JPH11346486A - 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きなトルクを発生させるとともに、トルク
を安定させる。 【解決手段】 屈曲振動と伸縮振動とにより楕円振動す
る圧電振動子を圧接させて出力を取り出す超音波モータ
において、前記圧電振動子のうち前記圧接させる部位に
対して反対側の部位を前記圧接部位へ加圧する加圧部材
と、前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の
少なくとも一方の節であって、前記加圧方向と垂直な少
なくとも２方向において、各々対向する両側に当接する
とともに、前記加圧方向へ前記圧電振動子を案内する節
案内部材と、を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大きなトルクを発
生させ、トルクを安定させた超音波モータ及び超音波モ
ータ付き電子機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、マイクロモータの分野で、圧電素
子の圧電効果を利用した超音波モータは、電気的エネル
ギーから機械的エネルギーへの高い変換効率及び装置構
成の小型化、という利点から、注目されている。特に、
圧電振動子自体の２モード振動により駆動力を得るタイ
プの超音波モータは、小型化を図る観点から、広く用い
られている。

【０００３】図１４は、従来技術に係わる超音波モータ
の構造を示す。この超音波モータ１００は、所定分極処
理を施し、屈曲振動及び伸縮振動を生じる圧電振動子１
０１と、前記圧電振動子１０１の中心部であり且つ前記
屈曲振動及び伸縮振動の節を挟み込んで支持する支持部
材１０２と、支持部材１０２の周縁に固定された加圧部
材１０３と、圧電振動子１０１の端面を圧接された移動
体１０４からなる。そして、圧電振動子１０１は、同時
に屈曲振動及び伸縮振動を励振して、周面で楕円振動す
る一方、加圧力は、加圧部材１０３、支持部材１０２を
介して、圧電振動子１０１の中心部の振動節に加えら
れ、圧電振動子１０１と移動体１０４とを周期的に圧接
させ、両者の間に摩擦力を生じさせる。そして、移動体
１０４は、一方向へ回転させられると共に圧接部位と移
動体１０４の接触位置も変動する。また、加圧力は圧電
振動子の中心（支持位置）から圧接部位までの半分にか
かる為、圧電振動子の中心の左右で振動のバランスが崩
れ振動効率が落ちるとともに、節の位置も中心からずれ
る為、支持部での振動ロスも激しくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術に係わる超音波モータの支持部材１０２は、圧電振動
子１０１を狭持するにすぎないため、支持部材１０２の
支持位置は、大きな加圧力を加えられると、振動節から
ずれてしまう。そして、圧電振動子に生じる屈曲振動及
び伸縮振動は、不安定になる。また、圧電振動子１０１
は、移動体１０４との圧接部から反作用の力を受けるた
め、加圧方向に対して垂直方向へ変位してしまい、移動
体１０４に対する圧接部位を滑らせるので、圧電振動子
１０１と移動体１０４との間に生じる摩擦力は変動す
る。以上の不安定な振動状態及び摩擦力の変動は、大き
なトルクを発生させることができない、また、トルクを
変動させるという問題を生じさせていた。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するためなされ
たものであって、その目的は、大きなトルクを発生させ
るとともに、トルクや移動スピードを安定させた超音波
モータ及び超音波モータ付電子機器を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、以上の課題を解決
する手段は、請求項１に記載するように、屈曲振動と伸
縮振動とにより楕円振動する圧電振動子を圧接させて出
力を取り出す超音波モータにおいて、前記圧電振動子の
うち前記圧接させる部位に対して反対側の部位を前記圧
接部位へ加圧する加圧部材と、前記圧電振動子のうち前
記屈曲振動又は伸縮振動の少なくとも一方の節であっ
て、前記加圧方向と垂直な少なくとも２方向において、
各々対向する両側に当接するとともに、前記加圧方向へ
前記圧電振動子を案内する節案内部材と、を備えたこと
を特徴とする。

【０００７】以上の手段にあって、節案内部材は、屈曲
振動又は伸縮振動の１つの節に対して２方向において対
向する両側で当接する場合、１つ節に対して一の方向に
おいて対向する両側で当接するとともに、他の節に対し
て他の方向において対向する両側で当接する場合、さら
に、複数の節に対してそれぞれ異なる方向において対向
する両側で当接する場合の何れも含まれる。また、圧電
振動子のうち圧接させる部位とは、移動体に対して圧電
振動子を圧接させる部位である。

【０００８】これによれば、圧電振動子は、屈曲振動と
伸縮振動とにより楕円振動する一方で、加圧部材は、圧
電振動子のうち前記圧接させる部位と反対側の部位を圧
接部位へ加圧し、圧電振動子と移動体とを圧接させるの
で、両者の間に摩擦力が生じ、移動体は移動される。特
に、圧接部位と反対側の部位を直接加圧するので、全て
の加圧力は圧電振動子と移動体の圧接部位全体にに加わ
り振動のバランスが崩れること無く、節の位置も移動し
ないので支持部での振動ロスも極めて小さい。また、加
圧力によって支持部材がずれることもないので大きな加
圧力を与えることが可能となり、大きな摩擦力が生じ
る。一方、節案内部材は、屈曲振動又は伸縮振動の節に
当接するので、屈曲振動又は伸縮振動を妨げない。ま
た、屈曲振動等の節であって、加圧方向と垂直な少なく
とも２方向において、各々対向する両側に当接し、屈曲
振動及び伸縮振動が生じたとき、圧電振動子を加圧方向
に対して垂直な方向へ移動させず、加圧方向のみに案内
するので、圧電振動子に生じる屈曲振動及び伸縮振動は
安定し、圧電振動子の移動体との圧接部位は変位しな
い。したがって、大きな加圧力が圧電振動子と移動体と
の間に加えられ、大きなトルクを発生させるとともに、
トルクを安定させる。

【０００９】また、請求項２に記載するように、屈曲振
動と伸縮振動とにより楕円振動する圧電振動子を圧接さ
せて出力を取り出す超音波モータにおいて、前記圧電振
動子のうち前記圧接させる部位に対して反対側を前記圧
接側へ加圧する加圧部材と、前記圧電振動子のうち伸縮
振動の節であって、前記加圧方向と垂直な少なくとも一
の方向において、対向する両側に当接するとともに、前
記加圧方向へ前記圧電振動子を案内する節案内部材と、
前記圧電振動子のうち前記圧接側と反対側の端部であっ
て、前記加圧方向と垂直な少なくとも他の方向におい
て、対向する両側に当接するとともに、前記加圧方向へ
前記圧電振動子を案内する端部案内部材と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１０】これによれば、圧電振動子は、屈曲振動と
伸縮振動とにより楕円振動する一方で、加圧部材は、圧
接側と反対側から圧接側へ圧電振動子を加圧して駆動対
象としての移動体に圧接させる。摩擦力が圧電振動子と
移動体の圧接部位に生じ、この摩擦力により移動体は所
定の方向へ移動させられる。一方、節案内部材は、圧電
振動子を加圧方向に対して垂直な一の方向へ移動させ
ず、端部案内部材は、圧電振動子を加圧方向に対して垂
直な他の方向へ移動させず、圧電振動子は加圧方向に対
して垂直な方向へ移動しないとともに加圧方向へ案内さ
れるので、圧電振動子に生じる屈曲振動及び伸縮振動は
安定し、圧電振動子の移動体との圧接部位は変位しな
い。

【００１１】また、請求項３に記載するように、屈曲振
動と伸縮振動とにより楕円振動する圧電振動子を圧接さ
せて出力を取り出す超音波モータにおいて、前記圧電振
動子のうち前記圧接させる部位に対して反対側の部位を
前記圧接部位へ加圧する加圧部材と、前記圧電振動子の
うち前記屈曲振動又は伸縮振動の少なくとも一方の節で
あって、前記加圧方向と垂直な一の方向において、対向
する両側に当接するとともに、前記加圧方向へ前記圧電
振動子を案内する節案内部材と、前記圧電振動子のうち
前記屈曲振動又は伸縮振動の少なくとも一方の節に対し
て、前記加圧方向と垂直な他の方向において固定される
固定部材と、前記固定部材であって、前記他の方向にお
いて、対向する両側に当接するとともに、前記固定部材
と対になって前記加圧方向へ前記圧電振動子を案内する
案内部材と、を備えたことを特徴とする。

