JPS63121478A - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、ステータに形成された進行性振動波によりそ
のステータに加圧接触されたロータを回転駆動する超音
波モータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasonic motor that rotationally drives a rotor that is brought into pressure contact with a stator by progressive vibration waves formed in the stator.
Ｂ、従来の技術
従来より最も一般的に用いられている電磁力を利用した
モータは、形状や材料に対する制約が大きく、また構造
的にも巻き線や、小型で高出力を得るために希土類の永
久磁石を用いる等、コスト面でも限界を有していた。B. Conventional technology Motors that utilize electromagnetic force, which have been most commonly used in the past, have large restrictions on shape and materials, and structurally require windings and rare earth metals to achieve high output with a small size. There were also limitations in terms of cost, such as the use of permanent magnets.
近年、このような電磁式モータに代わるべくアクチュエ
ータの開発が行なわれ、その１つとして、超音波振動を
利用した超音波モータが開発されている。In recent years, actuators have been developed to replace such electromagnetic motors, and one example of such actuators is an ultrasonic motor that utilizes ultrasonic vibrations.
この種の超音波モータの基本構成は、例えば第５図（、
）及びそのｂ−ｂ線断面図である第５図（ｂ）に示すよ
うに、輪帯状の弾性体１と、この弾性体１に貼着された
電歪素子２と、輪帯状の移動体３とからなり、弾性体１
と移動体３とは図示しない弾性部材、例えばばねにより
互いに加圧されている。The basic configuration of this type of ultrasonic motor is, for example, shown in Figure 5 (
) and FIG. 5(b), which is a cross-sectional view taken along line b-b, shows a ring-shaped elastic body 1, an electrostrictive element 2 attached to this elastic body 1, and a ring-shaped moving body. 3, an elastic body 1
and the movable body 3 are pressed against each other by an elastic member (not shown), such as a spring.
電歪素子２に例えば交流信号を通電すると、弾性体１に
進行性振動波が形成される。ここで、第６図に示すよう
に弾性体１の表面の１つの点Ａに着目すると、点Ａは長
軸１ａ、短軸１ｂで表される長楕円状の軌跡を描く。こ
の結果、移動体３は弾性体１との摩擦力で進行性振動波
の進行方向（矢印Ｎ）と逆方向（矢印Ｍ）に駆動される
。When, for example, an alternating current signal is applied to the electrostrictive element 2, a progressive vibration wave is formed in the elastic body 1. Here, as shown in FIG. 6, when focusing on one point A on the surface of the elastic body 1, the point A draws an elongated locus represented by a major axis 1a and a minor axis 1b. As a result, the movable body 3 is driven by the frictional force with the elastic body 1 in a direction (arrow M) opposite to the traveling direction (arrow N) of the progressive vibration wave.
このように、超音波モータの駆動原理は摩擦接触を前提
としたものであるため１弾性体１と移動体３との間にあ
る一定の押圧力を加えて移動体３を回転駆動せしめてい
る。例えば特開昭６０−２１０１７２号公報に開示され
た第７図に示す超音波モータでは、圧縮ばねにより両者
を加圧している。As described above, since the driving principle of the ultrasonic motor is based on frictional contact, a certain pressing force is applied between the elastic body 1 and the movable body 3 to rotate the movable body 3. . For example, in the ultrasonic motor shown in FIG. 7 disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-210172, both are pressurized by a compression spring.
第７図において、この超音波モータは、環状のステータ
１１と、このステータ１１の裏面に接着される電歪素子
１２と、ステータ１１に形成される進行性振動波により
回転駆動されるロータ１３と、ステータ１１を保持する
振動吸収体１４と、スラストベアリング１５を介してロ
ータ１３をステータ１１に加圧するばね１６と、これら
を支持する支持部材１７と、ケースカバー１８とから成
る。In FIG. 7, this ultrasonic motor includes an annular stator 11, an electrostrictive element 12 bonded to the back surface of the stator 11, and a rotor 13 that is rotationally driven by progressive vibration waves formed in the stator 11. , a vibration absorber 14 that holds the stator 11, a spring 16 that presses the rotor 13 against the stator 11 via a thrust bearing 15, a support member 17 that supports these, and a case cover 18.
