JP2000092870A

JP2000092870A - 振動モータ

Info

Publication number: JP2000092870A
Application number: JP10261961A
Authority: JP
Inventors: Yuha Go; 勇波呉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1998-09-16
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波モータの駆動力取出部の突出高さを小
さくすると、振動子から相対運動部材に作用する放射圧
が増加し、駆動特性が低下する。【解決手段】電気エネルギの入力によって振動を発生
させる弾性体１２と、弾性体１２の一平面に設けられ、
前記の振動によって得られる駆動力を取り出すための駆
動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’とを有
する振動子１１と、駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１
２ｂ、１２ｂ’に加圧接触され、振動子１１との間で相
対運動を行う相対運動部材２１とを備え、相対運動部材
２１は、相対運動時に駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、
１２ｂ、１２ｂ’が摺動する第１の領域Ａ₁、Ａ₂と、
駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’とは
接触しない第２の領域Ａ₃〜Ａ₅とを有するとともに、
振動の発生時に振動子１１から受ける放射圧を低減する
ための放射圧低減手段である溝２２が、第２の領域Ａ₄
に設けられる振動モータ１０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、矩形平板状の振動
子と、この振動子に加圧接触して相対運動を行う相対運
動部材とを備える振動モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、いずれ
も、この種の振動モータの一例である超音波モータ１の
構成例を示す斜視図である。

【０００３】図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すよう
に、この超音波モータ１では、矩形平板状の弾性体２の
一方の平面に、例えば圧電素子等からなる駆動用の電気
機械変換素子３ａ、３ｂと、振動検出用の電気機械変換
素子３ｐ、３ｐ’とが装着される。また、弾性体２の他
方の平面には、摺動材からなるほぼ直方体型の駆動力取
出部５ａ、５ｂが突出して設けられる。駆動力取出部５
ａ、５ｂは、弾性体２に発生する４次の曲げ振動Ｂ４の
４つの腹位置のうちの外側の二つの腹位置に設けられ
る。

【０００４】そして、このように構成された振動子４
を、図示しない加圧支持部材により、図９（Ａ）に示す
ような平板状の相対運動部材６、または図９（Ｂ）に示
すようなローラ状の相対運動部材７ａ、７ｂに向けて付
勢する。これにより、振動子４は、駆動力取出部５ａ、
５ｂを介して、相対運動部材６または相対運動部材７
ａ、７ｂに加圧力Ｐ₁で加圧接触する。

【０００５】弾性体２の各部の寸法は、発生する１次の
縦振動Ｌ１および４次の曲げ振動Ｂ４それぞれの共振周
波数ｆ_L1、ｆ_B4が互いに非常に近い値となるように、設
定されている。このため、電気機械変換素子３ａ、３ｂ
に、これら二つの共振周波数ｆ_L1、ｆ_B4に近い周波数の
２相の交流電圧を駆動信号としてそれぞれ入力すると、
振動子４は、励振されて１次の縦振動Ｌ１と４次の曲げ
振動Ｂ４とを同時に発生する。これにより、縦振動Ｌ１
と曲げ振動Ｂ４とは合成されて、駆動力取出部５ａ、５
ｂには、それぞれ、ほぼ１８０度の位相差を有する楕円
運動が、周期的に発生する。このため、振動子４と、駆
動力取出部５ａ、５ｂを介して加圧接触する相対運動部
材６または７ａ、７ｂとの間で、振動子４の長手方向へ
の一次元の相対運動が発生する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】振動子４に発生する縦
振動Ｌ１は、駆動力取出部５ａ、５ｂに発生する楕円運
動の水平方向成分、すなわち振動子４と相対運動部材６
または７ａ、７ｂとの相対運動方向成分を提供する。し
たがって、縦振動Ｌ１は相対運動速度に影響する。一
方、振動子４に発生する曲げ振動Ｂ４は、駆動力取出部
５ａ、５ｂに発生する楕円運動の垂直方向成分、すなわ
ち振動子４と相対運動部材６または７ａ、７ｂとの加圧
方向成分を提供する。したがって、曲げ振動Ｂ４は、振
動子４と相対運動部材６または７ａ、７ｂとを断続的に
接触させる機能（本明細書においては「クラッチ機能」
という。）を果たす。このように、駆動力取出部５ａ、
５ｂは、曲げ振動Ｂ４が奏するクラッチ機能により、振
動子４に発生する縦振動Ｌ１を、相対運動部材６または
７ａ、７ｂに一方向へ伝達する。

