JP2003033054A - Ultrasonic motor device - Google Patents

Ultrasonic motor device

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JP2003033054A
JP2003033054A JP2001219347A JP2001219347A JP2003033054A JP 2003033054 A JP2003033054 A JP 2003033054A JP 2001219347 A JP2001219347 A JP 2001219347A JP 2001219347 A JP2001219347 A JP 2001219347A JP 2003033054 A JP2003033054 A JP 2003033054A
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JP
Japan
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rotor
stator
cylindrical
ultrasonic motor
cylinder
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001219347A
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Japanese (ja)
Inventor
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 Copal Corp
Original Assignee
Nidec Copal Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the output torque of an ultrasonic motor device and stabilize the movement. SOLUTION: The ultrasonic motor device comprises a stator 1 which consists of a cylindrical piezoelectric element and generates rotary driving power at the end faces of the cylinder on both sides, a base stand 6 which supports the stator 1, the first rotor 21 which slidably pressure-contacts with the end face of the cylinder on one side and performs rotary motion by the rotary driving power, the second rotor 22 which slidably pressure-contacts with the end face of the cylinder on the opposite side and performs rotary motion by rotary driving power, and a pressurizing means which presses the first rotor 21 and the second rotors 22 against each end face of the cylinder of the stator 1. The pressurizing means consists of a spring member 8 interposed between the first rotor 21 and the second rotor 22 arranged apart in axial direction of the cylindrical stator 1.

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、円筒形状を有するステータに好
適なロータの配置構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an ultrasonic motor device. More specifically, the present invention relates to a rotor arrangement structure suitable for a stator having a cylindrical shape.

【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】ステータとして上述の
様に円筒状公転子を用いると、その両端面に回転駆動力
が発生する。これに対し、従来のロータは環形状を有
し、円筒状公転子の片方の端面に圧接させて、回転運動
などの公転トルクを取り出している。円筒状公転子の反
対側の端面は同じく回転駆動力を発生するにも関わら
ず、開放状態に置かれていた。係る構造では、ステータ
の発生する回転駆動力を十分に駆動トルクとして取り出
しはおらず、一層の高トルク化が望まれていた。
When the cylindrical revolution element is used as the stator as described above, a rotational driving force is generated on both end faces thereof. On the other hand, the conventional rotor has an annular shape, and is pressed against one end surface of the cylindrical revolving rotor to take out revolving torque such as rotational motion. The end surface on the opposite side of the cylindrical revolution element was placed in an open state even though it similarly generated a rotational driving force. In such a structure, the rotational driving force generated by the stator is not sufficiently taken out as a driving torque, and further higher torque has been desired.

【0004】又、従来の超音波モータでは、環状のロー
タを円筒形状のステータの端面に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。摺動面となるステー
タの円筒端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。従来、ロータをステータの片側の端面に
だけ圧接する構造の為、必ずしも圧接力を均一且つ一様
にできず、モータの動作の不安定要因となっていた。
Further, in a conventional ultrasonic motor, an annular rotor is brought into pressure contact with an end surface of a cylindrical stator to extract driving torque such as rotational movement. Unless the rotor is brought into pressure contact with the cylindrical end surface of the stator, which is a sliding surface, with a proper pressure, torque and rotation speed cannot be obtained, and uneven rotation occurs. Conventionally, since the rotor is pressed against only one end face of the stator, the pressing force cannot always be made uniform and uniform, which has been a cause of unstable operation of the motor.

