JPH0779581A - 振動波モータ - Google Patents

振動波モータ

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Publication number
JPH0779581A
JPH0779581A JP5225530A JP22553093A JPH0779581A JP H0779581 A JPH0779581 A JP H0779581A JP 5225530 A JP5225530 A JP 5225530A JP 22553093 A JP22553093 A JP 22553093A JP H0779581 A JPH0779581 A JP H0779581A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrating body
vibration
wave motor
mechanical energy
vibration wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP5225530A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Shirasaki
隆之 白崎
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動体の不均一支持による不要振動の軽減、
振動体の剛性支持による高トルク領域での脱調減少の軽
減を図る振動波モータを提供する。 【構成】 移動体との接触面にスリットにより形成され
る複数個の突起を有すると共に、接触面の内径側の中立
面上に複数個の取付孔22dを有する振動体22に、励
起されるべき振動数の波長(λ)に対しλ/4の奇数倍
のずれを有して二つの圧電素子群を配列固着すると共に
該二つの駆動用圧電素子群の中間に該二つの各圧電素子
群に対応してする振動検出用の圧電素子を配列固着した
ステータを有する振動波モータにおいて、該ステータを
面対称に構成し、例えば該取付孔22dを該スリットに
合致させて2の整数倍(2、4、6・・)設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気−機械エネルギー変
換素子に電圧を印加することにより、振動体に進行性振
動波を生じさせ、この振動体に接触する移動体との間の
摩擦駆動で相対移動を起こさせる振動波モータ、特に高
精度型の振動波モータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の振動波モータの縦断面図、
図4の(a)の電極構成図、図4の(b)はステータの
展開側面図、図5は振動体の正面図、図6は圧縮ばね部
材の正面図である。
【0003】図3、図4の(a),(b)及び図5にお
いて、1は厚さbの薄い円環形状の圧電素子で、弾性材
料からなり、λ/2(但しλは波長)あたり4個(2の
整数倍)の突起を全周にわたり等間隔でスリットを入れ
ることで形成した振動体2にベタ電極面を固着してステ
ータとしている。
【0004】圧電素子1の他面の電極構成は、図4
(a)に示す通り、励起されるべき振動数の波長λに対
し、交互に逆の伸縮極性となるようλ/2ピッチで分極
された駆動用のA電極群(A1 〜A8 )及びB電極群
(B1 〜B8 )と、これらA及びB電極間にあり、それ
ぞれの電極群の振動状態を検出するλ/4ピッチの振動
検出用電極SA 及びSB と、他に接地用の三つの共通電
極Gからなっている。そして上記の駆動用の各電極と振
動検出用電極及び共通電極はy−y′軸に対して配置及
び分極の極性が鏡面対称になっている。
【0005】前記の駆動用A電極群(A1 〜A8 )に対
し駆動用B電極群(B1 〜B8 )は3/4λずれたピッ
チで配置され、一方振動検出用の電極SA 及びSB は駆
動用のA電極群(A1 〜A8 )及びB電極群(B1 〜B
8 )によるそれぞれ定在波の実質的に腹の位置を中心と
して配置されている。
【0006】図4の(b)の振動体2の接触面の複数個
の突起は軸心に対して一定幅(t)のスリットを入れる
ことで形成されるが、hがスリット深さでHは振動体2
の全高さである。
【0007】更に図4の(b)が示したように圧電素子
1の振動検出用の電極SA 及びSBの中央点を振動体2
のスリット部の中央点に合致させ固着してステータとし
ているので、駆動用のA電極群(A1 〜A8 )或はB電
極群(B1 〜B8 )の中央点は全てスリットの中央点に
合致している。
【0008】前記の振動体2は中立面の薄板円板部2b
を介してさらに内径側の厚板円環部2cで3本のネジ4
で筐体3に固定されている。
【0009】又熱伝導性の優れた材料からなる筐体3の
中心部には第1のボール軸受11が外輪を固着して設け
られている。
【0010】10は回転軸でその1端は第1のボール軸
受11の内輪に軸方向摺動可能に支持され、他端はネジ
9で筐体3に固定された筐体カバー8の中心部に外輪を
固着して設けられた第2のボール軸受の内輪に軸方向摺
動可能に支持されている。
【0011】なお、回転軸の他端にはエンコーダの図示
されていない入力軸を固定するための内径嵌合部10c
と固定ネジ10dが設けられている。
【0012】7は複合樹脂からなる環状の摺動体6と摺
動体6を外径部端面5aに耐熱性のエポキシ系接着剤で
同心的に固着した、例えば黄銅からなる支持体5とで構
成された移動体で、この移動体7は回転軸10の外径部