【０００７】ところで、この超音波モータ１では、２相
の交流電圧を駆動信号として電気機械変換素子３ａ、３
ｂに入力すると、振動子４には、１次の縦振動Ｌ１およ
び４次の曲げ振動Ｂ４とともに、縦振動Ｌ１および曲げ
振動Ｂ４以外の多種の振動が重畳して発生してしまう。
このため、振動子４では、縦振動Ｌ１および曲げ振動Ｂ
４による変位が、重畳して発生する多種の振動による変
位により、阻害されてしまう。

【０００８】振動子４に発生する多種の振動の影響を実
用上問題ない程度に解消するには、駆動力取出部５ａ、
５ｂの突出高さｈ、すなわち弾性体２と相対運動部材６
または７ａ、７ｂとの間の距離ｈを小さく設定すること
により、多種の振動に起因した駆動力取出部５ａ、５ｂ
の変位量を低減すればよいと、一見考えられる。

【０００９】ところで、振動子４は、振動時に放射圧Ｐ
を発生させることが、近年の研究により明らかになって
きた。この放射圧Ｐは、振動子４に対向して配置された
相対運動部材６または７ａ、７ｂに伝播する。振動子４
から相対運動部材６または７ａ、７ｂに与えられる単位
面積当たりの放射圧Ｐは、「近距離音波の浮揚力に関す
る理論的研究」（上羽貞行氏他：「信学技報ＵＳ９
６」、１９９６−１２）によれば、駆動力取出部５ａ、
５ｂの突出高さをｈとして、下記式により求められ
る。

【００１０】

【数１】Ｐ＝０．２５（１＋γ）ρ₀ν×１／ｈ² ・・・・・式において、符号γは空気の比重を示し、符号ρ₀は
空気の密度を示す。また、符号νは振動波の振動エネル
ギを示し、振動波の振幅の二乗に比例する。

【００１１】振動子４で発生した放射圧Ｐは、相対運動
部材６または７ａ、７ｂに伝わるとともに、反力として
駆動力取出部５ａ、５ｂを介して振動子４に伝播され
る。駆動力取出部５ａ、５ｂに作用する放射圧Ｐの反力
の垂直方向成分Ｐ₂により、振動子４に発生する振動が
減衰してしまう。式から、放射圧Ｐの反力の垂直方向
成分Ｐ₂は、駆動力取出部５ａ、５ｂの突出高さｈの２
乗に反比例して増加することがわかる。したがって、駆
動力取出部５ａ、５ｂの突出高さｈを小さくすると、放
射圧Ｐの反力の垂直方向成分Ｐ₂は、二次関数的に急増
してしまう。

【００１２】また、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す
ように、振動子４は、図示しない加圧支持部材と相対運
動部材６または７ａ、７ｂとにより挟まれて、加圧され
る。このため、加圧支持部材からの加圧力Ｐ₁の作用方
向が、振動子４に発生する曲げ振動Ｂ４の振動方向と一
致する。

【００１３】このため、駆動力取出部５ａ、５ｂの突出
高さｈを小さくすると、加圧支持部材からの加圧力Ｐ₁
と垂直方向成分Ｐ₂とにより、曲げ振動Ｂ４の振幅は不
可避的に減衰する。曲げ振動Ｂ４が極端に減衰すると、
クラッチ機能が著しく減少し、駆動力取出部５ａ、５ｂ
が同時に相対運動部材６または７ａ、７ｂに接触するよ
うになる。このため、駆動力を取り出すことができなく
なってしまう。さらに、振動子４に作用する放射圧Ｐの
水平方向成分Ｐ₃は、縦振動Ｌ１を減衰させる。縦振動
Ｌ１が極端に減衰すると、駆動速度が非常に低下し、相
対運動を発生することができなくなってしまう。

