JPS62193569A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
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- JPS62193569A JPS62193569A JP61034624A JP3462486A JPS62193569A JP S62193569 A JPS62193569 A JP S62193569A JP 61034624 A JP61034624 A JP 61034624A JP 3462486 A JP3462486 A JP 3462486A JP S62193569 A JPS62193569 A JP S62193569A
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- Japan
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- elastic
- ultrasonic motor
- driving
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Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 10
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 abstract description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 abstract description 3
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 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】
産業上の利用分野
本発明は圧電体音用いて駆動力全発生する超音波モータ
に関する。
に関する。
従来の技術
近年、圧電セラミック等の圧電体を用いた駆動体に弾性
振動全励起し、これを駆動力とした超音波モータが注目
さnている。
振動全励起し、これを駆動力とした超音波モータが注目
さnている。
以下、図面を参照しながら超音波モータの原理について
説明を行う。
説明を行う。
第3図は超音波モータの1例であり、円環形の弾性体1
の円環面の一方に円環形圧電セラミック2を貼合せて、
圧電駆動体3を構成している。4は耐芒耗性材料のスラ
イダ、6は弾性体であり、互いに貼合せられて動体6を
構成している。動体6はスライダ4を介して駆動体3と
接触している。
の円環面の一方に円環形圧電セラミック2を貼合せて、
圧電駆動体3を構成している。4は耐芒耗性材料のスラ
イダ、6は弾性体であり、互いに貼合せられて動体6を
構成している。動体6はスライダ4を介して駆動体3と
接触している。
圧電セラミック2に電界全印加すると、駆動体3の周方
向に曲げ振動の進行波が励起さ扛て、動体6を駆動する
。尚、同図中の矢印は動体6の回転力向を示す。
向に曲げ振動の進行波が励起さ扛て、動体6を駆動する
。尚、同図中の矢印は動体6の回転力向を示す。
第4図は第3図の超音波モータに使用した圧電セラミッ
ク2の電極構造の1例金示している。同図では円周方向
に曲げ振動が9波のるようにしである。同図において、
人、Bはそれぞれ2分の1波長相当の小領域から成る電
極群で、C,Dはそれぞ扛4分の3波長、4分の1v長
の長さの電極である。従って、人の電極群とBの電極群
とは周方向に4分の1波長(=90度)の位相ずnがあ
る。電極群A、B内の隣合う小電極部は互いに反対力向
に厚み方向に分極さnている。圧電セラミック2の弾性
体1との接着面は第4図に示さ扛た面と反対の面であり
、電極はベタ電極である。使用時には電極群A、Bは第
4図に斜線で示さ扛たように、そnぞれ短絡して用いら
れ、ベタ電極が共通電極として用いら扛る。
ク2の電極構造の1例金示している。同図では円周方向
に曲げ振動が9波のるようにしである。同図において、
人、Bはそれぞれ2分の1波長相当の小領域から成る電
極群で、C,Dはそれぞ扛4分の3波長、4分の1v長
の長さの電極である。従って、人の電極群とBの電極群
とは周方向に4分の1波長(=90度)の位相ずnがあ
る。電極群A、B内の隣合う小電極部は互いに反対力向
に厚み方向に分極さnている。圧電セラミック2の弾性
体1との接着面は第4図に示さ扛た面と反対の面であり
、電極はベタ電極である。使用時には電極群A、Bは第
4図に斜線で示さ扛たように、そnぞれ短絡して用いら
れ、ベタ電極が共通電極として用いら扛る。
以上のように構成された超音波モータについて、その動
作を以下に説明する。前記圧電体2の電極群人に電圧 V=Vo −5in(ωt) −−(1)全
印加すると、駆動体3は円周方向に曲げ振動をする。第
5図は第3図の超音波モータの駆動体を直線で近似した
時の斜視図であり、同図(2L)は圧電体2に電圧を印
加していない時、同図(b)は圧電体2に電圧を印加し
た時の様子金示す。
作を以下に説明する。前記圧電体2の電極群人に電圧 V=Vo −5in(ωt) −−(1)全
印加すると、駆動体3は円周方向に曲げ振動をする。第
5図は第3図の超音波モータの駆動体を直線で近似した
時の斜視図であり、同図(2L)は圧電体2に電圧を印
加していない時、同図(b)は圧電体2に電圧を印加し
た時の様子金示す。
第6図は動体6と駆動体3の接触状況?拡大して描いた
