CN1713504A - 超声波电机 - Google Patents

Abstract

一种具有圆环结构，能改善电机的效率，而且布置空间的制约也小的超声波电机。本发明的超声波电机(40)组装后作为镜头镜筒的驱动源，具有：定子(15)；环状的转子(16)；一对振子(41)；支承振子的振子保持器(22)；支承振子的支承轴(46)的振子压板(23)；压紧弹簧(24)，通过振子压板对振子向转子一侧施力，使其能自由滑动；滚珠(21)，能够滚动地嵌入定子与转子的嵌合部中。一对振子通过振子保持器等安装在定子的凹部(15b)中，振子的驱动件(44)在始终按压转子的外圆周面与内圆周面的状态下对转子进行夹持。当振子受到激励，驱动件做椭圆振动时，便驱动转子转动。

Description

超声波电机

技术领域

本发明涉及使用了激励起超声波椭圆运动的振子的超声波电机。

背景技术

以往，在专利文献1或专利文献2等中公开有超声波电机的安装结构，该超声波电机使振子和被驱动体进行相对移动，所述振子产生由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆振动，所述被驱动体与该振子接触并对其施力。这种超声波电机是线性驱动方式的超声波电机。

此外，在专利文献3中所公开的超声波电机，是利用产生超声波椭圆振动的振子的旋转型超声波电机，是采用具有通过中心的旋转轴部的转子的电机。

【专利文献1】专利公报第2871768号。

【专利文献2】专利公开公报平8-182365号。

【专利文献3】专利公报第3401097号。

可是，在专利文献1、2中所公开的线性超声波电机，与圆环型的超声波电机相比，存在着难以确保保持扭矩，并且难以提高停止位置的分辨率等问题。

另一方面，在专利文献3中所公开的超声波电机，虽然是旋转型的，但必须有通过中心部的中心轴，例如，很难应用在镜头镜筒等中心部需要很大的空间的装置中。此外，因为固定振子的框架本身具有施力弹簧的作用，所以上述框架存在刚性方面的问题，很难稳定地固定住转子和振子。还有，为了抑制由压住振子的作用力所造成的摩擦损失，需要在转子的外侧布置多个对置的振子，振子的布置位置受到限制，此外，电气布线也复杂化了。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而提出来的，其目的是提供一种利用激励起超声波椭圆运动的振子的超声波电机，它具有圆环结构，能改善电机的效率，而且布置的空间也不受制约。

本发明之一所述的超声波电机，具有：至少两个振子，其产生超声波椭圆振动；圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对旋转移动；定子，支承上述转子，并使其能够旋转，还将至少两个上述振子支承成，限制其在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向上的位置，而且，使至少两个上述振子对置且能与垂直于上述转子的旋转轴线的径向上的转子的外壁面和内壁面接触，并能在上述转子的径向上自由移动；施力单元，对至少两个上述振子向着上述转子的径向施力，以使至少两个上述振子始终压接在垂直于上述转子的旋转轴线的径向上的转子的外壁面和内壁面上。

本发明之二所述的超声波电机，具有：一对振子，产生由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆振动；圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对旋转和移动；定子，支承上述转子，并使其能够旋转；振子保持器，设置成固定在上述定子上，在合成振动的中性轴线部分上限制上述一对振子在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向的位置，并支承上述一对振子使其能沿着上述转子的径向自由移动；振子压紧部件，利用合成振动的中性轴部分把一对振子支承在上述振子保持器上；以及施力单元，通过上述振子压紧部件，对上述一对振子向着在上述转子的径向上互相接近的方向施力；上述一对振子具有如下结构，即，将垂直于上述转子的旋转轴线的径向的转子的外壁面和内壁面夹住，以始终与它们接触和对它们进行按压。

本发明之三所述的超声波电机，是在本发明之一或二所述的超声波电机的基础上，还具有安装在上述定子上的转子压紧部件，其与上述定子一起在旋转轴线方向上夹持着上述转子使其可以旋转。

本发明之四所述的超声波电机，是在本发明之一或二所述的超声波电机的基础上，在上述转子与上述定子的径向之间，具有沿着圆周方向布置且与两者接触的多个滚动体。

本发明之五所述的超声波电机，是在本发明之四的超声波电机的基础上，上述定子和上述转子与上述滚动体接触的部分形成为，使上述转子的旋转轴线方向的位置限制在规定位置上。

本发明之六所述的超声波电机，具有：产生超声波椭圆振动的一对振子；圆环状转子，布置成由上述一对振子在径向上夹持着，受上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对地旋转移动；定子，支承上述转子，并使其能够旋转；振子保持器，固定设置在上述定子上，将上述一对振子以其作用面对置且互相接近的方式支承着，并使其能沿着上述转子的径向自由移动。

