JPS6022479A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPS6022479A JPS6022479A JP58130715A JP13071583A JPS6022479A JP S6022479 A JPS6022479 A JP S6022479A JP 58130715 A JP58130715 A JP 58130715A JP 13071583 A JP13071583 A JP 13071583A JP S6022479 A JPS6022479 A JP S6022479A
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- mover
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- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 abstract description 7
- 239000000835 fiber Substances 0.000 abstract description 4
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は表面波モータの回転子／移動子に関するもので
ある。
ある。
従来から広く用いられている各種モータ装置は、その駆
動源として電磁力を応用１〜だものが大部分であり、各
種用途に使われている。しかしこれら装置の大きさ、重
量及び回転力などは用いられる材料によって一定の制限
を受けるものである。
動源として電磁力を応用１〜だものが大部分であり、各
種用途に使われている。しかしこれら装置の大きさ、重
量及び回転力などは用いられる材料によって一定の制限
を受けるものである。
なぜならば、これらの因子は用いられる材料の磁気的特
性等によって決められるものであり、これらの特性を超
えた装置は回転駆動を行うことが不可能となるためであ
る。
性等によって決められるものであり、これらの特性を超
えた装置は回転駆動を行うことが不可能となるためであ
る。
一方、これらの各種モータ装置に代替する装置として、
本出願人によって超音波振動を利用したモータ装置即ち
、超音波振動子の表面において励振される表面波を相互
に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運動に変換
する如き装置が開示されている。
本出願人によって超音波振動を利用したモータ装置即ち
、超音波振動子の表面において励振される表面波を相互
に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運動に変換
する如き装置が開示されている。
これら発明によって超音波の持つ強力な振動エネルギー
を回転又は直進運動に変換することによって小型に（７
て軽−１なモータ装置を実現したものである。
を回転又は直進運動に変換することによって小型に（７
て軽−１なモータ装置を実現したものである。
一般に、切削又ｔま研削加工された部品の平面度は約０
．００１１１〜０．１ ｍａｒ程度の誤差がある。この
ような平面をもった固定子表面に剛体に近い素材の回転
子／移動子の表面を加圧接触させても、ミクロ的にみれ
ば各部品の面粗さが、第１図における横振幅ａと近匍し
、均一な圧力で接触することが出来ず、駆動力の伝達効
率が非常に損なわれることとなる。
．００１１１〜０．１ ｍａｒ程度の誤差がある。この
ような平面をもった固定子表面に剛体に近い素材の回転
子／移動子の表面を加圧接触させても、ミクロ的にみれ
ば各部品の面粗さが、第１図における横振幅ａと近匍し
、均一な圧力で接触することが出来ず、駆動力の伝達効
率が非常に損なわれることとなる。
また、固定子表面上に形成される表面波の振幅は均一と
はならず、加工精度を上げたとしても、回転子表面はす
べての表面波の頂点に接触するとはかぎらないのである
。
はならず、加工精度を上げたとしても、回転子表面はす
べての表面波の頂点に接触するとはかぎらないのである
。
従って、従来では、所定の伝達効率を維持するため、固
定子表面を回転子表面と共に超精密平面仕上げすること
が必要であった。
定子表面を回転子表面と共に超精密平面仕上げすること
が必要であった。
本発明は、一般的加工による不完全な平面と不均一な表
面波が形成されている固定子表面に、所定の弾性を有す
るスライダーとして構成された回転子を加圧接触させて
、その回転子を駆動させることにより、これらの欠点を
除去し、高効率化による強い駆動力の発生及び超精密加
工作業の不要化を図るように［また表面波モータ装置に
おける回転子／移動子を提供することを目的とするもの
である。
面波が形成されている固定子表面に、所定の弾性を有す
るスライダーとして構成された回転子を加圧接触させて
、その回転子を駆動させることにより、これらの欠点を
