JP2000060152A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JP2000060152A JP2000060152A JP10226909A JP22690998A JP2000060152A JP 2000060152 A JP2000060152 A JP 2000060152A JP 10226909 A JP10226909 A JP 10226909A JP 22690998 A JP22690998 A JP 22690998A JP 2000060152 A JP2000060152 A JP 2000060152A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正逆転可能な超音波モータのドライバを低廉
化する。 【解決手段】 圧電セラミックスユニット１上に同軸的
に貼り付けた弾性体２に同軸的に回転子３を重ね合わせ
て超音波モータを構成し、その圧電セラミックスユニッ
ト１を、互いに同心をなす外周側電極群４と内周側電極
群５とにより形成し、弾性体２に、両電極群４・５に跨
るように形成したくし歯２ａを設ける。各電極群の各電
極４ａ・５ａを、進行波が正逆切り替わるように周方向
に互いに１／２だけずらして配設し、高周波電源７の電
圧を切り替えスイッチ６を介して各電極群４・５のいず
れか一方に印加する。 【効果】 くし歯の振動を回転子の正逆転に対応させる
方向に切り替えることができ、高周波電源及びそのドラ
イバを１つのみにすることができ、正逆回転可能な超音
波モータの駆動回路を簡略化できかつ低廉化し得る。
化する。 【解決手段】 圧電セラミックスユニット１上に同軸的
に貼り付けた弾性体２に同軸的に回転子３を重ね合わせ
て超音波モータを構成し、その圧電セラミックスユニッ
ト１を、互いに同心をなす外周側電極群４と内周側電極
群５とにより形成し、弾性体２に、両電極群４・５に跨
るように形成したくし歯２ａを設ける。各電極群の各電
極４ａ・５ａを、進行波が正逆切り替わるように周方向
に互いに１／２だけずらして配設し、高周波電源７の電
圧を切り替えスイッチ６を介して各電極群４・５のいず
れか一方に印加する。 【効果】 くし歯の振動を回転子の正逆転に対応させる
方向に切り替えることができ、高周波電源及びそのドラ
イバを１つのみにすることができ、正逆回転可能な超音
波モータの駆動回路を簡略化できかつ低廉化し得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータに関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、円環状の圧電素子に同じく円環状
をなす弾性体を貼り合わせるようにして形成した固定子
と、弾性体に弾発的に接触するようにされた回転子とを
有する超音波モータにおいて、互いに位相がずれている
高周波電圧を２相同時に圧電素子に印加することによ
り、振動体に進行波を発生させて、その振動により回転
子に対する周方向への駆動力を得るようにしたものがあ
る。そのような構造の超音波モータにおいて可逆回転可
能にしたものの固定子の一例を図８に示す。
をなす弾性体を貼り合わせるようにして形成した固定子
と、弾性体に弾発的に接触するようにされた回転子とを
有する超音波モータにおいて、互いに位相がずれている
高周波電圧を２相同時に圧電素子に印加することによ
り、振動体に進行波を発生させて、その振動により回転
子に対する周方向への駆動力を得るようにしたものがあ
る。そのような構造の超音波モータにおいて可逆回転可
能にしたものの固定子の一例を図８に示す。
【０００３】図８において、円環状圧電素子に正逆転用
のＡ相電極群１４及びＢ相電極群１５を直径に対して左
右対称に配設した円環状の圧電ユニット１１に、円環状
弾性体１２を同軸的に貼り付け、弾性体１２にその周方
向に共振部としてのくし歯１２ａを設けて固定子が形成
されている。その固定子のくし歯１２ａに回転子として
のロータ１３を弾発的に接触させて、超音波モータを構
成している。
のＡ相電極群１４及びＢ相電極群１５を直径に対して左
右対称に配設した円環状の圧電ユニット１１に、円環状
弾性体１２を同軸的に貼り付け、弾性体１２にその周方
向に共振部としてのくし歯１２ａを設けて固定子が形成
されている。その固定子のくし歯１２ａに回転子として
