JPS63242183A - 円筒型超音波四極モ−タ - Google Patents
円筒型超音波四極モ−タInfo
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- JPS63242183A JPS63242183A JP62071595A JP7159587A JPS63242183A JP S63242183 A JPS63242183 A JP S63242183A JP 62071595 A JP62071595 A JP 62071595A JP 7159587 A JP7159587 A JP 7159587A JP S63242183 A JPS63242183 A JP S63242183A
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- JP
- Japan
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- cylindrical
- ultrasonic
- rotor
- quadrupole
- vibrator
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- Pending
Links
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- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
-
- 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
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
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〕
本発明は超音波モータに係わり、さらに詳しくはトルク
特性を改良すると共に中空円筒構造を可能とした超音波
モータに関する。
特性を改良すると共に中空円筒構造を可能とした超音波
モータに関する。
本発明者は、先に「重心回転型超音波モータ」特願昭６
２−１１３７４号を提案した。このモータでは厚み方向
に分極された円板、円筒、円環からなる超音波回転振動
子を駆動源とするので、モータを薄型に構成できる特徴
があった。その反面、圧電素子の径によって共振周波数
つまり駆動周波数が決まるので、高周波モータでは径が
細くなるが、径が細くなると圧電体の面積が小さくなり
従って入力インピーダンスが大きくなるので、入力が入
り難くなり、高周波で出力の大きいモータは作れないと
いう欠点があった。さらに円板型ではモータを貫通する
シャフトを回転させたり、中空円筒などを回転させたり
することはできないという欠点があった。
２−１１３７４号を提案した。このモータでは厚み方向
に分極された円板、円筒、円環からなる超音波回転振動
子を駆動源とするので、モータを薄型に構成できる特徴
があった。その反面、圧電素子の径によって共振周波数
つまり駆動周波数が決まるので、高周波モータでは径が
細くなるが、径が細くなると圧電体の面積が小さくなり
従って入力インピーダンスが大きくなるので、入力が入
り難くなり、高周波で出力の大きいモータは作れないと
いう欠点があった。さらに円板型ではモータを貫通する
シャフトを回転させたり、中空円筒などを回転させたり
することはできないという欠点があった。
この発明は、上記先願のモータが持っていた高周波で強
力なモータが得られないという欠点およびモータを貫通
するシャフトを回転する構造あるいは中空シャフトを回
転する構造を得るための問題点を解決した優れた超音波
モータを提供することを目的とする。
力なモータが得られないという欠点およびモータを貫通
するシャフトを回転する構造あるいは中空シャフトを回
転する構造を得るための問題点を解決した優れた超音波
モータを提供することを目的とする。
本発明による円筒型超音波四極モータは別出願の「円筒
型四極超音波回転振動子」をステータとしたモータであ
り、円筒型振動子の軸方向の長さを長くすればするだけ
電極面積を広くでき、入力インピーダンスを低くでき、
共振エネルギを大きくできる。この強力なエネルギーを
ロータの回転力に変えるには、円筒状振動子の外周面又
は内周面にロータを外接又は内接させ摩擦力を介して回
転力を伝達すれば良い。振動子の周面には電極が有るが
、接地電極面にロータを圧接する場合は電極面と直接コ
ンタクトさせることもできるし、電極面に耐摩耗性の膜
を施し、これを介してコンタクトさせても良い。接地面
でない場合は圧接面の電極には絶縁被膜を施さねばなら
ない。この点で四極振動子は円筒の片面全面に接地電極
を有するので好都合である。ロータを中空円筒状にすれ
ば鏡筒などを強力なトルクで回転させることができる。
型四極超音波回転振動子」をステータとしたモータであ
り、円筒型振動子の軸方向の長さを長くすればするだけ
電極面積を広くでき、入力インピーダンスを低くでき、
共振エネルギを大きくできる。この強力なエネルギーを
ロータの回転力に変えるには、円筒状振動子の外周面又
は内周面にロータを外接又は内接させ摩擦力を介して回
転力を伝達すれば良い。振動子の周面には電極が有るが
、接地電極面にロータを圧接する場合は電極面と直接コ
ンタクトさせることもできるし、電極面に耐摩耗性の膜
を施し、これを介してコンタクトさせても良い。接地面
でない場合は圧接面の電極には絶縁被膜を施さねばなら
ない。この点で四極振動子は円筒の片面全面に接地電極
を有するので好都合である。ロータを中空円筒状にすれ
ば鏡筒などを強力なトルクで回転させることができる。
第１図ならびに第２図は、本発明になる円筒型超音波四
極モータの一実施例を示す原理説明図である。
極モータの一実施例を示す原理説明図である。
Ｐｂ （ＺｒＴｉ）Ｏｓ系圧電セラミックからなる円筒
