JP2002186267A - 超音波モータ及びこれに用いられるロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ロータにも比較的大きい捩り振動を発生させ
ることで、モータの高効率化を図ることができる超音波
モータ及びこれに用いられるロータを提供することにあ
る。 【解決手段】 縦振動と、この縦振動に基づいて生成さ
れる捩り振動とが合成される楕円振動をステータに生じ
させ、ステータに接触される略円柱状のロータを楕円振
動に基づいて所定の回転方向に回転させる超音波モータ
である。ロータは、前記縦振動を前記捩り振動に変換す
るスリットを有する。スリットは、ロータの周面に開口
する第１の開口と、ロータがステータと接する側の一端
面に開口する第２の開口と、ロータの他端面に開口し第
２の開口と連通する第３の開口と、を有する。スリット
は、第１の開口の開口位置が一端面側から他端面側に向
かうに従い回転方向に変位していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波モータ及び
これに用いられるロータに関し、特に、定在波型の超音
波モータ及びこれに用いられるロータに関する。

【０００２】

【背景技術及び発明が解決しようとする課題】定在波型
の超音波モータは、図１９（Ｂ）に示す縦振動及び図１
９（Ａ）に示す捩り振動を合成して、ステータに楕円振
動を発生させてロータを駆動するようになっている。な
お、図１９（Ａ）にはステータが示されており、このス
テータは、ブロック３０１、３０２、３０３及び圧電素
子３０４、３０５を含み、ブロック３０２にスリット３
０２ａが形成されている。また、図１９（Ａ）は、捩り
振動における二次共振振動の波形を示す図であり、図１
９（Ｂ）は、ステータの縦振動における一次共振振動の
波形を示す図である。そして、縦振動はロータに浮力を
与え、捩り振動はロータに回転力を与える。

【０００３】具体的には、例えば、特開昭６１−４９６
７０号公報などに開示されるボルト締めランジュバン型
の超音波モータは、ボルト締めによって、縦振動から捩
り振動を発生させ、両振動を合成させて楕円振動を発生
させるようになっている。

【０００４】また、効率的に楕円振動を発生させるため
に、ステータにスリットを形成する技術が、特開平７−
７５３５３号公報などに開示されている。このスリット
は、図１９（Ａ）に示すスリット３０２ａと同様の構成
である。

【０００５】しかしながら、従来の定在波型の超音波モ
ータでは、縦振動から発生する捩り振動の振幅が小さか
ったため、所望の回転数が得られないことが多かった。

【０００６】さらに、このスリットは、その形状によっ
ては、振幅の大小や振動の伝達効率、変換効率に影響を
及ぼすため、さらなる改良が望まれていた。

【０００７】本発明は、上記した技術の課題を解決する
ためになされたものであり、その目的とするところは、
ロータにも比較的大きい捩り振動を発生させることで、
モータの高効率化を図ることができる超音波モータ及び
これに用いられるロータを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る超
音波モータは、縦振動と、この縦振動に基づいて生成さ
れる捩り振動とが合成される楕円振動をステータに生じ
させ、前記ステータに接触される略円柱状のロータを前
記楕円振動に基づいて所定の回転方向に回転させる超音
波モータにおいて、前記ロータは、前記縦振動を前記捩
り振動に変換するスリットを有し、前記スリットは、前
記ロータの周面に開口する第１の開口と、前記ロータが
前記ステータと接する側の一端面に開口する第２の開口
と、前記ロータの他端面に開口し前記第２の開口と連通
する第３の開口と、を有し、前記スリットは、前記第１
の開口の開口位置が前記一端面側から前記他端面側に向
かうに従い前記回転方向に変位していることを特徴とす
る。

【０００９】本発明の一態様によれば、ステータにおい
て縦振動が発生すると、この縦振動から捩り振動が発生
し、縦振動と捩り振動とが合成されて楕円振動が生じ、
この楕円振動によってロータが回転する。ここで、ロー
タに形成されたスリットにより、ロータ自体に捩り振動
が生じる。即ち、ステータからロータに伝達された縦振
動が、スリットによって捩り振動に変換されて、ロータ
にも捩り振動が発生し、この捩り振動と縦振動とが合成
されて、ロータでも楕円振動が生じる。こうして、ステ
ータの楕円振動とロータの楕円振動とが組み合わされ
て、ロータの高回転化及びモータ効率の向上が可能にな
る。

【００１０】そして、スリットは、一端面から他端面側
に向けて貫通する構成としているので、捩り振動への変
換領域をロータの高さ分最大限に形成でき、ステータか
らの縦振動を効率良く捩り振動に変換できる。従って、
変換効率を向上させて、さらなるロータの高回転化が図
れる。