ものである。前記圧電体2の電極群AにVo −sin
(ωt) 、電極群BVCvO−CO8(ωt)ノ互
いに位相がπ/2 だけず扛だ電圧全印加す汎ば1、駆
動体3の円周方向に曲げ振動の進行波全作ることができ
る。一般に進行波は振幅全ξとすればξ=ξo −co
s (ωt −kx) ・−(2)で表せる。(
2)式は ξ=ξO・(cas(ωt) ・ccs(kX)+5i
n(ωt ) ・sj++(kX )”’ e3)と書
き直せ、(3)式は進行波が時間的にπ/2だけ位相の
ずれた彼房(ωt)と5in(ωt)、および位置的に
π/2だけ位相のずnたcos(kX)とsin (k
x )との、そ扛ぞnの積の和で得られることを示して
いる。前述の説明より、圧電体2は互いに位置的にπ/
2(=λ/4)だけ位相のず九た電極群人。
ものである。前記圧電体2の電極群AにVo −sin
(ωt) 、電極群BVCvO−CO8(ωt)ノ互
いに位相がπ/2 だけず扛だ電圧全印加す汎ば1、駆
動体3の円周方向に曲げ振動の進行波全作ることができ
る。一般に進行波は振幅全ξとすればξ=ξo −co
s (ωt −kx) ・−(2)で表せる。(
2)式は ξ=ξO・(cas(ωt) ・ccs(kX)+5i
n(ωt ) ・sj++(kX )”’ e3)と書
き直せ、(3)式は進行波が時間的にπ/2だけ位相の
ずれた彼房(ωt)と5in(ωt)、および位置的に
π/2だけ位相のずnたcos(kX)とsin (k
x )との、そ扛ぞnの積の和で得られることを示して
いる。前述の説明より、圧電体2は互いに位置的にπ/
2(=λ/4)だけ位相のず九た電極群人。
Bi持っているので、前記電極群のそれぞ汎にπ/2だ
け位相のずnた電圧全印加すnば、駆動体3に曲げ振動
の進行波全作扛る。
け位相のずnた電圧全印加すnば、駆動体3に曲げ振動
の進行波全作扛る。
第6図は駆動体3の表面ム点が進行波の励起により、長
軸2w、短軸2uの楕円運動をしている様子を示し、駆
動体3上に置かれた動体6が楕円の頂点で接触すること
により、波の進行方向とは逆方向にV=ω・Uの速度で
運動する様子を示している。即ち、動体6は任意の静圧
で駆動体3に押し付けられて、駆動体3の表面に接触し
、動体6と、駆動体3との岸俤力で波の進行方向と逆方
向に速度マで駆動される。両者の間に滑ジがある時には
、速度は上記のv、J:りも小さ・くなる。
軸2w、短軸2uの楕円運動をしている様子を示し、駆
動体3上に置かれた動体6が楕円の頂点で接触すること
により、波の進行方向とは逆方向にV=ω・Uの速度で
運動する様子を示している。即ち、動体6は任意の静圧
で駆動体3に押し付けられて、駆動体3の表面に接触し
、動体6と、駆動体3との岸俤力で波の進行方向と逆方
向に速度マで駆動される。両者の間に滑ジがある時には
、速度は上記のv、J:りも小さ・くなる。
発明が解決しようとする問題点
動体6の速度Vは、
v=ωuoCωξo h ・・・−(
4)で表わせ、駆動体3の県幅値ξ0 と距離りに比例
する。振幅値ξ0は圧電セラミックの許容歪限界値にエ
リ最大貞が決1す、距離りは駆動体3全構成する圧電体
2と弾性体1の材料と厚みが決まれば決定されるので、
動体6の最大速度は決まり、それ以上大きな値を得るこ
とは困難である。
4)で表わせ、駆動体3の県幅値ξ0 と距離りに比例
する。振幅値ξ0は圧電セラミックの許容歪限界値にエ
リ最大貞が決1す、距離りは駆動体3全構成する圧電体
2と弾性体1の材料と厚みが決まれば決定されるので、
動体6の最大速度は決まり、それ以上大きな値を得るこ
とは困難である。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、簡単な構成
で動体θの速度が大きい超音波モータを提供することを
目的としている。
で動体θの速度が大きい超音波モータを提供することを
目的としている。
問題点を解決するための手段
駆動体に励起される弾性進行波を構成する2つの弾性定
在波の腹の位置を避けて、該弾性進行波の1波長あたり
に4の整数借倒の突起体を、該駆動体3を構成する弾性
体の動体との接触面側に配置し、該突起体の先端部に接
触するように該動体を加圧して設ける。
在波の腹の位置を避けて、該弾性進行波の1波長あたり
に4の整数借倒の突起体を、該駆動体3を構成する弾性
体の動体との接触面側に配置し、該突起体の先端部に接
触するように該動体を加圧して設ける。
作用
駆動体に励起される弾性進行波を構成する2つの定在波
の励起をさまたげることなく、中性面と接触表面との距
離を大きくすることにより、動体の速度を犬きくするこ
とができる。
の励起をさまたげることなく、中性面と接触表面との距
離を大きくすることにより、動体の速度を犬きくするこ
とができる。
実施例
以下、図に従って本発明の1実施例について説明する。
第1図は本発明の1実施例の超音波モータの切欠き斜視
図である。同図において、7は駆動体3を構成する弾性
体1の動体6との接触面側に設けられた突起体であり、
突起体7の先端に動体6がスライダ4全介して加圧接触
して配置される。圧電セラミック2に駆動体3の共振周
彼数近傍の交番電界が印加されると、駆動体3に曲げ振
動の進行波が励起され、突起体7にエリ動体6を移動す
る。
図である。同図において、7は駆動体3を構成する弾性
体1の動体6との接触面側に設けられた突起体であり、
突起体7の先端に動体6がスライダ4全介して加圧接触
して配置される。圧電セラミック2に駆動体3の共振周
彼数近傍の交番電界が印加されると、駆動体3に曲げ振
動の進行波が励起され、突起体7にエリ動体6を移動す