【００１２】これによれば、加圧部材は、圧電振動子の
うち圧接させる部位と反対側の対応する部位を圧接部位
へ加圧するので、全ての加圧力は圧接部位へ加わる。節
案内部材は、圧電振動子のうち加圧方向と垂直な一の方
向の対向する両側に当接するので、圧電振動子を一の方
向へ移動させず、加圧方向へ案内する。案内部材は、固
定部材のうち加圧方向に対して垂直な他の方向の対向す
る両側に当接し、固定部材を他の方向へ移動させないと
ともに加圧方向へ案内し、固定部材に固定した圧電振動
子も他の方向へ移動させず加圧方向へ案内される。即
ち、圧電振動子は加圧方向に対して垂直な方向へ移動せ
ず、加圧方向へ案内されるので、圧電振動子に生じる屈
曲振動及び伸縮振動は安定し、圧電振動子の移動体との
圧接部位は変位しない。

【００１３】また、請求項４に記載するように、屈曲振
動と伸縮振動とにより楕円振動する圧電振動子を加圧す
ることにより圧接させて出力を取り出す超音波モータに
おいて、前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振
動の少なくとも一方の節に対して、前記圧電振動子を加
圧する方向と垂直な方向において固定される固定部材
と、前記固定部材と嵌まり合って、前記加圧方向と垂直
な方向への前記圧電振動子の移動を制限するとともに、
前記固定部材を前記加圧方向へ案内する案内部材と、を
備えたことを特徴とする

【００１４】これによれば、固定部材は、案内部材と嵌
まり合って加圧方向に対して垂直な方向へ圧電振動子を
移動させず、案内部材は固定部材を加圧方向へ案内し、
固定部材と固定する圧電振動子も同様に加圧方向へ案内
するので、圧電振動子に生じる屈曲振動及び伸縮振動は
安定し、圧電振動子の移動体との圧接部位は変位しな
い。

【００１５】また、請求項５に記載するように、屈曲振
動と伸縮振動とにより楕円振動する圧電振動子を加圧す
ることにより圧接させて出力を取り出す超音波モータに
おいて、前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振
動の少なくとも一方の節に対して、前記圧電振動子を加
圧する方向と垂直な方向において固定される固定部材
と、前記固定部材であって、前記圧電振動子を加圧する
方向と垂直な少なくとも２方向において、各々対向する
両側に当接するとともに、前記固定部材を前記加圧方向
へ案内する案内部材と、を備えたことを特徴とする。

【００１６】これによれば、案内部材は、固定部材のう
ち圧電振動子を加圧する方向と垂直な少なくとも異なる
２方向において、各々対向する両側に当接するので、固
定部材を加圧方向に対して垂直な方向へ移動させず加圧
方向へ案内し、固定部材に固定した圧電振動子も加圧方
向に対して垂直な方向へ移動せず加圧方向へ案内される
ので、圧電振動子に生じる屈曲振動及び伸縮振動は安定
し、圧電振動子の移動体との圧接部位は変位しない。

【００１７】また、請求項６に記載するように、請求項
４又は請求項５記載の超音波モータにおいて、前記固定
部材を介して前記圧電振動子を加圧する加圧部材を備え
たことを特徴とする。これによれば、加圧部材は、固定
部材を加圧し、この加圧力は、固定部材又は案内部材か
ら圧電振動子に伝達され、圧電振動子と移動体とを圧接
させる。

【００１８】また、請求項７に記載するように、請求項
４又は請求項５記載の超音波モータにおいて、前記圧電
振動子のうち圧接させる部位に対して反対側の部位を前
記圧電振動子の圧接部位へ加圧する加圧部材を備えたこ
とを特徴とする。これによれば、加圧部材は、圧電振動
子の圧接部位に対応する反対側の部位を圧接部位へ加圧
するので、全ての加圧力は、圧電振動子の移動体との圧
接部位に加わる。

【００１９】また、請求項８に記載するように、請求項
１、２、４、５の何れかに記載の超音波モータにおい
て、前記圧電振動子の圧接部位に前記楕円振動を拡大す
る振動拡大部材を備えたことを特徴とする。これによれ
ば、振動拡大部材は、楕円振動を拡大するので、大きな
移動スピードを生じさせる。

【００２０】また、請求項９に記載するように、請求項
８記載の超音波モータにおいて、前記振動拡大部材は、
前記加圧されて生じる摩擦による摩耗を均一にする曲面
を有することを特徴とする。これによれば、振動拡大部
材が支持部等、案内部の僅かな隙間によって移動体の移
動方向と反対方向に動いても移動体と常に均一に移動す
るので、常に移動体に一定の加圧力並びに推進力を加
え、トルクおよびスピードを安定させる。

【００２１】また、請求項１０に記載するように、請求
項８記載の超音波モータにおいて、前記圧電振動子のう
ち圧接部位に対して反対側の部位に、前記振動拡大部材
と同一のバランス用突起を設けたことを特徴とするこれ
によれば、バランス用突起は、圧電振動子について、振
動拡大部材側の慣性モーメントとバランス用突起側の慣
性モーメントを等しくし、圧電振動子の振動バランスを
保ち、屈曲振動及び伸縮振動を安定させると同時にスプ
リアス振動を防止する。

【００２２】また、請求項１１に記載するように、請求
項１、２、４、５の何れかに記載の超音波モータにおい
て、前記節案内部材、前記端部案内部材、前記固定部材
は、前記圧電振動子より弾性率の低い材料からなること
を特徴とする。以上にあって、弾性率の低い材料には、
樹脂、ゴムを含み、樹脂には、例えばプラスチックを含
む。これによれば、節案内部材等は低弾性率材料からな
り、屈曲振動又は伸縮振動を伝達せず、屈曲振動等を減
衰させないので、高効率で大きなトルクを発生させる。

【００２３】また、請求項１２に記載するように、請求
項１、２、４、５の何れかに記載の超音波モータにおい
て、前記節案内部材又は前記端部案内部材と前記圧電振
動子との間に弾性率の低い低弾性率部材を設けたことを
特徴とする。これによれば、低弾性率部材は、圧電振動
子から屈曲振動又は伸縮振動を伝達せず、屈曲振動又は
伸縮振動を減衰させないので、高効率で大きなトルクを
発生させる。

【００２４】また、請求項１３に記載するように、請求
項４又は請求項５の何れかに記載の超音波モータにおい
て、前記圧電振動子に形成した電極と前記固定部材との
間に、両者を絶縁する絶縁スペースを設けたことを特徴
とする。これによれば、絶縁スペースにより、電極と固
定部材は絶縁され、駆動信号はショートすることもな
い。

【００２５】また、請求項１４に記載するように、請求
項１、２、７の何れかに記載の超音波モータにおいて、
前記加圧部材と前記圧電振動子との間に、前記圧電振動
子より弾性率の低い低弾性率部材を設けたことを特徴と
する。これによれば、低弾性率部材は、圧電振動子から
屈曲振動又は伸縮振動を伝達せず、屈曲振動又は伸縮振
動を減衰させないので、高効率で大きなトルクを発生さ
せる。

【００２６】また、請求項１５に記載するように、請求
項１、２、４、５の何れかに記載の超音波モータにおい
て、前記圧電振動子は、伸縮振動を生じる第１の圧電振
動子と屈曲振動を生じる第２の圧電振動子とを積層させ
たことを特徴とする。これによれば、第１の圧電振動子
は伸縮振動し、第２の圧電振動子は屈曲振動し、振動変
位の大きな楕円振動を起こし、大きなトルクを生じさせ
る。