本发明之七所述的超声波电机，具有：多个振子，产生由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆振动；圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对地旋转移动；定子，支承上述转子，并使其能够旋转；振子保持器，设置成固定在上述定子上，在合成振动的中性轴线部分上限制上述多个振子在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向的位置，并支承上述多个振子使其能沿着上述转子的径向自由移动；振子压紧部件，利用合成振动的中性轴部分把一对振子支承在上述振子保持器上；以及施力单元，通过上述振子压紧部件，对上述多个振子向着在上述转子的径向上互相接近的方向施力；上述多个振子具有如下结构，即，将垂直于上述转子的旋转轴线的径向的转子的外壁面和内壁面夹住，以始终与它们接触和对它们进行按压。

根据本发明，提供一种利用激励起超声波椭圆运动的振子的超声波电机，其具有圆环结构，使至少两个振子压接在转子的径向上，由此能改善电机的效率，布置空间受到的限制也很少。

附图说明

图1是包含组装了本发明的第一实施例的超声波电机的镜头镜筒的光轴的纵断面图；

图2是组装在图1的镜头镜筒中的超声波电机的分解立体图；

图3是沿图1中的A-A线的断面图；

图4是图3中的B部放大图；

图5是表示图2中的超声波电机的振子和振子保持器的外观的立体图；

图6是图2中的超声波电机的振子和振子保持器的分解立体图；

图7是图3中的C-C部分的放大断面图；

图8是图2的超声波电机中的磁性传感部周围的放大断面图；

图9是从支承轴方向看到的、把挠性印刷电路板紧固在图2的超声波电机的振子上的状态的图；

图10是沿图9中的箭头D方向的向视图；

图11是从支承轴方向看到的、把挠性印刷电路板从图9的振子上拆卸下来的状态的图；

图12是沿图11中的箭头E方向的向视图；

图13是沿图11中的箭头F方向的向视图；

图14是构成图11的振子的压电元件部和绝缘板在烧结处理之前的分解立体图；

图15是将图11的振子的弯曲驻波振动与纵向振动的合成振动状态放大后表示的图，表示振子从图15(A)的弯曲状态依次变形到图15(B)的伸长状态、图15(C)的弯曲状态、图15(D)的收缩状态的情况；

图16是相对于图2的超声波电机的定子·转子嵌合机构的变形例的定子·转子嵌合机构部的放大断面图；

图17是应用了图16的变形例的定子·转子嵌合机构部的超声波电机中的振子组件安装部分的放大断面图；

图18是表示本发明的第二实施例的超声波电机的振子安装状态的纵断面图；

图19是图18的超声波电机中的振子组件的立体图。

符号说明

15定子；16转子(圆环状转子)；16a转子外圆周面(外壁面)；16b转子内圆周面(内壁面)；18转子压板(转子压紧部件)；21滚珠(滚动体)；22振子保持器；23振子压板(振子压紧部件)；24压紧弹簧(施力单元)；40、40B超声波电机；41振子。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施例。

图1是包含组装了本发明的第一实施例的超声波电机的镜头镜筒的光轴的纵断面图；图2是上述超声波电机的分解立体图，不过是从光轴方向的成像一侧看到的立体图；图3是沿图1中的A-A线的断面图；图4是图3的B部放大图，表示上述超声波电机部的振子安装状态；图5是把上述振子组装在振子保持器的状态下的振子组件的立体图；图6是上述振子组件的分解立体图；图7是图3中的C-C部分的放大断面图，表示振子安装状态；图8是上述超声波电机的磁性传感部周围的放大断面图。

另外，在以下的说明中，以与上述镜头镜筒的第一组～第四组透镜所构成的摄影镜头的光轴O平行的方向为Z方向，以被摄物体的一侧为+，以成像一侧为-。以相对于光轴O的半径方向为R方向，以光轴O的圆周方向的切线方向为T方向。另外，光轴O与后述的定子、转子等的旋转轴心大致一致。

