JP2003009556A - Ultrasonic motor device - Google Patents

Ultrasonic motor device

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JP2003009556A
JP2003009556A JP2001192454A JP2001192454A JP2003009556A JP 2003009556 A JP2003009556 A JP 2003009556A JP 2001192454 A JP2001192454 A JP 2001192454A JP 2001192454 A JP2001192454 A JP 2001192454A JP 2003009556 A JP2003009556 A JP 2003009556A
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Japan
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rotor
stator
motor device
ultrasonic motor
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JP2001192454A
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Japanese (ja)
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Hiroshi Miyazaki
浩 宮崎
Tadahisa Koga
忠尚 古賀
Kiyoshi Hosono
喜代司 細野
Kiyoshi Toma
清 當摩
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Nidec Precision Corp
Original Assignee
Nidec Copal Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor press-contacting structure that is stable and efficient and does not require a housing space. SOLUTION: An ultrasonic motor device comprises a stator 1 which is composed of a cylindrical piezoelectric element and generates a rotationally driving force to its cylinder end faces, a rotor 2 which is rotationally driven by the rotational driving force of the stator 1 when the rotor 2 is slidingly brought into contact with the cylinder end faces of the stator 1, and a pedestal 7 which is positioned on one side of the rotor 2 opposite to the stator 1 and receives the rotor 2. The motor device also comprises a rotation assisting means which is positioned between the rotor 2 and pedestal 7 and is brought into contact with the rotor 2 to press the rotor 2 against the cylinder end faces of the stator 1. The rotation assisting means is composed of a leaf spring 8 having an annular section 8c which is brought into contact with the pedestal 7 and a plurality of radiated sections 8T which are radially extended from the annular section 8C and brought into contact with the rotor 2. At the front end sections of the radiated sections 8T, semispherical projections 8R which are brought into contact with the rotor 2 are respectively formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超音波モータ装置に
関する。より詳しくは、ステータに対するロータの圧接
構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic motor device. More specifically, it relates to a pressure contact structure of a rotor with respect to a stator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超音波モータはその振動子の重心
固定の対称励振モードである定在波型モータと進行波型
モータの2種類と、さらに振動子である円板又は円筒を
例えば4分割し左右の振幅が逆になる非対称モードによ
り励振することで重心が中心の周りを回転移動し、円の
外周がフラフープのように偏心する電歪公転子型モータ
とが知られている。こうした超音波モータ(以下ピエゾ
モータとも言う)は、ステータとなる圧電素子に高周波
の交流電圧を印加して、約20kHz以上の超音波振動
を発生させることにより、ステータに圧接されたロータ
を回転駆動させている。この種のピエゾモータは、構造
が簡単で小型軽量化に適するとともに、低速回転時でも
高いトルクが得られる上、駆動音も少なく静かであると
いう利点を有している。特に後者の電歪公転子型モータ
は、特開平10−272420号公報に示されているよ
うに、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向の
モードも結合させた3D公転トルク発生子として利用で
きるという特長を有している
2. Description of the Related Art Conventionally, ultrasonic motors have two types, a standing wave type motor and a traveling wave type motor, which are symmetrical excitation modes in which the center of gravity of the oscillator is fixed, and a disc or cylinder which is an oscillator is, for example, 4 There is known an electrostrictive revolution-type motor in which the center of gravity rotates and moves around the center by excitation in an asymmetric mode in which the amplitude is divided and the left and right amplitudes are reversed, and the outer circumference of the circle is eccentric like a hula hoop. Such an ultrasonic motor (hereinafter, also referred to as a piezo motor) applies a high-frequency AC voltage to a piezoelectric element serving as a stator to generate ultrasonic vibrations of about 20 kHz or more, thereby rotationally driving a rotor pressed against the stator. ing. This type of piezo motor has the advantages that it has a simple structure and is suitable for downsizing and weight reduction, and that high torque can be obtained even at low speed rotation and that driving noise is low and quiet. In particular, the latter electrostrictive revolution type motor generates a 3D revolution torque in which, in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolution element, an axial mode is also coupled, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-272420. It has the feature that it can be used as a child