【００１１】しかも、一端面と他端面との間で、スリッ
トは貫通しているので、形成加工が容易であるという利
点もある。

【００１２】本発明の一態様では、前記第２の開口は、
前記スリットの深さ方向が前記一端面の径方向と実質的
に一致するように形成することができる。

【００１３】本発明の一態様では、前記第３の開口は、
前記スリットの深さ方向が前記他端面の径方向と実質的
に一致するように形成することができる。

【００１４】このように、スリットの深さ方向が径方向
に一致するように形成すると、第３又は第２の開口の深
さ方向は、円の直径方向となる。従って、深さ方向の長
さを最大限利用できるので、スリットの内壁面をできる
だけ大きく形成して、縦振動を捩り振動に変換する変換
効率を向上させることができる。これによって、回転速
度の向上が図れる。

【００１５】本発明の一態様では、前記第２及び第３の
開口は、前記スリットの深さ方向が前記ロータの径方向
とそれぞれ不一致となるように形成することができる。

【００１６】上記のような開口は、上述の深さ方向が径
方向と一致することが好ましいが、不一致に形成する場
合であってもよい。このような不一致に形成する場合に
は、ロータ自体に高さがあまりない場合でも、上述した
ような回転方向への第１の開口の変位成分となる捩り振
動の変換領域（内壁面の面積）を広く形成できる。この
ため、小型のロータであっても、高変換率で高速回転で
きるロータを提供できる。

【００１７】また、径方向と一致させる場合には、第１
の開口の変位を形成するために、スリット内壁面はやや
ねじりのある面となってしまう。これに対し不一致に形
成することにより、スリット内壁面をフラットな傾斜面
を形成できるので、加工上容易となる。

【００１８】本発明の一態様では、前記第２の開口と前
記第３の開口との間の領域での前記スリットの深さ方向
が、前記ロータの径方向と不一致となるように形成する
ことができる。

【００１９】特に、前記第２の開口と前記第３の開口と
の間の領域でのみ、上記不一致となる部分を形成するこ
とで、第２、第３の開口の上記一致、不一致の形成条件
が不要となり、より広く側壁を形成することが可能とな
る。

【００２０】本発明の一態様では、前記第１の開口の開
口位置は、前記一端面側から前記他端面側に向かうに従
いほぼ直線的に変位させることができる。

【００２１】第１の開口が直線的に変位するので、加工
形成が容易となる。

【００２２】本発明の一態様では、前記第１の開口の開
口位置は、前記一端面側から前記他端面側に向かうに従
い湾曲して変位させることができる。

【００２３】第１の開口の湾曲形状により、直線状に形
成する場合に比してできるだけ内壁面の面積を大きくし
て、縦振動が捩り振動に変換される際の変換効率が向上
する。また、スリットにて反射される場合に、振動の振
幅が変換後に増大することとなり、この点においてもさ
らなる高効率化が図れる。

【００２４】本発明の一態様では、前記スリットは、前
記第１の開口に臨む一対の側壁と、前記一対の側壁間に
形成される底壁と、を有し、前記第２の開口は、少なく
とも一つの前記側壁がほぼ直線的に形成することができ
る。

【００２５】第２の開口の側壁の部分を直線的に形成す
ることにより、スリットの加工形成を容易としながら
も、上述の高変換率のロータを提供できる。

【００２６】本発明の一態様では、前記スリットは、前
記第１の開口に臨む一対の側壁と、前記一対の側壁間に
形成される底壁と、を有し、前記第２の開口は、少なく
とも一つの前記側壁が湾曲して形成することができる。

【００２７】第２の開口の側壁の部分が湾曲形成するこ
とにより、側壁の面積が直線状の場合に比して大きく形
成されるため、この分、回転方向での縦振動から捩り振
動への変換効率が向上して、より高速回転できるロータ
を提供できる。

【００２８】本発明の一態様では、前記スリットは、前
記第１の開口に臨む一対の側壁と、前記一対の側壁間に
形成される底壁と、を有し、前記第３の開口は、少なく
とも一つの前記側壁がほぼ直線的に形成することができ
る。

【００２９】第３の開口の側壁の部分を直線的に形成す
ることにより、スリットの加工形成を容易としながら
も、上述の高変換率のロータを提供できる。

【００３０】本発明の一態様では、前記スリットは、前
記第１の開口に臨む一対の側壁と、前記一対の側壁間に
形成される底壁と、を有し、前記第３の開口は、少なく
とも一つの前記側壁が湾曲して形成することができる。

【００３１】第３の開口の側壁の部分が湾曲形成するこ
とにより、側壁の面積が直線状の場合に比して大きく形
成されるため、この分、回転方向での縦振動から捩り振
動への変換効率が向上して、より高速回転できるロータ
を提供できる。

【００３２】本発明の一態様では、前記スリットは、回
転中心軸に対して放射状に複数形成されることを特徴と
する。

【００３３】上記のようなスリットを放射状に複数形成
することで、さらなる捩り振動の増大により、ロータの
高回転化及びモータ効率の向上が可能になる。

【００３４】本発明の他の態様に係るロータは、縦振動
と、この縦振動から変換されて生成される捩り振動と、
が合成された楕円振動が生じるステータに接触して所定
の回転方向に回転する超音波モータのロータにおいて、
円柱体と、前記円柱体に形成され前記縦振動を前記捩り
振動に変換するスリットと、を有し、前記スリットは、
前記円柱体の周面に開口する第１の開口と、前記円柱体
が前記ステータと接する側の一端面に開口する第２の開
口と、前記円柱体の他端面に開口し前記第２の開口と連
通する第３の開口と、を有し、前記スリットは、前記第
１の開口の開口位置が前記一端面側から前記他端面側に
向かうに従い前記回転方向に変位していることを特徴と
する。