【００１４】また、駆動力取出部５ａ、５ｂの突出高さ
ｈを小さくすると、放射圧Ｐの反力の垂直方向成分Ｐ₂
も増加するために、振動子４に作用する拘束力の大きさ
が変動する。これにより、振動子４に発生する縦振動Ｌ
１および曲げ振動Ｂ４それぞれの共振周波数ｆ_L1、ｆ_B4
もそれぞれ変動し、超音波モータ１の駆動特性に大きな
影響を与えるこれら二つの共振周波数ｆ_L1、ｆ_B4の差Δ
ｆが変化してしまう。したがって、この点からも、超音
波モータ１の駆動特性が低下してしまう。

【００１５】このように、従来の超音波モータ１では、
駆動力取出部５ａ、５ｂの突出高さｈを小さくすると、
放射圧Ｐが増加し、超音波モータ１の駆動特性が低下し
てしまう。

【００１６】ここに、本発明の目的は、振動子から相対
運動部材へ与えられる放射圧Ｐを低減することができる
超音波モータを提供することであり、これにより、駆動
力取出部の突出高さを小さく設定して、振動子に発生す
る多種の振動の影響を実用上問題ない程度に解消した超
音波モータを提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、放射圧Ｐに起
因して、振動子に発生する振動を減衰させる力が振動子
の面積に比例することに基づき、相対運動部材の形状を
工夫すること、具体的には、相対運動部材が駆動力取出
部と接触しない部分における振動子〜相対運動部材間距
離が、駆動力取出部の突出高さよりも大きくなるよう
に、相対運動部材の形状を工夫することにより、振動子
が相対運動部材から受ける放射圧の反力を充分に低減で
きるとの新規な知見に基づくものである。

【００１８】上記課題を解決するために、請求項１の発
明では、電気エネルギの入力によって振動を発生させる
本体と、この本体の一平面に設けられ、前記の振動によ
って得られる駆動力を取り出すための駆動力取出部とを
有する振動子と、駆動力取出部に加圧接触され、振動子
との間で相対運動を行う相対運動部材とを備え、相対運
動部材には、振動の発生時に振動子から受ける放射圧を
低減するための放射圧低減手段が設けられていることを
特徴とする振動モータを提供する。

【００１９】請求項２の発明は、請求項１に記載された
振動モータにおいて、相対運動部材が、相対運動時に駆
動力取出部が摺動する第１の領域と、駆動力取出部とは
接触しない第２の領域とを有するとともに、放射圧低減
手段が、第２の領域の少なくとも一部に設けられること
を特徴とする。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載された振動モータにおいて、放射圧低減手段
が、相対運動部材における振動子との対向面のうちの一
部と本体との間の距離を、駆動力取出部との接触部と本
体との間の距離よりも拡大させる薄肉部を有する構造、
または、振動子との対向面のうちの一部に貫通穴を有す
る構造であることを特徴とする。

【００２１】さらに、請求項４の発明は、請求項３に記
載された振動モータにおいて、薄肉部または貫通穴が、
相対運動の方向に沿って連続的または断続的に形成され
ていることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかる振動モータの実施形態を、添付図面を参照しなが
ら詳細に説明する。なお、以降の実施形態の説明は、振
動モータが、超音波の振動域を利用した超音波モータで
ある場合を例にとって、行う。

【００２３】図１は、本実施形態の超音波モータ１０の
概略構成を示す斜視図である。図２は、この超音波モー
タ１０を構成する振動子１１を、発生する振動波形例と
ともに示す説明図である。超音波モータ１０は、振動子
１１と相対運動部材２１とを備える。以下、これらにつ
いて順次説明する。

【００２４】〔振動子１１〕図１および図２に示すよう
に、本実施形態の超音波モータ１０は、１次の縦振動Ｌ
１と、４次の曲げ振動Ｂ４とを発生する振動子１１を備
える。この振動子１１は、弾性体１２と、弾性体１２の
一方の平面に装着された圧電体１３と、弾性体１２の他
方の平面に装着された駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、
１２ｂ、１２ｂ’とを備える。

【００２５】弾性体１２は、例えば鉄鋼、ステンレス
鋼、リン青銅またはエリンバー材等といった共振先鋭度
Ｑが大きな金属材料により構成されることが望ましく、
矩形平板状に形成される。また、弾性体１２の各部の寸
法は、発生する１次の縦振動Ｌ１および４次の曲げ振動
Ｂ４それぞれの固有振動数がほぼ一致するように、設定
される。