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ピエゾモータは、超音
波振動を励起しているステータの摺動面に、ロータを圧
接させて回転運動などの駆動トルクを取り出している。
ステータの摺動面にロータを適切な圧力で圧接しない
と、トルク並びに回転数が得られず、又回転むらを起こ
すという課題がある。又、ステータの摺動面の摩擦が大
き過ぎると同様の問題が発生しがちである。従って回転
むらなどの原因となる摩擦を必要な範囲で低減させる
為、ステータの摺動面を研磨していた。しかしながら、
ステータの研磨加工は工数がかかり、製造コストが上が
ってしまうという不都合があった。又、上述した回転む
らなどを抑制する為、ステータにロータを圧接する際、
ロータの受け部材としてボールベアリングを用いる構造
も提案されている。しかしながら、単純にボールベアリ
ングを使うと、ピエゾモータの回転駆動中にベアリング
同士がぶつかり、雑音の発生源となってしまい、ピエゾ
モータの用途によっては、不都合が生じる。又、受け部
材としてボールベアリングを使うとコストが高くつくと
いう不都合がある。
In a piezo motor, a rotor is brought into pressure contact with a sliding surface of a stator which excites ultrasonic vibrations, and a driving torque such as a rotational movement is taken out.
Unless the rotor is brought into pressure contact with the sliding surface of the stator at an appropriate pressure, torque and the number of rotations cannot be obtained, and there is a problem that rotation unevenness occurs. If the friction of the sliding surface of the stator is too large, the same problem tends to occur. Therefore, the sliding surface of the stator has been polished in order to reduce the friction that causes uneven rotation in a necessary range. However,
Polishing the stator requires a lot of man-hours, which results in an increase in manufacturing cost. Further, in order to suppress the above-mentioned uneven rotation, when the rotor is pressed against the stator,
A structure using a ball bearing as a rotor receiving member has also been proposed. However, if the ball bearings are simply used, the bearings collide with each other during the rotational driving of the piezo motor, which becomes a source of noise, which causes inconvenience depending on the application of the piezo motor. Further, using a ball bearing as the receiving member has a disadvantage that the cost is high.

【0004】又、ステータにロータを圧接させる為の手
段としては、従来コイル形状の圧縮バネを用いていた。
しかしながら、圧縮バネを用いるとその収容スペースが
必要となる為、超音波モータのサイズが大きくなってし
まう。又、圧縮バネの端部をロータに接触させると、ロ
ータと圧縮バネとの間に摩擦力が生じ、ロータの回転力
の損失につながるという課題があった。
A coil-shaped compression spring has been conventionally used as a means for pressing the rotor against the stator.
However, if a compression spring is used, a space for accommodating the compression spring is required, and thus the size of the ultrasonic motor is increased. Further, when the end of the compression spring is brought into contact with the rotor, a frictional force is generated between the rotor and the compression spring, resulting in a loss of the rotational force of the rotor.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題に鑑み、本発明は安定且つ効率的で収容スペースを要
しないロータの圧接構造を提供することを目的とする。
係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、
円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に回転駆動力を発
生するステータと、該円筒端面に対して摺動的に圧接し
て該回転駆動力により回転運動を行なうロータと、該ロ
ータを間にして該ステータと反対側に位置して該ロータ
を受ける基台と、該ロータと該基台の間に配され該ロー
タに接触して該ロータを該ステータの円筒端面側に押圧
する回転補助手段とからなる超音波モータ装置におい
て、前記回転補助手段は、板バネからなることを特徴と
する。具体的には、前記板バネは、該基台に当接する環
状部と、該環状部から放射状に延設され該ロータに当接
する複数の放射状部とからなる。この場合、各放射状部
の先端部分には該ロータに接触する半球状の突起が形成
されている。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a rotor pressure contact structure that is stable and efficient and does not require a storage space.
The following measures have been taken to achieve this purpose. That is,
A stator made of a cylindrical piezoelectric element that generates a rotational driving force on a cylindrical end surface, a rotor that slidably presses against the cylindrical end surface to perform a rotational motion by the rotational driving force, and a rotor between A base positioned on the opposite side of the stator to receive the rotor, and a rotation assisting unit disposed between the rotor and the base to contact the rotor to press the rotor toward the cylindrical end surface of the stator. In the ultrasonic motor device, the rotation assisting means is a leaf spring. Specifically, the leaf spring includes an annular portion that abuts the base and a plurality of radial portions that extend radially from the annular portion and abut the rotor. In this case, a hemispherical projection that contacts the rotor is formed at the tip of each radial portion.