に直接例えば焼ばめ或は圧着などで固定されている。
【0013】支持体5は摺動体6を固着した内径側に薄
板円板部5bを有しており、この支持体5の薄板円板部
5bと第2のボール軸受12の内輪との間にゴム製の弾
性シート部材17及び、図6に示す形状の圧縮ばね部材
14を配置し、圧縮ばね部材14の軸方向荷重を支持体
5の薄板円板部5bの軸方向に与えて振動体2の摺動面
2aに移動体7の摺動体6を加圧接触させて振動波モー
タを構成している。
【0014】なお、筐体カバー8の中心部の第2のボー
ル軸受12の内輪と圧縮ばね部材14の間に図示されて
いないスペーサーが設置され、圧縮ばね部材14の発生
する軸方向荷重を調整している。
【0015】振動体2の支持固定は、スリットの形成さ
れた振動発生部に振動を阻害することのないように支持
固定することが望ましく、薄板円板部2bの径を大きく
し、その内径側に設けた厚板円環部2cでネジ止めする
ことは、薄板円板部2bの適度なバネ剛性によって該振
動発生部を支持することができると云える。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来型の
振動波モータを評価したところ下記の通りの問題点があ
った。
【0017】図5の振動体2を筐体3に3本のネジ4
で固定した状態で、振動検出用電極SA 及びSB の検出
電圧の振幅を等しく、かつ両検出電圧間の時間的位相差
をπ/2とする交流電圧を印加して、振動体2の接触面
に曲げ振動の進行波を図3のモータの回転軸がCCW方
向に回転するように発生したときわずかな振動音が聞か
れた。
【0018】図5の振動体2を組込んだ図3の従来型
のモータを振動検出用電極SA 及びSB の検出電圧を大
にして駆動していくと、まずCCW方向の回転で、次い
でCW方向の回転で振動音の発生があった。
【0019】次にトルク計を用いて検出電圧を変えた
ときのトルク対回転数特性を測定したが、いずれの特性
カーブでも高トルク領域で回転数が一気に低下するいわ
ゆる「脱調現象」がみられた。
【0020】
【課題を解決するための手段(及び作用)】本発明は移
動体との接触面にスリットにより形成される複数個の突
起を有すると共に、又接触面の内径側の中立面上に複数
個の取付孔或は取付ネジを有する振動体に励起されるべ
き振動数の波長(λ)に対しλ/4の奇数倍のずれがあ
る二つの駆動用電気−機械エネルギ変換素子群を配列固
着すると共に該二つの駆動用電気−機械エネルギー変換
素子群の中間に二つのそれぞれの駆動用電気−機械エネ
ルギー変換素子に対応する振動検出用電気−機械エネル
ギー変換素子を配列固着したステータを備えた振動波モ
ータにおいて、 各駆動用及び振動検出用等の電気−機械エネルギー変
換素子の配置及び極性が鏡面対称であり、 振動体の接触面の複数個の突起の数がλ/2あたり2
の整数倍(2,4,6…)であり、 振動体の接触面の内径側の中立面上の複数個の取付孔
或は取付ネジの数が2の整数倍(2,4,6…)であ
り、 振動体の突起を形成するスリット位置に、二つの振動
検出用電気−機械エネルギー変換素子の中央位置及び振
動体の接触面の内径側の中立面上の2の整数倍の取付孔
或は取付ネジを合致させ、振動波モータのステータを鏡
面対称に構成して、振動体の支持による振動体の内部応
力をより均一化し、同時に振動体をより剛性的に支持す
るものである。
【0021】
【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。
【0022】図1は本発明による振動波モータの第1の
実施例を示す縦断面図、図2は図1に示す振動体の正面
図である。
【0023】図において、1は圧電素子、5は支持体、
6は摺動体、7は移動体、8は筐体カバー、9はネジ、
10は回転軸、11は第1のボール軸受、12は第2の
ボール軸受、14は圧縮ばね部材、17は弾性シート部
材で以上の構成部品は図3の従来例の振動波モータと同
等であり、詳しい説明は省略する。
【0024】22は本実施例による振動体で、従来例の
振動体2と同様にスリットにより形成されたλ/2あた
り2の整数倍(図2では4)の突起部を有しており、圧
電素子1が裏面に同心的にかつ振動体22のスリット位
置に対し、その電極構成を特定して固着している。
【0025】又従来例の振動体2と同様に接触面の中立
面上の薄板円板部22bを介して内径側の厚板円環部2
2cで筐体23に固定されているが、従来例の振動体2
が3本のネジで筐体3に固定されていたのに対し、本実
施例の振動体22はy−y′軸に対称でかつスリット位
置に合致する2の整数倍(図2では4)の取付ネジ22
dを用いて筐体23に固定されている。
【0026】図7は第1の実施例の変形例を示す。
【0027】図7において、32は支持剛性を大にする
振動体の例で、接触面の内径側の中立面上に薄板円環部
32bと内径側に厚板円環部32cを有し、厚板円環部
32cにy−y′軸に対称でかつスリット位置に合致す
る2の整数倍(図では8)の取付ネジ32dがある。
【0028】また、薄板円環部32bにはこの整数倍
(図では8)の長孔32eが同心円上等間隔にかつ厚板
円環部32cの隣り合う取付ネジ32dの中心の角度位
置に形成されて、薄板円環部32bによる支持の損失を
軽減している。
【0029】図8は本発明の第2の実施例における振動
波モータの縦断面図、図9は図8に示す振動体の正面図
である。
【0030】図3の従来例の振動波モータと異なる構成
部品のみ説明すると、42は従来例の図3の振動体2と