【００２７】また、請求項１６に記載するように、電子
機器であって、請求項１から請求項１５の何れかに記載
の超音波モータを利用したステージを用いたことを特徴
とする。ここで、電子機器には、測定器、加工装置、磁
気記録装置等が含まれ、ステージは測定器の移動ステー
ジ、加工装置の被加工物の移動ステージ、磁気記録メデ
ィアの移動等に用いられる。これによれば、本発明の超
音波モータを利用した電子機器が実現される。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１３を参照して本
発明を適用した実施の形態を詳細に説明する。 《実施の形態１》図１は、本発明を適用した実施の形態
１に係わる超音波モータを示し、同図（ａ）は正面の構
造を、同図（ｂ）は底面の構造を示す。この超音波モー
タは、圧電振動子１１と、圧電振動子１１の図中底面に
設けた本発明の振動拡大部材１２と、圧電振動子１１の
図中上面に設けた低弾性率部材１３と、圧電振動子１１
の周囲に配置した本発明の節案内部材としての案内ケー
ス１４と、案内ケース１４の上面に設けた加圧部材１５
と、案内ケース１４の側部を嵌め合わせた案内板１６と
からなり、振動拡大突起１２の先端は移動体１７に圧接
させている。

【００２９】図２、図３は、圧電振動子の構造、振動状
態を示す図である。圧電振動子１１は、第１の圧電振動
子１１１と、第１の圧電振動子１１１に積層させた第２
の圧電振動子１１２からなる。各圧電振動子１１１、１
１２は、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン
酸鉛、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム等の圧電
材料を用いて作製される。第１の圧電振動子１１１は、
図中表側を（−）、裏側を（＋）として略全面を厚み方
向へ分極処理し、分極部１１１ａとしている。また、表
側の全面及び裏側の全面に電極を形成する。第２の圧電
振動子１１２は、矩形体を４分割して、各分割部に対し
て図中表側を（＋）、裏側を（−）として厚み方向へ分
極処理した第１の分極部１１２ａ、第２の分極部１１２
ｂ、第３の分極部１１２ｃ、第４の分極部１１２ｄを有
する。また、各分極部１１２ａ…１１２ｄの表側にはそ
れぞれ電極を形成し、他方、第２の圧電振動子１１２の
裏側には、全面に対極として電極を形成する。また、第
１の分極部１１２ａの電極と第２の分極部１１２ｂの電
極とを導線で導通し、第３の分極部１１２ｃと第４の分
極部１１２ｄの電極とを導線で導通する。

【００３０】そして、第１の圧電振動子１１１の分極部
１１１ａ、第２の圧電振動子１１２の第１の分極部１１
２ａと第２の分極部１１２ｂに駆動信号を入力すると、
図２に示すように、伸縮振動Ｖ１が第１の圧電振動子１
１１に生じ、屈曲振動Ｖ２及び図示しない伸縮振動が第
２の圧電振動子１１２に生じ、一方向に回転する楕円振
動Ｖ３が屈曲振動Ｖ２等と伸縮振動Ｖ１とにより圧電振
動子１１の各周面に生じる。このように、第１の圧電振
動子１１１、第２の圧電振動子１１２のそれぞれに、伸
縮振動Ｖ１、屈曲振動Ｖ２を生じさせるので、圧電振動
子１１の楕円振動Ｖ３は大きく変位し、大きなトルクを
生じさせる。一方、第２の圧電振動子１１２の第３の分
極部１１２ｃと第４の分極部１１２ｄ、第１の圧電振動
子１１１の分極部１１１ａに駆動信号を入力すると、図
３に示すように、屈曲振動Ｖ１と１８０°位相の異なる
屈曲振動Ｖ４及び図示しない伸縮振動が第２の圧電振動
子１１２に生じ、楕円振動Ｖ３と逆方向へ回転する楕円
振動Ｖ５が圧電振動子１１に生じる。なお、第２の圧電
振動子１１２のみ用いて、これに生じる屈曲振動Ｖ２、
Ｖ４及び伸縮振動により、圧電振動子１１に楕円振動を
生じさせてもよい。

【００３１】図４は、圧電振動子に生じる伸縮振動、屈
曲振動の節の位置を示す。同図（ａ）に示す矩形体の圧
電振動子１１に対し、伸縮振動Ｖ１が生じると、同図
（ｂ）に示すように、矩形体の長辺の中心が節Ｎ１にな
る。一方、屈振動Ｖ２、Ｖ４が生じると、矩形体の長辺
に沿って等間隔に３箇所が節Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４になる。
なお、本実施の形態では、伸縮振動Ｖ１の節Ｎ１と屈曲
振動Ｖ２、Ｖ４の節Ｎ３の位置は一致している。

【００３２】また、図１に示すように、振動拡大部材１
２は、圧電振動子１１の移動体１７との圧接部位１１
ａ、即ち、短辺の略中央部に固定されている。そして、
圧電振動子１１の楕円振動Ｖ３、Ｖ５を拡大させ、大き
な振動変位で移動体１７に圧接し、移動体１７との間に
大きな摩擦力を生じさせる。

【００３３】低弾性率部材１３は、圧電振動子１１より
弾性率の低い材料、例えば、樹脂、ゴム、プラスチック
からなり、圧電振動子１１の伸縮振動Ｖ１、屈曲振動Ｖ
２、Ｖ４を案内ケース１４へ伝達させず、伸縮振動Ｖ１
等を減衰させない。

【００３４】案内ケース１４は、正面コの字状の本体
と、図中コの字状本体の両腕部から圧電振動子１１へ向
かって突出する第１の節案内部１４ａ、１４ａ、第２の
節案内部１４ｂ、１４ｂと、本体上部から圧電振動子１
１へ向かって突出する突出部１４ｃからなる。ここで、
案内ケース１４は、屈曲振動及び伸縮振動を伝達させ
ず、屈曲振動等を減衰させない観点から、圧電振動子１
１より弾性率の低い材料、例えば、プラスチック等の樹
脂、ゴムで作製する。第１の節案内部１４ａ、１４ａ、
図１（ｂ）に示すように、圧電振動子１１のうち屈曲振
動の節Ｎ２に位置し、この圧電振動子１１の節Ｎ２であ
って、加圧部材１５の加圧する方向と垂直な幅方向の対
向する両部位および厚み方向の対向する両部位に当接す
る。そして、圧電振動子１１は加圧方向に対して垂直な
方向へ移動せず、加圧方向に案内されるので、屈曲振動
及び伸縮振動は安定し、圧電振動子１１と移動体１７と
の圧接部位は変位しない。第２の節案内部１４ｂ、１４
ｂは、圧電振動子１１のうち屈曲振動の節Ｎ４に位置
し、圧電振動子１１の節Ｎ４であって、加圧部材１５の
加圧する方向と垂直な幅方向において、対向する両部
位、及び加圧方向に対して垂直な厚み方向において、対
向する両部位に対して当接する。なお、第１の節案内部
１４ａ、第２の節案内部１４ｂと圧電振動体１１との間
に、圧電振動子１１より弾性率の低いゴム、プラスチッ
ク等の樹脂からなる低弾性率のシートを介在させてもよ
い。突出部１４ｃは、圧電振動子１１の移動体１７との
圧接部１１ａ、即ち、振動拡大部材１２を設けた部位、
と反対側の対応する部位に設けられており、加圧部材１
５の全ての加圧力を圧電振動子１１に伝える。

【００３５】加圧部材１５は、例えば、コイルばねを用
い、案内ケース１４の突出部１４ｃ、低弾性率部材１３
を介して、圧電振動子１１の移動体１７との圧接部位１
１ａと反対側の対応する部位を圧接部位へ加圧する。そ
して、全ての加圧力は、振動拡大部材１２を経由して移
動体１７に加わるので、振動拡大部材１２と移動体１７
との間に生じる摩擦力は大きくなる。なお、加圧部材１
５には、ゴム、板ばね等の弾性部材を用いてもよい。案
内板１６は、案内ケース１４の側部を入り込ませる案内
溝１６ａを加圧部材１５の加圧方向に沿って形成し、案
内ケース１４を加圧方向へ案内する。

