JP2009254228A - 電気機械モータ - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトで、構造が簡単であって、しかもモータに属する個々の構成部材を容易に組立てできる、電気機械モータを得ることができる。
【解決手段】駆動機構（２０）を保持するフレーム（１８）を備えるステータ（１４）と、駆動機構（２０）によって制御されて、ステータ（１４）に対して並進運動する配置された可動体（１６）とを備え、駆動機構（２０）が、並進運動の方向に延在した電気機械式駆動子（２２）と、駆動子（２２）の運動を可動体（１６）に伝達する動力伝達子（２４）を備え、可動体（１６）が、担体（２６）と駆動レール（２８）を備え、駆動レール（２８）が並進運動の方向に延在し、動力伝達子（２４）と協働し、駆動レール（２８）が両端において担体（２６）に保持され、担体（２６）とフレーム（１８）の間に可動体（１６）を支承する軸受（３４、３６）が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的には、小型モータ、更に詳しくは、電歪材料又は磁歪材料で構成された駆動子を備える電気機械モータに関する。

国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）には、被駆動部材をリニア駆動させる圧電モータが記載されている。そのモータでは、高速、且つ、高精度で作動する圧電駆動子が用いられる。国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）に記載された圧電モータは、直列接続された二つの屈曲部から形成されたステータと、そのステータに取り付けられ、駆動子の屈曲運動を可動体に伝達する動力伝達子とを含む。上述した駆動子は、その可動体と平行に配置され、例えば、圧電材料といった電歪材料、又は磁歪材料で形成されている。そのような材料は、電圧乃至は磁界が印加されると変形する。駆動子の屈曲部は、動力伝達子に対し対称に配設され、二つの屈曲部は、電圧又は磁界が印加されたときに生成される波の動きに似た屈曲運動を起こす。その、波のような動きは、動力伝達子を介して可動体に伝達され、可動体は、それによって、前方向に徐々に押し出され、並進運動（平行移動）する。

国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）による圧電モータは、実際の使用が可能であることが明らかになった。各駆動子の動きが動力伝達子を介して可動体に伝達されるとき、動力伝達子と可動体は摩擦接触状態にある。ここで述べる圧電モータは、可動体、かくして、その可動体に結合された被駆動部材を正確に側方にスライド（移動）させるレギュレータとして使用できる。圧電セラミックスの動作時間は非常に短いため、作動時間も非常に短い。このような型の小型電気機械モータの用途として考えられるのは、可動体を、ロックシリンダーを始動させる目的で用いる、自動車の集中ドアロックである。

国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）では、電気機械モータの基本構造及び作動方法が記載されており、そのような電気機械モータの動作を説明するため、ここでは、国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）を引用する。
上記文献には、電気機械モータをどのように構成したらよいか、特に、個々の構成部材が如何にして互いに相対的に保持され、また、案内されるかについては触れられてない。

これまでに説明したような電気機械モータを扱っている、他の文献としては、例えば、米国特許第６，４３７，４８５号（特許文献２）及び米国特許第６，８８２，０８４号（特許文献３）があげられる。これら二つの文献も、電気機械モータの具体的構成及び個々の構成部材が如何にして互いに相対的に保持され、また、案内されるかに関する詳細事項は開示していない。

国際公開第２００４／００１８６７号 米国特許第６，４３７，４８５号 米国特許第６，８８２，０８４号

この、従来の技術に鑑みて、本発明の課題は、コンパクトで、構造が簡単であって、しかもモータに属する個々の構成部材を容易に組立てできる、電気機械モータを提供することである。