如图1所示，本实施例的镜头镜筒1具有下列部分：固定框架2；支承在固定框架2的外圆周部上的凸轮环3；嵌入凸轮环3的外圆周中的变焦环4；保持第一组透镜35的第一组透镜框架5；在第一组透镜框架5的后方，保持第二组透镜36的第二组透镜框架6；在第二组透镜框架6的后方，保持第三组透镜37的第三组透镜框架7；在第三组透镜框架7的后方，保持作为聚焦透镜的第四组透镜38的第四组透镜框架8；以及作为驱动源的超声波电机40。

固定框架2是环状框架部件，在其环状部具有：圆周导向槽2c；沿着Z方向的直进导向槽2a；以及相对于Z方向斜行的凸轮槽2b；此外，在固定框架2的后方部还设有定子紧固用端面部2d、和聚焦驱动臂贯穿用缺口2f。并且，通过螺钉55把端板31和安装架33紧固在固定框架2的后端部上。还有，在端板31上紧固有外框架32。

凸轮环3是环状框架部件，嵌入固定框架2的外圆周上，其内圆周一侧的凸出部3c则嵌入并支承在固定框架2的圆周导向槽2c中，使得凸轮环3以在Z方向的运动受到限制的状态支承在固定框架2上，并能够自由转动。在圆环部上设有相对于Z方向斜行的两个凸轮槽3a、3b。

变焦环4是环状框架部件，嵌入凸轮环3的外圆周，在Z方向和旋转方向上都与其成为一个整体。在变焦环4的外圆周部上安装着操作用橡胶环4a。

第一组透镜框架5紧固并支承在固定框架2的前端部上。

第二、第三组透镜框架6、7嵌入并支承在固定框架2的内圆周上，在它们的外圆周上分别紧固有凸轮从动件11、12。凸轮从动件11、12以直进导向状态贯穿固定框架2的直进导向槽2a，并能自由滑动地嵌入凸轮环3的凸轮槽3a、3b中。因此，当通过变焦环4的变焦转动操作驱动凸轮环3转动时，便通过凸轮槽3a、3b经由凸轮从动件11、12，向Z方向驱动第二、第三组透镜框架6、7，使其移动到光轴O方向的各个变焦位置上。

第四组透镜框架8嵌入并支承在固定框架2的内圆周上，在其外圆周上紧固着凸轮从动件13。凸轮从动件13能自由滑动地嵌入固定框架2的凸轮槽2b中。在这个第四组透镜框架8上，设有沿着Z方向的导向槽8a。紧固在超声波电机40侧的转子16的聚焦驱动臂9的前端部，滑动自如地嵌入导向槽8a中。如下文所述，在聚焦驱动时，当驱动超声波电机部40的转子16转动时，便通过聚焦驱动臂9驱动第四组透镜框架8相对于固定框架2转动。通过这种转动，凸轮从动件13在凸轮槽2b上滑动，所以第四组透镜框架8就一边旋转，一边向Z方向(光轴O方向)的各聚焦位置移动。

超声波电机40是驱动第四组透镜框架8进退的聚焦驱动用驱动装置，如图1、2所示，它具有下列部分：定子15；圆环状的转子16；作为转子压紧部件的转子压板18；作为定子·转子径向支承机构用的滚动件的六个轴承用滚珠21；包含振子41的后述的振子组件(block)(图5、6)；由传感器支承板27、磁性传感器28构成的磁性传感部等。

如图2所示，转子16是圆环状部件，是用耐磨性能良好的材料制成的，此外，在-Z一侧的端面上粘贴着用聚酯薄膜保护的环状的磁性传感器用磁性带子19。

如图2所示，定子15是圆环状部件，它具有下列部分：内圆周一侧的凸缘部15a；在-Z侧面上的振子安装用凹部15b；在-Z侧内圆周部上的滚珠插入缺口15c；在+Z侧面上的传感器支承板安装凹部15f。定子15是通过将其凸缘部15a的+Z侧端面抵接在固定框架2的端面部2d上而被固定。

转子压板18呈具有缺口18a的环形，具有螺钉贯穿孔18d。螺钉51拧紧固定在定子15的-Z侧端面的螺孔15e中。缺口18a成为上述振子组件的退出部。

滚珠21是用于减小定子与转子的转动摩擦的、构成定子·转子径向支承机构的部件，它能够滚动地嵌入图3所示的定子15的滚珠插入缺口15c中。上述滚珠的外径稍微向定子15的内圆周侧凸出，在把转子16的外圆周面16a插入定子15中时，定子15和转子16便支承为能在中间隔着滚珠21的状态下毫不松动地相对转动。此外，嵌入定子中的转子，在通过定子15的内圆周侧的凸缘部分15a和转子压板18夹持的状态下，沿着Z方向的移动受到了限制。另外，也可以使用滚柱状的滚动件来代替滚珠21。