除去し、高効率化による強い駆動力の発生及び超精密加
工作業の不要化を図るように［また表面波モータ装置に
おける回転子／移動子を提供することを目的とするもの
である。
以下図面を参照１．て本発明に係るモータ装置の動作原
理と実施例に関１〜詳細な説明を行う。
理と実施例に関１〜詳細な説明を行う。
〈１〉動作原理について
第１図は動作原理を説明するための一部拡大斜視図であ
る。ＩＦｉ金属等弾性体であり、その弾性体表面ｌａ上
に横振動と縦振動が合成された表面波が形成された状態
を拡大して示している。
る。ＩＦｉ金属等弾性体であり、その弾性体表面ｌａ上
に横振動と縦振動が合成された表面波が形成された状態
を拡大して示している。
第１図は表面波の伝搬状態（振動源は図示せず）のみを
示ｌ〜でいる。即ち、質点Ｂに着目すると、横振巾ａ、
（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）との合成された欄
内Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動しており、その表面波は音
速Ｕのスピードで移動している。この運動は表面ｌａ上
のどの点であっても同様であって、この状態下でフリー
な動体２の表面を弾性体１の表面上に加圧接触させると
、この動体２は弾性体１の表面波の頂点Ａ及びにの部分
でのみ接触しており、かつこれら頂点Ａ、Ａ’は振動速
度Ｖ ＝ ｚｇ＋ｂ （ただし＋は振動数）で矢印Ｍの
方向に運動１−でいるのであるから、フリーな動体２は
弾性体１との摩擦力によって矢印Ｎの方向に駆動される
ことになる。
示ｌ〜でいる。即ち、質点Ｂに着目すると、横振巾ａ、
（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）との合成された欄
内Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動しており、その表面波は音
速Ｕのスピードで移動している。この運動は表面ｌａ上
のどの点であっても同様であって、この状態下でフリー
な動体２の表面を弾性体１の表面上に加圧接触させると
、この動体２は弾性体１の表面波の頂点Ａ及びにの部分
でのみ接触しており、かつこれら頂点Ａ、Ａ’は振動速
度Ｖ ＝ ｚｇ＋ｂ （ただし＋は振動数）で矢印Ｍの
方向に運動１−でいるのであるから、フリーな動体２は
弾性体１との摩擦力によって矢印Ｎの方向に駆動される
ことになる。
そこで、振動子への電気入力を一定として動体２の機械
的駆動力（回転力または推進力）をより上げるには、先
ず接触圧を上げることによって摩擦力を増大させ、同時
に表面波の多数の頂点が動体面と均一な圧力で接触する
必要がある。
的駆動力（回転力または推進力）をより上げるには、先
ず接触圧を上げることによって摩擦力を増大させ、同時
に表面波の多数の頂点が動体面と均一な圧力で接触する
必要がある。
また、動体面にＦ′ｉ弾性体１の表面から高い周波数の
振動圧力を受け、法線方向と接線方向に５− 弾性変形による振動変位が生じる。、特に、動体２の接
線方向の振動変位は動体速度を大きく低下させてしまう
。
振動圧力を受け、法線方向と接線方向に５− 弾性変形による振動変位が生じる。、特に、動体２の接
線方向の振動変位は動体速度を大きく低下させてしまう
。
従って、動体２の具備すべき条件として、１、不完全が
平面を有する弾性体表面に常に追従すること。
平面を有する弾性体表面に常に追従すること。
２、不均一な表面波の頂点に均一な圧力で接触すること
。
。
３、表面波の頂点の一部（例えば波長の約に〜２）に密
着し、他に接触しない程度の弾性を有すること。
着し、他に接触しない程度の弾性を有すること。
４、高周波振動帯域で弾性が十分な応答性を有すること
。
。
５、動体面の法線方向の弾性率に対１〜で接線方向の弾
性率が大きいこと。
性率が大きいこと。
６、振動減衰率が小さいこと。
などが考えられる。
このような観点から、本発明は動体２にスライダーなる
ものを介在させて、このスライダーに、動体２としての
具備すべき条件を満足させ、６− 回転子／移動子として一体化させたものである。
ものを介在させて、このスライダーに、動体２としての
具備すべき条件を満足させ、６− 回転子／移動子として一体化させたものである。
〈２〉低弾性部材に高弾性繊維がうめ込まれたスライダ
ーについて 第２図において固定子に相当する弾性体１の表面上に形
成された表面波を拡大して示している。支持体３とスラ
イダー４とにより一体的に構成された回転子／移動子が
この面１ａに加圧接触している。
ーについて 第２図において固定子に相当する弾性体１の表面上に形
成された表面波を拡大して示している。支持体３とスラ
イダー４とにより一体的に構成された回転子／移動子が
この面１ａに加圧接触している。
この一体化するという意味は、支持体３によってスライ
ダー ４を弾性体表面１ａ密着させると共に、高周波振