【００３５】加えて、本発明の他の態様では、上述の本
発明の一態様にて説明したものと同様の構成を付加する
と、本発明の一態様と同様の作用効果を奏することので
きるロータを提供でき、ロータの高回転化に寄与でき
る。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照して具体的に説明する。

【００３７】（全体構成）図１は、本発明の実施形態に
係る超音波モータの全体を示す図である。この超音波モ
ータは、略円柱状の円柱体にて形成されたロータ１０及
びステータ８を含む。尚、本明細書において、「円柱
体」とは、中空状の円筒、中空でない円筒をも含むもの
とする。

【００３８】ステータ８は、第１〜第３のブロック１〜
３、圧電素子４、５及び電極板６、７を有する。これら
は、内部に設けられたボルト（図示せず）によって連結
されている。

【００３９】２つの電極板６、７は、圧電素子４に対し
て、電圧印加装置から高周波交流電圧を印加するように
なっている。また、圧電素子５に対しては、電極板６か
らブロック１を介し、結合ボルト（図示せず）を経て電
気的に接続されたブロック２の端面が電極板として作用
するため、このブロック２と電極板７とによって所望周
波数の高周波交流電圧が印加される。

【００４０】したがって、圧電素子４、５には、電極板
７を共通にして、それぞれブロック２又は電極板６から
高周波交流電圧を印加するようにしてある。すなわち、
圧電素子４、５には、それぞれ上下逆の極性で高周波交
流電圧が印加される。

【００４１】一方、圧電素子４、５は、図１に示すよう
に、分極方向がそれぞれ上下逆になっている。

【００４２】そうすると、圧電素子４、５は、分極方向
が上下逆で、印加される電圧の極性も上下逆であること
から、対応する極性は同一となる。そして、一方の圧電
素子５が伸びる場合には他方の圧電素子４も伸び、一方
の圧電素子５が縮む場合には他方の圧電素子４も縮むこ
とになる。これにより、ステータ８全体としての縦方向
（図示しない結合ボルトの長手方向）の振幅値を大きく
設定することができる。

【００４３】ブロック２の周面には、複数のスリット２
ａが形成されている。このスリット２ａを形成すること
で、圧電素子４、５の縦振動から捩り振動を生成するこ
とができる。そして、縦振動及び捩り振動が合成されて
生じる楕円振動によって、ロータ１０が回転するように
なっている。なお、ロータ１０の回転方向は、圧電素子
４、５に印加される交流電圧の周波数や、ステータの材
質及び形状などによって決定される。

【００４４】（ロータについて）本実施形態では、ロー
タ１０にも、スリット１２が、一端面１０ｂより他端面
１０ａに向けて貫通して形成されている。詳しくは、ロ
ータ１０は、下方の一端面１０ｂが、ステータ８の駆動
面８ａと接触するようになっている。そして、ロータ１
０の周面にスリット１２が複数例えば４つ（符号１２の
後の「−」の後に数字１、２、３、４とその数を示して
いる）形成されている。尚、ロータ１０のスリット１２
の数とステータ８のスリット２ａの数は必ずしも一致さ
せる必要はない。

【００４５】ここで、ロータ１０は、図１において、反
時計回りに回転する。そして、スリット１２は、ロータ
１０の周面側からみて、ステータ８側を起点としてロー
タ１０の回転方向（反時計回りの方向）に傾斜してい
る。即ち、図２（Ｂ）に示すように、スリット１２の対
向する側壁１２ｄ、１２ｅが、ロータ１０の回転方向に
傾斜するように、ロータ１０の周面にて開口する開口１
２ｃ−１の開口位置が他端面１０ｂ側から一端面１０ａ
側に向かうに従い回転方向に変位している。

【００４６】このスリット１２は、縦振動を捩り振動に
変換する振動変換手段として機能し、ロータ１０の他端
面１０ａにて開口する開口１２ａ（請求項の「第３の開
口」）と、ロータ１０のステータ１２と接する側の一端
面１０ｂにて開口する開口１２ｂ（請求項の「第２の開
口」）と、ロータ１０の周面にて開口する開口１２ｃ
（請求項の「第１の開口」）と、開口１２ｃに臨む一対
の側壁１２ｄ、１２ｅと、一対の側壁１２ｄ、１２ｅ間
に形成される底壁１２ｆと、を有する。