具有作为上述磁性传感部的磁性传感器28的传感器支承板27，通过螺钉54紧固在定子15的凹部15f中。在上述安装状态下，磁性传感器28与转子一侧的磁性带子19滑动接触，检测转子16的转动量。在图8的断面图中表示了这种滑动接触状态。

如图2、3所示，上述振子组件是安装在定子15的振子安装用凹部15b中的组件，由下列部分构成：成为驱动源的一对(两个)振子41，激励起由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆运动；保持振子41的振子保持器22；作为振子压紧部件的一对振子压板23；用于对振子41施力的施力单元，即压紧弹簧24；振子驱动用印刷电路板48(图5、6)。

如图5、6等所示，振子41具有下列部分：层叠压电体42；驱动件44；作为中性轴的支承轴46。

支承轴46沿着层叠方向(安装状态下的Z方向)贯通层叠压电体42的振动波节(中性轴部)，并粘接固定在其上，轴两端则从层叠压电体42凸出来。

驱动件44由一对凸起构成，该一对凸起在与支承轴46正交方向的层叠压电体42的一个端面上，固定在长度方向(安装状态下的T方向)的端部。

另外，关于振子41的进一步的详细结构和作用，将在下面参照图9～15进行说明。

振子保持器22具有沿着R方向的两个贯穿孔22a、和在T方向两个端部上的螺钉贯穿孔22d，该两个贯穿孔22a能使两个振子41互相对置地滑动插入其中，并且以具有中央空间部的状态分割布置。在贯穿孔22a上，分别在Z方向的两个侧面上设有缺口22c，该缺口22c用于沿R方向毫不松动地插入振子的支承轴46，并使其能自由转动。此外，贯穿孔22a的Z方向的开口宽度做成能毫不松动地夹持支承轴46的根部的台阶部分在轴向上的宽度。

振子压板23具有Z方向两侧的折弯部23a、和T方向两侧的折弯部23b。此外，在折弯部分23a上设有嵌入支承轴46的轴支承缺口23c。这块振子压板23能在将折弯部23a、23b嵌合在振子保持器22的贯穿孔22a的外圆周部上的状态下进行安装。

压紧弹簧24由弹簧用板材制成，其在R方向端部具有处于对置状态并能弹性变形的凸起状的压紧部24a；在T方向两端部上具有螺钉贯穿孔24d。

在上述振子组件中，如图5、6所示，两个振子41在各自的驱动件44为对置的状态下，从R方向的上、下的外侧插入振子保持器22的贯穿孔22a中，把支承轴46嵌入振子保持器22的缺口22c中，便收容在振子保持器22内。然后，把振子压板23盖在上述振子41的R方向的背面一侧(与驱动件相反的一侧)，并嵌合在振子保持器22的贯穿孔22a的外形部上。此时，支承轴46嵌入振子压板23的轴支承缺口23c中。进而，把压紧弹簧24的压紧部24a抵接在振子压板23的上、下两个外侧上(图5所示的状态)。

上述组装状态下的振子组件，以径向夹着转子16的方式组装到定子15上，该转子16隔着滚珠21嵌入紧固在镜头镜筒侧的定子15的内圆周上。即，一侧的振子41的驱动件44抵接在作为转子16的外壁面的外圆周面16a上，而另一侧的振子41的驱动件44则抵接在作为转子16的内壁面的内圆周面16b上，在这样的状态下，把上述振子组件插入定子15的凹部15b中。使螺钉52贯穿螺钉贯穿孔24d、22d，再拧入定子15一侧的螺孔15d中，由此把上述振子组件安装在定子15上。

在上述安装状态下，一对振子41的支承轴46，在沿着Z方向的状态下，由固定并支承在定子15一侧的振子压板23和振子保持器22的缺口部支承，而且，一对振子41各自的两个驱动件44，分别始终压接在转子16的外圆周面16a和内圆周面16b上，处于沿着R方向(径向)夹持的状态。其压接力通过压紧弹簧24的按压使振子压板23的轴支承缺口23c(底部)和振子41的支承轴46抵接，并传递到驱动件44一侧。