【００３６】次に、図１から図３に基づいて、超音波モ
ータの使用方法について説明する。移動体１７を一方向
へ移動させる場合、第１の圧電振動子１１１の分極部１
１１ａ、第２の圧電振動子１１２の第１の分極部１１２
ａ、第２の分極部１１２ｂに駆動信号を入力すればよ
い。伸縮振動Ｖ１が第１の圧電振動子１１１に生じ、屈
曲振動Ｖ２が第２の圧電振動子１１２に生じ、楕円振動
Ｖ３が圧電振動子１１の周面に生じる。楕円振動Ｖ３
は、振動拡大部材１２により、拡大させられる。一方、
加圧部材１５は、案内ケース１４の突出部１４ｃ、低弾
性率部材１３を介して、圧電振動子１１のうち移動体１
７との圧接部位１１ａと反対側の対応する部位を圧接部
位１１ａへ向かって加圧し、移動体１７上に振動拡大部
材１２を圧接させる。このとき、全ての加圧力が圧電振
動子１１と移動体１７との圧接部１１ａに加わり、ま
た、案内ケース１４は、屈曲振動及び伸縮振動に対して
も、圧電振動子１１を加圧方向と垂直な方向へ移動させ
ず、加圧方向のみに案内するので、圧電振動子１１に生
じる屈曲振動及び伸縮振動は安定し、圧電振動子１１の
移動体１７との圧接部位１１ａは滑らないので、圧電振
動子１１と移動体１７との間に大きな加圧力が加わる。
そして、振動拡大部材１２と移動体１７との間に、大き
な摩擦力が生じ、移動体１７は、一方向へ高速で移動す
る。

【００３７】一方、移動体１７を逆方向へ移動させる場
合は、第１の圧電振動子１１１の分極部１１１ａ、第２
の圧電振動子１１２の第３の分極部１１２ｃ、第４の分
極部１１２ｄに駆動信号を入力すればよい。伸縮振動Ｖ
１が第１の圧電振動子１１１に生じ、屈曲振動Ｖ４が第
２の圧電振動子１１２に生じ、逆回転の楕円振動Ｖ５が
圧電振動子１１の周面に生じ、楕円振動Ｖ５は、振動拡
大部材１２により、拡大させられる。一方、加圧部材１
５は、案内ケース１４の突出部１４ｃ、低弾性率部材１
３を介して、圧電振動子１１のうち移動体１７との圧接
部位１１ａと反対側の部位を圧接部位１１ａへ向かって
加圧し、移動体１７上に振動拡大部材１２を圧接させ
る。そして、移動体１７は、逆方向の摩擦力を受け、一
の方向と逆の方向へ移動する。

【００３８】以上より、本実施の形態によれば、加圧部
部材１５により、全ての加圧力が圧電振動子１１に設け
た振動拡大突起１２と移動体１７との圧接部１１ａに加
わるので、大きなトルクを発生させる。また、案内ケー
ス１４は、屈曲振動及び伸縮振動に対しても、圧電振動
子１１を加圧方向と垂直な方向へ移動させずに、加圧方
向のみに案内するので、圧電振動子１１に生じる屈曲振
動及び伸縮振動は安定する。したがって、圧電振動子１
１の移動体１７との圧接部位１１ａは滑らないので、圧
電振動子１１の圧接部位１１ａに設けた振動拡大部材１
２と移動体１７との間に大きな加圧力が加わり、大きな
トルクを発生させるとともに、トルクを安定させる。ま
た、第１の圧電振動子１１１と第２の圧電振動子１１２
とを積層させ、それぞれに、伸縮振動Ｖ１、屈曲振動Ｖ
２を生じさせるので、圧電振動子１１の楕円振動Ｖ３は
大きく変位し、より大きなトルクを生じさせる。また、
振動拡大部材１２は、圧電振動子１１の楕円振動Ｖ３、
Ｖ５を拡大させ、移動体１７との間に大きな摩擦力を生
じさせるので、大きなトルクを生じさせ、移動体１７を
高速で移動させる。また、加圧部材１５と圧電振動子１
１との間に低弾性率部材１３を介在させるので、屈曲振
動及び伸縮振動の伝達を防止し、屈曲振動等を減衰させ
ない。また、案内ケース１４は、圧電振動子１１より弾
性率の低い材料からなるので、屈曲振動及び伸縮振動の
伝達を防止し、屈曲振動等を減衰させない。なお、第１
の節案内部１４ａ、第２の節案内部１４ｂと圧電振動体
１１との間に、圧電振動子１１より弾性率の低い低弾性
率のシートを介在させれば、屈曲振動及び伸縮振動の伝
達を防止し、屈曲振動等を減衰させない。

【００３９】《実施の形態２》図５は、本発明を適用し
た実施の形態２に係わる超音波モータを示し、同図
（ａ）は正面の構造、同図（ｂ）は底面の構造を示す。
この超音波モータは、圧電振動子１１と、圧電振動子１
１の下部に設けた振動拡大部材１２と、圧電振動子１１
のうち振動拡大部材１２の反対側に設けたバランス用突
起２１と、バランス用突起２１の上面に圧接する加圧部
材１５と、圧電振動子１１の伸縮振動の節に当接する本
発明の節案内部材としての案内ケース２２からなる。な
お、以下実施の形態１と同一の部材については、同一番
号を付し説明を省略する。

【００４０】ここで、バランス用突起２１は、振動拡大
部材１２と同一物であり、圧電振動子１１のうち振動拡
大部材１２と反対側の対応する部位に設けられている。
そして、圧電振動子１１の振動バランスを保ち、屈曲振
動及び伸縮振動を安定させる。案内ケース２２は、図５
（ｂ）に示すように、矩形体の内部に略十字状の空間２
２ａを成形し、この十字状の空間２２ａに圧電振動子１
１を入り込ませ、案内ケース２２の内面を、圧電振動子
１１の幅方向において対向する両部位、厚み方向におい
て対向する両部位に当接させる。そして、圧電振動子１
１は、加圧方向に対して垂直な方向へ移動せず、加圧方
向へ案内される。

【００４１】次に、この超音波モータの動作について説
明する。圧電振動子１１に屈曲振動及び伸縮振動を生じ
させ、周面に楕円振動を生じさせ、楕円振動の変位は、
振動拡大部材１２により、拡大する。一方、加圧部材１
５はバランス用突起２１を介して圧電振動子１１を加圧
し、振動拡大部材１２と移動体１７とを圧接させる。こ
のとき、案内ケース２２は、加圧方向に対して垂直な方
向へ圧電振動子１１を移動させず、屈曲振動及び伸縮振
動を安定させるとともに、振動拡大部材１２の移動体１
７との圧接部位を変位しない。また、バランス用突起２
１は、圧電振動子１１の上部と下部の慣性モーメント、
剛性を等しくし、圧電振動子１１のバランスを保つの
で、屈曲振動等を安定させ、節を中心に形成する。そし
て、移動体１７と振動拡大部材１２との間に摩擦力が生
じ、移動体１７は、一方向へ移動する。

【００４２】以上より、本実施の形態によれば、案内ケ
ース２２により、圧電振動子１１を加圧方向に対して垂
直な方向へ移動させず、加圧方向のみへ案内し、屈曲振
動及び伸縮振動を安定させるとともに、振動拡大部材１
２と移動体１７との圧接部位を滑らせないようにするの
で、大きな加圧力が圧電振動子１１と移動体１７との間
に加わる。その結果、実施の形態１と同様に大きなトル
クを発生させるとともに、トルクを安定させる。また、
バランス用突起２１により、圧電振動子１１のバランス
を保つようにしたので、屈曲振動及び伸縮振動を安定さ
せる。