る。
第2図は第1図における駆動体3を説明のために直線化
した時の断面図である。同図中の電極群人には癲彼の電
圧が印加され、電極群Bにはasgの電圧が印加され、
駆動体3に曲げ振動の定在波である同図中のム’、B”
iそれぞれ作る。この2つの定在波ム′、B′は重畳し
て進行波を作る。
した時の断面図である。同図中の電極群人には癲彼の電
圧が印加され、電極群Bにはasgの電圧が印加され、
駆動体3に曲げ振動の定在波である同図中のム’、B”
iそれぞれ作る。この2つの定在波ム′、B′は重畳し
て進行波を作る。
突起物7がない時の中性面は図中のLで示される位置に
あり、中性面りと動体6との接触面までの距離はhとな
る。弾性体1の表面に突起体7を設けた場合、中性面の
位置の変化は接触面までの距離の変化に比べて小さい。
あり、中性面りと動体6との接触面までの距離はhとな
る。弾性体1の表面に突起体7を設けた場合、中性面の
位置の変化は接触面までの距離の変化に比べて小さい。
突起体7設置後の中性面の位置ヲL′で示し、中性面か
ら接触面までの距離全h′で示している。つまり圧電セ
ラミック2の中性面からの距離が遠くなって、圧電セラ
ミック2の許容限界内の歪率での振幅ξ0が小さくなる
エリも、距離りの大きくなる効果が大きいので、(4)
式エリ大きな速度が得られることがわかる。
ら接触面までの距離全h′で示している。つまり圧電セ
ラミック2の中性面からの距離が遠くなって、圧電セラ
ミック2の許容限界内の歪率での振幅ξ0が小さくなる
エリも、距離りの大きくなる効果が大きいので、(4)
式エリ大きな速度が得られることがわかる。
突起物7の所での曲げ剛性は大きく、突起体7のない所
での曲げ剛性は小さい。従って、もし曲げ振動の進行波
を作る2つの定在波A’ 、 B/の腹の位置に突起体
7がくれば、この位置は実際には曲がりにくいので、定
在波の腹の位置が曲がりゃすい所に変わり、電極位置か
ら見た最適の定在肢位はと異なり効率的な駆動ができな
くなる。故に、第2図に示したように、定住波A’、B
’ の服の位置に突起体7がこないように設置すれば効
率の良い駆動ができる。この条件ヲ調だすには、1波長
あたり1または2個の突起体を作ることも考えられるが
、この場合には駆動体3の曲げ振動の進行波の横方向成
分が動体6に定常的に伝えられなくなり、動体6の移動
速度はかえって減少する。
での曲げ剛性は小さい。従って、もし曲げ振動の進行波
を作る2つの定在波A’ 、 B/の腹の位置に突起体
7がくれば、この位置は実際には曲がりにくいので、定
在波の腹の位置が曲がりゃすい所に変わり、電極位置か
ら見た最適の定在肢位はと異なり効率的な駆動ができな
くなる。故に、第2図に示したように、定住波A’、B
’ の服の位置に突起体7がこないように設置すれば効
率の良い駆動ができる。この条件ヲ調だすには、1波長
あたり1または2個の突起体を作ることも考えられるが
、この場合には駆動体3の曲げ振動の進行波の横方向成
分が動体6に定常的に伝えられなくなり、動体6の移動
速度はかえって減少する。
尚、本実施例では円環形の超音波モータを例にとりて説
明したが、弾性進行波を使りたものなら他の超音波モー
タにも同様の効果が得られる。
明したが、弾性進行波を使りたものなら他の超音波モー
タにも同様の効果が得られる。
発明の効果
本発明によれば、藺単な構成で、大きな速度金得ること
ができる超音波モータを提供できる。
ができる超音波モータを提供できる。
第1図は本発明の1実施例の超音波モータの切欠き斜視
図、第2図は第1図の実施例における駆動体の直線化モ
デル図、第3図は従来の円環形超音波モータの切欠き斜
視図、第4図は第3図の超音波モータに用いられている
圧電体の電極構造金示す平面図、第5図は超音波モータ
の駆動体の振動状態を示すモデル図、第6図は超音波モ
ータの原理説明図である。 1・・・・・・弾性体、2・・・・・・圧電体、3°゛
°°°駆動体、4・・・・・スライダ、6・・・・・弾
性体、6・・・・・・動体、了・・・・・・突起体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名菓
1 図 第2図 B′ 第3図 第 4 図 第5図 第6図
図、第2図は第1図の実施例における駆動体の直線化モ
デル図、第3図は従来の円環形超音波モータの切欠き斜
視図、第4図は第3図の超音波モータに用いられている
圧電体の電極構造金示す平面図、第5図は超音波モータ
の駆動体の振動状態を示すモデル図、第6図は超音波モ
ータの原理説明図である。 1・・・・・・弾性体、2・・・・・・圧電体、3°゛
°°°駆動体、4・・・・・スライダ、6・・・・・弾
性体、6・・・・・・動体、了・・・・・・突起体。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名菓
1 図 第2図 B′ 第3図 第 4 図 第5図 第6図
Claims (1)
- 弾性体と圧電体とから成る駆動体に弾性進行波を励起す
ることにより、上記駆動体上に接触して設置された動体
を移動させる超音波モータにおいて、該弾性体の動体と
の接触面上に突起体を設けて、該突起体の先端が該動体
と接触するように配置し、該突起体の数が該進行波の1
波長あたりに対して4の整数倍個であり、上記弾性進行
波を構成する2つの弾性定在波の腹の位置を外れた位置
に該突起体を配置したことを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034624A JPS62193569A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 超音波モ−タ |