型四極超音波回転振動子１は内周面全面に接地電極が施
され、さらに電極面には硬質クロームメッキが施されて
いる。第１図に示す如く外周面には四半円筒状に電極３
．４，５．６が施され、リード線が接続されている。こ
のセラミック円筒は予め径方向に放射状に分極処理され
ており、分極の向きは半円筒部が外向き３１．６１残る
半円周部が内向き４１．５１になっている。この円筒型
四極超音波回転振動子１は長さに沿って両端それぞれ１
／１０の部分がケーシング１０に嵌合されており、回転
振動子１の外周の他の部分はケーシング１０との長に５
０μｍ程度のすき間が構成されている。円筒型回転振動
子１の内部には、径が１０〜５０ｆｉ小さい直径約３８
鰭、長さ４０ｍｍの両端にシャフトが付いたロータ７が
嵌められ、シャフト部をオーシンク１０に圧入されたベ
アリング８及び９によって支持されている。リード線に
よって、電極１と５、及び電極４と６とをそれぞれ短絡
し、各々を２相駆動電源のＡ端子およびＢ端子に接続す
る。Ａ、Ｂ端子は接地端子に対して振幅、周波数が等し
く、位相が相互にπ／４異なる正弦波が出力されている
ので、リード線を接続すると円筒型四極超音波回転振動
子に回転電場が印加される。
型四極超音波回転振動子１は内周面全面に接地電極が施
され、さらに電極面には硬質クロームメッキが施されて
いる。第１図に示す如く外周面には四半円筒状に電極３
．４，５．６が施され、リード線が接続されている。こ
のセラミック円筒は予め径方向に放射状に分極処理され
ており、分極の向きは半円筒部が外向き３１．６１残る
半円周部が内向き４１．５１になっている。この円筒型
四極超音波回転振動子１は長さに沿って両端それぞれ１
／１０の部分がケーシング１０に嵌合されており、回転
振動子１の外周の他の部分はケーシング１０との長に５
０μｍ程度のすき間が構成されている。円筒型回転振動
子１の内部には、径が１０〜５０ｆｉ小さい直径約３８
鰭、長さ４０ｍｍの両端にシャフトが付いたロータ７が
嵌められ、シャフト部をオーシンク１０に圧入されたベ
アリング８及び９によって支持されている。リード線に
よって、電極１と５、及び電極４と６とをそれぞれ短絡
し、各々を２相駆動電源のＡ端子およびＢ端子に接続す
る。Ａ、Ｂ端子は接地端子に対して振幅、周波数が等し
く、位相が相互にπ／４異なる正弦波が出力されている
ので、リード線を接続すると円筒型四極超音波回転振動
子に回転電場が印加される。
周波数を円筒回転振動子１の１次共振周波数ここては４
５ Ｋ ｆｉｚに合わすと、振幅が大きくなり、円筒の
重心が回転する。その結果フラフープの原理によって、
ロータ１０が勢よく回転した。ロータ１０の回転の向き
はＡとＢの位相の早遅の相互関係を逆にすると逆回転と
なる。
５ Ｋ ｆｉｚに合わすと、振幅が大きくなり、円筒の
重心が回転する。その結果フラフープの原理によって、
ロータ１０が勢よく回転した。ロータ１０の回転の向き
はＡとＢの位相の早遅の相互関係を逆にすると逆回転と
なる。
第３図は本発明の円筒型超音波四極モータの別の実施例
としてレンズ鏡筒を兼ねた円筒型ロータを示す原理説明
図である。固定リング１９にセットされた円筒型四極超
音波回転振動子１１は、実施例１と同じ構成であるから
説明を省略する。内周の接地電極はクロームメッキされ
ておらず、肉厚１龍のアルミニウム円筒が嵌合されてお
り、その内面にピッチ０．５寵のねじが刻まれその表面
に硬質クロームメッキが施されている。レンズ１８の保
持リング１７の外周にもこのねじに合うねし山が刻まれ
ているので、ねじをはめて、リング１７をまわすとレン
ズが光軸上を前進又は後退する。
としてレンズ鏡筒を兼ねた円筒型ロータを示す原理説明
図である。固定リング１９にセットされた円筒型四極超
音波回転振動子１１は、実施例１と同じ構成であるから
説明を省略する。内周の接地電極はクロームメッキされ
ておらず、肉厚１龍のアルミニウム円筒が嵌合されてお
り、その内面にピッチ０．５寵のねじが刻まれその表面
に硬質クロームメッキが施されている。レンズ１８の保
持リング１７の外周にもこのねじに合うねし山が刻まれ
ているので、ねじをはめて、リング１７をまわすとレン
ズが光軸上を前進又は後退する。
リンク１７を手で回わずかわりに実施例１に述べた方法
で回転電場を印加し、位相を制御するとレンズが前後に
移動する。トルクが大きいので大口径の複合レンズを内
蔵した鏡筒でも容易に駆動でき、変位分解能がミクロン
メータであり、焦点位置を素早く微調セットでき、しか
もセットされた状態での保持力が大きいので、振動など
が加わっても、ピントずれしない特長がある。
で回転電場を印加し、位相を制御するとレンズが前後に
移動する。トルクが大きいので大口径の複合レンズを内
蔵した鏡筒でも容易に駆動でき、変位分解能がミクロン
メータであり、焦点位置を素早く微調セットでき、しか
もセットされた状態での保持力が大きいので、振動など
が加わっても、ピントずれしない特長がある。
尚、図中の１２は接地電極、１３，１４，１５゜１６は
電極、１９は固定枠である。
電極、１９は固定枠である。
以上説明したように、本発明では円筒に周に沿う１次モ
ードの振動を励振することができ、片面に全面電極を施
した四極超音波回転振動子の全面電極面側にロータを圧
接するモータを構成したので、接地されたロータを電極
面に圧接することができ構造を節単にする効果がある。
ードの振動を励振することができ、片面に全面電極を施
した四極超音波回転振動子の全面電極面側にロータを圧
接するモータを構成したので、接地されたロータを電極
面に圧接することができ構造を節単にする効果がある。
さらに径の細い、駆動周波数の高いモータの場合でもロ
ータ長が長くしたがって圧電体の面積が広く、入力イン
ピーダンスの低いモータを設計できる効果があり、同時
にモータのトルクを大きくすることができる。
ータ長が長くしたがって圧電体の面積が広く、入力イン
ピーダンスの低いモータを設計できる効果があり、同時
にモータのトルクを大きくすることができる。
