JPS631380A - 超音波モ−タ− - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電体を用いて駆動カを発生する超音波モータ
ーに関するものである。

従来の技術 最近、圧電セラミック等の圧電体を用いた駆動体に弾性
振動を励起し．これを駆動カとする超音波モーターが注
目されている。

第３図は超音波モーターの一例であり，円環形の弾性体
２１の円環面の一方に円環形圧電セラミック２２を貼り
合わせて，圧電駆動体２３を構成している。２４は耐磨
耗性材料のスライダ，２５は弾性体であり，互いに貼り
合わせられて、動体２６を構成している。動体２６はス
ライダ２４を介して駆動体２３と接触している。圧電セ
ラミック３２に電界を印加すると，駆動体２３の周方向
に曲げ娠動の進行波が励起されて，動体２６を駆動する
。

尚，同図中の矢印は動体２６の回転方向を示す。この時
，動体２６を円滑に駆動するためには駆動体２３と動体
２６間に適度な接触力が必要であり，通常弾性体２５に
磁石を使用して，駆動体部の弾性体２ｌと磁気回路を構
成して必要な接触力を得ている。このような磁石を用い
る方法では径方向に動体と駆動対を接触させる形の超音
波モータには適切な接触力を与えることは不可能であっ
た。

最近上記のような縦波と結合した横波などの波を進行波
として利用した′Ｉｊ％４図に示すのような径方向駆動
力を用い高トルクを得る超音波モーターも作製されてい
る。斜めの斜面を持つ円筒環形の弾性体３１の円環面の
一方に円環形圧電セラミック３２を貼り合わせて，圧電
駆動体３３を構成している。３４はスライダであり，広
い面積で接触するように駆動体３３内面と同様な形状に
作製している。このようなモータでは前述の面に加えて
側面も利用することができ高いトルクが得られている。

これらの超音波モーターについては，森等二日本音響学
会講演論文集１．２−１（１９８５．３）５７９などに
ｌ己載されている。

発明が解決しようとする問題点 上述のような超音波モーターでは磁石を用いたり，圧電
駆動体とスライダとの接触方法を工夫して，圧電駆動体
とスライダとの接触力を高める方策が用いられ，これに
よって高トルクを得ている。

しかしながら径方向の内外面において圧電駆動体と動体
を接触させかつこれらの間に接触力をつねに作用させ高
トルクを得るには，前述のような斜めの斜面と重力を利
用し接触力を得るか或は径方向の力を付与するためには
バネのような弾性体を用いて接触力を得る方法が一般的
に行われている。

前者の方法では接触面の精度が高《要求され，均一に駆
動体と導体を接触させることが難しく，後者では全面的
に接触力を付与せしめることが困難なだけでなく動体と
して不必要なバネを用いる必要があった。本発明はこれ
らの超音波モーターの駆動体と動体に常に接触力が必要
であることに鑑み，駆動体と動体に常に接触力を有する
新しい動体を供給し，超音波モーターのトルクを向上さ
せようとするものである。

問題点を解決するための手段 圧電体と弾性体とからな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ーにおいて，動体に形状記憶
合金を用いて駆動体と動体の間に径方向の接触力を付加
せしめる。

作用 形状記憶合金の擬弾性効果を用いることによって，常に
，動体から駆動体に力を作用させることにより両者に接
触力を常時付与することができ，これによって超音波モ
ーターの高トルクを実現するものである。