DE8787901637T DE3782301T2 (de) | 1986-02-18 | 1987-02-17 | Ultraschallmotor. |
PCT/JP1987/000102 WO1987005166A1 (en) | 1986-02-18 | 1987-02-17 | Ultrasonic motor |
US07/126,105 US4829209A (en) | 1986-02-18 | 1987-02-17 | Ultrasonic motor with stator projections and at least two concentric rings of electrodes |
EP87901637A EP0258449B1 (en) | 1986-02-18 | 1987-02-17 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61034624A JPS62193569A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 超音波モ−タ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62193569A true JPS62193569A (ja) | 1987-08-25 |
JPH0519393B2 JPH0519393B2 (ja) | 1993-03-16 |
Family
ID=12419544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61034624A Granted JPS62193569A (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62193569A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6477482A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Ultrasonic motor |
JPH02214477A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-27 | Canon Inc | 振動波装置 |
JPH02219475A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-09-03 | Canon Inc | 振動波装置 |
US5798598A (en) * | 1993-10-13 | 1998-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration driven device |
JP2010093939A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Mitsuba Corp | 電動モータ |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55125052A (en) * | 1979-03-19 | 1980-09-26 | Toshio Sashita | Motor equipment utilizing ultrasonic vibration |
JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
JPS6096183A (ja) * | 1983-10-26 | 1985-05-29 | Canon Inc | 振動波モータ |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61034624A patent/JPS62193569A/ja active Granted
Patent Citations (3)
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JPH02214477A (ja) * | 1989-02-14 | 1990-08-27 | Canon Inc | 振動波装置 |
JPH02219475A (ja) * | 1989-02-17 | 1990-09-03 | Canon Inc | 振動波装置 |
US5798598A (en) * | 1993-10-13 | 1998-08-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration driven device |
JP2010093939A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Mitsuba Corp | 電動モータ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0519393B2 (ja) | 1993-03-16 |
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Legal Events
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EXPY | Cancellation because of completion of term |