【００４３】《実施の形態３》図６は、本発明を適用し
た実施の形態３に係わる超音波モータを示し、（ａ）は
正面の構造、（ｂ）は底面の構造を示す。この超音波モ
ータは、圧電振動子１１と、圧電振動子１１の下面に設
けた振動拡大部材２３と、圧電振動子１１の振動節の周
囲に設けた本発明の節案内部材として案内ケース２４
と、圧電振動子１１の上面に設けた低弾性率部材１３
と、低弾性率部材１３の上面に圧接する加圧部材１５か
らなる。

【００４４】ここで、低弾性率部材１３は、圧電振動子
１１から加圧部材１５へ屈曲振動及び伸縮振動を伝達さ
せず、屈曲振動等を減衰させない。振動拡大部材２３
は、移動体１７との圧接部位に曲面２３ａを有する。こ
の曲面２３ａは、振動拡大部材２３を加圧方向に対して
傾けて圧接させたとき、移動体１７との間に生じる摩擦
を均一にし、特定の一箇所を激しく摩耗させない。そし
て、移動体１７に一定の加圧力を加え、移動体１７を一
定速度で移動させる。案内ケース２４は、内部を空洞に
した直方体の中に、圧電振動子１１の屈曲振動の節へ向
かって突出した第１の節案内部２４ａ、２４ａ、第２の
節案内部２４ｂ、２４ｂと、圧電振動子１１の伸縮振動
の節に向かって突出した第３の節案内部２４ｃ、２４
ｃ、２４ｃを有する。第１の節案内部２４ａ、２４ａ、
第２の節案内部２４ｂ、２４ｂは、圧電振動子１１のう
ち屈曲振動の節であって加圧方向と垂直な幅方向の対向
する両部位に当接する。また、第３の節案内部２４ｃ、
２４ｃ、２４ｃは、圧電振動子１１のうち伸縮振動の節
であって、加圧方向と垂直な厚み方向において、対向す
る両側に当接する。そして、案内ケース２４の第１の節
案内部２４ａ、２４ａ、第２の節案内部２４ｂ、２４ｂ
は、加圧方向に対して垂直な幅方向へ圧電振動子１１を
移動させず、また、第３の節案内部２４ｃ、２４ｃ、２
４ｃは、加圧方向に対して垂直な厚み方向へ圧電振動子
１１を移動させない。即ち、圧電振動子１１は、加圧方
向に対して垂直な方向へ移動せず、加圧方向へ案内され
る。

【００４５】以上より、本実施の形態によれば、案内ケ
ース２４により、圧電振動子１１を加圧方向に垂直な方
向へ移動させず、加圧方向へ案内させるようにしたの
で、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、振動
拡大部材２３のうち移動体１７との圧接部位を曲面２３
ａとし、移動体１７との間に生じる摩擦による偏摩耗を
防止するようにしたので、移動体１７は一定の加圧力を
加えられ、トルクは一定になる。

【００４６】《実施の形態４》図７は、本発明を適用し
た実施の形態４に係わる超音波モータを示し、（ａ）は
正面構造、（ｂ）は底面構造を示す。この超音波モータ
は、圧電振動子１１と、圧電振動子１１の下面に設けた
振動拡大部材１２と、圧電振動子１１の周囲に配置した
本発明の節案内部材、案内部材としての案内ケース２５
と、圧電振動子１１の伸縮振動の節に固定した固定部材
２６、２６と、圧電振動子１１のうち振動拡大部材１２
に対して反対側の部位に圧接する加圧部材１５とからな
る。

【００４７】ここで、案内ケース２５は、内部を空洞と
した直方体であり、圧電振動子１１の屈曲振動の節の位
置で内側へ突出する第１の節案内部２５ａ、２５ａ及び
第２の節案内部２５ｂ、２５ｂを有し、直方体の対向す
る両内面に加圧方向に沿って案内溝２５ｃ、２５ｃを形
成している。第１の節案内部２５ａ、２５ａ、第２の節
案内部２５ｂ、２５ｂは、圧電振動子１１のうち屈曲振
動の節であって、加圧方向に対して垂直な幅方向におい
て、対向する両部位に当接する。固定部材２６、２６の
それぞれ端面は、同図（ｂ）に示すように、圧電振動子
１１の加圧方向と垂直な厚み方向において、案内溝２５
ｃ、２５ｃに対して当接する。そして、案内ケース２５
の第１の節案内部２５ａ、２５ａ、第２の節案内部２５
ｂ、２５ｂは、加圧方向に対して垂直な幅方向へ圧電振
動子１１を移動させず、加圧方向へ案内する。また、固
定部材２６、２６と案内溝２５ｃ、２５ｃは、加圧方向
に対して垂直な厚み方向へ圧電振動子１１を移動させ
ず、加圧方向へ案内する。即ち、圧電振動子１１は、加
圧方向に対して垂直な方向へ移動せず、加圧方向へ案内
されるので、伸縮振動及び屈曲振動は安定し、圧電振動
子１１に設けた振動拡大部材１２と移動体１７との圧接
部は変位しない。

【００４８】以上より、本実施の形態によれば、案内ケ
ース２５は、圧電振動子１１を加圧方向と垂直な方向へ
移動させず、加圧方向へ案内するようにしたので、実施
の形態１と同様に、大きなトルクが得られるとともに、
トルクは安定する。

【００４９】《実施の形態５》図８は、本発明を適用し
た実施の形態５に係わる超音波モータの正面の構造を示
す。この超音波モータは、圧電振動子１１と、圧電振動
子１１の下面に設けた振動拡大部材１２と、圧電振動子
１１の周囲に設けた本発明の節案内部材、端部案内部材
としての案内ケース２７と、案内ケース２７の上面に圧
接する加圧部材１５と、案内ケース２６の側部を嵌め合
わせた案内板１６からなり、振動拡大部材１２の先端
は、円盤状の移動体２８に圧接している。

【００５０】ここで、案内ケース２７は、コの字状の案
内ケース本体の両腕から圧電振動子１１の伸縮振動の節
に向けて突出する節案内部２７ａ、２７ａと、案内ケー
ス本体の角部から圧電振動子１１へ突出する端部案内部
２７ｂを有する。節案内部２７ａ、２７ａは、圧電振動
子１１のうち伸縮振動の節であって、加圧部材１５の加
圧する方向と垂直な幅方向において対向する両部位およ
び加圧方向に対して垂直な厚み方向において対向する両
部位に対して当接する（図１（ｂ）参照）。端部案内部
２７ｂ、２７ｂは、圧電振動子１１のうち振動拡大部材
１２と反対側の端部であって、加圧部材１５の加圧する
方向と垂直な幅方向において、対向する両部位及び加圧
方向に対して垂直な厚み方向において、対向する両部
位、並びに、移動体２７との圧接部と反対側の端面に当
接する。そして、節案内部２７ａ、２７ａ、端部案内部
２７ｂ、２７ｂは、圧電振動子１１を加圧方向に対して
垂直な方向へ移動させず、加圧方向へ案内する。また、
加圧部材１５は、圧電振動子１１のうち振動拡大部材１
２と反対側の対応する部位と振動拡大部材１２とを結ぶ
方向へ、案内ケース２７を加圧し、振動拡大部材１２と
移動体２８との間に、全ての加圧力が加わる。

【００５１】次に、この超音波モータの動作について説
明する。圧電振動子１１に伸縮振動及び屈曲振動を生じ
させ、また、加圧部材１５により、案内ケース２７を介
して圧電振動子１１を加圧し、振動拡大部材１２を移動
体２７に圧接させる。このとき、節案内部２７ａ、２７
ａ、端部案内部２７ｂ、２７ｂは、圧電振動子１１を加
圧方向に対して垂直な方向へ移動させず、加圧方向へ案
内するので、屈曲振動及び伸縮振動は安定し、圧電振動
子１１の移動体２８との圧接部位は変位しない。そし
て、移動体２８は一方向へ回転する。