【0006】本発明によれば、ロータをステータに圧接
して円滑な回転運動を実現する為に、圧接構造として回
転補助手段を用いている。この回転補助手段は板バネか
ら構成されている。従来のコイル形状をした圧縮バネに
比べ、板バネは収容スペースを要さず、効率的に超音波
モータ装置に組み込むことができる。又、回転運動を損
なうことなく、安定してロータをステータ側に圧接する
ことが可能である。さらに、本発明によれば、前記ステ
ータは、該円筒端面が電歪公転共振により公転トルクを
を発生し、前記ロータは該電歪公転共振トルクを直接自
転運動として取り出すことを特徴としている。
According to the present invention, the rotation assisting means is used as the pressure contact structure in order to press the rotor against the stator to realize a smooth rotational movement. The rotation assisting means is composed of a leaf spring. Compared to the conventional coil-shaped compression spring, the leaf spring does not require a housing space and can be efficiently incorporated in the ultrasonic motor device. In addition, the rotor can be stably pressed against the stator without impairing the rotational movement. Further, according to the present invention, the stator generates a revolution torque by the electrostrictive revolution resonance of the cylindrical end surface, and the rotor takes out the electrostrictive revolution resonance torque directly as a rotation motion.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る超音波
モータ装置の実施形態を示す模式的な断面図である。図
示する様に、本超音波モータ装置は前述した様に特開平
10−272420号公報に示されている3D公転トル
ク発生子よりなる電歪公転子型モータであって、ステー
タ1とロータ2と基台7と回転補助手段とからなる。ス
テータ1は、円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に公
転トルクを発生する。ステータ1は、基台7と一体にな
った台座6に、接着剤6aなどで固定されている。接着
剤6aは、ステータ1の回転移動を防止するものであっ
て、弾性を有するシリコンゴムなどが好適である。台座
6に強く固定すると、ステータ1の公転トルクが損なわ
れる恐れがある。尚、ステータ1の外周面は、台座6に
設けた位置決め部6bにより、径方向位置を規定されて
いる。この様に位置決めされた状態で、接着剤6aによ
りステータ1は台座6に固定される。ロータ2は、ステ
ータ1の円筒端面に対して摺動的に圧接して、公転トル
クを自転運動に変換する。図示の例では、ロータ2は環
状の金属部材などからなり、ステータ1の円筒軸と同心
的に配されており、円筒軸を中心として回転運動を行な
う。基台7はロータ2を間にしてステータ1と反対側に
位置して、ロータ2を受けている。基台7はネジにより
台座6に取り付けられている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of an ultrasonic motor device according to the present invention. As shown in the figure, the present ultrasonic motor device is an electrostrictive revolving rotor type motor composed of a 3D revolving torque generator disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-272420 as described above, and includes a stator 1 and a rotor 2. It is composed of a base 7 and rotation assisting means. The stator 1 is composed of a piezoelectric element having a cylindrical shape and generates a revolution torque on the end surface of the cylinder. The stator 1 is fixed to a pedestal 6 integrated with a base 7 with an adhesive 6a or the like. The adhesive 6a is for preventing the stator 1 from rotating and moving, and is preferably made of elastic silicone rubber or the like. If strongly fixed to the pedestal 6, the revolution torque of the stator 1 may be impaired. The radial position of the outer peripheral surface of the stator 1 is defined by the positioning portion 6b provided on the pedestal 6. In this state of positioning, the stator 1 is fixed to the pedestal 6 by the adhesive 6a. The rotor 2 slidably contacts the cylindrical end surface of the stator 1 to convert the revolution torque into a rotation motion. In the illustrated example, the rotor 2 is made of an annular metal member or the like, is arranged concentrically with the cylindrical axis of the stator 1, and performs a rotary motion about the cylindrical axis. The base 7 is located on the opposite side of the stator 1 with the rotor 2 in between and receives the rotor 2. The base 7 is attached to the base 6 with screws.