【００４７】本例では、図２（Ａ）に示すように、開口
１２ａ−１は、底壁を通る垂線Ｙが他端面１０ａの径方
向と一致するように形成されている。一方、図２（Ｃ）
に示すように、スリット１２は、ステータ８に接触する
一端面１０ｂでは、開口１２ｂは、底壁を通る垂線Ｙが
ロータの径方向と一致しないように形成される。このよ
うにすることで、図２（Ｂ）に示すようにスリット１２
を傾斜するように形成している。

【００４８】このようにスリット１２を形成すること
で、ロータ１０自体にも捩り振動が生じる。つまり、ス
テータ８の縦振動がロータ１０に伝達されると、スリッ
ト１２によって縦振動から捩り振動が発生するようにな
る。この捩り振動は縦振動と組み合わされて楕円振動を
発生する。こうして、ステータ８の楕円振動とロータ１
０の楕円振動とが組み合わせられて、ロータ１０を高速
で回転させることができる。

【００４９】図２は、回転数−トルク特性を示す図であ
る。同図に示すように、ロータにスリットを有しない従
来例と比較して、本実施形態では、約４倍の回転数を得
ることができた。

【００５０】特に、スリット１２は、一端面１０ｂから
他端面１０ａ側に向けて貫通する構成としているので、
捩り振動への変換領域をロータ１２の高さｈ（図２
（Ｂ）参照）分最大限に形成でき、ステータ８からの縦
振動を効率良く捩り振動に変換できる。従って、変換効
率を向上させて、さらなるロータの高回転化が図れる。

【００５１】しかも、一端面１０ｂと他端面１０ａとの
間で、スリット１２は貫通しているので、形成加工が容
易であるという利点もある。

【００５２】（変形例）尚、本発明に係る装置と方法
は、そのいくつかの特定の実施の形態に従って説明して
きたが、当業者は本発明の主旨及び範囲から逸脱するこ
となく本発明の本文に記述した実施の形態に対して種々
の変形が可能である。

【００５３】図４（Ａ）〜図１８（Ｂ）は、上記実施形
態の変形例を示す図である。いずれの変形例によって
も、上記実施形態のロータ１０と同様の効果を得ること
ができる。

【００５４】図４（Ａ）に示すロータ２０にも、図１に
示すロータ１０と同様に、回転方向（反時計回りの方
向）に傾斜するスリット２２が形成されている。ここ
で、スリット２２は、図４（Ｄ）に示すように、ステー
タ８に接触する一端面２０ｂでは、開口２２ｂは、底壁
を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致しないように形成
される。加えて、図４（Ｂ）に示すように、ステータ８
に接触しない他端面２０ａ側では、開口２２ａは、底壁
を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致しないように形成
される。このようにすることで、図４（Ｃ）に示すよう
にスリット２２を傾斜するように形成している。

【００５５】図５（Ａ）に示すロータ３０にも、図１に
示すロータ１０と同様に、回転方向（反時計回りの方
向）に傾斜するスリット３２が形成されている。ここ
で、スリット３２は、図５（Ｂ）及び図５（Ｄ）に示す
ように、ステータ８に接触しない他端面３０ａ側でも、
ステータ８に接触する一端面３０ｂ側でも、開口３２
ａ、３２ｂが各々垂線Ｙがロータ３０の径方向と一致す
るようにして形成されるが、所定の角度θだけずれて形
成することとしている。これによって、スリット３２自
体の傾斜角度、即ち、図５（Ｃ）に示す開口３２ｃの勾
配を急にしなくても、側壁の面積を大きくして、縦振動
より捩り振動に変換する際に、捩り振動の振幅をより効
果的に大きくして、モータの回転数を上げることができ
る。

【００５６】垂線Ｙが径方向に一致するように形成する
と、側壁の深さ方向の長さＲ１（図５（Ｂ）参照）は、
円の直径方向となるので、垂線Ｙが径方向に一致しない
例えば図４（Ｂ）の長さＲ２に比べて、Ｒ１＞Ｒ２とな
るので、この差分だけ側壁をできるだけ大きく形成し
て、縦振動を捩り振動に変換する変換効率を向上させる
ことができる。これによって、回転速度の向上が図れ
る。

【００５７】上記のような開口（請求項の「第２の開
口」又は「第３の開口」）は、上述の垂線Ｙが径方向と
一致することが好ましいが、上記の図１の例のように下
端面側のみ不一致に形成しても、図４のように双方の面
で不一致に形成しても、上端面のみ不一致に形成する場
合であってもよい。このような不一致に形成する場合に
は、ロータ自体に高さｈがあまりない場合でも、上述し
たような回転方向への開口の変位成分となる捩り振動の
変換領域（側壁の面積）を広く形成できる。このため、
小型のロータであっても、高変換率で高速回転できるロ
ータを提供できる。

【００５８】また、図５の例のように、上端面、下端面
双方の開口を、垂線Ｙが径方向と一致するように形成し
て、図５（Ｃ）の傾斜を形成する場合には、上下のいず
れか一方又は双方にて傾斜θを設ける必要がある。この
ため、側壁はややねじりのある傾斜面となってしまう。
これに対し、図４の例の場合には、このようなねじりの
ある傾斜面ではなく、フラットな傾斜面を形成できるの
で、加工上容易となる。