【００５２】以上より、本実施の形態によれば、案内ケ
ース２７の節案内部２７ａ、２７ａ、端部案内部２７
ｂ、２７ｂは、圧電振動子１１を加圧方向に対して垂直
な方向へ移動させず、加圧方向へ案内し、屈曲振動及び
伸縮振動を安定させ、圧電振動子１１の移動体２８との
圧接部位を変位されないので、大きな加圧力が振動拡大
部材１２と移動体２８の圧接部に加わり、大きなトルク
を発生させるとともに、トルクを安定させる。さらに、
加圧部材１５により、振動拡大部材１２と反対側の対応
する部位から振動拡大部材１２へ加圧するようにしたの
で、振動拡大部材１２と移動体２８との間に、全ての加
圧力が加わり、大きなトルクを発生させる。

【００５３】《実施の形態６》図９は、本発明を適用し
た実施の形態６に係わる超音波モータを示し、（ａ）は
側面の構造、（ｂ）は、背面の構造、（ｃ）は底面から
観察した構造を示す。この超音波モータは、積層型の圧
電振動子３１と、圧電振動子３１の底面に設けた振動拡
大部材１２と、圧電振動子３１の屈曲振動の節に固定さ
れた固定部材３２と、圧電振動子３１の上面を圧接する
加圧部材１５と、固定部材３２と嵌合した本発明の案内
部材としての案内板３３からなり、振動拡大部材１２
は、移動体１７に圧接している。

【００５４】図１０は、圧電振動子の積層構造を示す図
である。圧電振動子３１は、同図（ａ）〜（ｄ）に示す
第１の圧電振動子３１１と、第２の圧電振動子３１２
と、第３の圧電振動子３１３と、第４の圧電振動子３１
４を積層して焼き固めた構造である。第１の圧電振動子
３１１、第２の圧電振動子３１２は、同図（ａ）、
（ｂ）に示すように、略全面に図中表側を（＋）、裏側
を（−）として分極処理を施し、分極部３１１ａ、３１
２ａとしている。また、分極部３１１ａ、３１２ａに対
応して表側に電極を形成する。また、屈曲振動の節部に
固定部材３２を貫通させる２つの貫通孔３１１ｂ、３１
１ｂ、３１２ｂ、３１２ｂを形成している。第３の圧電
振動子３１３、第４の圧電振動子３１４は、同図
（ｃ）、（ｄ）に示すように、矩形体を４分割した各分
割部に対して表側を（＋）、裏側を（−）として分極処
理を施し、第１の分極部３１３ａ、３１４ａ、第２の分
極部３１３ｂ、３１４ｂ、第３の分極部３１３ｃ、３１
４ｃ、第４の分極部３１３ｄ、３１４ｄとしている。ま
た、屈曲振動の節部に固定部材３２を貫通させる貫通孔
３１３ｅ、３１３ｅ、３１４ｅ、３１４ｅを形成してい
る。

【００５５】また、第１の圧電振動子３１１、第２の圧
電振動子３１２、第３の圧電振動子３１３、第４の圧電
振動子３１４の裏側には、同図（ｅ）に示すように、略
全面に電極を形成し、表側の電極の対極としている。ま
た、圧電振動子３１の一方の側面には、同図（ｇ）に示
すように、第１の側面電極３１ａ、第２の側面電極３１
ｂ、第３の側面電極３１ｃを厚み方向へ形成し、反対の
側面に第４の側面電極、第５の側面電極を形成する。第
１の側面電極３１ａは、第１の圧電振動子３１１の分極
部３１１ａに形成した電極と第２の圧電振動子３１２の
分極部３１２ａに形成した電極とを導通させる。第２の
側面電極３１ｂは、第３の圧電振動子３１３の第１の分
極部３１３ａに形成した電極と第４の圧電振動子３１４
の第１の分極部３１４ａに形成した電極とを導通させ
る。第３の側面電極３１ｃは、第３の圧電振動子３１３
の第４の分極部３１３ｄに形成した電極と第４の圧電振
動子３１４の第４の分極部３１４ｄに形成した電極とを
導通させる。第４の側面電極は、第３の圧電振動子３１
３の第２の分極部３１３ｂに形成した電極と第４の圧電
振動子３１４の第２の分極部３１４ｂに形成した電極と
を導通させる。第５の側面電極は、第３の圧電振動子３
１３の第３の分極部３１３ｃに形成した電極と第４の圧
電振動子３１４の第３の分極部３１４ｃに形成した電極
とを導通させる。

【００５６】なお、同図（ｆ）に、例えば第１の圧電振
動子３１１を用いて示すように、後述する固定軸３２
１、３２１を貫通させる各圧電振動子３１１、３１２、
３１３、３１４に貫通孔３１１ｂ、３１２ｂ、３１３
ｅ、３１４ｅより径の大きく電極３１１ｃを形成し、電
極３１１ｃと固定軸３２１、３２１との間に、円環状の
絶縁スペース３１１ｄ、３１１ｄを設けてもよい。この
ようにすれば、固定軸３２１、３２１と電極３１１ｃと
は絶縁され、両者の短絡は防止される。

【００５７】また、図９に示すように、固定部材３２
は、圧電振動子３１に貫通した固定軸３２１と、固定軸
３２１の周囲にあって、圧電振動子３１に当接させたゴ
ムシート３２２、３２２と、固定軸３２１とネジで固定
したプレート３２３と、プレート３２３と圧電振動子３
１との間に配設したナット３２４、３２４とからなる。
固定軸３２１、３２１は、ナット３２４及びプレート３
２３を固定する部位の周面にネジを形成している。ゴム
シート３２２は、圧電振動子３１より低い弾性率なの
で、圧電振動子３１から振動もれを防止する。プレート
３２３は、同図（ｃ）に示すように、加圧方向に沿って
断面台形状に成形している。この固定部材３２の組立方
法は、圧電振動子３１の屈曲振動の節に設けた貫通孔３
１１ｂ…３１４ｅに、固定軸３２１を貫通させ、次に、
固定軸３２１に沿った圧電振動子３１の両面にゴムシー
ト３２２を当接させた状態で、固定軸３２１にナット３
２４、３２４をプレート３２３を通すとともに、固定軸
を３２１を回転させてナット３２４、３２４を締め、圧
電振動子３１に固定させる。

【００５８】案内板３３は、圧電振動子３１の加圧方向
に沿って設けられ、加圧方向に沿って、断面台形状の案
内溝３３ａを形成し、この案内溝３３ａにプレート３２
３を嵌め合わせている。そして、プレート３２３と対に
なって、固定部材３２を加圧方向へ案内し、また、断面
台形状の案内溝３３ａの下辺と斜辺をプレート３２３に
当接させているので、固定部材３２を加圧方向に対して
垂直な方向へ移動させない。加圧部材１５は、圧電振動
子３１のうち振動拡大部材１２と反対側の部位を振動拡
大部材１２へ加圧する。なお、加圧部材１５は、前述の
加圧方向へ固定部材３２の固定軸３２１を加圧してもよ
いし、プレート３２３の端面を加圧してもよい。

【００５９】次に、この超音波モータの動作について説
明する。第１の圧電振動子３１１と第２の圧電振動子３
１２に伸縮振動を生じさせ、第３の圧電振動子３１３と
第４の圧電振動子３１４に屈曲振動を生じさせ、振動拡
大部材１２を楕円振動させる。一方、加圧部材１５は、
振動拡大部材１２と反対側の対応する部位を振動拡大部
材１２へ加圧する。このとき、案内板３３はプレート３
２３とともに、固定部材３２を加圧方向へ案内するとと
もに、固定部材３２を加圧方向に対して垂直な方向へ移
動させない。また、固定部材３２に固定した圧電振動子
３１も加圧方向へ案内され、加圧方向に対して垂直な方
向へ移動しない。よって、屈曲振動及び伸縮振動は安定
し、圧電振動子３１の移動体１７との圧接部位は変位し
ない。そして、振動拡大部材１２と移動体１７との間に
大きな摩擦力が生じ、移動体１７は高速で移動する。