【0008】回転補助手段は、ロータ2と基台7の間に
配され、ロータ2に接触してロータ2をステータ1の円
筒端面側に押圧する。本発明の特徴事項として、この回
転補助手段は板バネ8からなる。図示する様に、板バネ
8は基本的に環状部8Cと複数の放射状部8Tとからな
る。環状部8Cは基台7に当接している。環状部8Cは
基台7に設けた突起に位置決め固定されている。放射状
部8Tは、所望の弾性を備え環状部8Cから放射状に延
設してロータ2に当接する。各放射状部8Tの先端部分
にはロータ2に接触する半球状の突起8Rが形成されて
いる。板バネ8は、コイル形状の圧縮バネと異なり、全
体的に偏平形状となっており、基台7とロータ2との間
にコンパクトに実装できる。従って、超音波モータ装置
の小型化に寄与する。板バネ8にはロータ2と接触する
放射状部8Tがあり、各放射状部8Tの先端には、半球
状の突起8Rがある。ロータ2はこの半球状の突起8R
をこすりながら回転する。突起8Rは接触面積が小さい
為、摩擦によるロータ2の回転力の損失を低減可能であ
る。
The rotation assisting means is arranged between the rotor 2 and the base 7, and comes into contact with the rotor 2 to press the rotor 2 toward the cylindrical end surface of the stator 1. As a feature of the present invention, this rotation assisting means is composed of a leaf spring 8. As shown, the leaf spring 8 basically comprises an annular portion 8C and a plurality of radial portions 8T. The annular portion 8C is in contact with the base 7. The annular portion 8C is positioned and fixed to a protrusion provided on the base 7. The radial portion 8T has a desired elasticity, extends radially from the annular portion 8C, and abuts on the rotor 2. A hemispherical projection 8R that contacts the rotor 2 is formed at the tip of each radial portion 8T. Unlike the coil-shaped compression spring, the leaf spring 8 has a flat shape as a whole and can be compactly mounted between the base 7 and the rotor 2. Therefore, it contributes to downsizing of the ultrasonic motor device. The leaf spring 8 has a radial portion 8T that contacts the rotor 2, and each radial portion 8T has a hemispherical protrusion 8R at the tip thereof. The rotor 2 has this hemispherical projection 8R
Rotate while rubbing. Since the contact area of the protrusion 8R is small, it is possible to reduce the loss of the rotational force of the rotor 2 due to friction.