【００５９】図６（Ａ）に示すロータ４０にも、図１に
示すロータ１０と同様に、回転方向（反時計回りの方
向）に傾斜するスリット４２が形成されている。ここ
で、スリット４２は、図６（Ｄ）に示すように、ステー
タ８に接触する一端面４０ｂでは、開口４２ｂは、底壁
を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致するように形成さ
れる。一方、図６（Ｂ）に示すように、ステータ８に接
触しない他端面４０ａ側では、開口４２ａは、底壁を通
る垂線Ｙがロータの径方向と一致しないように形成され
る。このようにすることで、図６（Ｃ）に示すようにス
リット４２を傾斜するように形成している。

【００６０】上記のようなスリットは放射状に複数形成
して、さらなる捩り振動の増大により、ロータの高回転
化及びモータ効率の向上が可能にすることが好ましい
が、以下の例のように少なくとも一つスリットを形成す
る場合であっても良い。

【００６１】図７（Ａ）（Ｂ）に示すロータ５０のスリ
ット５２では、一つのみ形成されている。ここで、スリ
ット２２は、図７（Ｂ）に示すように、ステータ８に接
触する一端面５０ｂ側、他端面５０ａ側の双方で、開口
５２ｂ、５２ａは、底壁を通る垂線Ｙがロータの径方向
と一致しないように形成されるが、回転方向でスリット
を傾斜させるために回転中心Ｏを中心として互いに対称
に位置した構成としている。

【００６２】図８（Ａ）（Ｂ）に示すロータ６０のスリ
ット６２では、一つのみ形成されている。ここで、スリ
ット２２は、図８（Ｂ）に示すように、ステータ８に接
触する一端面６０ｂ側、他端面６０ａ側の双方で、開口
６２ｂ、６２ａは、底壁を通る垂線Ｙがロータの径方向
と一致しないように形成されるが、回転中心Ｏを中心と
して互いに対称に位置した構成としている。

【００６３】図９（Ａ）（Ｂ）に示すロータ７０のスリ
ット７２では、一つのみ形成されている。ここで、スリ
ット７２は、図９（Ｂ）に示すように、ステータ８に接
触する一端面７０ｂ側で、開口７２ｂは底壁を通る垂線
Ｙがロータの径方向と一致しないように形成され、他端
面７０ａ側で、開口７２ａは、底壁を通る垂線Ｙがロー
タの径方向と一致するように形成される。そして、底壁
７２ｃを丸みを帯びた加工を施している。

【００６４】図１０（Ａ）に示すロータ８０のスリット
８２では、一つのみ形成され、スリット８２は、断面台
形状に開口する開口８２ａを形成している。これによ
り、側壁の面積を大きくして変換効率を高めることがで
きる。この開口８２ａは、以下に示す例同様、一端面側
及び他端面側のいずれか一方であっても、双方に構成す
るものであっても良い。

【００６５】上述のように、一端面側又は他端面側のい
ずれか一方又は双方の開口を、直線的に形成する場合に
は、スリットの加工形成を容易としながらも、上述の高
変換率のロータを提供できる。

【００６６】図１０（Ｂ）に示すロータ９０のスリット
９２では、一つのみ形成され、スリット９２は、湾曲す
る開口９２ａを形成している。しかも、開口９２ａは、
底壁を通る垂線（軸線）Ｙがロータの径方向と一致しな
いように形成される。

【００６７】図１１（Ａ）に示すロータ１００のスリッ
ト１０２では、一つのみ形成され、スリット１０２は、
湾曲する開口１０２ａを形成しているが、開口１０２ａ
は、底壁を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致するよう
に形成される。

【００６８】図１１（Ｂ）に示すロータ１１０では、ス
リット１１２の開口１１２ａが、図１１（Ａ）とは逆の
方向に湾曲している。

【００６９】図１２（Ａ）に示すロータ１２０のスリッ
ト１２２では、一つのみ形成され、スリット１２２は、
湾曲する開口１２２ａを形成しているが、開口１２２ａ
は、底壁を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致せずに、
しかも中心軸Ｓよりかなり離間した位置に形成される。

【００７０】図１２（Ｂ）に示すロータ１３０では、ス
リット１３２の開口１３２ａが、図１２（Ａ）とは逆の
方向に湾曲している。

【００７１】このように、湾曲形状により、直線状に形
成する場合に比してできるだけ側壁の面積を大きくし
て、縦振動が捩り振動に変換される際の変換効率が向上
する。また、スリットにて反射される場合に、振動の振
幅が変換後に増大することとなり、この点においてもさ
らなる高効率化が図れる。

【００７２】図１３に示すロータ１４０のスリット１４
２では、一つのみ形成され、スリット１４２は、湾曲す
る開口１４２ａを形成しているが、開口１４２ａは、底
壁を通る垂線Ｙがロータの径方向と一致するように形成
され、断面略台形状の開口１４２ａが、図１０（Ａ）の
例とは逆に、外周面側に幅狭となるように構成されてい
る。このようにしても、図１０（Ａ）の例と同様の効果
が得られる。