如上所述，通过把上述振子组件安装在定子15、转子16上，就把超声波电机40组装在镜头镜筒1上了。

在这里，参照图9～15说明振子41的结构和作用。

图9是从支承轴方向看到的、把挠性印刷电路板紧固在上述振子上的状态的图；图10是沿图9中的箭头D方向的向视图；图11是从支承轴方向看到的、把挠性印刷电路板从图9中的振子上拆卸下来的状态的图；图12是沿图11中的箭头E方向的向视图；图13是沿图11中的箭头F方向的向视图；图14是构成上述振子的压电元件部和绝缘板在烧结处理前的分解立体图；图15(A)～(D)是将上述振子的弯曲驻波振动与纵向振动的合成振动状态放大后表示的图，表示振子从图15(A)的弯曲状态依次变形到图15(B)的伸长状态、图15(C)的弯曲状态、图15(D)的收缩状态的情况。

如图11、14等所示，构成上述振动波电机部40的振子41具有下列部分：由多个两种压电薄片42X、42Y和两块绝缘板43A、43B构成的层叠压电体42；由导电性银膏构成的电极47a、47b、47c、47d、47a’、47b’；一根支承轴46；以及一对驱动件44。

两种压电薄片42X、42Y分别由厚度为100μm左右的矩形压电元件构成。在压电薄片42X上，在分割成绝缘的四个区域中，布置了第一内部电极42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’，所述第一内部电极42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’的前面涂敷着厚度为10μm左右的银—钯合金。上述各内部电极的上侧端部一直延伸到压电元件长度方向(T方向)的端面位置上(见图14)。

另一方面，在压电薄片42Y上，在分割成绝缘的四个区域中，布置了第二内部电极42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’，所述第二内部电极42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的前面涂敷着厚度为10μm左右的银—钯合金。上述各内部电极的下侧端部一直延伸到压电元件长度方向(T方向)的端面位置上(见图14)。

互相邻接的上述这些压电薄片42X、42Y的第一内部电极42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’和第二内部电极42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的形状相同，但电极端部做成上下相反，在层叠起来时，矩形的电极面布置在互相重叠的位置上。具有这样的内部电极的两种压电薄片42X、42Y交替地层叠40层左右。

如图14所示，在层叠后的压电元件的左侧端面上，形成了内部电极露出部(图中未表示)，该内部电极露出部使第一内部电极42Xa、42Xc和第二内部电极42Yb、42Yd的端部以层叠状态露出。在层叠后的压电元件的右侧端面上，形成了内部电极露出部(图中未表示)，该内部电极露出部使第一内部电极42Xc’、42Xa’和第二内部电极42Yd’、42Yb’的端部以层叠状态露出(图中未表示)。更进一步，在上述内部电极露出部上，在两个侧面部，分别形成了由导电性银膏制成的各四个独立的外部电极，该外部电极与上述内部电极导通(见图12)。

在上述层叠后的压电元件的前后面，配置了与压电薄片42X、42Y有相同的矩形形状的绝缘板43A、43B，形成了长方体形状的层叠压电体42。在前面一侧的绝缘板43A的表面上，形成了图11中所示的由导电性银膏制成的电极47a、47b、47c、47d、47a’、47b’。

上述绝缘板43A上的电极47a、47b、47c、47d、47a’、47b’，分别与露出于上述每一片各层叠的压电薄片两侧的、处于层叠状态的两侧面内部电气连接。即，第一内部电极42Xa电气连接在电极47a上。第二内部电极42Yb电气连接在电极47b上。第一内部电极42Xc和第一内部电极42Xc’电气连接在电极47c上。第二内部电极42Yd和第二内部电极42Yd’电气连接在电极47d上。第一内部电极42Xa’电气连接在电极47a’上。第二内部电极42Yb’电气连接在电极47b’上。

把绝缘板43A、43B重叠在处于上述电极连接状态的层叠后的压电薄片42X、42Y上，对该状态下的层叠压电体42进行烧结处理，并利用上述各电极进行极化，由此成为振子41。

在振子41的R方向(与层叠方向正交的方向)的端面部上，在T方向的端部位置上，粘接紧固着一对驱动件44。此外，该驱动件44是将二氧化铝分散在高分子材料中而形成的。

还有，在振子41的大致中央部，即，在振子的振动中性点、即成为波节的位置上，设有贯穿层叠方向(Z方向)的贯通孔，用不锈钢材料等制成的中性轴、即支承轴46沿着Z方向贯通该贯通孔，并粘接固定在其中(图12)。

在设置于振子41的绝缘板43A上的各个电极47a、47b、47c、47d、47a’、47b’上，以与各电极电气连接的状态，安装着具有接线图的挠性基板48。挠性基板48连接在具有振子驱动电路的印刷电路板49上。