【0009】図2は、本発明に係る超音波モータ装置の
応用例を表わしており、カメラ用レンズ駆動装置の動力
源として用いている。図は、カメラ用レンズ駆動装置の
模式的な縦断面図である。図示する様に、カメラ用レン
ズ駆動装置は、基本的に、ステータ1及びロータ2とか
らなる超音波モータと、レンズ鏡筒3とで構成されてい
る。これらの部品は、台座6を用いて組み立てられてい
る。ステータ1は外部から駆動電圧の印加を受けて超音
波振動を励振し公転トルクを発生する。ロータ2はステ
ータ1に発生した公転トルクを自転運動に変換する。こ
の為、ロータ2は板バネ8によりステータ1に圧接され
ている。板バネ8は基台7とロータ2との間に装着され
ている。基台7はネジで台座6の底部に固定されてい
る。一方、レンズ鏡筒3はカメラ用のレンズ33,34
を搭載し、且つレンズの光軸Z方向に直線変位可能な様
に台座6に取り付けられている。具体的には、レンズ鏡
筒3にはストッパ32が形成されており、台座6に植設
されたガイドシャフト4に係合している。レンズ鏡筒3
はストッパ32により回転を規制されているとともに、
ガイドシャフト4に沿って光軸Z方向に直線変位する。
尚、ガイドシャフト4に係合したストッパ32には、レ
ンズ鏡筒3のガタ寄せ用のバネ41が装着されている。
ここで、ロータ2は環形状を有し、その内周面にはヘリ
コイドギア21が形成されている。又、レンズ鏡筒3の
外周面にもヘリコイドギア31が形成されている。ロー
タ2側のヘリコイドギア21とレンズ鏡筒3側のヘリコ
イドギア31は互いに係合している。ロータ2が回転す
ると、上述したヘリコイドギアの係合によりレンズ鏡筒
3も回転しようとするが、ストッパ32で回転変位を規
制されている為、ガイドシャフト4に沿って光軸Z方向
に直線変位することになる。この様なレンズ鏡筒3の光
軸Z方向に沿った直線変位は、カメラのズーミングや焦
点合わせなどに用いられる。
FIG. 2 shows an application example of the ultrasonic motor device according to the present invention, which is used as a power source of a camera lens driving device. FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a camera lens driving device. As shown in the figure, the camera lens driving device is basically composed of an ultrasonic motor including a stator 1 and a rotor 2, and a lens barrel 3. These parts are assembled using the pedestal 6. The stator 1 receives a drive voltage from the outside and excites ultrasonic vibration to generate revolution torque. The rotor 2 converts the revolution torque generated in the stator 1 into a rotation motion. Therefore, the rotor 2 is pressed against the stator 1 by the leaf spring 8. The leaf spring 8 is mounted between the base 7 and the rotor 2. The base 7 is fixed to the bottom of the base 6 with screws. On the other hand, the lens barrel 3 includes the lenses 33 and 34 for the camera.
Is mounted on the pedestal 6 so as to be linearly displaceable in the optical axis Z direction of the lens. Specifically, a stopper 32 is formed on the lens barrel 3 and is engaged with the guide shaft 4 planted on the pedestal 6. Lens barrel 3
Is restricted from rotating by the stopper 32,
It is linearly displaced along the guide shaft 4 in the optical axis Z direction.
A spring 41 for backlashing the lens barrel 3 is attached to the stopper 32 engaged with the guide shaft 4.
Here, the rotor 2 has a ring shape, and a helicoid gear 21 is formed on the inner peripheral surface thereof. A helicoid gear 31 is also formed on the outer peripheral surface of the lens barrel 3. The helicoid gear 21 on the rotor 2 side and the helicoid gear 31 on the lens barrel 3 side are engaged with each other. When the rotor 2 rotates, the lens barrel 3 also tries to rotate due to the engagement of the above-mentioned helicoid gear, but since the rotational displacement is restricted by the stopper 32, the linear displacement along the guide shaft 4 in the optical axis Z direction. Will be done. Such linear displacement of the lens barrel 3 along the optical axis Z direction is used for zooming and focusing of the camera.

【0010】図3は、図2に示した超音波モータ装置に
組み込まれる板バネ8の平面形状を表わしている。図示
する様に、板バネ8は、環状部8Cと複数の放射状部8
Tとからなる。環状部8Cは、図2に示した基台7に取
り付けられる。複数の放射状部8Tは、環状部8Cから
放射状に延設されており、所望の弾性を備えている。各
放射状部8Tの先端部分にはロータに接触する半球状の
突起8Rが形成されている。
FIG. 3 shows a planar shape of the leaf spring 8 incorporated in the ultrasonic motor device shown in FIG. As shown, the leaf spring 8 includes an annular portion 8C and a plurality of radial portions 8C.
It consists of T and. The annular portion 8C is attached to the base 7 shown in FIG. The plurality of radial portions 8T extend radially from the annular portion 8C and have desired elasticity. A hemispherical protrusion 8R that contacts the rotor is formed at the tip of each radial portion 8T.