上記の構成にてステータ１１には電歪素子１２により進
行性振動波が形成され、ばね１６にてステータ１１に加
圧されるロータ１３は上記進行性振動波により駆動され
回転する６
Ｃ０発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記の構成による超音波モータにおいて
は、ロータ１３の上側から圧縮コイルばね１６で加圧す
るため、回転軸方向に厚みのある構造となり小型化しに
くいという問題点があった。With the above configuration, a progressive vibration wave is formed in the stator 11 by the electrostrictive element 12, and the rotor 13, which is pressurized against the stator 11 by the spring 16, is driven and rotated by the progressive vibration wave. Problems to be Solved However, in the ultrasonic motor having the above-mentioned configuration, since pressure is applied from the upper side of the rotor 13 by the compression coil spring 16, there is a problem that the structure is thick in the direction of the rotation axis, making it difficult to downsize. .
本発明の目的は、これらの欠点を解決し、小型化した超
音波モータを得ることにある。An object of the present invention is to solve these drawbacks and obtain a miniaturized ultrasonic motor.
Ｄ１問題点を解決するための手段
一実施例を示す第１図により本発明を説明すると、本発
明に係わる超音波モータは、電歪素子２６により進行性
振動波が形成されるステータ２４と、この進行性振動波
により回転駆動されるロータ２７と、このロータ２７と
ステータ２４とを加圧接触させる加圧手段２２．２８と
を有する。The present invention will be explained with reference to FIG. 1 showing an embodiment of means for solving problem D1. The ultrasonic motor according to the present invention includes a stator 24 in which a progressive vibration wave is formed by an electrostrictive element 26; It has a rotor 27 that is rotationally driven by this progressive vibration wave, and pressure means 22 and 28 that bring the rotor 27 and the stator 24 into pressurized contact.
そして、上述の問題点は、ステータ２４とロータ２７と
に囲繞される中空空間に加圧手段２２゜２８を配設する
ことにより解決される。The above-mentioned problem can be solved by disposing the pressurizing means 22 and 28 in the hollow space surrounded by the stator 24 and the rotor 27.
Ｅ１作用
ステータ２４およびロータ２７に囲繞された中空空間内
に配設された加圧手段２２．２８によりステータ２４と
ロータ２７とを加圧接触させる。E1 action Stator 24 and rotor 27 are brought into pressurized contact by pressurizing means 22.28 disposed in a hollow space surrounded by stator 24 and rotor 27.
ステータ２４に形成される進行性振動波によりロータ２
７が回転駆動される。The progressive vibration waves formed in the stator 24 cause the rotor 2 to
7 is rotationally driven.
Ｆ、実施例 第１図〜第４図により一実施例について説明する。F. Example One embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
超音波モータの縦断面を示し第２図の■−■線断面図で
ある第１図およびその分解斜視図である第２図において
、２１は円板状のモータ支持台であり、中央に円柱状の
ねじ座２１１が突設され。In FIG. 1, which is a cross-sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 2, showing a vertical cross-section of the ultrasonic motor, and FIG. A columnar screw seat 211 is provided protrudingly.
周縁に後述するモータ外筒３２を螺着するためのビス孔
２１２が貫通されている。ねじ座２１１には略十字形状
に形成された板ばね２２がねじ２３により螺着されてい
る。板ばね２２は、中央の取付は円板部２２１と、その
周縁部から斜め下方に放射状に延在する板状の支持脚２
２２とを有し。A screw hole 212 for screwing a motor outer cylinder 32, which will be described later, is passed through the peripheral edge. A plate spring 22 formed in a substantially cross shape is screwed onto the screw seat 211 with a screw 23 . The leaf spring 22 is attached to a disk portion 221 in the center and plate-shaped support legs 2 extending radially diagonally downward from the peripheral edge of the disk portion 221.
22.