【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、本発明は超音波モータ装置の出力トルク増大
化と動作安定化を図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、本発明に係る
超音波モータ装置は、円筒形状の圧電素子からなり両側
の円筒端面に回転駆動力を発生するステータと、該ステ
ータを支持する基台と、片側の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第1ロ
ータと、反対側の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第2ロータと、該第
1ロータ及び該第2ロータを該ステータの各円筒端面に
押圧する加圧手段とからなる。好ましくは、前記第1ロ
ータと前記第2ロータは、互いに連結して一体的に回転
運動を行なう。又、前記加圧手段は、円筒形状のステー
タの軸方向に分かれて配置された第1ロータと第2ロー
タとに間挿されたバネ部材からなる。又、前記ステータ
は、両側の円筒端面が電歪公転共振により公転トルクを
を発生し、前記第1ロータ及び第2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。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to increase the output torque of an ultrasonic motor device and stabilize its operation. The following measures have been taken to achieve this purpose. That is, the ultrasonic motor device according to the present invention comprises a stator that is composed of a cylindrical piezoelectric element and that generates rotational driving force on the cylindrical end faces on both sides, a base that supports the stator, and a cylinder end face on one side. A first rotor that is dynamically pressed to rotate by the rotational driving force; a second rotor that is slidably pressed against the opposite cylindrical end surface to rotate by the rotational driving force; The first rotor and the second rotor are composed of a pressurizing unit that presses the cylindrical end surface of the stator. Preferably, the first rotor and the second rotor are connected to each other and integrally rotate. Further, the pressurizing means is composed of a spring member interposed between a first rotor and a second rotor which are separately arranged in the axial direction of the cylindrical stator. In addition, the cylindrical end faces of both sides of the stator generate an orbital torque by electrostrictive orbital resonance, and the first rotor and the second rotor take out the electrostrictive orbital resonance torque as a direct rotation motion.

【0006】本発明によれば、ステータの両方の円筒端
面に対して、それぞれロータを圧接させる構造となって
いる。ステータの両方の円筒端面に発生する振動を各ロ
ータで回転力に変換し、且つ両方のロータを一体的に回
転可能に連結している。これにより、従来に比べて出力
トルクを増大化させることが可能である。又、ステータ
の両端面に配された一対のロータの間にコイルバネなど
のバネ部材を間挿させて、各ロータをそれぞれステータ
に対して与圧している。これにより、ステータに対する
ロータの圧接力を一様且つ均一化でき、回転動作の安定
化につながる。
According to the present invention, the rotor is pressed against both cylindrical end surfaces of the stator. Vibrations generated on both cylindrical end surfaces of the stator are converted into rotational force by each rotor, and both rotors are integrally and rotatably connected. As a result, the output torque can be increased as compared with the conventional case. Further, a spring member such as a coil spring is inserted between a pair of rotors arranged on both end surfaces of the stator to pressurize each rotor to the stator. As a result, the pressure contact force of the rotor with respect to the stator can be made uniform and uniform, which leads to stabilization of the rotating operation.

【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例えば前述した特開
平10−272420号公報に開示されている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と一対のロータ21,22と基台6と加圧手段
とからなる。ステータ1は、円筒形状の圧電素子からな
り上下の円筒端面に回転駆動力を発生する。ステータ1
は、基台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。基台
6に強く固定すると、ステータ1の回転駆動力が損なわ
れる恐れがある。尚、ステータ1の外周面は、基台6に
設けた位置決め部6bにより、径方向位置を規制されて
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は基台6に固定されている。尚、基台6の
底部には底板7が取り付けられており、モータを下から
支えている。
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 including a 3D revolving torque generator disclosed in, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-272420 mentioned above, and includes a stator 1 and a pair of rotors 21. , 22, a base 6 and a pressurizing means. The stator 1 is composed of a cylindrical piezoelectric element and generates a rotational driving force on the upper and lower cylindrical end surfaces. Stator 1
Are fixed to the base 6 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 base 6, the rotational driving force of the stator 1 may be impaired. The radial position of the outer peripheral surface of the stator 1 is restricted by the positioning portion 6b provided on the base 6. In this state of positioning, the stator 1 is fixed to the base 6 by the adhesive 6a. A bottom plate 7 is attached to the bottom of the base 6 to support the motor from below.