【0011】図4は、図1又は図2に示した超音波モー
タ(ピエゾモータ)の全体構造を示す模式的な斜視図で
ある。図示する様に、ピエゾモータは円筒型のステータ
1と、その後端に圧接された環状のロータ2とで構成さ
れている。円筒型ステータ1の外周面には、電極11,
12,・・・,が形成されている。図示しないが、円筒
の内周面にも電極が形成されている。円筒の外周面に形
成された電極は四分割されており、それぞれ位相の異な
る交流駆動電圧A,B,AX,BXが印加される。A相
電圧とB相電圧は位相が互いに90度異なっている。
又、A相電圧とAX相電圧は位相が180度異なってい
る。換言すると、A相とAX相は互いに反対極性であ
る。同様に、B相とBX相も反対極性となっている。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing the entire structure of the ultrasonic motor (piezomotor) shown in FIG. 1 or 2. As shown in the figure, the piezo motor is composed of a cylindrical stator 1 and an annular rotor 2 that is pressed against its rear end. On the outer peripheral surface of the cylindrical stator 1, electrodes 11,
12, ... Are formed. Although not shown, electrodes are also formed on the inner peripheral surface of the cylinder. The electrodes formed on the outer peripheral surface of the cylinder are divided into four, and AC driving voltages A, B, AX, and BX having different phases are applied to the electrodes. The A-phase voltage and the B-phase voltage are 90 degrees out of phase with each other.
Further, the A-phase voltage and the AX-phase voltage are 180 degrees out of phase with each other. In other words, the A phase and the AX phase have opposite polarities. Similarly, the B phase and the BX phase have opposite polarities.

【0012】図5は、図4に示したステータの模式的な
横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電
素子からなる円筒型ステータ1の内周面には、全面的に
基準電位を与える電極10が形成されている。円筒の外
周面には四分割された駆動用の電極11〜14が形成さ
れている。これら四分割された電極11〜14には、互
いに位相が90度ずつシフトした4相の交流電圧A,
B,AX,BXが印加される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the stator shown in FIG. As shown in the figure, an electrode 10 for applying a reference potential is formed on the entire inner peripheral surface of the cylindrical stator 1 made of a piezoelectric element such as ceramics. Four-divided driving electrodes 11 to 14 are formed on the outer peripheral surface of the cylinder. These four-divided electrodes 11 to 14 have four-phase AC voltages A whose phases are mutually shifted by 90 degrees,
B, AX and BX are applied.

【0013】図6を参照して、図4及び図5に示したピ
エゾモータの動作を説明する。ピエゾモータでは動力源
となる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流
はほぼ一定値となる。共振器はQが高く、振動振幅の立
ち上がりは1サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見
なすことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電
流は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々
な構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力であ
る。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるの
ではなく、周面全面に亘って一様なトルクを直接励振す
ることができる共振子を使っている。従来の超音波振動
子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心固定
の対称モードでしか励振できない。これに反して、円筒
を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心が中
心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、従来
の対称励振では観測できなかった円筒の共振モードが得
られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分割
し、90度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、図
6に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの共
振が見られる。この時円の外周は元の形を保ったまま、
フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転を行
なう。係る構成の電歪公転子では、直接回転モードが励
振され、周面には強力な公転トルクが一様に発生する。
同時に円筒形ステータの端面に、直径と垂直方向の強力
なトルクを発生させる。この公転トルクは、直接ステー
タに圧接したロータの自転運動として取り出される。
The operation of the piezo motor shown in FIGS. 4 and 5 will be described with reference to FIG. In the piezo motor, the ultrasonic vibration that serves as a power source has a constant resonance frequency, so that the current has a substantially constant value. The resonator has a high Q and the rising of the vibration amplitude is considered to be within one cycle, and can be regarded as a non-inertial mechanism. The current changes only within the range affected by the load inertia. Although various configurations of the piezo motor having such characteristics have been developed, the electrostrictive revolution type is particularly effective. The electrostrictive revolution type uses a resonator that can directly excite uniform torque over the entire peripheral surface, instead of changing vibration into torque as in the conventional case. There are two types of conventional ultrasonic transducers, a standing wave type and a traveling wave type, but both can be excited only in a symmetric mode with a fixed center of gravity. On the contrary, when the cylinder is excited in a mode in which the left and right expansions are reversed, the center of gravity vibrates away from the center. When this asymmetrical excitation is performed, a cylindrical resonance mode which cannot be observed by the conventional symmetrical excitation is obtained. Therefore, when the electrode of the stator cylinder is divided into, for example, four parts and excited by rotating electric fields having different phases by 90 degrees, resonance of a mode in which the center of gravity rotates around the center is seen as shown in FIG. At this time, the outer circumference of the circle keeps its original shape,
Since it is eccentric like a hula hoop, the oscillator revolves around the revolution. In the electrostrictive revolution rotor having such a configuration, the direct rotation mode is excited and a strong revolution torque is uniformly generated on the peripheral surface.
At the same time, a strong torque is generated on the end surface of the cylindrical stator in the direction perpendicular to the diameter. This revolution torque is taken out as the rotation motion of the rotor that is directly in pressure contact with the stator.