支持脚２２２の各先端は中央円板部２２１と平行な支持
面２２２ａに形成され、ステータ取付は用のビス孔２２
３が貫通されている。各支持脚２２２の屈曲とねじりの
固有振動数は後述するステータ２４に生ずる進行性振動
波の振動数と等しくされている。Each tip of the support leg 222 is formed on a support surface 222a parallel to the central disc portion 221, and the stator is attached to the screw hole 22.
3 is penetrated. The natural frequency of bending and twisting of each support leg 222 is made equal to the frequency of a progressive vibration wave generated in the stator 24, which will be described later.
２４はステータであり、円環状の本体２４１と、本体２
４１の内周面から内方に突設された円環状の接続部２４
２とを有する。両部材２４１゜２４２の接続に関し、第
２図に示す面内における両部材２４１，２４２の半径方
向の中立軸は一致され、接続部２４２に本体２４１から
の振動が伝播しないように考慮されている。接続部２４
２にはねじ孔２４２ａが螺刻され、板ばね２２の支持面
２２２ａとステータ２４における接続部２４２の下面と
を当接させてねじ２５により互いに接続される。このス
テータ２４における本体２４１の裏面には電歪素子２６
が貼着されている。24 is a stator, which includes an annular main body 241 and a main body 2
An annular connecting portion 24 protruding inward from the inner peripheral surface of 41
2. Regarding the connection between the two members 241 and 242, the neutral axes of the two members 241 and 242 in the radial direction in the plane shown in FIG. . Connection part 24
A screw hole 242a is threaded in 2, and the supporting surface 222a of the leaf spring 22 and the lower surface of the connecting portion 242 of the stator 24 are brought into contact with each other and connected to each other by the screw 25. An electrostrictive element 26 is provided on the back surface of the main body 241 of the stator 24.
is pasted.
２７はロータであり、ステータ２４と同様の円環状の本
体２７１と１本体２７１の内周面から内方に突設された
円環状の接続部２７２とを有する。A rotor 27 has an annular main body 271 similar to the stator 24 and an annular connecting portion 272 protruding inward from the inner circumferential surface of the main body 271.
両部材２７１，２７２の接続に関し、第２図に示す面内
における両部材２７１，２７２の半径方向の中立軸は一
致され、接続部２７２に本体２７１から振動が伝、＃Ｉ
しないように考慮されている。Regarding the connection of both members 271 and 272, the radial neutral axes of both members 271 and 272 in the plane shown in FIG.
It is considered not to.
接続部２７２にはねじ孔２７２ａが螺刻され、前述した
と同一形状の板ばね２８、その支持面２８２ａを接続部
２７２の表面に当接させてねじ３４により接続されてい
る。この板ばね２８は、その中央取付は部２８１を軸２
９の頂面に形成された円板部２９１に接した状態でねじ
３０により螺着されている。軸２９にスラストベアリン
グ３１が遊嵌されて円板部２９１に装着される。A screw hole 272a is threaded in the connecting portion 272, and the leaf spring 28 having the same shape as described above is connected to the connecting portion 272 by a screw 34 with its supporting surface 282a in contact with the surface of the connecting portion 272. This leaf spring 28 has a center mounting portion 281 on the shaft 2.
It is screwed into place with a screw 30 in contact with a disk portion 291 formed on the top surface of 9. A thrust bearing 31 is loosely fitted onto the shaft 29 and attached to the disc portion 291.
３２はモータ外筒であり、モータ支持台２１上にその開
放端面を載置してねじ３，３により螺着される。Reference numeral 32 denotes a motor outer cylinder, and its open end surface is placed on the motor support stand 21 and screwed with screws 3, 3.
モータ外筒３２をモータ支持台２１に取付ける前におい
ては、板ばね２２，２８は第３図の実線で示すように元
の形状を保つが、モータ外筒３２をモータ支持台２１に
取付けると破線で示すよう変形し、その弾性力にてステ
ータ２４とロータ２７とを加圧接触することになる。な
お、板ばね２２．２８が加圧手段を構成する。Before the motor outer cylinder 32 is attached to the motor support stand 21, the leaf springs 22 and 28 maintain their original shapes as shown by the solid lines in FIG. The stator 24 and the rotor 27 are deformed as shown in FIG. Note that the leaf springs 22 and 28 constitute the pressurizing means.