【0008】第1ロータ21はステータ1の下側の円筒
端面に対して摺動的に圧接して、ステータ1の回転駆動
力により回転運動を行なう。図示の例では、第1ロータ
21は円筒形状の金属部材などからなり、ステータ1の
円筒軸Zと同心的に配されており、円筒軸Zを中心とし
て回転運動を行なう。より具体的には、第1ロータ21
はフランジ部を設けた円筒形状をなし、フランジ部の上
面でステータ1の下側の端面と当接している。一方、第
2ロータ22はステータ1の上側の円筒端面に対して摺
動的に圧接して、ステータ1の回転駆動力により回転運
動を行なう。図示の例では、第2ロータ22は環状の金
属部材などからなり、ステータ1の円筒軸Zと同心的に
配されており、円筒軸Zを中心として回転運動を行な
う。
The first rotor 21 is slidably pressed against the lower cylindrical end surface of the stator 1 to rotate by the rotational driving force of the stator 1. In the illustrated example, the first rotor 21 is made of a cylindrical metal member or the like, is arranged concentrically with the cylindrical axis Z of the stator 1, and performs a rotational movement about the cylindrical axis Z. More specifically, the first rotor 21
Has a cylindrical shape with a flange portion, and is in contact with the lower end surface of the stator 1 on the upper surface of the flange portion. On the other hand, the second rotor 22 slidably presses against the upper cylindrical end surface of the stator 1 and performs rotational movement by the rotational driving force of the stator 1. In the illustrated example, the second rotor 22 is made of an annular metal member or the like, is arranged concentrically with the cylindrical axis Z of the stator 1, and performs a rotational motion about the cylindrical axis Z.

【0009】第1ロータ21と第2ロータ22は互いに
連結して一体的に回転運動を行なう。これにより、本超
音波モータ装置の出力トルクを増大化できる。具体的に
は、第1ロータ21の円筒上端部にキー部材26が形成
されている。一方、第2ロータ22の内周部には、キー
部材26に対応したキー溝28が形成されている。第1
ロータ21側のキー部材26と第2ロータ22側のキー
溝28とが互いに連結し、両ロータ21,22は一体と
なって円筒軸Zの周りを回転運動する。
The first rotor 21 and the second rotor 22 are connected to each other and integrally rotate. As a result, the output torque of the ultrasonic motor device can be increased. Specifically, the key member 26 is formed on the upper end of the cylinder of the first rotor 21. On the other hand, a key groove 28 corresponding to the key member 26 is formed on the inner peripheral portion of the second rotor 22. First
The key member 26 on the side of the rotor 21 and the key groove 28 on the side of the second rotor 22 are connected to each other, and the two rotors 21 and 22 integrally rotate about the cylindrical axis Z.

【0010】加圧手段は、第1ロータ21及び第2ロー
タ22を、ステータ1の下上各端面に押圧している。本
実施例では、この加圧手段はコイルバネなどのバネ部材
8からなり、円筒形状のステータ1の軸方向に分かれて
配置された第1ロータ21と第2ロータ22とに間挿さ
れている。バネ部材8は一対のロータ21,22が互い
に引っ張り合う様に作用する。この引っ張り力により、
第1ロータ21及び第2ロータ22はそれぞれ均一且つ
一様にステータ1の対応する円筒端面に押圧される。こ
れにより、第1ロータ21とステータ1との間及び第2
ロータ22とステータ1との間に発生する摩擦力が均一
且つ一様になり、超音波モータ装置の動作の安定化につ
ながる。
The pressurizing means presses the first rotor 21 and the second rotor 22 against the lower and upper end surfaces of the stator 1. In the present embodiment, this pressurizing means is composed of a spring member 8 such as a coil spring, and is interposed between the first rotor 21 and the second rotor 22 which are arranged separately in the axial direction of the cylindrical stator 1. The spring member 8 acts so that the pair of rotors 21 and 22 pull each other. By this pulling force,
The first rotor 21 and the second rotor 22 are uniformly and uniformly pressed against the corresponding cylindrical end faces of the stator 1. As a result, between the first rotor 21 and the stator 1 and the second rotor 21
The frictional force generated between the rotor 22 and the stator 1 becomes uniform and uniform, which leads to stabilization of the operation of the ultrasonic motor device.