【0014】図7は、四分割されたステータ電極のそれ
ぞれに印加されるA相、B相、AX相、BX相電圧の波
形図である。図示する様に、A相に対しB相は90度シ
フトし、AX相は180度シフトし、BX相は270度
シフトしている。この様に90度ずつ位相の異なる交流
電圧をステータに印加することで回転電場が形成され、
これに応じてステータは直接公転モードを励振する。
FIG. 7 is a waveform diagram of A-phase, B-phase, AX-phase, and BX-phase voltages applied to each of the four-divided stator electrodes. As shown in the figure, the B phase is shifted by 90 degrees, the AX phase is shifted by 180 degrees, and the BX phase is shifted by 270 degrees with respect to the A phase. In this way, a rotating electric field is formed by applying alternating voltage with different phases by 90 degrees to the stator,
In response to this, the stator directly excites the revolution mode.

【0015】最後に図8は、ピエゾモータの駆動回路を
表わしている。図示する様に、一対の駆動信号A,AX
はHブリッジAを介してステータ1の互いに対向する一
対の電極に印加される。同様に、他の一対の信号B,B
XもHブリッジBを介して互いに対向する他の一対のス
テータ電極に印加される。Hブリッジは、それぞれ入力
信号に応答して、ステータ電極に充分な出力電流を供給
する為のドライバ回路となっている。
Finally, FIG. 8 shows a drive circuit for the piezo motor. As shown, a pair of drive signals A and AX
Is applied to a pair of electrodes of the stator 1 facing each other via the H bridge A. Similarly, another pair of signals B, B
X is also applied to the other pair of stator electrodes facing each other via the H bridge B. Each H-bridge is a driver circuit for supplying a sufficient output current to the stator electrode in response to an input signal.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、超
音波モータ装置において、回転補助手段はロータに接触
する半球状の突起を設けた板バネで構成されている。ロ
ータをステータに圧接する為に板バネを用いることで、
収容スペースを縮小でき、超音波モータ装置の小型化に
つながる。又、ロータと接触する箇所に半球状の突起を
設けることで、ロータと板バネとの間の摩擦を低減し、
ロータの回転力の損失を防ぐことが可能である。
As described above, according to the present invention, in the ultrasonic motor device, the rotation assisting means is composed of a leaf spring provided with a hemispherical projection that contacts the rotor. By using a leaf spring to press the rotor to the stator,
The storage space can be reduced, which leads to downsizing of the ultrasonic motor device. Also, by providing a hemispherical protrusion at the location where it contacts the rotor, the friction between the rotor and the leaf spring is reduced,
It is possible to prevent the loss of the rotational force of the rotor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る超音波モータ装置の実施形態を示
す模式的な部分断面図である。
FIG. 1 is a schematic partial cross-sectional view showing an embodiment of an ultrasonic motor device according to the present invention.

【図2】本発明に係る超音波モータ装置を駆動源に用い
たカメラ用レンズ駆動装置の実施例を示す模式的な部分
断面図である。
FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing an embodiment of a camera lens driving device using the ultrasonic motor device according to the present invention as a driving source.

【図3】図2に示した装置に組み込まれる板バネの形状
を示す平面図である。
FIG. 3 is a plan view showing the shape of a leaf spring incorporated in the device shown in FIG.

【図4】本発明に係る超音波モータ装置の外観を示す模
式的な斜視図である。
FIG. 4 is a schematic perspective view showing an appearance of an ultrasonic motor device according to the present invention.