【００２６】弾性体１２の一方の平面には、圧電体１３
が例えば接着される。圧電体１３は、本実施形態ではＰ
ＺＴ（チタンジルコン酸鉛）からなる薄板状の圧電素子
により構成される。この圧電体１３には、Ａ相の駆動信
号が入力される入力領域１３ａ、１３ｃと、Ａ相とは位
相が（π／２）だけずれたＢ相の駆動信号が入力される
入力領域１３ｂ、１３ｄとが形成される。各入力領域１
３ａ〜１３ｄは、図２に示すように、弾性体１２に発生
する曲げ振動Ｂ４の５つの節位置ｎ₁〜ｎ₅により区画
された４つの領域に連続して形成される。すなわち、駆
動信号の入力により変形する各入力領域１３ａ〜１３ｄ
が、いずれも、不動点である５つの節位置ｎ₁〜ｎ₅を
跨がない。そのため、入力領域１３ａ〜１３ｄの変形が
節位置ｎ₁〜ｎ₅によって抑制されることがない。これ
により、各入力領域１３ａ〜１３ｄに入力された電気エ
ネルギを最大の効率で弾性体１２の変形、すなわち機械
エネルギに変換することができる。

【００２７】また、曲げ振動Ｂ４の節位置ｎ₂、ｎ₄に
は、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギを出力する検出領域１３ｐ、１３ｐ’が設けられる。
これにより、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。

【００２８】各入力領域１３ａ〜１３ｄと各検出領域１
３ｐ、１３ｐ’とは、それぞれの表面に、銀電極１５ａ
〜１５ｄ、１５ｐ、１５ｐ’を接着される。これによ
り、各入力領域１３ａ〜１３ｄへ独立して駆動信号を入
力したり、各検出領域１３ｐ、１３ｐ’から独立して検
出信号を出力することができる。

【００２９】図示しないが、各銀電極１５ａ〜１５ｄ、
１５ｐ、１５ｐ’には、電気エネルギの授受を行うため
のリード線が、それぞれ半田付けされて接続される。こ
のように、本実施形態では、弾性体１２と圧電体１３と
により、振動子１１の本体が構成される。

【００３０】また、弾性体１２の他方の平面には、弾性
体１２の幅方向に２本の溝部が相対運動方向（図１にお
ける両矢印方向）に関して所定距離だけ離れて設けられ
る。これらの溝部それぞれの両端側に、横断面形状が矩
形である角棒型の、高分子材等を主成分とした摺動部材
が互いに離れて嵌め込まれて接着され、突出高さがｈと
なるように突出して装着される。高分子材としては、Ｐ
ＴＦＥ、ポリイミド樹脂、ＰＥＮ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等
が例示される。

【００３１】そして、図２に破線で示すように、これら
の摺動部材が駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、
１２ｂ’として機能する。したがって、弾性体１２は、
これら摺動部材からなる駆動力取出部１２ａ、１２
ａ’、１２ｂ、１２ｂ’を介して相対運動部材２１に接
触する。駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２
ｂ’それぞれの相対運動部材２１との接触面積は、全体
として所望の駆動力を確保できる面積となるように、設
定する。

【００３２】この駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２
ｂ、１２ｂ’は、図２に示すように、弾性体１２に発生
する４次の曲げ振動Ｂ４の４つの腹位置ｌ₁〜ｌ₄のう
ちの外側に位置する腹位置ｌ₁、ｌ₄に一致する位置に
設けられる。なお、駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１
２ｂ、１２ｂ’は、曲げ振動Ｂ４の腹位置ｌ₁、ｌ₄に
正確に一致する位置に設けられる必要はなく、この腹位
置ｌ₁、ｌ₄の近傍に設けられていてもよい。

【００３３】なお、本実施形態では、図２に示すよう
に、振動子１１は、その平面の中央部を中心として点対
称となるように、形成される。これにより、駆動力取出
部１２ａ、１２ａ’と駆動力取出部１２ｂ、１２ｂ’に
発生する楕円運動をほぼ同じ形状とすることができ、相
対運動方向の反転に伴う駆動差が殆ど解消される。