同様にλ/2あたり4の突起部を有し、裏面に圧電素子
1を固着しているが、接触面の内径側の中立面上に薄板
円環部42bを形成し、薄板円環部42bのy−y′軸
に対称でかつ振動体42のスリット位置に合致する2の
整数倍(図9では6)の取付孔42dを用いて筐体33
に固定されている。
【0031】図9の振動体42も振動体の支持剛性を大
にするためのもので、振動音の発生を防ぐためy−y′
軸上に取付け孔42dがこないようにしている。
【0032】図10は第2の実施例の変形例を示す。
【0033】図10の振動体52は図9の振動体42と
同様、接触面の内径側の中立面上に薄板円環部52bを
形成し、薄板円環部52bのy−y′軸に対称で、かつ
振動体52のスリット位置に合致する2の整数倍(図1
0で6)の取付ネジ52cで図示されてない筐体に固定
されるが、薄板円環部52bには、やはり支持による損
失の軽減をはかるための長孔52eが形成されている。
【0034】図11は第2の実施例の第2変形例を示
す。
【0035】図11において、振動体62は、接触面の
内径側の中立面上の薄板円環部62bのy−y′軸に対
称でかつ振動体62のスリット位置に合致する2の整数
倍(図11では8)の取付孔62cを用いて筐体に固定
する。
【0036】振動体62では取付孔62cを形成する支
持部62dを除いて薄板円環部62bを肉抜きしてい
る。
【0037】図12は本発明の第3の実施例の振動波モ
ータの縦断面図、図13は図12に示す振動体の正面
図、図14は固定部材の正面図である。
【0038】この実施例では振動体72の薄板円環部7
2bのy−y′軸に対称でかつ振動体72のスリット位
置に合致する2の整数倍(図13で4)の取付孔72c
を形成し、図14の円環形状の固定部材18で振動体7
2を筐体43に挟持しネジで固定するものである。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように本発明の振動波モー
タでは以下のような効果が得られる。 振動体の不均一支持による不要振動を軽減し、 ・より高精度回転を可能とする。
【0040】・より高振幅での駆動を可能としてモータ
特性の使用範囲を拡大できる。
【0041】振動体の剛性支持により、高トルク領域
での「脱調現象」を軽減する特性が得られる。
【0042】振動体の形状を簡略化して低価格化が可
能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す断面図。
【図2】図1の振動体の正面図。
【図3】従来の振動波モータの断面図。
【図4】振動波モータのステータを示し、(a)は電極
構成を示す図、(b)はステータの展開側面図。
【図5】図3の振動波モータの振動体を示す正面図。
【図6】図3の振動波モータの圧縮バネ部材の正面図。
【図7】第1の実施例の変形例を示す振動体の正面図。
【図8】第2の実施例を示す断面図。
【図9】図8の振動波モータの振動体の正面図。
【図10】第2の実施例の第1変形例を示す振動体の正
面図。
【図11】第2の実施例の第2変形例を示す振動体の正
面図。
【図12】第3の実施例を示す断面図。
【図13】図12の振動波モータの振動体の正面図。
【図14】図12の振動波モータの固定部材の正面図。
【符号の説明】
1…圧電素子 2,22,32,42,52,62,72…振動体 3,23,33,43…筐体 5…支持体 6…摺動体 7…移動体 8…筐体カバー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体との接触面にスリットにより形成
    される複数個の突起を有すると共に接触面の内径側の中
    立面上に複数個の取付孔或は取付ネジを有する振動体
    に、励起されるべき振動数の波長(λ)に対しλ/4の
    奇数倍のずれがある二つの駆動用電気−機械エネルギー
    変換素子群を配列固着すると共に、該二つの駆動用電気
    −機械エネルギー変換素子群の中間に二つのそれぞれ駆
    動用電気−機械エネルギー変換素子に対応する振動検出
    用電気−機械エネルギー変換素子を配列固着したステー
    タを備える振動波モータにおいて、 前記ステータを鏡面対称に構成したことを特徴とする振
    動波モータ。
  2. 【請求項2】 前記各駆動用及び振動検出用等の電気−
    機械エネルギー変換素子の配置及び極性が鏡面対称であ
    ることを特徴とする請求項1の振動波モータ。
  3. 【請求項3】 前記振動体の接触面の複数個の突起の数
    がλ/2あたり2の整数倍(2,4,6…)であること
    を特徴とする請求項1の振動波モータ。
  4. 【請求項4】 前記振動体の接触面の内径側の中立面上
    の複数個の取付孔或は取付ネジの数が2の整数倍(2,
    4,6…)であることを特徴とする請求項1の振動波モ
    ータ。
  5. 【請求項5】 前記振動体の突起を形成するスリット位
    置に前記二つの振動検出用電気−機械エネルギー変換素
    子の中央位置及び前記振動体の接触面の内径側の中立面
    上の複数個の取付孔或は取付ネジを合致させたことを特
    徴とする請求項1の振動波モータ。
JP5225530A 1993-09-10 1993-09-10 振動波モータ Pending JPH0779581A (ja)

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