このように構成された超音波モータにおいて、図示しな
い駆動回路から電歪素子２６に例えば交流信号を供給す
ると、第４図に示すように、ステータ２４に進行性振動
波が形成される。そして、ステータ２４に加圧接触され
ているロータ２７にこの進行性振動波が伝播され、第４
図に示すとおりその表面に進行性振動波が形成されつつ
回転駆動される。この回転力は、軸２９に伝達されモー
タ外筒３２の外部に取り出される。In the ultrasonic motor configured as described above, when an AC signal, for example, is supplied from a drive circuit (not shown) to the electrostrictive element 26, a progressive vibration wave is formed in the stator 24, as shown in FIG. This progressive vibration wave is then propagated to the rotor 27 which is in pressure contact with the stator 24, and the fourth
As shown in the figure, it is rotated while progressive vibration waves are formed on its surface. This rotational force is transmitted to the shaft 29 and extracted to the outside of the motor outer cylinder 32.
このようにこの実施例によれば、ステータ２４とロータ
２７とを互いに加圧接触させる板ばね２２．２８がステ
ータ２４とロータ２７とにより囲繞された中空空間に完
全に収容されており、従来のようにロータの外部から圧
縮力を作用させるものに比べて回転軸方向の厚みが著し
く薄くなり、小型化に寄与すること大である。また、ス
テータ２４およびロータ２７の接続部２４２，２７２が
本体２４１及び２７１の中立軸にそれぞれ設けられ、そ
こで板ばね２２，２８と接続したので、ロータ表面に進
行性振動波が形成される。いわゆる弾性型ロータを用い
た超音波モータの効率を損ねることもない。As described above, according to this embodiment, the leaf springs 22, 28 that bring the stator 24 and the rotor 27 into pressure contact with each other are completely housed in the hollow space surrounded by the stator 24 and the rotor 27, which is different from the conventional one. Compared to a rotor in which compressive force is applied from outside, the thickness in the direction of the rotational axis is significantly thinner, which greatly contributes to miniaturization. Further, since the connecting portions 242 and 272 of the stator 24 and the rotor 27 are provided on the neutral axes of the main bodies 241 and 271, respectively, and connected to the leaf springs 22 and 28 there, progressive vibration waves are formed on the rotor surface. The efficiency of an ultrasonic motor using a so-called elastic rotor is not impaired.
以上では、十字形状の２枚の板ばね２２，２８により加
圧手段を構成したが、ステータ側またはロータ側にのみ
板ばねを設けるようにしてもよい。In the above description, the pressure means is configured by the two cross-shaped leaf springs 22 and 28, but the leaf spring may be provided only on the stator side or the rotor side.
また、十字形状の板ばねに限らず、薄板円板状のいわゆ
るダイアフラムを用いたばね体あるいは皿ばね等、ステ
ータとロータとに囲続される中空空間に配設されるもの
ならば加圧手段はどのようなものでもよい。更に、加圧
手段の一部がステータとロータとで囲繞される中空空間
から突呂していてもよい。更にまた、以上では、回転軸
をロータの回転軸心と同軸としたが、偏心させてカムの
ように用いてもよい。In addition, the pressurizing means is not limited to a cross-shaped leaf spring, but can be a spring body using a so-called diaphragm in the shape of a thin disc, or a disc spring, etc., if it is disposed in a hollow space surrounded by the stator and rotor. It can be anything. Furthermore, a part of the pressurizing means may protrude from a hollow space surrounded by the stator and rotor. Furthermore, in the above description, the rotation axis is coaxial with the rotation axis of the rotor, but it may be made eccentric and used like a cam.
