曲げの４次モードを励振する方法を示している
が、伸縮モードの場合と同様１次以上のモードであれば
移動体を駆動可能である。

以上の実施例においては、例えば第１図における振動リ
ング1bの図面下側の面にのみリング状の圧電セラミツク
ス1aを配設し該リング状の圧電セラミツクス1a単体で進
行波を励起させて振動リング1bに進行波を発生させてい
たが、かかる構成の基では振動リング1bと圧電セラミツ
クス1aとの接合部周辺のみに、進行波が発生し易く振動
リング1bの全体で均一に進行波を伝達することが困難で
ある。そこで第４図の実施例では、振動リング1bの両側
の面に相対的に1/4波長、位相をずらした圧電セラミツ
クス1d,1eを接合し、各圧電セラミツクス1d,1eに移相器
90゜位相のずれた周波電圧を印加することにより振動リ
ング1bに全体的に伸縮モードの進行波を発生させる様に
したもので、この実施例の場合第１図および第２図に比
較し、出力を大きく且つ、効率よく駆動できるものであ
る。

第５図は第３図と同様、円環の面内曲げの４次モードを
励振する実施例で、第３図のものに比べ出力を大きくと
ることが可能となる。

上述の実施例では、振動体に雌ネジを形成させている
が、逆に第６図に示すごとく振動体に雄ネジを形成さ
せ、該振動体を移動体とし、固定体20を雌ネジと振動体
に進行波を発生させ、固定体20との摩擦より振動体１が
自ら軸方向へ移動する様に構成することも可能である。

さらに第７図は別の実施例で、リング状の振動体の内外
両側にネジを構成した断面図である。20は固定子であ
り、ボルト５にて固定され、振動体１の外周側にネジ部
10cを形成し、固定子20と螺合し、さらに振動体１の内
周側にもネジ部10dを形成し、該ネジ部10dと螺合する移
動体６とにより構成されている。ここで10eは固定子20
のネジ部で10fは振動体の内面のネジ部である。該構成
の基で圧電セラミックス1aに周波電圧を印加することに
より進行波がリング状振動体１に発生し、固定子20に対
して振動体１が回転軸100に沿って移動し、さらに振動
体１の内周側に設けられた移動体６が振動体１の振動に
よって振動体１の移動方向と同一方向に移動することに
なる。今、仮に振動体１のネジ山10c,10dの間隔が外周
側と内周側で等しいとすると結果的に移動体６は振動体
１の移動速度の２倍の速度で回転軸に沿って上方向に移
動する。

但し、振動体に伸縮モードを励振する場合は内外のネジ
は同方向ネジとし、又面内曲げモードを励振する場合は
逆ネジとする必要がある。

第８図は振動体１と接触する移動体３の接触圧を安定さ
せるための構成の断面図である。５は皿バネで、ネジ部
の山の間隔が、不均一の場合、移動体３と振動体１との
接触圧が均一とならず安定した駆動力を得られないた
め、該皿バネ５にて常時的均一な接触圧を得られるよう
作用するものである。又は左右の移動体の相対位置を固
定するピンで移動体3b側ではしっかり固着され、移動体
3a側ではある程度余裕をもって嵌合される。

尚、本実施例においてはネジ部の断面はほぼ三角形であ
るが、要は移動体と振動体とが夫々凹部凸部を有し、夫
々が嵌合する形状であれば良いものである。

＜効 果＞ 円環状の振動モータにおいて振動体と移動体あるいは固
定体の接触部にネジを形成することにより、 （１）回転運動から直線運動への変換機構が不要とな
る。

（２）従って、変換機構に伴うエネルギー損失がなく、
高効率の直進アクチユエータとなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる振動波モータの振動体および移
動体の斜視図、 第２図は伸縮モードを励振する実施例の圧電性セラミツ
クスの電極パターン、分極極性および結線図、 第３図は面内曲げモードを励振する実施例の圧電性セラ
ミツクスの電極パターン、分極極性および結線図、 第４図および第５図は振動体両端に圧電性セラミツクス
を接合した振動体の構成を説明する図、 第６図は振動体に雄ネジを形成した実施例を示す断面
図、 第７図は振動体の内外両側にネジを形成した実施例を示
す断面図、 第８図は接触圧を安定化する実施例を示す断面図であ
る。 図において、１は振動体、3,6は移動体である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−175982（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−4654（ＪＰ，Ａ) 英国特許2088645（ＧＢ，Ａ) 昭和61年度春季研究発表会 日本音響学 会講演論文集＝▲ＩＩ▼＝、昭和63年３月 27日、Ｐ．557〜558

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子に周波電圧
   を印加することにより円形状の振動体の周方向に進行性
   振動波を発生させ、該振動体と、該振動体と接触する接
   触体とで相対運動させる振動波モータにおいて、 前記振動体に凸部または凹部を形成し、該凸部または凹
   部にて螺旋形状を構成し、前記接触体に前記凸部または
   凹部と嵌合する嵌合部を形成し、前記周方向とは異なる
   方向へ前記振動体と接触体とを相対運動させることを特
   徴とする振動波モータ。