【００３４】ここで、２相の駆動信号を、超音波モータ
１０の圧電素子１３へ入力する。すなわち、Ａ相の駆動
信号を入力領域１３ａ、１３ｃへ入力し、Ａ相とは例え
ば９０度の位相差を有するＢ相の駆動信号を入力領域１
３ｂ、１３ｄへ入力する。これにより、超音波モータ１
０の振動子１１には、図２に示すように、１次の縦振動
Ｌ１と４次の曲げ振動Ｂ４とが同時に発生する。発生し
たこれらの振動は合成されて、駆動力取出部１２ａ、１
２ａ’と駆動力取出部１２ｂ、１２ｂ’とには、楕円運
動が発生する。駆動力取出部１２ａ、１２ａ’に発生す
る楕円運動は、駆動力取出部１２ｂ、１２ｂ’に発生す
る楕円運動と位相がほぼ１８０度異なる。

【００３５】振動子１１の長手方向の中央部には、半円
型の切欠部１１ａ、１１ｂが設けられる。振動子１１
は、図示しない加圧支持部材に設けられた２本の拘束ピ
ンが切欠部１１ａ、１１ｂに係合することにより、加圧
支持部材に支持される。本実施形態における振動子１１
は、以上のように構成される。

【００３６】〔相対運動部材２１〕図３（Ａ）は、相対
運動部材２１の斜視図、図３（Ｂ）は、超音波モータ１
０の上面図である。

【００３７】図１、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す
ように、図示しない加圧部材により振動子１１の駆動力
取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’に加圧接触
して、相対運動部材２１が配置される。

【００３８】相対運動部材２１は、例えばステンレス
鋼、銅合金、アルミニウム合金または高分子材等により
構成される。相対運動部材２１は、駆動力取出部１２
ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’に発生する楕円運動に
より、縦振動Ｌ１の振動方向と同じ方向（図３（Ｂ）に
おける左右方向）へ、振動子１１との間で一次元の相対
運動を行う。

【００３９】本実施形態の相対運動部材２１は、図３
（Ｂ）に示すように、二つの第１の領域Ａ₁、Ａ₂と、
３つの第２の領域Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅とを有する。第１の
領域Ａ₁は、振動子１１との相対運動時に、駆動力取出
部１２ａ、１２ｂと摺動する領域である。また、第１の
領域Ａ₂は、振動子１１との相対運動時に、駆動力取出
部１２ａ’、１２ｂ’と摺動する領域である。そして、
第２の領域Ａ₃、Ａ₄、Ａ₅は、駆動力取出部１２ａ、
１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’とは接触しない領域であ
る。

【００４０】本実施形態では、３つの第２の領域Ａ₃〜
Ａ₅のうちの真中の第２の領域Ａ₄のほぼ全域に、図
１、図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、深さが
ｈ₁である溝２２を相対運動方向へ向けて設けてある。
相対運動部材２１には、この溝２２を設けられることに
より、薄肉部２１ａが形成される。この薄肉部２１ａ
は、相対運動方向へ連続して形成される。

【００４１】これにより、薄肉部２１ａにおいては、振
動子１１の本体を構成する弾性体１２と相対運動部材２
１との間の加圧方向の距離は、相対運動方向の全域にお
いて（ｈ＋ｈ₁）となる。したがって、薄肉部２１ａに
おける弾性体１２と相対運動部材２１との間の加圧方向
の距離は、駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１
２ｂ’との接触部における弾性体１２と相対運動部材２
１との間の加圧方向の距離、すなわち駆動力取出部１２
ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’の突出高さｈよりも、
距離ｈ₁だけ拡大される。

【００４２】このように、本実施形態における相対運動
部材２１では、第２の領域Ａ₄における弾性体１２との
距離が、第１の領域Ａ₁、Ａ₂における弾性体１２との
距離よりも、距離ｈ₁だけ拡大される。このため、第２
の領域Ａ₄において振動子１１から相対運動部材２１に
与えられる単位面積当たりの放射圧Ｐが、低減される。
これにより、相対運動部材２１に発生した放射圧Ｐの反
力として振動子１１に作用する垂直方向成分Ｐ₂も、低
減される。こうして、本実施形態の超音波モータ１０で
は、振動子１１が相対運動部材２１から受ける放射圧Ｐ
の反力が、低減される。

【００４３】したがって、本実施形態の超音波モータ１
０では、駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２
ｂ’の突出高さｈを小さくすることができる。このた
め、駆動時の振動子１１に発生する縦振動Ｌ１および曲
げ振動Ｂ４以外の多種の振動の影響を、実用上問題ない
程度に解消することができる。このため、本実施形態の
超音波モータ１０によれば、駆動特性を従来よりも向上
することができる。