Ｇ０発明の効果
本発明によれば、ステータとロータとを互いに加圧接触
させる加圧手段を両部材で囲繞される中空空間内に配設
したので、超音波モータの回転軸方向の厚みを薄くでき
、その小型化に寄与する。G0 Effects of the Invention According to the present invention, the pressure means for bringing the stator and rotor into pressure contact with each other is disposed in the hollow space surrounded by both members, so that the thickness of the ultrasonic motor in the direction of the rotation axis can be reduced. This contributes to its miniaturization.
第１図〜第４図は本発明の一実施例を説明するもので、
第１図は第２図の■−■線に沿った断面図、第２図は全
体構成を示す分解斜視図、第３図はその板ばねの撓みを
説明する断面図、第４図はステータとロータの進行性振
動波を説明する図である。
第５図〜第７図は従来例を説明するもので、第５図（ａ
）は超音波モータの平面図、第５図（ｂ）はそのｂ−ｂ
線断面図、第６図は原理図、第７図は従来例の縦断面図
である。
２１：支持台 ２２，２８：板ばね２４：ステータ
２６：電歪素子２７：ロータ
２９：軸
３１ニスラストベアリング
３２：モータ外筒
特許出願人 日本光学工業株式会社
代理人弁理士 永 井 冬 紀
第１図
第５図
第４図
第５図（ｂ） 第６図
第７図Figures 1 to 4 illustrate one embodiment of the present invention.
Fig. 1 is a sectional view taken along the line ■-■ in Fig. 2, Fig. 2 is an exploded perspective view showing the overall configuration, Fig. 3 is a sectional view explaining the deflection of the leaf spring, and Fig. 4 is a stator. FIG. 3 is a diagram illustrating progressive vibration waves of the rotor. Figures 5 to 7 explain the conventional example, and Figure 5 (a)
) is a plan view of the ultrasonic motor, and Fig. 5(b) is its b-b
A line sectional view, FIG. 6 is a principle diagram, and FIG. 7 is a longitudinal sectional view of a conventional example. 21: Support base 22, 28: Leaf spring 24: Stator 26: Electrostrictive element 27: Rotor
29: Shaft 31 Ni-last bearing 32: Motor outer cylinder Patent applicant: Nippon Kogaku Kogyo Co., Ltd. Representative Patent Attorney Fuyuki Nagai Figure 1 Figure 5 Figure 4 Figure 5 (b) Figure 6 Figure 7
Claims (1)
波により回転駆動されるロータと、このロータと前記ス
テータとを加圧接触させる加圧手段とを有する超音波モ
ータにおいて、 前記ステータとロータとに囲繞される中空空間に前記加
圧手段を配設したことを特徴とする超音波モータ。[Claims] An ultrasonic motor having a stator in which progressive vibration waves are formed, a rotor rotationally driven by the progressive vibration waves, and a pressurizing means for bringing the rotor into pressure contact with the stator. An ultrasonic motor, characterized in that the pressurizing means is disposed in a hollow space surrounded by the stator and rotor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265063A JP2629176B2 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Vibration motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61265063A JP2629176B2 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Vibration motor |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6004773A Division JP2692571B2 (en) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | Vibration actuator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63121478A true JPS63121478A (en) | 1988-05-25 |
| JP2629176B2 JP2629176B2 (en) | 1997-07-09 |
Family
ID=17412069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61265063A Expired - Lifetime JP2629176B2 (en) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | Vibration motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629176B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0352570A (en) * | 1989-07-19 | 1991-03-06 | Mitsubishi Steel Mfg Co Ltd | Ultrasonic motor |
| JPH0529293U (en) * | 1991-09-17 | 1993-04-16 | オリエンタルモーター株式会社 | Ultrasonic motor |
| CH684731GA3 (en) * | 1992-07-20 | 1994-12-15 | Asulab Sa | Piezoelectric motor. |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6277068A (en) * | 1985-08-31 | 1987-04-09 | Shinsei Kogyo:Kk | Improvement in support of surface wave motor |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61265063A patent/JP2629176B2/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2629176B2 (en) | 1997-07-09 |
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