【図5】本発明に係る超音波モータ装置の横断面図であ
る。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor device according to the present invention.

【図6】本発明に係る超音波モータ装置の動作及び公転
トルク発生の説明に供する模式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor device according to the present invention and the generation of revolution torque.

【図7】本発明に係る超音波モータ装置の動作説明に供
する波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation of the ultrasonic motor device according to the present invention.

【図8】本発明に係る超音波モータ装置の駆動回路図で
ある。
FIG. 8 is a drive circuit diagram of the ultrasonic motor device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ステータ、2・・・ロータ、7・・・基台、8
・・・板バネ、8C・・・環状部、8T・・・放射状
部、8R・・・突起
1 ... Stator, 2 ... Rotor, 7 ... Base, 8
... Leaf spring, 8C ... Annular portion, 8T ... Radial portion, 8R ... Protrusion

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細野 喜代司 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 (72)発明者 當摩 清 東京都板橋区志村2丁目18番10号 日本電 産コパル株式会社内 Fターム(参考) 2H044 BE04 BE05 BE06 BE07 BE09 BE20 DB04 DB07 5H680 AA06 AA19 BB01 BB16 BC01 DD01 DD15 DD23 DD53 DD59 DD66 DD73 DD88 DD92 FF04 FF08 FF26 FF33 FF35 GG19 GG42    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Kiyoji Hosono             2-18-10 Shimura, Itabashi-ku, Tokyo Nidec             Sankopal Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Toma             2-18-10 Shimura, Itabashi-ku, Tokyo Nidec             Sankopal Co., Ltd. F-term (reference) 2H044 BE04 BE05 BE06 BE07 BE09                       BE20 DB04 DB07                 5H680 AA06 AA19 BB01 BB16 BC01                       DD01 DD15 DD23 DD53 DD59                       DD66 DD73 DD88 DD92 FF04                       FF08 FF26 FF33 FF35 GG19                       GG42

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に
回転駆動力を発生するステータと、該円筒端面に対して
摺動的に圧接して該回転駆動力により回転運動を行なう
ロータと、該ロータを間にして該ステータと反対側に位
置して該ロータを受ける基台と、該ロータと該基台の間
に配され該ロータに接触して該ロータを該ステータの円
筒端面側に押圧する回転補助手段とからなる超音波モー
タ装置において、 前記回転補助手段は、板バネからなることを特徴とする
超音波モータ装置。
1. A stator comprising a cylindrical piezoelectric element for generating a rotational driving force on an end surface of a cylinder, a rotor slidably pressed against the end surface of the cylindrical member to perform a rotational motion by the rotational driving force, A base that is located on the opposite side of the stator with the rotor in between and receives the rotor, and is disposed between the rotor and the base to contact the rotor and press the rotor toward the cylindrical end surface of the stator. In the ultrasonic motor device including the rotation assisting means, the rotation assisting means includes a leaf spring.
【請求項2】 前記板バネは、該基台に当接する環状部
と、該環状部から放射状に延設され該ロータに当接する
複数の放射状部とからなることを特徴とする請求項1記
載の超音波モータ装置。
2. The leaf spring comprises an annular portion that abuts on the base, and a plurality of radial portions that extend radially from the annular portion and abut the rotor. Ultrasonic motor device.
【請求項3】 各放射状部の先端部分には該ロータに接
触する半球状の突起が形成されていることを特徴とする
請求項2記載の超音波モータ装置。
3. The ultrasonic motor device according to claim 2, wherein a hemispherical protrusion that contacts the rotor is formed at the tip of each radial portion.
【請求項4】 前記ステータは、該円筒端面が電歪公転
共振により公転トルクをを発生し、前記ロータは該電歪
公転共振トルクを直接自転運動として取り出すことを特
徴とする請求項1記載の超音波モー装置。
4. The stator according to claim 1, wherein the cylindrical end surface generates an orbital torque by electrostrictive orbital resonance, and the rotor directly takes out the electrostrictive orbital resonant torque as a rotational motion. Ultrasonic wave device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006017923A (en) * 2004-06-30 2006-01-19 Mitsumi Electric Co Ltd Miniature camera

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