另外，上述振子驱动电路具有振荡电路部、移相电路部、驱动电路部等等，并通过驱动电路部将相位受到控制的驱动电压施加在振子41上。

经过挠性基板48被施加了驱动电压的振子41，便产生如图15(A)、(B)、(C)、(D)所示的弯曲驻波振动与纵向振动合成的振动，使驱动件44的前端产生相位偏移的椭圆振动(图9中所示的轨迹E1、E2的椭圆运动)。由于被驱动体、即转子16的内、外圆周面按压在驱动件44的前端上，所以通过驱动件44来驱动转子16向椭圆振动的旋转方向作相对转动。

在具有上述结构的本实施例的镜头镜筒1中，在进行变焦的情况下，当通过转动操作变焦环4而使凸轮环3转动时，便通过凸轮从动件11、12使第二、第三组透镜框架6、7沿着光轴O的方向进退，进行变焦驱动。另一方面，在进行聚焦驱动的情况下，当由上述振子驱动电路分别驱动一对振子41时，驱动件44便被驱动沿着椭圆轨迹振动。当驱动驱动件44作椭圆振动时，与驱动件44抵接的转子16便被驱动着而相对于定子15向某一个方向作相对旋转。通过上述转子16的转动，经由聚焦驱动臂9驱动第四组透镜框架8转动，并沿着固定框架2的凸轮槽2b向光轴O方向移动，进行聚焦。

根据组装了以上所述的本实施例的超声波电机40的镜头镜筒1，一对振子41的驱动件44，在与转子16的内、外圆周面对置的状态下抵接在其上，而且，上述振子41由振子保持器22支承成能相对于转子16向径向作微小的移动，并利用压紧弹簧24的作用力来按压和保持。因此，由于驱动件44的抵接力相对于转子16不会偏移，所以能沿径向稳定地支承着转子，能够抑制旋转驱动时的摩擦损失。

由于上述振子组件集中布置在定子15的一个部位上，所以该振子组件的布置很方便，印刷电路板的布置也不会复杂化，从而能使镜头镜筒的结构很紧凑。

此外，除了镜头镜筒之外，本实施例的超声波电机40也可以适用于在转子中心部需要很大的空旷的空间的旋转机械上。

下面，参照图16中的定子·转子嵌合机构部的放大图、以及图17中的振子安装部放大断面图，说明第一实施例的超声波电机40的定子·转子嵌合机构的变形例。

本变形例只是布置在定子·转子嵌合机构中定子与转子之间的嵌合部中的滚珠的支承结构与上述实施例不同。另外，对于相同的构成部件都赋予与第一实施例同样的标号来说明。

如图16所示，在本变形例中，在定子15A的后面(-Z侧)，可以紧固环状的压板20，在定子15A与压板20的接合部上，分别设有沿着圆周方向的切面15Af、20f。此外，在转子16A一侧，布置有与上述接合部对置且沿着圆周方向的V形槽16Af。在组装起来的情况下，把作为转动件的轴承用滚珠21A插入V形槽16Af中，将该状态下的转子16A插入定子15A的内圆周部。所以，当把压板20抵接在定子15A的后表面并用螺钉56紧固时，滚珠21A便处于由V形槽16Af和切面15Af支承的状态，转子16A相对于定子15A在Z方向的位置受到限制，并且被支承成能够不松动地旋转。另外，滚珠21A在圆周方向上布置了多个，并用图中未表示的保持架保持着。

另外，振子组件与第一实施例中所使用的振子组件具有同样的结构，并且如图17所示，用与第一实施例同样的方法将其相对于定子15A、转子16A进行组装。

在上述定子·转子嵌合机构部的组装状态下，转子16A被支承为中间隔着滚珠21A相对于定子15A能够转动，并且，转子16A相对定子15A在Z方向的位置，由滚珠21A来支承和限制。因此，就不需要使用在第一实施例中所使用的转子压板18来限制转子16A在Z方向的位置了，如图16所示，在转子16A的定子15A一侧设有间隙，能使转子16A的-Z侧(与定子相反的一侧)处于释放状态。

根据本变形例，转子16A相对于定子15A的轴向(thrust)定位由滚动的滚珠21A来限制，所以，能在旋转负荷很小的状态下进行转动，减少了摩擦损失，转换的效率高，进而能提供对转子进行高精度转动驱动的超声波电机。此外，也不需要布置在转子16A侧面的、限制Z方向位置用的转子压板。