動帯域内での弾性に対する十分な応答性を確保すること
が出来るわけである。
ダー ４を弾性体表面１ａ密着させると共に、高周波振
動帯域内での弾性に対する十分な応答性を確保すること
が出来るわけである。
スライダー４は低弾性率の部材４ａの内部に例えば、ピ
アノ線、グラスファイバー、カーボンファイバー等の高
弾性率の繊維４ｂを接線方向であって、なお、かつ表面
波の進行方向に沿って埋め込んで、スライダー自体の弾
性率に異方性を持たせている。換言すれば、スライダー
４の主な構成要素は低弾性率を有する部材４ａと高弾性
率を有する繊維４１）である。このようが構成要素を選
択１〜た理由は、つぎの通りである。即ち、振動圧力に
よって生ぜしめられた法線方向への振動変位に対しては
部材４ａが、接線方向への振動変位に対；−ては繊維４
ｂがそれぞれ対応せ１−めるものである。
アノ線、グラスファイバー、カーボンファイバー等の高
弾性率の繊維４ｂを接線方向であって、なお、かつ表面
波の進行方向に沿って埋め込んで、スライダー自体の弾
性率に異方性を持たせている。換言すれば、スライダー
４の主な構成要素は低弾性率を有する部材４ａと高弾性
率を有する繊維４１）である。このようが構成要素を選
択１〜た理由は、つぎの通りである。即ち、振動圧力に
よって生ぜしめられた法線方向への振動変位に対しては
部材４ａが、接線方向への振動変位に対；−ては繊維４
ｂがそれぞれ対応せ１−めるものである。
スライダー４は加圧力により表面波の頂点の一部（例え
ば波長の約４−）／４）に接触し得るようにそのスライ
ダー５の厚さと長さとが決められている。
ば波長の約４−）／４）に接触し得るようにそのスライ
ダー５の厚さと長さとが決められている。
〈３〉低弾性部材に高弾性板が固定支持されたスライダ
ーについて 第３図において、固定子に相当する弾性体１の表面上に
形成された表面波を拡大して示している。この面１ａに
支持体３とスライダー４で、一体的に構成された移動子
が加圧接触１−でいる。
ーについて 第３図において、固定子に相当する弾性体１の表面上に
形成された表面波を拡大して示している。この面１ａに
支持体３とスライダー４で、一体的に構成された移動子
が加圧接触１−でいる。
スライダー４は低弾性率の部材４ａの表面に高弾性率、
例えば金属板等の板状部材５が固定支持された実施例で
ある。
例えば金属板等の板状部材５が固定支持された実施例で
ある。
〈４〉可撓性を有する板状部材で構成されたスライダー
について 一７＝ 第４図において、固定子に相当する弾性体１の表面上に
形成された表面波を拡大して示している。この面１ａに
金属等の支持体３と一体的に構成された板状部材６が加
圧接触１．ている。この板状部材６は弾性体表面１ａの
法線方向に対して可撓性を有１−１表面波の頂点の一部
（例えば波長の約に〜）／４）に接触１−得るように、
その板状部材６の厚さと長さが決められている。また高
周波振動帯域での弾性は高い応答性を必要とするため、
その板状部材６の厚さと長さの割合は考慮１−なければ
表らない。
について 一７＝ 第４図において、固定子に相当する弾性体１の表面上に
形成された表面波を拡大して示している。この面１ａに
金属等の支持体３と一体的に構成された板状部材６が加
圧接触１．ている。この板状部材６は弾性体表面１ａの
法線方向に対して可撓性を有１−１表面波の頂点の一部
（例えば波長の約に〜）／４）に接触１−得るように、
その板状部材６の厚さと長さが決められている。また高
周波振動帯域での弾性は高い応答性を必要とするため、
その板状部材６の厚さと長さの割合は考慮１−なければ
表らない。
〈５〉可撓性を有する板状部材で構成されたスライダー
の他の実施例について 第５図は支持体３に固定支持された円弧状の板状部材７
で構成されたスライダー４の断面図である。この板状部
材７も第４図の実施例と同様の性質を有していなければ
ならない。
の他の実施例について 第５図は支持体３に固定支持された円弧状の板状部材７
で構成されたスライダー４の断面図である。この板状部
材７も第４図の実施例と同様の性質を有していなければ
ならない。
〈６〉複数配列したスライダー
第６図は第５図の板状部材６を複数配列したスライダー
の断面図である。
の断面図である。
８−
特に、第４図および第６図において、板状部材６の先端
は線接触に近く、接触方向と移動方向が同一であると固
定子表面１ａの特定の場所が摩耗する。
は線接触に近く、接触方向と移動方向が同一であると固
定子表面１ａの特定の場所が摩耗する。
そこで、移動方向に対し、接触方向を斜けることにより
固定子表面上は万逼無く接触する事と力る。回転子の場
合は非同心円とすることにより構成することが出来る。
固定子表面上は万逼無く接触する事と力る。回転子の場
合は非同心円とすることにより構成することが出来る。
〈７〉本発明の効果について
本発明は以上説明したように、不完全な平面を有する固
定子表面に、均一な圧力で接触する回転子／移動子を採
用することにより、高い効率を得て、さらに強い駆動力