【００４４】また、本実施形態では、放射圧Ｐが低減さ
れるために、振動子１１に発生する縦振動Ｌ１および曲
げ振動Ｂ４それぞれの共振周波数ｆ_L1、ｆ_B4の変動量も
低減される。このため、超音波モータ１０の駆動特性に
大きな影響を与えるこれら二つの共振周波数ｆ_L1、ｆ_B4
の差の変動量も低減される。したがって、この点から
も、超音波モータ１０の駆動特性を向上することができ
る。

【００４５】このように、本実施形態における相対運動
部材２１は、溝２２を、振動子１１から与えられる放射
圧Ｐを低減する放射圧低減手段として、有する。

【００４６】（第２実施形態）以下、本発明の第２実施
形態を説明する。なお、以降の各実施形態の説明は、前
述した第１実施形態と相違する部分についてだけ行うこ
ととし、同一の部分には同一の図中符号を付すことによ
り重複する説明を省略する。

【００４７】図４は、本実施形態の超音波モータ１０−
１の構造を示す斜視図である。同図に示すように、この
超音波モータ１０−１では、相対運動部材２１−１が円
板形状を有する。相対運動部材２１−１の外周面に、振
動子１１の駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１
２ｂ’が、図示しない加圧部材により加圧接触する。相
対運動部材２１−１は、図示しない軸支部材により、中
心Ｏを回転中心として両方向へ回転自在に支持される。
このため、この超音波モータ１０−１では、振動子１１
を起動することにより、相対運動部材２１−１は一方向
へ回転駆動される。

【００４８】本実施形態では、相対運動部材２１−１
は、第１実施形態の相対運動部材２１と同様に、二つの
第１の領域Ａ₁、Ａ₂と、３つの第２の領域Ａ₃、
Ａ₄、Ａ₅とを有する。第１の領域Ａ₁は、振動子１１
との相対運動時に、駆動力取出部１２ａ、１２ｂと摺動
する領域である。また、第１の領域Ａ₂は、振動子１１
との相対運動時に、駆動力取出部１２ａ’、１２ｂ’と
摺動する領域である。そして、第２の領域Ａ₃、Ａ₄、
Ａ₅は、駆動力取出部１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２
ｂ’とは接触しない領域である。

【００４９】そして、第２の領域Ａ₄のほぼ全域には、
深さがｈ₁の溝２２−１が設けられており、相対運動部
材２１−１には、薄肉部（小径部）２１−１ａが形成さ
れる。

【００５０】このため、第１実施形態と同様に、この超
音波モータ１０−１では、振動子１１が相対運動部材２
１−１から受ける放射圧Ｐの反力が、低減される。した
がって、この超音波モータ１０−１によれば、振動子１
１に発生する振動を減衰させることなく、駆動力取出部
１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’の突出高さｈを低
減することができる。このため、振動子１１に発生する
縦振動Ｌ１および曲げ振動Ｂ４以外の多種の振動の影響
を実用上問題ない程度に解消することができ、超音波モ
ータ１０−１の駆動特性を従来よりも向上することがで
きる。

【００５１】（第３実施形態）図５は、本実施形態で用
いる相対運動部材３１の構造を示す斜視図である。振動
子１１は、第１実施形態および第２実施形態それぞれに
おける振動子１１と同じ構成である。同図に示すよう
に、本実施形態の相対運動部材３１は、相対運動の方向
へ連続して設けられた貫通穴３２を有する。この貫通穴
３２は、第２の領域Ａ₄のほぼ全域に、設けられる。本
実施形態における相対運動部材３１では、第２の領域Ａ
₄における弾性体１２との距離が、第１の領域Ａ₁、Ａ
₂における弾性体１２との距離よりも、拡大される。

【００５２】このようにして、本実施形態の相対運動部
材３１は、貫通穴３２を、振動子１１から受ける放射圧
Ｐを低減するための放射圧低減手段として、有する。こ
れにより、第１実施形態および第２実施形態と同様の効
果を奏することができる。