のロータ１３を弾発的に接触させて、超音波モータを構
成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た進行波型の従来の超音波モータにあっては、正転／逆
転は２相（Ａ・Ｂ相）の位相差によって切り替えられ、
例えばＡ相に対してＢ相を１／４周期進ませることで正
転、Ａ相に対してＢ相を１／４周期遅らせることで逆転
となるので、図８に示されるように２つの交流電源１７
ａ・１７ｂが必要となり、そのドライバが高コスト化す
るという問題がある。
た進行波型の従来の超音波モータにあっては、正転／逆
転は２相（Ａ・Ｂ相）の位相差によって切り替えられ、
例えばＡ相に対してＢ相を１／４周期進ませることで正
転、Ａ相に対してＢ相を１／４周期遅らせることで逆転
となるので、図８に示されるように２つの交流電源１７
ａ・１７ｂが必要となり、そのドライバが高コスト化す
るという問題がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決し
て、正逆転可能な超音波モータのドライバを低廉化する
ことを実現するために、本発明に於いては、周方向に分
極された円環状圧電素子を貼り付けた円環状弾性体を有
する固定子と、前記固定子に同軸的に設けられかつ軸線
方向に押圧されて前記弾性体に接触する回転子とを有す
る超音波モータであって、前記円環状圧電素子の前記分
極を内周側電極群と外周側電極群とに分割すると共に、
前記弾性体に、前記両電極群に跨って設けた共振部を周
方向に等ピッチに複数配設した環状くし歯を形成し、前
記各電極群に切り替え接続可能なスイッチング手段を介
して１つの高周波電源を接続し、かつ前記両電極群に対
する前記高周波電圧の入力を前記スイッチング手段によ
り切り替えることにより前記回転子を正逆転させるべ
く、前記両電極群を互いに周方向に所定量互いにずれて
配置したものとした。
て、正逆転可能な超音波モータのドライバを低廉化する
ことを実現するために、本発明に於いては、周方向に分
極された円環状圧電素子を貼り付けた円環状弾性体を有
する固定子と、前記固定子に同軸的に設けられかつ軸線
方向に押圧されて前記弾性体に接触する回転子とを有す
る超音波モータであって、前記円環状圧電素子の前記分
極を内周側電極群と外周側電極群とに分割すると共に、
前記弾性体に、前記両電極群に跨って設けた共振部を周
方向に等ピッチに複数配設した環状くし歯を形成し、前
記各電極群に切り替え接続可能なスイッチング手段を介
して１つの高周波電源を接続し、かつ前記両電極群に対
する前記高周波電圧の入力を前記スイッチング手段によ
り切り替えることにより前記回転子を正逆転させるべ
く、前記両電極群を互いに周方向に所定量互いにずれて
配置したものとした。
【０００６】このようにすることにより、両電極群に入
力するための高周波電源が１つのみであっても、内周側
または外周側の各電極群に対する高周波電圧の入力をス
イッチング手段により切り替えることができ、各電極群
別に圧電素子を駆動することができ、それに応じて進行
波の向きを切り替えて回転子を正逆転させることができ
る。
力するための高周波電源が１つのみであっても、内周側
または外周側の各電極群に対する高周波電圧の入力をス
イッチング手段により切り替えることができ、各電極群
別に圧電素子を駆動することができ、それに応じて進行
波の向きを切り替えて回転子を正逆転させることができ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下に添付の図面に示された具体
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明す
る。
【０００８】図１は、本発明が適用された超音波モータ
の部分組立分解斜視図であり、図に示されるように、円
環状圧電セラミックスユニット１と、同様に円環状をな
す弾性体２とにより本超音波モータの固定子が構成され
ている。なお、弾性体２は、図示されないモータケーシ
ング内に固定されるものであって良く、その弾性体２に
圧電セラミックスユニット１が同軸的に貼り合わされ
る。その弾性体２に同軸的に重ね合わされるように回転
子３が配設される。
の部分組立分解斜視図であり、図に示されるように、円
環状圧電セラミックスユニット１と、同様に円環状をな
す弾性体２とにより本超音波モータの固定子が構成され
ている。なお、弾性体２は、図示されないモータケーシ