の発生を図るという点で、極めて有用である。
定子表面に、均一な圧力で接触する回転子／移動子を採
用することにより、高い効率を得て、さらに強い駆動力
の発生を図るという点で、極めて有用である。
さらに、固定子の表面の平面加工精度が超精密加工を必
要とせず、一般的な加工条件で充分であり、大きな費用
負担を回避することが出来るという副次的々効果をも併
せ有する極めて有用な発明というべきものである。
要とせず、一般的な加工条件で充分であり、大きな費用
負担を回避することが出来るという副次的々効果をも併
せ有する極めて有用な発明というべきものである。
１０−
第１図は表面波モータの動作原理の一部拡大斜視図、第
２〜６図は本発明の実施例を示す説明図である。 １・・・弾性体（固定子）、２・・・動体（回転子／移
動子）、３・・・支持体、４・・・スライダー、５．６
．・７・・・板状部材 １１−
２〜６図は本発明の実施例を示す説明図である。 １・・・弾性体（固定子）、２・・・動体（回転子／移
動子）、３・・・支持体、４・・・スライダー、５．６
．・７・・・板状部材 １１−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、横波と縦波の合成された表面波を生じている固定子
の表面に加圧接触する回転子／移動子において、 回転子／移動子の摺動体が所定の弾性を有することを特
徴とする表面波モータの回転子／移動子の改良。 ２、 この回転子／移動子の摺動体の弾性率がその表面
の法線方向と接線方内圧異方性を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の表面波モータの回転子／
移動子。 ３、回転子／移動子の摺動体が金属等の弾性体であって
、固定子に接触する表面の法線方向に可撓性を有し、接
線方向に弾性率を有することを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の表面波モータの回転子／移動子。 ４、回転子／移動子の摺動体において、固定子に接触す
る部分がその移動方向に対し、斜めに配置されているこ
とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の表面波モー
タの回転子／移動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58130715A JPS6022479A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58130715A JPS6022479A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6022479A true JPS6022479A (ja) | 1985-02-04 |
| JPH0532994B2 JPH0532994B2 (ja) | 1993-05-18 |
Family
ID=15040888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58130715A Granted JPS6022479A (ja) | 1983-07-18 | 1983-07-18 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6022479A (ja) |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP0198183A2 (en) * | 1985-04-19 | 1986-10-22 | Hitachi Maxell Ltd. | Ultrasonic motor |
| JPS6218903U (ja) * | 1985-07-19 | 1987-02-04 | ||
| JPS62195391U (ja) * | 1986-05-29 | 1987-12-11 | ||
| JPS6311073A (ja) * | 1986-06-30 | 1988-01-18 | Canon Inc | 振動波により駆動される振動波モータ |
| JPH01138977A (ja) * | 1987-11-26 | 1989-05-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
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-
1983
- 1983-07-18 JP JP58130715A patent/JPS6022479A/ja active Granted
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Also Published As
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