接着，参照图18、19说明本发明第二实施例的超声波电机。

图18是与第一实施例的图3相对应的断面图，是表示本实施例的超声波电机的振子安装状态的纵断面图。图19是本实施例中的振子组件的立体图。

本实施例的超声波电机40B与上述第一实施例中的镜头镜筒1的超声波电机40所组装的振子的数量不同。即，是布置成使三个振子抵接在转子16的内、外圆周部上的超声波电机。例如，适合于使用两个振子驱动扭矩不够的情况。除了包括振子的振子组件之外，其它的结构与第一实施例的情况大致相同，并且，对于相同的构成部件标以同样的标号进行说明。

如图18、19所示，本实施例中的超声波电机40B的振子组件，是安装在定子15的振子安装用凹部15b中的部件，使用与第一实施例中同样的振子，它由下列部分构成：三个振子41，成为驱动源，激励起由弯曲驻波振动与纵向振动合成而形成的椭圆运动；保持三个振子41的振子保持器22B；作为振子压紧部件的三块振子压板23；用于对三个振子41施力的施力单元，即压紧弹簧24B；振子驱动用印刷电路板49。

振子保持器22B具有：能分别让振子41插入的三个贯穿孔，即R方向上侧的贯穿孔22Ba1，R方向下侧的贯穿孔22Ba2、22Ba3；以及T方向端部上的螺钉贯穿孔22Bd。在上侧的贯穿孔22Ba1与下侧的贯穿孔22Ba2、22Ba3之间，沿着圆周方向形成了能让转子16插入的空间部。

在贯穿孔22Ba1、a2、a3的两个Z侧面上设有缺口22Bc1、22Bc2、22Bc3，振子的支承轴46沿着R方向毫无松动地插入这些缺口中，并能自由转动。此外，贯穿孔22Ba1、a2、a3的Z方向上的开口宽度，做成能分别不松动地夹持支承轴46根部的台阶部的宽度。

加压弹簧24B用弹簧板材制成，具有：与贯穿孔22Bc1、c2、c3相对应，在R方向的内、外端部上能够弹性变形的、三个凸形的压紧部分24Ba1、a2、a3；以及T方向端部上的螺钉贯穿孔。另外，在图19中，没有表示这种压紧弹簧24B。

在上述振子组件中，如图19所示，三个振子41分别在使驱动件44对置的状态下，从R方向的外侧插入振子保持器22B的贯穿孔22Ba1、a2、a3中，并使各支承轴46嵌入振子保持器22B的缺口22Bc1、22Bc2、22Bc3中，从而收容在振子保持器22B内。然后，把三块振子压板23覆盖在上述各振子41的R方向的背面一侧(与驱动件相反的一侧)，就嵌入振子保持器的贯穿孔22Ba1、a2、a3的外形部中了。此时，各支承轴46嵌入振子压板23的轴支承缺口23c中。另外，使压紧弹簧24的压紧部24Ba1、a2、a3抵接在三块振子压板23的外侧。

上述组装状态的振子组件，组装在紧固于镜头镜筒侧的定子15、和隔着滚珠21嵌入该定子15的内圆周的转子16之间。即，在让外径一侧的振子41的驱动件44抵接在转子16的外圆周面16a上，而让内径一侧的两个振子41的驱动件44抵接在转子16的内圆周面16b上的状态下，把上述振子组件插入定子15的凹部15b中。使螺钉贯穿振子保持器22B和压紧弹簧24B的螺钉贯穿孔，并拧紧在定子15一侧的螺孔15d中，由此上述振子组件就安装在定子15上了。

在上述安装状态下，三个振子41各自的支承轴46在沿着Z方向的状态下，由固定支承在定子15一侧的振子压板23和振子保持器22B的缺口部来支承。而且，外径一侧的一个振子41的驱动件44始终压接在转子16的外圆周面16a上，而内径一侧的两个振子41的各个驱动件44，则沿着内圆周面16b的圆周方向，始终分别压接在其上，使得转子16处于在R方向(径向)被夹持的状态。其压接力，由压紧弹簧24B的按压，使振子压板23的轴支承缺口23c(底部)与振子41的支承轴46抵接，从而传递给驱动件44一侧。