ング内に固定されるものであって良く、その弾性体２に
圧電セラミックスユニット１が同軸的に貼り合わされ
る。その弾性体２に同軸的に重ね合わされるように回転
子３が配設される。
【０００９】本発明に基づく圧電セラミックスユニット
１は、圧電素子としての薄板の円環状圧電セラミックス
１ａの図における裏面上に、その外周側部分と内周側部
分とに互いに同心の大小の環状をなす外周側面電極と内
周側面電極とを有し（図示せず）、図における表面上
に、それら各面電極に対応してそれぞれ進行波型超音波
モータにおける分極極性（＋−）を周方向に交互に配置
した外周側電極群４と内周側電極群５とを有している。
それら各電極群４・５は、互いに同心的かつ同一平面上
に配設されかつ互いに隣接しているが、それぞれの各電
極４ａ・５ａ同士が、図２に併せて示されるように周方
向に所定量互いにずれて配設されている。なお、図２に
あっては、直線上に各電極群４ａ・５ａが配設されてい
るが、説明の都合上であり、実際は円弧状になる。ま
た、各電極４ａ・５ａの互いの周方向についてのずれ量
は、電極４ａ・５ａの配列方向（周方向）長さの１／２
である。
１は、圧電素子としての薄板の円環状圧電セラミックス
１ａの図における裏面上に、その外周側部分と内周側部
分とに互いに同心の大小の環状をなす外周側面電極と内
周側面電極とを有し（図示せず）、図における表面上
に、それら各面電極に対応してそれぞれ進行波型超音波
モータにおける分極極性（＋−）を周方向に交互に配置
した外周側電極群４と内周側電極群５とを有している。
それら各電極群４・５は、互いに同心的かつ同一平面上
に配設されかつ互いに隣接しているが、それぞれの各電
極４ａ・５ａ同士が、図２に併せて示されるように周方
向に所定量互いにずれて配設されている。なお、図２に
あっては、直線上に各電極群４ａ・５ａが配設されてい
るが、説明の都合上であり、実際は円弧状になる。ま
た、各電極４ａ・５ａの互いの周方向についてのずれ量
は、電極４ａ・５ａの配列方向（周方向）長さの１／２
である。
【００１０】また、各電極群４・５共に、上記したよう
に各電極４ａ・５ａの分極極性（＋−）が交互になるよ
うに配設されており、外周側電極群４に対応する上記し
た外周側面電極がスイッチング手段としての切り替えス
イッチ６の正転用接点６ａに接続されていると共に、内
周側電極群５に対応する上記した内周側面電極が切り替
えスイッチ６の逆転用接点６ｂに接続されている。その
切り替えスイッチ６のコモン接点には１つの高周波電源
７が接続されていると共に、各電極群４・５に導電性接
着剤にて貼り付けられた弾性体２がアースされ（図１参
照）ており、切り替えスイッチ６を切り替えることによ
り、両電極群４・５のいずれか一方に高周波電圧が印加
される。
に各電極４ａ・５ａの分極極性（＋−）が交互になるよ
うに配設されており、外周側電極群４に対応する上記し
た外周側面電極がスイッチング手段としての切り替えス
イッチ６の正転用接点６ａに接続されていると共に、内
周側電極群５に対応する上記した内周側面電極が切り替
えスイッチ６の逆転用接点６ｂに接続されている。その
切り替えスイッチ６のコモン接点には１つの高周波電源
７が接続されていると共に、各電極群４・５に導電性接
着剤にて貼り付けられた弾性体２がアースされ（図１参
照）ており、切り替えスイッチ６を切り替えることによ
り、両電極群４・５のいずれか一方に高周波電圧が印加
される。
【００１１】このようにして構成された両電極群４・５
の表面（図１における上面）を覆うように上記した弾性
体２が貼り合わされるが、その弾性体２の表面（両電極
群４・５に貼り合わされる面とは相反する面）には、図
３に併せて示されるように、両電極群４・５間に跨る横
方向長さをもって形成された共振部としてのくし歯２ａ
が図における上方に向けて突設されている。なお、くし
歯２ａは、周方向について各電極群４・５の各電極４ａ
・５ａと同数かつ同ピッチで配設され、各電極群４・５
とくし歯２ａとの位置関係は図２に示されるように周方
向長さで１／２ずれたその間に位置している。これは、
各電極群４・５に高周波電源７からの電圧が印加された
とき、正逆転させる際の力の作用が正逆転両方向に同等
になるようにするためである。
の表面（図１における上面）を覆うように上記した弾性
体２が貼り合わされるが、その弾性体２の表面（両電極
群４・５に貼り合わされる面とは相反する面）には、図