【００６０】以上より、本実施の形態によれば、固定部
材３２と案内板３３とにより、圧電振動子３１を加圧方
向に案内し、加圧方向に対して垂直な方向へ移動させな
いようにし、屈曲振動及び伸縮振動を安定させ、振動拡
大部材１２と移動体１７との圧接部位を滑らせないよう
にしたので、圧電振動子３１に大きな加圧力を加えら
れ、大きなトルクを生じさせるとともに、トルクを安定
させる。また、固定軸３２１と電極３１１ｃとの間に絶
縁スペース３１１ｄを設けるので、固定軸３２１と電極
３１１ｃとは絶縁され、電極３１１ｃと固定軸３２１と
の短絡は防止される。また、圧電振動子３１は、第１の
圧電振動子３１１と第２の圧電振動子３１２に伸縮振動
を生じさせ、第３の圧電振動子３１３と第４の圧電振動
子３１４とにより屈曲振動を生じさせるので、さらに大
きなトルクを発生させる。

【００６１】《実施の形態７》図１１は、本発明を適用
した実施の形態７に係わる超音波モータを示し、（ａ）
は正面の構造、（ｂ）は側面の構造を示す。この超音波
モータは、圧電振動子３１と、圧電振動子３１の底面に
設けた振動拡大部材１２、１２と、圧電振動子３１の振
動拡大部材１２、１２と反対側の対応する部位に設けた
バランス用突起２１、２１と、バランス用突起２１、２
１の上面を加圧する加圧部材１５、１５と、圧電振動子
３１の厚み方向に固定された固定部材３６と、固定部材
３６に対して当接する案内部材３７から構成されてい
る。

【００６２】ここで、固定部材３６は、加圧方向に対し
て垂直な方向へ圧電振動子３１の伸縮振動の節を貫通す
る固定軸３６ａと、圧電振動子３１と案内部材３７との
間に設けたスペーサ３６ｂ、３６ｂからなる。案内部材
３７は、コ字状の各先端部に圧電振動子３１の加圧方向
へ延びる案内溝３７ａ、３７ａを形成している。この案
内溝３７ａ、３７ａの各側面は、固定軸３６ａのうち加
圧方向に対して垂直な圧電振動子３１の厚み方向におい
て、対向する両先端面に当接するとともに、固定軸３６
ａのうち加圧方向に対して垂直な圧電振動子３１の長手
方向において、対向する両部位に当接している。そし
て、案内部材３７は、加圧方向に対して垂直方向へ固定
軸３６ａを移動させず、加圧方向へのみ案内し、固定軸
３６ａを固定した圧電振動子３１も加圧方向に対して垂
直な方向へ移動せず、加圧方向へ案内される。

【００６３】以上より、本実施の形態によれば、案内部
材３７、固定部材３６により、圧電振動子３１を加圧方
向に対して垂直な方向へ移動させず、加圧方向へ案内
し、屈曲振動及び伸縮振動を安定させ、振動拡大部材１
２、１２の移動体１７との圧接部を変位させないように
したので、移動体１７と振動拡大部材１２、１２との間
に大きな加圧力が加わり、大きなトルクを発生させると
ともに、トルクを安定させる。また、加圧部材１５、１
５により、圧電振動子３１のうち振動拡大部材１２、１
２と反対側の部位を振動拡大部材１２、１２へ向けて加
圧するようにしたので、全ての加圧力は、振動拡大部材
１２、１２と移動体１７との圧接部位に加わり、大きな
トルクを発生させる。また、圧電振動子３１のうち振動
拡大部材１２、１２に対して反対側の部位にバランス用
突起２１、２１を設けているので、圧電振動子３１の上
部と下部の慣性モーメントは等しくなり、圧電振動子３
１のバランスは保たれ、屈曲振動及び伸縮振動は安定す
る。

【００６４】《実施の形態８》図１２は、本発明を適用
した実施の形態８に係わる超音波モータを示し、（ａ）
は正面の構造、（ｂ）は側面の構造を示す。この超音波
モータは、圧電振動子３１と、圧電振動子３１の底面に
設けた振動拡大部材１２、１２と、圧電振動子３１に固
定された固定部材４１と、固定部材４１を当接させた案
内部材４２、４２と、固定部材４１に圧接させた加圧部
材１５からなる。

【００６５】ここで、固定部材４１は、圧電振動子３１
の屈曲振動の節を加圧方向へ垂直な方向へ貫通する固定
軸４１ａ、４１ａと、固定軸４１ａ、４１ａの両端部を
固定するコ字状部材４１ｃと、コの字状部材４１ｃと圧
電振動子３１との間のスペースに設けたスペーサ４１
ｂ、４１ｂと、コ字状部材４１ｃの上面から加圧方向と
平行に上方へ突出する円柱状部材４１ｄ、４１ｄからな
る。案内部材４２、４２は、断面円環状であり圧電振動
子３１の加圧方向へ延びている。また、内周面に固定部
材４１の円柱状部材４１ｄ、４１ｄの外周面を当接さ
せ、円柱状部材４１ｄ、４１ｄを摺動自在としている。
そして、案内部材４２、４２は、円柱状部材４１ｄ、４
１ｄを加圧方向に対して垂直な方向へ移動させず、加圧
方向へ案内する。即ち、固定部材４１に固定する圧電振
動子３１は加圧方向に対して垂直な方向へ移動せず、加
圧方向へ案内する。

【００６６】以上より、本実施の形態によれば、固定部
材４１、案内部材４２により、圧電振動子３１を加圧方
向に対して垂直な方向へ移動させず、加圧方向へ案内す
るようにし、屈曲振動及び伸縮振動を安定させ、振動拡
大部材１２、１２の移動体１７との圧接部位を変位させ
ないようにしたので、振動拡大部材１２、１２と移動体
１７との間に大きな加圧力が加えられ、大きなトルクを
発生させるとともに、トルクを安定させる。

【００６７】《実施の形態９》図１３は、本発明を適用
した実施の形態９に係わる超音波モータ付電子機器のブ
ロック図を示す。超音波モータ付電子機器５０は、前述
の圧電振動子５１と、圧電振動子５１により可動される
移動体５２と、移動体５２と圧電振動子５１とを加圧す
る加圧機構５３と、移動体５２と連動して可動する伝達
機構５４と、伝達機構５４の動作に基づいて運動する出
力機構５５を備えることにより実現する。ここで、伝達
機構５４には、例えば、歯車、摩擦車等の伝達車を用い
る。出力機構５５には、例えば、カメラにおいてはシャ
ッタ駆動機構、レンズ駆動機構を、電子時計においては
指針駆動機構、カレンダ駆動機構を、工作機械において
は刃具送り機構、加工部材送り機構等を用いる。超音波
モータ付電子機器５０としては、例えば、電子時計、計
測器、カメラ、プリンタ、印刷機、工作機械、ロボッ
ト、移動装置などに適用される。なお、移動体５２に出
力軸を取り付け、出力軸からトルクを伝達するための動
力伝達機構を有する構成にすれば、超音波モータ単体で
駆動機構が実現される。

【００６８】

【発明の効果】以上より、本発明によれば、圧電振動子
を加圧方向と垂直な方向へ移動させず、加圧方向のみに
案内するので、圧電振動子に生じる屈曲振動及び伸縮振
動は安定し、圧電振動子の移動体との圧接部位は変位せ
ず、大きな加圧力が圧電振動子と移動体との間に加えら
れ、大きなトルクを発生させるとともに、トルクを安定
させる。さらに、圧電振動子のうち圧接部位と反対側の
部位を圧接部位へ加圧し、全ての加圧力が圧電振動子の
圧接部位に加わるようにしたので、大きな加圧力が圧電
振動子と移動体との間に加えられ、大きなトルクを発生
させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施の形態１に係わる超音波
モータを示し、（ａ）は正面の構造、同図（ｂ）は底面
の構造を示す説明図である。