【００５３】（第４実施形態）図６は、本実施形態で用
いる相対運動部材４１の構造を示す斜視図である。振動
子１１は、第１実施形態〜第３実施形態と同じ構成であ
る。同図に示すように、本実施形態の相対運動部材４１
は、第２の領域Ａ₄に、相対運動の方向へ断続的に、深
さｈ₁の穴４２を複数有する。これにより、相対運動部
材４１は、第２の領域Ａ₄のうちで穴４２を設けられた
部分における弾性体１２との距離が、第１の領域Ａ₁、
Ａ₂における弾性体１２との距離よりも、距離ｈ₁だけ
拡大される。

【００５４】このようにして、本実施形態の相対運動部
材４１は、複数の穴４２を、振動子１１から受ける放射
圧Ｐを低減するための放射圧低減手段として、有する。
これにより、第１実施形態〜第３実施形態とほぼ同様の
効果を奏することができる。

【００５５】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら、よ
り具体的に説明する。（第１実施例）図１〜図３に示す第１実施形態の超音波
モータ１０と、図９（Ａ）に示す従来の超音波モータ１
とをそれぞれ用いて、加圧支持部材からの加圧力を上昇
させた場合に、振動子１１、４それぞれにおける曲げ振
動Ｂ４、縦振動Ｌ１の共振抵抗がどのように変化するか
を測定した。なお、振動子１１、４それぞれにおける駆
動力取出部の突出高さｈは１ｍｍであり、振動子１１、
４それぞれの幅は２０ｍｍ、長さは１００ｍｍであり、
さらに、超音波モータ１０の相対運動部材２１に設けた
溝２２の幅は１０ｍｍ、深さは８ｍｍであった。

【００５６】図７（Ａ）には曲げ振動Ｂ４の測定結果
を、図７（Ｂ）には縦振動Ｌ１の測定結果を、それぞれ
グラフで示す。図７（Ａ）および図７（Ｂ）において
は、共振抵抗が小さければ小さいほど、振動し易く振幅
が大きくなるために、振動減衰が少ないことを示してい
る。

【００５７】図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すグラフ
から、加圧力が同じ値である場合には、本発明にかかる
超音波モータ１０のほうが、従来の超音波モータ１より
も、曲げ振動Ｂ４および縦振動Ｌ１それぞれの共振抵抗
がいずれも小さくなることがわかる。また、加圧力の上
昇に対して、本発明にかかる超音波モータ１０のほう
が、従来の超音波モータ１よりも、曲げ振動Ｂ４および
縦振動Ｌ１それぞれの共振抵抗の上昇分が少ないことが
わかる。このため、本発明にかかる超音波モータ１０の
ほうが、従来の超音波モータ１よりも、振動し易く振動
減衰が抑制され、駆動特性が良好であることがわかる。

【００５８】（第２実施例）第１実施例と同様の条件
で、振動子１１、４それぞれについて、加圧支持部材か
らの加圧力を上昇させた場合に、縦振動Ｌ１の共振周波
数と曲げ振動Ｂ４の共振周波数との差がどのように変化
するかを測定した。測定結果を、図８にグラフで示す。

【００５９】図８に示すグラフから、本発明にかかる超
音波モータ１０のほうが、従来の超音波モータ１より
も、加圧力の変化の影響を受け難いことがわかる。すな
わち、本発明にかかる超音波モータ１０は、加圧支持部
材の加圧力が例えば経時変化により初期値から変動して
も、縦振動Ｌ１の共振周波数と曲げ振動Ｂ４の共振周波
数との差の変化が少ないため、振動子１１の振動特性も
余り変化せず、初期の駆動特性を安定して維持できるこ
とがわかる。

【００６０】（変形形態）各実施形態および各実施例の
説明では、振動モータが超音波モータである場合を例に
とった。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
く、超音波以外の他の振動域を利用した振動モータにも
同様に適用される。

【００６１】また、各実施形態および各実施例の説明で
は、相対運動部材に薄肉部または貫通穴を設けることに
より、放射圧抑制手段を構成した場合を例にとった。し
かし本発明はこれに限定されるものではなく、相対運動
部材が、振動子から与えられる放射圧を低減する構造を
有すればよい。