【００７３】また、図１４（Ａ）〜（Ｄ）では、各ロー
タ１５０、１６０、１７０、１８０、１９０の各スリッ
ト１５２、１６２、１７２、１８２のように、開口（請
求項の「第１の開口」）の開口位置が一端面側から他端
面側に向かうに従い湾曲して変位するよう形成されてい
る。

【００７４】このように、スリットの周面に開口する開
口位置が湾曲する場合には、側壁が湾曲形成となり、こ
の分回転方向での縦振動から捩り振動への変換効率が向
上して、より高速回転できるロータを提供できる。

【００７５】また、図１４（Ｅ）のロータ１９０のスリ
ット１９２では、回転方向に向かう側の一方の側壁のみ
を傾斜させる構成としているが、このように形成する場
合でも、上記同様の効果が得られる。

【００７６】また、上記の例に限らず、一端面側の開口
と他端面側の開口との間の領域でのみ、上記不一致とな
る部分を形成することで、各開口の上記一致、不一致の
形成条件が不要となり、より広く側壁を形成することが
可能となる。

【００７７】図１５（Ａ）に示すロータ２１０では、図
１に示すロータ１０と同様に、回転方向（反時計回りの
方向）に傾斜するスリット２１２が形成され、ライニン
グ材２１４が設けられている。ここで、スリット２１２
は、ステータ８（図１参照）に接触する面２１６のみな
らず、その反対側の面２１８にも貫通している。このよ
うな上下面に貫通するスリット２１２は、形成が容易で
ある。

【００７８】図１５（Ｂ）に示すロータ２２０には、ラ
イニング材２２４が設けられるとともにスリット２２２
が形成されている。このスリット２２２は、図１に示す
ロータ１０のスリット１２と異なり傾斜していない。こ
のような形態のスリット２２２であっても、ロータ２２
２に捩り振動が発生するので、高回転、高出力の効率の
高い超音波モータを得ることができる。

【００７９】図１６（Ａ）に示すロータ２３０は、回転
方向（反時計回りの方向）に傾斜する貫通するスリット
２３６と、貫通しないスリット２３２が形成されてい
る。

【００８０】図１６（Ｂ）に示すロータ２４０は、２つ
のブロック２４１、２４３及びライニング材２４４から
なる。ブロック２４１及びブロック２４３の上下に貫通
するスリット２４６と、ブロック２４３のみに上下に貫
通するスリット２４２とを有する。このスリット２４２
も、ロータ２４０の回転方向（図に矢印で示す）に傾く
形状である。そして、ブロック２４３の一方の端面にブ
ロック２４１が取り付けられ、ロータ２４０が構成され
る。

【００８１】このロータ２４０によれば、スリット２４
２が、ロータ２５０の上下端面に貫通しないものの、ブ
ロック２４３に貫通しているので、切削加工にて容易に
形成することができる。

【００８２】図１６（Ｃ）に示すロータ２５０は、ブロ
ック２５１からなり、ブロック２５１に貫通しないスリ
ット２５２と、貫通するスリット２５６が形成されてい
る。このスリット２５２の形状は、一方の内壁面２５２
ｂが、ロータ２５０の回転方向（図に矢印で示す）に対
して直角に直立しており、他方の内壁面２５２ａが、ス
テータ８（図１参照）側を起点として、ロータ２５０の
回転方向に傾く形状になっている。

【００８３】このロータ２５０によれば、鍛造、燒結、
ダイカスト鋳造法等により、ブロック２５１にスリット
２５２を形成することができ、低コストで高回転、高出
力の効率の高い超音波モータを得ることができる。

【００８４】図１７（Ａ）に示すロータ２６０には、回
転方向（反時計回りの方向）に傾斜する貫通しないスリ
ット２６２と、貫通するスリット２６８とが形成され、
ライニング材２６６が設けられている。ここで、スリッ
ト２６２は、ステータ８（図１参照）に接触する面２６
６には貫通せず、ロータ２６０の周面にのみ形成されて
いる。

【００８５】図１７（Ｂ）に示すロータ２７０は、ブロ
ック２７１からなる。ブロック２７１には、回転方向
（反時計回りの方向）に傾斜する貫通しないスリット２
７２と、貫通するスリット２７８とが形成されている。
また、スリット２７２は、ブロック２７１下方のみ形成
されている。

【００８６】このロータ２７０は、スリット２７２は、
ステータ８（図１参照）に接触する面２７６と、ブロッ
ク２７１の端面に貫通している。

【００８７】次に、図１８（Ａ）に示すロータ２８０
は、ブロック２８１に形成された貫通するスリット２８
６が形成されると共に、ブロック２８１の一方の端面に
接触片２８２が設けられてなり、接触片２８２には、ス
テータ８（図１参照）側の面にライニング材２８４が取
り付けられている。このライニング材２８４を介して、
接触片２８２がステータ８（図１参照）の駆動面８ａに
接触するようになっている。