【図２】図１に係わる圧電振動子の構造、振動状態を示
す説明図である。

【図３】図１に係わる圧電振動子の構造、振動状態を示
す説明図である。

【図４】図１に係わる圧電振動子に生じる伸縮振動、屈
曲振動の節の位置を示す説明図である。

【図５】本発明を適用した実施の形態２に係わる超音波
モータを示し、同図（ａ）は正面の構造、同図（ｂ）は
底面の構造を示す説明図である。

【図６】本発明を適用した実施の形態３に係わる超音波
モータを示し、（ａ）は正面の構造、（ｂ）は底面の構
造を示す説明図である。

【図７】本発明を適用した実施の形態４に係わる超音波
モータを示し、（ａ）は正面構造、（ｂ）は底面構造を
示す説明図である。

【図８】図８は、本発明を適用した実施の形態５に係わ
る超音波モータの正面の構造を示す。

【図９】本発明を適用した実施の形態６に係わる超音波
モータを示し、（ａ）は側面の構造、（ｂ）は、背面の
構造、（ｃ）は底面から観察した構造を示す説明図であ
る。

【図１０】図９に係わる圧電振動子の積層構造を示す説
明図である。

【図１１】本発明を適用した実施の形態７に係わる超音
波モータを示し、（ａ）は正面の構造、（ｂ）は側面の
構造を示す説明図である。

【図１２】図１２は、本発明を適用した実施の形態８に
係わる超音波モータを示し、（ａ）は正面の構造、
（ｂ）は側面の構造を示す説明図である。

【図１３】本発明を適用した実施の形態９に係わる超音
波モータ付電子機器のブロック図を示す説明図である。

【図１４】従来技術に係わる超音波モータの構造を示
す。

【符号の説明】

１０ 超音波モータ １１ 圧電振動子 １２ 振動拡大部材 １３ 低弾性率部材 １４ 案内ケース １５ 加圧部材 ２１ バランス用突起 ２２ 案内ケース ２３ 振動拡大突起 ２４ 案内ケース ２５ 案内ケース ２６ 固定部材 ２７ 案内ケース ３１ 圧電振動子 ３１１ｃ 絶縁スペース ３２ 固定部材 ３３ 案内板 ３６ 固定部材 ３７ 案内部材 ４１ 固定部材 ４２ 案内部材

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】屈曲振動と伸縮振動との合成振動を発生す
   る少なくとも圧電素子からなる圧電振動子を圧接させて
   出力を取り出す超音波モータにおいて、 前記圧電振動子のうち前記圧接させる部位に対して反対
   側の部位を前記圧接部位へ加圧する加圧部材と、 前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の少な
   くとも一方の節であって、前記加圧方向と垂直な少なく
   とも２方向において、各々対向する両側に当接するとと
   もに、前記加圧方向へ前記圧電振動子を案内する節案内
   部材と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】屈曲振動と伸縮振動との合成振動を発生す
   る少なくとも圧電素子からなる圧電振動子を圧接させて
   出力を取り出す超音波モータにおいて、 前記圧電振動子のうち前記圧接させる部位に対して反対
   側を前記圧接側へ加圧する加圧部材と、 前記圧電振動子のうち伸縮振動の節であって、前記加圧
   方向と垂直な少なくとも一の方向において、対向する両
   側に当接するとともに、前記加圧方向へ前記圧電振動子
   を案内する節案内部材と、 前記圧電振動子のうち前記圧接側と反対側の端部であっ
   て、前記加圧方向と垂直な少なくとも他の方向におい
   て、対向する両側に当接するとともに、前記加圧方向へ
   前記圧電振動子を案内する端部案内部材と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ。
3. 【請求項３】屈曲振動と伸縮振動との合成振動を発生す
   る少なくとも圧電素子からなる圧電振動子を圧接させて
   出力を取り出す超音波モータにおいて、 前記圧電振動子のうち前記圧接させる部位に対して反対
   側の部位を前記圧接部位へ加圧する加圧部材と、 前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の少な
   くとも一方の節であって、前記加圧方向と垂直な一の方
   向において、対向する両側に当接するとともに、前記加
   圧方向へ前記圧電振動子を案内する節案内部材と、 前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の少な
   くとも一方の節に対して、前記加圧方向と垂直な他の方
   向において、固定される固定部材と、 前記固定部材であって、前記他の方向において、対向す
   る両側に当接するとともに、前記固定部材と対になって
   前記加圧方向へ前記圧電振動子を案内する案内部材と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ。
4. 【請求項４】屈曲振動と伸縮振動との合成振動を発生す
   る少なくとも圧電素子からなる圧電振動子を圧接させて
   出力を取り出す超音波モータにおいて、 前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の少な
   くとも一方の節に対して、前記圧電振動子を加圧する方
   向と垂直な方向において、固定される固定部材と、 前記固定部材と嵌まり合って、前記加圧方向と垂直な方
   向への前記圧電振動子の移動を制限するとともに、前記
   固定部材を前記加圧方向へ案内する案内部材と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ。
5. 【請求項５】屈曲振動と伸縮振動との合成振動を発生す
   る少なくとも圧電素子からなる圧電振動子を圧接させて
   出力を取り出す超音波モータにおいて、 前記圧電振動子のうち前記屈曲振動又は伸縮振動の少な
   くとも一方の節に対して、前記圧電振動子を加圧する方
   向と垂直な方向において、固定される固定部材と、 前記固定部材であって、前記圧電振動子を加圧する方向
   と垂直な少なくとも２方向において、各々対向する両側
   に当接するとともに、前記固定部材を前記加圧方向へ案
   内する案内部材と、 を備えたことを特徴とする超音波モータ。
6. 【請求項６】前記固定部材を介して前記圧電振動子を加
   圧する加圧部材を備えたことを特徴とする請求項４又は
   請求項５記載の超音波モータ。
7. 【請求項７】前記圧電振動子のうち圧接させる部位に対
   して反対側の部位を前記圧電振動子の圧接部位へ加圧す
   る加圧部材を備えたことを特徴とする請求項４又は請求
   項５記載の超音波モータ。
8. 【請求項８】前記圧電振動子の圧接部位に前記屈曲振動
   と伸縮振動を拡大する振動拡大部材を備えたことを特徴
   とする請求項１、２、４、５の何れかに記載の超音波モ
   ータ。
9. 【請求項９】前記振動拡大部材は、曲面形状を有するこ
   とを特徴とする請求項８記載の超音波モータ。
10. 【請求項１０】前記圧電振動子のうち圧接部位に対して
    反対側の部位に、前記振動拡大部材と同一のバランス用
    突起を設けたことを特徴とする請求項８記載の超音波モ
    ータ。
11. 【請求項１１】前記節案内部材、前記端部案内部材、前
    記固定部材は、前記圧電振動子より弾性率の低い材料か
    らなることを特徴とする請求項１、２、４、５の何れか
    に記載の超音波モータ。
12. 【請求項１２】前記節案内部材又は前記端部案内部材と
    前記圧電振動子との間に、前記圧電振動子より弾性率の
    低い低弾性率部材を設けたことを特徴とする請求項１、
    ２、４、５の何れかに記載の超音波モータ。
13. 【請求項１３】前記圧電振動子に形成した電極と前記固
    定部材との間に、両者を絶縁する絶縁スペースを設けた
    ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の超音波
    モータ。
14. 【請求項１４】前記加圧部材と前記圧電振動子との間に
    前記圧電振動子より弾性率の低い低弾性率部材を設けた
    ことを特徴とする請求項１、２、７の何れかに記載の超
    音波モータ。
15. 【請求項１５】前記圧電振動子は、伸縮振動を生じる第
    １の圧電振動子と屈曲振動を生じる第２の圧電振動子と
    を積層させたことを特徴とする請求項１、２、４、５の
    何れかに記載の超音波モータ。
16. 【請求項１６】請求項１から請求項１５の何れかに記載
    の超音波モータを備えたことを特徴とする超音波モータ
    付電子機器。