【００６２】また、各実施形態および各実施例の説明で
は、薄肉部または貫通穴が、第２の領域Ａ₄のほぼ全域
に形成されている場合を例にとった。しかし、本発明は
これに限定されるものではなく、薄肉部または貫通部
は、第２の領域Ａ₄の少なくとも一部に形成されていれ
ばよい。また、薄肉部または貫通穴が、第２の領域Ａ₃
や第２の領域Ａ₅に形成されていてもよい。

【００６３】また、各実施形態および各実施例の説明で
は、溝を設けることにより薄肉部を形成した場合を例に
とった。しかし、本発明はこれに限定されるものではな
い。例えば、相対運動部材の板厚が幅方向中心に向かう
につれて徐々に減少することにより薄肉部が形成される
場合であってもよい。

【００６４】また、各実施形態および各実施例の説明で
は、駆動力取出部が振動子の幅方向の両端側に互いに離
れて二つ形成された場合を例にとった。しかし、本発明
はこれに限定されるものではない。例えば、駆動力取出
部が振動子の幅方向の中央部に一つ形成された場合や、
駆動力取出部が振動子の幅方向に断続的に複数形成され
た場合等であっても、本発明は適用される。

【００６５】さらに、各実施形態および各実施例の説明
では、１次の縦振動Ｌ１と４次の曲げ振動Ｂ４とを発生
する振動子を用いた。しかし、本発明はこれに限定され
るものではなく、他の次数の縦振動および曲げ振動を発
生する振動子についても同様に適用される。

【００６６】

【発明の効果】請求項１〜請求項４の発明によれば、振
動子から相対運動部材へ与えられる放射圧を低減するこ
とができる。特に、請求項３または請求項４の発明によ
れば、簡単な構造で、振動子から相対運動部材へ与えら
れる放射圧を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の超音波モータの概略構成を示す
斜視図である。

【図２】第１実施形態の超音波モータを構成する振動子
を、発生する振動波形例とともに示す説明図である。

【図３】図３（Ａ）は、第１実施形態の超音波モータを
構成する相対運動部材の斜視図、図３（Ｂ）は、第１実
施形態の超音波モータの上面図である。

【図４】第２実施形態の超音波モータの構造を示す斜視
図である。

【図５】第３実施形態で用いる相対運動部材の構造を示
す斜視図である。

【図６】第４実施形態で用いる相対運動部材の構造を示
す斜視図である。

【図７】第１実施例における、加圧部材からの加圧力と
共振抵抗との関係を示すグラフであり、図７（Ａ）には
曲げ振動Ｂ４の測定結果を、図７（Ｂ）には縦振動Ｌ１
の測定結果をそれぞれ示す。

【図８】第２実施例における、加圧部材からの加圧力
と、縦振動Ｌ１の共振周波数および曲げ振動Ｂ４の共振
周波数の差との関係を示すグラフである。

【図９】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、いずれも、振
動モータの一例である超音波モータの構成例を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１０振動モータ１１振動子１２弾性体１２ａ、１２ａ’、１２ｂ、１２ｂ’ 駆動力取出部１３弾性体２１相対運動部材２１ａ薄肉部２２溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気エネルギの入力によって振動を発生
させる本体と、該本体の一平面に設けられ、前記振動に
よって得られる駆動力を取り出すための駆動力取出部と
を有する振動子と、前記駆動力取出部に加圧接触され、前記振動子との間で
相対運動を行う相対運動部材とを備え、前記相対運動部材には、前記振動の発生時に前記振動子
から受ける放射圧を低減するための放射圧低減手段が設
けられていることを特徴とする振動モータ。
【請求項２】前記相対運動部材は、前記相対運動時に
前記駆動力取出部と摺動する第１の領域と、前記駆動力
取出部とは接触しない第２の領域とを有するとともに、前記放射圧低減手段は、前記第２の領域の少なくとも一
部に設けられることを特徴とする請求項１に記載された
振動モータ。
【請求項３】前記放射圧低減手段は、前記相対運動部
材における前記振動子との対向面のうちの一部と前記本
体との間の距離を、前記駆動力取出部との接触部と前記
本体との間の距離よりも拡大させる薄肉部を有する構
造、または、前記振動子との対向面のうちの一部に貫通
穴を有する構造であることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載された振動モータ。
【請求項４】前記薄肉部または前記貫通穴は、前記相
対運動の方向に沿って連続的または断続的に形成されて
いることを特徴とする請求項３に記載された振動モー
タ。