なお、ロータはステータに外接させることも内接させる
構造に設計することもできるが、内接の場合はロータを
パイプ状にすることができ鏡筒を駆動するモータを作る
こともでき光学機器にも利用するなど用途拡大の効果が
ある。
構造に設計することもできるが、内接の場合はロータを
パイプ状にすることができ鏡筒を駆動するモータを作る
こともでき光学機器にも利用するなど用途拡大の効果が
ある。
第１図ならびに第２図は本発明になる円筒型超音波四極
モータの一実施例を示す原理説明図、第３図は同じく本
発明の別の実施例を示す原理説明図である。 １．１１・・・・・・円筒状超音波四極回転振動子、２
゜１２・・・・・・接地電極、３． ４． ５． ６．
１３． １４゜１５．１６・・・・・・電極、７・・
・・・・ロータ、８．９・・・・・・ベアリング、１０
・・・・・・ケーシング、１７・・・・・・レンズ鏡筒
、１８・・・・・・レンズ、１９・・・・・・固定枠。
モータの一実施例を示す原理説明図、第３図は同じく本
発明の別の実施例を示す原理説明図である。 １．１１・・・・・・円筒状超音波四極回転振動子、２
゜１２・・・・・・接地電極、３． ４． ５． ６．
１３． １４゜１５．１６・・・・・・電極、７・・
・・・・ロータ、８．９・・・・・・ベアリング、１０
・・・・・・ケーシング、１７・・・・・・レンズ鏡筒
、１８・・・・・・レンズ、１９・・・・・・固定枠。
Claims (2)
- （１）重心が回転する超音波回転振動子に圧着されたロ
ータが摩擦力を介して受ける回転トルクを利用した超音
波モータにおいて、超音波回転振動子として呼吸モード
を０次とする円筒状圧電素子からなり、その素子は直径
で二等分した二つの領域が互いに逆極性となるごとく放
射状に分極され、外周面及び内周面のいづれか一方には
ほぼ全面に電極が施され、他面の正・負両域にはそれぞ
れの周に沿つて二等分された電極を有し、一次モードの
振動を励振し得る円筒型四極回転超音波振動子を用いた
ことを特徴とする円筒型超音波四極モータ。 - （２）特許請求の範囲第（１）項記載の超音波モータに
おいて、ロータが、円筒型四極回転超音波振動子の全面
電極が施された電極面と直接に、又はその電極面に円筒
状弾性体が嵌合されている場合はその複合円筒の弾性体
面に、円筒又は円柱状ロータを圧着した構成からなるこ
とを特徴とする円筒型超音波四極モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071595A JPS63242183A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極モ−タ |
| US07/174,413 US4868446A (en) | 1987-01-22 | 1988-03-28 | Piezoelectric revolving resonator and ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071595A JPS63242183A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242183A true JPS63242183A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13465176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62071595A Pending JPS63242183A (ja) | 1987-01-22 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242183A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6960864B2 (en) * | 2001-12-25 | 2005-11-01 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Electroactive polymer actuator and diaphragm pump using the same |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6223382A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Sony Corp | 回転型アクチユエ−タ |
| JPS6277072A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-09 | Sony Corp | リニアアクチユエ−タ |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62071595A patent/JPS63242183A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6223382A (ja) * | 1985-07-23 | 1987-01-31 | Sony Corp | 回転型アクチユエ−タ |
| JPS6277072A (ja) * | 1985-09-26 | 1987-04-09 | Sony Corp | リニアアクチユエ−タ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6960864B2 (en) * | 2001-12-25 | 2005-11-01 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Electroactive polymer actuator and diaphragm pump using the same |
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