【００８８】ここで、接触片２８２は、ステータ８側を
起点として、ロータ２８０の回転方向（図に矢印で示
す）に傾斜するようになっている。詳しくは、接触片２
８２は板状をなし、板面２８２ａとその反対側の板面２
８２ｂとが、いずれも、ステータ８（図１参照）側を起
点として、ロータ２８０の回転方向に傾斜している。要
するに、接触片２８２の板面２８２ａ、２８２ｂは、傾
斜している。

【００８９】このような接触片２８２であっても、ロー
タ２８０に捩り振動を発生させることができる。そし
て、高回転の超音波モータを得ることができる。従っ
て、接触片とスリットとを組み合わせることでより高回
転のモータを得る。

【００９０】図１８（Ｂ）に示すロータ２９０には、貫
通するスリット２９４と共に、接触片２９２が形成され
ている。この接触片２９２は、図１８（Ａ）に示す接触
片２８２と異なり傾斜していない。このような形態の接
触片２９２であっても、ロータ２９２に捩り振動が生じ
るので、高回転、高出力の効率の高い超音波モータを得
ることができる。

【００９１】尚、本発明は、上記の例に限定されず、上
記例示したいずれの変形例による組合せによる例であっ
ても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る超音波モータの全体を
示す図である。

【図２】図１のロータを示す図であり、同図（Ａ）は平
面図、同図（Ｂ）は正面図、同図（Ｃ）は裏面図をそれ
ぞれ示す。

【図３】本発明の超音波モータの回転数−トルク特性を
示す図である。

【図４】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は
正面図、同図（Ｄ）裏面図をそれぞれ示す。

【図５】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は
正面図、同図（Ｄ）裏面図をそれぞれ示す。

【図６】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）は斜視図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は
正面図、同図（Ｄ）裏面図をそれぞれ示す。

【図７】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）平面図、同図（Ｂ）裏面図をそれぞれ示す。

【図８】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）平面図、同図（Ｂ）裏面図をそれぞれ示す。

【図９】本発明の実施形態の変形例を示す図であり、同
図（Ａ）平面図、同図（Ｂ）裏面図をそれぞれ示す。

【図１０】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態の変
形例を示す平面図である。

【図１１】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態の変
形例を示す平面図である。

【図１２】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態の変
形例を示す平面図である。

【図１３】同図は、本発明の実施形態の変形例を示す平
面図である。

【図１４】同図（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の実施形態の
変形例を示す正面図である。

【図１５】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態の変
形例を示す斜視図である。

【図１６】同図（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態の
変形例を示す斜視図である。

【図１７】同図（Ａ）（Ｂ）は、本発明の実施形態の変
形例を示す斜視図である。

【図１８】同図（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施形態
の変形例を示す斜視図である。

【図１９】図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、ステータ
に生じる縦振動及び捩り振動の波形を示す図である。

【符号の説明】

４、５ 圧電素子 ８ ステータ １０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９
０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５
０、１６０、１７０、１８０、１９０、２１０、２２
０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８
０、２９０ ロータ １０ａ 他端面 １０ｂ 一端面 １２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、９
２、１０２、１１２、１２２、１３２、１４２、１５
２、１７２、１８２、１９２、２１２、２２２、２３
２、２４２、２５２、２６２、２７２、２８６、２９４
スリット １２ａ 開口 １２ｂ 開口 １２ｃ 開口 １２ｄ、１２ｅ 側壁 １２ｆ 底壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷野 元康 静岡県湖西市梅田390番地 アスモ株式会 社内 (72)発明者 宮本 年昭 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 (72)発明者 久保田 和政 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内 Ｆターム(参考） 5H680 AA06 BB04 BB15 CC03 CC06 DD14 DD23 DD36 DD65 DD73 DD88 FF04