３に併せて示されるように、両電極群４・５間に跨る横
方向長さをもって形成された共振部としてのくし歯２ａ
が図における上方に向けて突設されている。なお、くし
歯２ａは、周方向について各電極群４・５の各電極４ａ
・５ａと同数かつ同ピッチで配設され、各電極群４・５
とくし歯２ａとの位置関係は図２に示されるように周方
向長さで１／２ずれたその間に位置している。これは、
各電極群４・５に高周波電源７からの電圧が印加された
とき、正逆転させる際の力の作用が正逆転両方向に同等
になるようにするためである。
【００１２】次に、本発明における作動要領について図
２と図４乃至図７を参照して以下に示す。たとえば切り
替えスイッチ６の正転用接点６ａをオン状態にすること
により、外周側電極群４に高周波電源７からの電圧が印
加され、その場合に弾性体２に発生する定在波は図４の
実線と想像線とにより示される振幅にて振動するように
なる。なお、図４において、電極４ａに対するくし歯２
ａの突出端の中央位置を矢印２ａで示している。そのく
し歯２ａには図５の矢印Ｃに示される向きの振動が生じ
るため、矢印Ａに示される向きに回転子３が移動し得
る。
２と図４乃至図７を参照して以下に示す。たとえば切り
替えスイッチ６の正転用接点６ａをオン状態にすること
により、外周側電極群４に高周波電源７からの電圧が印
加され、その場合に弾性体２に発生する定在波は図４の
実線と想像線とにより示される振幅にて振動するように
なる。なお、図４において、電極４ａに対するくし歯２
ａの突出端の中央位置を矢印２ａで示している。そのく
し歯２ａには図５の矢印Ｃに示される向きの振動が生じ
るため、矢印Ａに示される向きに回転子３が移動し得
る。
【００１３】上記とは逆に切り替えスイッチ６の逆転用
接点６ｂをオン状態にすると、この場合には内周側電極
群５に高周波電源７からの電圧が印加されて、弾性体２
に発生する定在波は図６の実線と想像線とにより示され
る振幅にて振動するようになる。なお、図６において
も、電極５ａに対するくし歯２ａの中央位置を矢印２ａ
により示している。この場合には、図７の矢印Ｄに示さ
れる向きの振動が生じるため、矢印Ｂに示される向きに
回転子３が移動し得る。
接点６ｂをオン状態にすると、この場合には内周側電極
群５に高周波電源７からの電圧が印加されて、弾性体２
に発生する定在波は図６の実線と想像線とにより示され
る振幅にて振動するようになる。なお、図６において
も、電極５ａに対するくし歯２ａの中央位置を矢印２ａ
により示している。この場合には、図７の矢印Ｄに示さ
れる向きの振動が生じるため、矢印Ｂに示される向きに
回転子３が移動し得る。
【００１４】
【発明の効果】このように本発明によれば、互いに同心
的に設けられた外周側及び内周側の各電極群間に跨るよ
うに弾性体のくし歯を設けることにより、両電極群のい
ずれの高周波電圧の入力に対してもくし歯が振動でき、
かつ内外周の各電極群が周方向に互いにずれて配設され
ていることから、くし歯の振動による進行波を回転子の
正逆転に対応させる方向に切り替えることができる。し
たがって、高周波電源及びそのドライバを１つのみにす
ることができ、正逆回転可能な超音波モータの駆動回路
を簡略化できかつ低廉化し得る。
的に設けられた外周側及び内周側の各電極群間に跨るよ
うに弾性体のくし歯を設けることにより、両電極群のい
ずれの高周波電圧の入力に対してもくし歯が振動でき、
かつ内外周の各電極群が周方向に互いにずれて配設され
ていることから、くし歯の振動による進行波を回転子の
正逆転に対応させる方向に切り替えることができる。し
たがって、高周波電源及びそのドライバを１つのみにす
ることができ、正逆回転可能な超音波モータの駆動回路
を簡略化できかつ低廉化し得る。
【図１】本発明が適用された超音波モータの模式的要部
組立分解斜視図。
組立分解斜視図。
【図２】内外周の各電極群の各電極とくし歯の関係を示
す平面図。
す平面図。
【図３】図２の矢印III−III線に沿って見た断面図。
【図４】圧電素子の外周側電極群４における定在波を示
す図。
す図。
【図５】図４におけるくし歯２ａの振動方向及び回転子
３の回転方向を示す模式的部分側面図。
３の回転方向を示す模式的部分側面図。
【図６】圧電素子の内周側電極群５における定在波を示
す図。
す図。
【図７】図６におけるくし歯２ａの振動方向及び回転子
３の回転方向を示す模式的部分側面図。
３の回転方向を示す模式的部分側面図。