【0011】図1に示した超音波モータは、カメラ用レ
ンズ駆動装置の動力源として用いられており、図は超音
波モータによって駆動されるカメラのレンズ鏡筒3を含
んでいる。レンズ鏡筒3はレンズ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基台6に
取り付けられている。尚、レンズの光軸Zとステータ1
の円筒軸Zは一致している。レンズ鏡筒3にはストッパ
32が形成されており、基台6に植設されたガイドシャ
フト40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
40に沿って光軸Z方向に直線変位する。尚、ガイドシ
ャフト40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。
The ultrasonic motor shown in FIG. 1 is used as a power source for a lens driving device for a camera, and the drawing includes a lens barrel 3 of the camera driven by the ultrasonic motor. The lens barrel 3 is equipped with lenses 33 and 34,
Moreover, it is attached to the base 6 so as to be linearly displaceable in the optical axis Z direction of the lens. The optical axis Z of the lens and the stator 1
The cylindrical axes Z of are coincident with each other. A stopper 32 is formed on the lens barrel 3 and engages with a guide shaft 40 planted on the base 6. The lens barrel 3 is a stopper 32
The rotation is restricted by and the linear displacement is performed along the guide shaft 40 in the optical axis Z direction. The stopper 32 engaged with the guide shaft 40 has a lens barrel 3
The spring 41 for backlash is attached.

【0012】ここで、第1ロータ21は前述した様に円
筒形状を有し、その内周面にはヘリコイドギヤ25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
ドギヤ35が形成されている。第1ロータ21側のヘリ
コイドギヤ25とレンズ鏡筒3側のヘリコイドギヤ35
は互いに係合している。第1ロータ21が回転すると、
上述したヘリコイドギヤ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40に沿って光軸Z方向に直
線変位することになる。この時、第2ロータ22も第1
ロータ21と連結されている為、第2ロータ22で発生
した回転運動も第1ロータ21を介してレンズ鏡筒3の
直線運動に変換される。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。
Here, the first rotor 21 has a cylindrical shape as described above, and the helicoid gear 25 is formed on the inner peripheral surface thereof. A helicoid gear 35 is also formed on the outer peripheral surface of the lens barrel 3. Helicoid gear 25 on the first rotor 21 side and helicoid gear 35 on the lens barrel 3 side
Are engaged with each other. When the first rotor 21 rotates,
The lens barrel 3 also tries to rotate due to the engagement of the helicoid gear described above, but since the rotational displacement is restricted by the stopper 32, the lens barrel 3 is linearly displaced along the guide shaft 40 in the optical axis Z direction. At this time, the second rotor 22 is also the first
Since it is connected to the rotor 21, the rotational movement generated in the second rotor 22 is also converted into the linear movement of the lens barrel 3 via the first rotor 21. Such an optical axis Z of the lens barrel 3
The linear displacement along the direction is used for zooming and focusing of the camera.

【0013】図2は、図1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第1ロータ21と、同じくステータ
1の前端に圧接された第2ロータ22とで構成されてい
る。図示しないが、第1ロータ21と第2ロータ22と
はステータ1の内側で互いに連結されている。円筒型ス
テータ1の外周面には、電極11,12,13,14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A
X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. 2 is a schematic perspective view showing the entire structure of the ultrasonic motor (piezo motor) shown in FIG. As shown in the figure, the piezo motor is composed of a cylindrical stator 1, a first rotor 21 pressed against the rear end thereof, and a second rotor 22 pressed against the front end of the stator 1 as well. Although not shown, the first rotor 21 and the second rotor 22 are connected to each other inside the stator 1. Electrodes 11, 12, 13, and 14 are formed on the outer peripheral surface of the cylindrical stator 1. 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. Also, A phase voltage and A
The X-phase voltages are 180 degrees out of phase. In other words,
The A phase and the AX phase have opposite polarities. Similarly, the B phase and the BX phase have opposite polarities.

【0014】図3は、図2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. 3 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.

【0015】図4を参照して、図2及び図3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
4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上下両端面に、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一対のロータの自転運動として取り
出される。
The operation of the piezoelectric motor shown in FIGS. 2 and 3 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 observed, 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 in the direction perpendicular to the diameter is generated on the upper and lower end surfaces of the cylindrical stator. This revolution torque is taken out as the rotation motion of the pair of rotors that are directly in pressure contact with the stator.

【0016】図5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. 5 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.