Claims (24)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦振動と、この縦振動に基づいて生成さ
   れる捩り振動とが合成される楕円振動をステータに生じ
   させ、前記ステータに接触される略円柱状のロータを前
   記楕円振動に基づいて所定の回転方向に回転させる超音
   波モータにおいて、 前記ロータは、前記縦振動を前記捩り振動に変換するス
   リットを有し、 前記スリットは、前記ロータの周面に開口する第１の開
   口と、前記ロータが前記ステータと接する側の一端面に
   開口する第２の開口と、前記ロータの他端面に開口し前
   記第２の開口と連通する第３の開口と、を有し、 前記スリットは、前記第１の開口の開口位置が前記一端
   面側から前記他端面側に向かうに従い前記回転方向に変
   位していることを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記第２の開口は、前記スリットの深さ方向が前記一端
   面の径方向と実質的に一致するように形成されることを
   特徴とする超音波モータ。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記第３の開口は、前記スリットの深さ方向が前記他端
   面の径方向と実質的に一致するように形成されることを
   特徴とする超音波モータ。
4. 【請求項４】 請求項１において、 前記第２及び第３の開口は、前記スリットの深さ方向が
   前記ロータの径方向とそれぞれ不一致となるように形成
   されることを特徴とする超音波モータ。
5. 【請求項５】 請求項１において、 前記第２の開口と前記第３の開口との間の領域での前記
   スリットの深さ方向が、前記ロータの径方向と不一致と
   なるように形成されることを特徴とする超音波モータ。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５のいずれかにおい
   て、 前記第１の開口の開口位置は、前記一端面側から前記他
   端面側に向かうに従いほぼ直線的に変位することを特徴
   とする超音波モータ。
7. 【請求項７】 請求項１〜請求項５のいずれかにおい
   て、 前記第１の開口の開口位置は、前記一端面側から前記他
   端面側に向かうに従い湾曲して変位することを特徴とす
   る超音波モータ。
8. 【請求項８】 請求項１〜請求項７のいずれかにおい
   て、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
   前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第２の開口は、少なくとも一つの前記側壁がほぼ直
   線的に形成されることを特徴とする超音波モータ。
9. 【請求項９】 請求項１〜請求項７のいずれかにおい
   て、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
   前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第２の開口は、少なくとも一つの前記側壁が湾曲し
   て形成されることを特徴とする超音波モータ。
10. 【請求項１０】 請求項１〜請求項９のいずれかにおい
    て、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第３の開口は、少なくとも一つの前記側壁がほぼ直
    線的に形成されることを特徴とする超音波モータ。
11. 【請求項１１】 請求項１〜請求項９のいずれかにおい
    て、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第３の開口は、少なくとも一つの前記側壁が湾曲し
    て形成されることを特徴とする超音波モータ。
12. 【請求項１２】 請求項１〜請求項１１のいずれかにお
    いて、 前記スリットは、回転中心軸に対して放射状に複数形成
    されることを特徴とする超音波モータ。
13. 【請求項１３】 縦振動と、この縦振動から変換されて
    生成される捩り振動と、が合成された楕円振動が生じる
    ステータに接触して所定の回転方向に回転する超音波モ
    ータのロータにおいて、 円柱体と、前記円柱体に形成され前記縦振動を前記捩り
    振動に変換するスリットと、を有し、 前記スリットは、前記円柱体の周面に開口する第１の開
    口と、前記円柱体が前記ステータと接する側の一端面に
    開口する第２の開口と、前記円柱体の他端面に開口し前
    記第２の開口と連通する第３の開口と、を有し、 前記スリットは、前記第１の開口の開口位置が前記一端
    面側から前記他端面側に向かうに従い前記回転方向に変
    位していることを特徴とするロータ。
14. 【請求項１４】 請求項１３において、 前記第２の開口は、前記スリットの深さ方向が前記一端
    面の径方向と実質的に一致するように形成されることを
    特徴とすることを特徴とするロータ。
15. 【請求項１５】 請求項１３において、 前記第３の開口は、前記スリットの深さ方向が前記他端
    面の径方向と実質的に一致するように形成されることを
    特徴とするロータ。
16. 【請求項１６】 請求項１３において、 前記第２及び第３の開口は、前記スリットの深さ方向が
    前記円柱体の径方向とそれぞれ不一致となるように形成
    されることを特徴とするロータ。
17. 【請求項１７】 請求項１３において、 前記第２の開口と前記第３の開口との間の領域での前記
    スリットの深さ方向が、前記円柱体の径方向と不一致と
    なるように形成されることを特徴とするロータ。
18. 【請求項１８】 請求項１３〜請求項１７のいずれかに
    おいて、 前記第１の開口の開口位置は、前記一端面側から前記他
    端面側に向かうに従いほぼ直線的に変位することを特徴
    とするロータ。
19. 【請求項１９】 請求項１３〜請求項１７のいずれかに
    おいて、 前記第１の開口の開口位置は、前記一端面側から前記他
    端面側に向かうに従い湾曲して変位することを特徴とす
    るロータ。
20. 【請求項２０】 請求項１３〜請求項１９のいずれかに
    おいて、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第２の開口は、少なくとも一つの前記側壁がほぼ直
    線的に形成されることを特徴とするロータ。
21. 【請求項２１】 請求項１３〜請求項１９のいずれかに
    おいて、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第２の開口は、少なくとも一つの前記側壁が湾曲し
    て形成されることを特徴とするロータ。
22. 【請求項２２】 請求項１３〜請求項２１のいずれかに
    おいて、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第３の開口は、少なくとも一つの前記側壁がほぼ直
    線的に形成されることを特徴とするロータ。
23. 【請求項２３】 請求項１３〜請求項２１のいずれかに
    おいて、 前記スリットは、前記第１の開口に臨む一対の側壁と、
    前記一対の側壁間に形成される底壁と、を有し、 前記第３の開口は、少なくとも一つの前記側壁が湾曲し
    て形成されることを特徴とするロータ。
24. 【請求項２４】 請求項１３〜請求項２３のいずれかに
    おいて、 前記スリットは、回転中心軸に対して放射状に複数形成
    されることを特徴とするロータ。