実施例 以下、本発明の実施例について、図を用いて詳細に説明
する。

実施例１ 第１図は本発明の一実施例の超音波モーターの倒面図及
び断面図である。同図において，１は円環状駆動体に進
行波を励起するための圧電セラミックなどの圧電体であ
り，板厚方向に分極し．同方向に複数個の電極２を形成
している。この電極を使用して時間的，空間的にそれぞ
れ二つの定在波の位相をずらして進行波を形成する。該
圧電セラミック１の外周はその外側に凹凸を形成した弾
性体３に接着されて駆動体４を構成している。一方，駆
動体４の外側には、マルテンサイト変態に起因する弾性
伸び，すなわち擬性弾性を示すニッケルーチタン形状記
憶合金よりなる動体５が配され，常に駆動体４を径方向
に締め付ける状態となっている。圧電セラミック１に電
界を印加すると，駆動体４の周方向に曲げ振動の縦波進
行波が励起されて，さらにこの縦波と結合した横波進行
波が弾性体３に伝わり動体５を回転せしめる。この時動
体５の締め付け圧が常に存在するため，動体５は６の方
向に回転するとともに高トルクを示した。このような同
様な構造で形状記憶合金を用いない通常の金属を用いた
動体を用いた超音波モータでは全《回転を生じなかった
。

実施例２ 第２図は本発明の他の実施例を示す。実施例１と同様に
，１１は円環状駆動体に進行波を励起するための圧電セ
ラミックなどの圧電体であり，板厚方向に分極し，同方
向に電極１２を形成している。該圧電セラミックの内周
はその内側に凹凸を形成した弾性体１３に接着されて駆
動体１４を構成している。一方，駆動体ｌ４の内側内周
にマルテンサイト変態に起因する弾性伸び，すなわち擬
性弾性を示す銅一亜鉛−アルミニウム形状記憶合金から
なる動体１５を挿入し，常に駆動体１４を拡張する方向
に応力を及ぼす状態となっている。圧電セラミック１１
に電界を印加すると，駆動体１４の周方向に曲げ娠動の
縦波進行波が励起されて，さらにこの縦波と結合した横
波進行波が弾性体１３に伝わり内側に構成された動体を
回転せしめる。この時動体の径方向の拡張圧が常に存在
するため，動体１５は回転を生じるとともに高トルクを
示した。このような同様な構造で形状記憚合金を用いな
い通常の金属を用いた動体を用いた超音波モータでは全
《回転を生じなかった。

以上のように実施例においては，動体の形状記憶合金が
駆動体に対し，径方向に常に力を及ぼすことを特徴とす
る超音波モーターについて特に均一な接触力を駆動対一
動体間に付与せしめ，その結果超音波モーターにおいて
高トルクが実現できるが，特に実施例のような構造に限
定されるものではな《同様な力を実現できるものであれ
ばよい。圧電セラミックの分極軸をその厚み方向とした
が，本発明はこれに限定されることな《、分極軸が径方
向であってもよく、また、駆動体と動体の接触は原則的
に接触していればその形状にはよらない。また，圧電セ
ラミックはチタン酸ジルコンサン鉛（Ｐ２Ｔ）が汎用に
使用されるがこれに限定されるものではなく圧電性を示
すものであればその材料によらない。さらに，動体とし
てニッケルーチタニウム，胴系の形状記憶合金を示した
が，これらに限定されるものではな《擬弾性効果を示す
ものであればよい。

発明の効果 以上のように、本発明の超音波モーターは動体に形状記
憶合金を用いることにより，駆動体と動体間に接触力を
常に付加せしめ，超音波モーターのトルクを大ならしめ
る効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施例におけ
る超音波モーターの各々側面図及び断面図、第２図（ａ
）および（ｂ）は各々、本発明の他の実施例の側面図及
び断面図、第３図及び第４図は、従来例の側面図である
。 １・・・圧電セラミック，　２・・・電極、　３・・・
弾性体、　４・・・駆動体、　５・・・動体（形状記憶
合金）６・・・回転方向。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　ほが１名第　１　図 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）圧電体と弾性体とからな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ーにおいて，動体に形
   状記憶合金を用いて駆動体と動体の接触力を付加せしめ
   たことを特徴とする超音波モーター。
2. （２）動体の形状記憶合金が駆動体に対し，径方向に常
   に力を及ぼすよう構成されたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の超音波モーター。