【0017】最後に図6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. 6 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.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、円
筒型のステータを用いた超音波モータ装置において、一
対のロータがステータの上下両端面に圧接している。一
対のロータは互いに連結して一体的に回転運動を行なう
為、従来に比べ超音波モータの出力トルクを増大化でき
る。又、円筒形状のステータの軸方向に分かれて配置さ
れた一対のロータに張力を発生するバネ部材を間挿し
て、各ロータを対応するステータの端面に圧接してい
る。これにより、超音波モータの動作を安定化できる。
As described above, according to the present invention, in the ultrasonic motor device using the cylindrical stator, the pair of rotors are in pressure contact with the upper and lower end surfaces of the stator. Since the pair of rotors are connected to each other and integrally rotate, the output torque of the ultrasonic motor can be increased as compared with the conventional case. In addition, a spring member that generates tension is interposed between a pair of rotors that are separately arranged in the axial direction of the cylindrical stator, and each rotor is pressed against the end surface of the corresponding stator. Thereby, the operation of the ultrasonic motor can be stabilized.

【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の外観を示す模
式的な斜視図である。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing an appearance of an ultrasonic motor device according to the present invention.

【図3】本発明に係る超音波モータ装置の横断面図であ
る。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the ultrasonic motor device according to the present invention.

【図4】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. 4 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5】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. 5 is a waveform diagram for explaining the operation 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駆動回路図で
ある。
FIG. 6 is a drive circuit diagram of an ultrasonic motor device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・ステータ、21・・・第1ロータ、22・・・
第2ロータ、6・・・基台、8・・・バネ部材、
1 ... Stator, 21 ... First rotor, 22 ...
2nd rotor, 6 ... base, 8 ... spring member,

───────────────────────────────────────────────────── 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 BE05 BE07 BE20 5H680 AA01 AA19 BB13 BB16 BB19 BC01 CC02 DD15 DD23 DD53 DD57 DD59 DD66 DD74 DD85 DD88 DD98 EE07 EE12 EE20 FF08 FF33 FF38    ─────────────────────────────────────────────────── ─── 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 BE05 BE07 BE20                 5H680 AA01 AA19 BB13 BB16 BB19                       BC01 CC02 DD15 DD23 DD53                       DD57 DD59 DD66 DD74 DD85                       DD88 DD98 EE07 EE12 EE20                       FF08 FF33 FF38

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両側の円筒
端面に回転駆動力を発生するステータと、該ステータを
支持する基台と、片側の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第1ロータ
と、反対側の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第2ロータと、該第1ロ
ータ及び該第2ロータを該ステータの各円筒端面に押圧
する加圧手段とからなる超音波モータ装置。
1. A stator comprising a cylindrical piezoelectric element for generating a rotational driving force on both end faces of a cylinder, a base for supporting the stator, and a cylinder end face on one side slidably press-contacted to each other. A first rotor that makes a rotational movement by a rotational driving force, a second rotor that makes a rotational movement by a rotational driving force by slidably contacting the opposite cylindrical end surface, a first rotor and a second rotor An ultrasonic motor device comprising a pressurizing means for pressing the rotor against each cylindrical end surface of the stator.
【請求項2】 前記第1ロータと前記第2ロータは、互
いに連結して一体的に回転運動を行なう請求項1記載の
超音波モータ装置。
2. The ultrasonic motor device according to claim 1, wherein the first rotor and the second rotor are connected to each other and integrally rotate.
【請求項3】 前記加圧手段は、円筒形状のステータの
軸方向に分かれて配置された第1ロータと第2ロータと
に間挿されたバネ部材からなる請求項1記載の超音波モ
ータ装置。
3. The ultrasonic motor device according to claim 1, wherein the pressurizing means comprises a spring member interposed between a first rotor and a second rotor, which are separately arranged in an axial direction of a cylindrical stator. .
【請求項4】 前記ステータは、両側の円筒端面が電歪
公転共振により公転トルクをを発生し、前記第1ロータ
及び第2ロータは該電歪公転共振トルクを直接自転運動
として取り出す請求項1記載の超音波モー装置。
4. The stator generates revolving torque due to electrostrictive revolution resonance at both end faces of the cylinder, and the first rotor and the second rotor take out the electrostrictive revolution resonance torque as direct rotation motion. The ultrasonic wave device described.
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