如上所述，通过把上述振子组件安装在定子15、转子16上，超声波电机40B便处于组装在镜头镜筒1上的状态了。

在安装了具有上述结构的本实施例的超声波电机40B的镜头镜筒中，在进行聚焦驱动的情况下，三个振子41分别由振子驱动电路来驱动，从而驱动驱动件44沿着椭圆轨迹进行振动。当驱动件44作椭圆运动时，驱动件44所抵接的转子16便被驱动着相对于定子15向某一个方向作相对转动。另外，在驱动转子16的情况下，必须向上述三个振子41中的一个外径侧振子41和两个内径侧振子41分别供应不同电压波形的驱动电压，以便使它们各自的驱动件44的椭圆振动的方向互相沿着相反方向的轨迹进行振动。

根据上述本实施例的超声波电机40B，能获得与上述第一实施例中的超声波电机40同样的效果，但，在本实施例中，因为能够组装三个振子，所以特别适用于需要高驱动扭矩的镜头镜筒的装置。或者，还可以提供使用三个更小型的振子，却能获得与使用两个振子时相同的驱动扭矩的驱动装置。另外，也可以是组装多个外径侧的振子，而内径侧的振子则组装一个或者两个的驱动装置。

按照本发明的超声波电机，是一种利用激励起超声波椭圆运动的振子的超声波电机，它具有圆环结构，能改善电机的效率，而且布置空间的制约也很少。

Claims (7)

1.一种超声波电机，其特征在于，具有：

至少两个振子，其产生超声波椭圆振动；

圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对旋转移动；

定子，支承上述转子，并使其能够旋转，还将至少两个上述振子支承成，限制其在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向上的位置，而且，使它们对置且能与垂直于上述转子的旋转轴线的径向上的转子的外壁面和内壁面接触，并能在上述转子的径向上自由移动；

施力单元，对至少两个上述振子向着上述转子的径向施力，以使至少两个上述振子始终压接在垂直于上述转子的旋转轴线的径向上的转子的外壁面和内壁面上。

2.一种超声波电机，其特征在于，具有：

一对振子，产生由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆振动；

圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对旋转移动；

定子，支承上述转子，并使其能够旋转；

振子保持器，设置成固定在上述定子上，在合成振动的中性轴线部分上限制上述一对振子在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向的位置，并支承上述一对振子使其能沿着上述转子的径向自由移动；

振子压紧部件，利用合成振动的中性轴部分把一对振子支承在上述振子保持器上；

以及施力单元，通过上述振子压紧部件，对上述一对振子向着在上述转子的径向上互相接近的方向施力；

上述一对振子具有如下结构，即，将垂直于上述转子的旋转轴线的径向的转子的外壁面和内壁面夹住，以始终与它们接触和对它们进行按压。

3.根据权力要求1或2所述的超声波电机，其特征在于，还具有安装在上述定子上的转子压紧部件，其与上述定子一起在旋转轴线方向上夹持着上述转子使其可以旋转。

4.根据权力要求1或2所述的超声波电机，其特征在于，在上述转子与上述定子的径向之间，具有沿着圆周方向布置成与两者接触的多个滚动体。

5.根据权力要求4所述的超声波电机，其特征在于，上述定子和上述转子与上述滚动体接触的部分形成为，使上述转子的旋转轴线方向的位置限制在规定位置上。

6.一种超声波电机，其特征在于，具有：

产生超声波椭圆振动的一对振子；

圆环状转子，布置成由上述一对振子在径向夹持着，受上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对的旋转移动；

定子，支承上述转子，并使其能够旋转；

振子保持器，固定设置在上述定子上，将上述一对振子以使其作用面对置且互相接近的方式支承着，并使其能沿着上述转子的径向自由移动。

7.一种超声波电机，具有：

多个振子，产生由弯曲驻波振动与纵向振动的合成而形成的超声波椭圆振动；

圆环状转子，受布置在圆周上的规定部位的上述振子的椭圆振动的作用，相对于上述振子进行相对的旋转移动；

定子，支承上述转子，并使其能够旋转；

振子保持器，设置成固定在上述定子上，在合成振动的中性轴线部分上限制上述多个振子在上述转子的旋转轴线方向和圆周方向上的位置，并支承上述多个振子使其能沿着上述转子的径向自由移动；

振子压紧部件，利用合成振动的中性轴部分把一对振子支承在上述振子保持器上；

以及施力单元，经由上述振子压紧部件，对上述多个振子向着在上述转子的径向上互相接近的方向施力；

上述多个振子具有如下结构，即，将垂直于上述转子的旋转轴线的径向的转子的外壁面和内壁面夹住，以始终与它们接触和对它们进行按压。

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