【図８】従来の超音波モータの模式的要部組立分解斜視
図。
図。
１ 圧電セラミックスユニット ２ 弾性体 ３ 回転子 ４ 外周側電極群 ５ 内周側電極群 ４ａ・５ａ 電極 ６ 切り替えスイッチ ６ａ 正転用接点 ６ｂ 逆転用接点 ７ 高周波電源 １１ 圧電ユニット １２ 環状弾性体 １２ａ くし歯 １３ ロータ １４・１５ 電極群 １７ａ・１７ｂ 高周波電源
Claims (1)
- 【請求項１】 周方向に分極された円環状圧電素子を貼
り付けた円環状弾性体を有する固定子と、前記固定子に
同軸的に設けられかつ軸線方向に押圧されて前記弾性体
に接触する回転子とを有する超音波モータであって、 前記円環状圧電素子の前記分極を内周側電極群と外周側
電極群とに分割すると共に、前記弾性体に、前記両電極
群に跨って設けた共振部を周方向に等ピッチに複数配設
した環状くし歯を形成し、 前記各電極群に切り替え接続可能なスイッチング手段を
介して１つの高周波電源を接続し、かつ前記両電極群に
対する前記高周波電圧の入力を前記スイッチング手段に
より切り替えることにより前記回転子を正逆転させるべ
く、前記両電極群を互いに周方向に所定量互いにずれて
配置したことを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10226909A JP2000060152A (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10226909A JP2000060152A (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000060152A true JP2000060152A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=16852509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10226909A Pending JP2000060152A (ja) | 1998-08-11 | 1998-08-11 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000060152A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100485882B1 (ko) * | 2001-01-22 | 2005-04-29 | 캐논 가부시끼가이샤 | 진동소자 및 진동파구동장치 |
| WO2010059217A2 (en) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Ceradigm Corp. | Miniature piezoelectric motors for ultra high-precision stepping |
| KR101004785B1 (ko) | 2008-12-15 | 2011-01-04 | 동아전장주식회사 | 초음파 모터 |
-
1998
- 1998-08-11 JP JP10226909A patent/JP2000060152A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100485882B1 (ko) * | 2001-01-22 | 2005-04-29 | 캐논 가부시끼가이샤 | 진동소자 및 진동파구동장치 |
| WO2010059217A2 (en) * | 2008-11-21 | 2010-05-27 | Ceradigm Corp. | Miniature piezoelectric motors for ultra high-precision stepping |
| WO2010059217A3 (en) * | 2008-11-21 | 2010-09-02 | Ceradigm Corp. | Miniature piezoelectric motors for ultra high-precision stepping |
| KR101004785B1 (ko) | 2008-12-15 | 2011-01-04 | 동아전장주식회사 | 초음파 모터 |
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