この課題は、請求項１に記載された特徴を有する電気機械モータによって解決される。好適な態様は従属請求項に記載されている。

本発明では、駆動機構（２０）と、その駆動機構を保持するフレーム（１８）を有するステータ（１４）と、上記駆動機構(２０)によって制御されながら上記ステータに対して相対的に並進運動（平行移動）を行なうように設けられた可動体（１６）とを具備する電気機械モータが提供される。
本発明では、駆動機構（２０）は、例えば、磁歪子又は電歪子、特に、圧電子であって、並進運動の方向（第１の方向）に延在する電気機械式駆動子（２２）と、該駆動子（２２）に連結されて該駆動子（２２）の動きを上記可動体（１６）に伝達する少なくても１個の動力伝達子（２４）とを含む。
上記駆動子（２２）は、好適には、並列接続され互いに平行に配置された、駆動子の全長に及んで伝播する波と同等の動きを発生させる少なくても二つの屈曲部（２２ａ、２２ｂ）を有する。その動きは、動力伝達子（２４）を介して可動体（１６）に伝達され、それによって、該可動体（１６）を前方向に徐々に移動させることができる。

本発明では、上記可動体（１６）は、担体（２６）及び駆動レール（２８）を有し、該駆動レール（２８）は並進運動の方向に延在し、駆動子（２２）の動きが動力伝達子（２４）によって駆動レール（２８）に伝達される。このようにして、駆動子（２２）の動きを担体（２６）に伝達するために、動力伝達子（２４）と駆動レール（２８）とが協働する。
本発明によれば、駆動レール（２８）は、その両端面において担体（２６）に保持され、該担体（２６）と上記ステータのフレーム（１８）の間には、可動体（１６）をフレーム（１８）に支承する軸受（特に、すべり軸受）（３４、３６）が形成されている。

かくして、本発明では、１又は複数の電気機械式駆動子を含む駆動機構がフレームに保持され、駆動子（２２）及び動力伝達子（２４）によって動かされる可動体（１６）がすべり軸受（３４、３６）を介してフレーム（１８）に案内された担体（２６）を含む、電気機械モータの構造が提案される。
上記担体（２６）は、駆動レール（２８）をその両端部及び両側部で保持し、駆動子（２２）の動きは動力伝達子（２４）によって駆動レール（２８）に伝達される。
本発明によるモータの構造は非常に簡単である。基本構成要素は、軸受（特にすべり軸受）（３４，３６）を介して互いに相対的に動くことができるフレーム（１８）と担体（２６）である。
該フレーム（１８）は、１又は複数の電気機械式駆動子（２２）を含む駆動機構（２０）を担持し、上記担体（２６）は、駆動子（２２）の動きが伝達される駆動レール（２８）を担持する。尚、上記フレームは他の機能を併せ持つものであっても良い。

本発明では、上記担体（２６）に、可動体（１６）の位置を検出するために用いられるセンサーマグネット（３０）をも収容させることが考えられる。この場合、そのセンサーマグネット（３０）は、好適には担体において駆動レール（２８）より端部側に配設されている。更に、担体（２６）は、可動体（１６）に被駆動部材を接続するためのアダプターピース（３２）を備えていても良い。該アダプターピース（３２）は、好適には、担体（２６）の一方端部に、即ち駆動レール（２８）からみて一方の端部に配設されている。特に好適には、センサーマグネット（３０）とアダプターピース（３２）は、担体（２６）の互いに反対側の端部に配設されている。

フレーム（１８）は、駆動レール（２８）の位置を検出する目的でセンサーマグネット（３０）と協働する磁気センサー（例えば、１又は複数のホール素子（３８））を収容できる。

可動体（１６）の構成部材、すなわち、駆動レール（２８）、センサーマグネット（３０）及びアダプターピース（３２）は、担体（２６）に、非確動的（non-positively）及び確動的（positively）に結合されてよく、その方法としては、スナップ結合又は構成部材のモールディングといった方法がある。そのために、担体（２６）に、駆動レール（２８）、センサーマグネット（３０）及び／又はアダプターピース（３２）を保持するための適切な係止突起を具備してよい。

かくして、本発明では、少ない部品点数でコンパクトに構成できる電気機械モータが得られる。又、個々の構成部材も非常に簡単に組立てできる。担体（２６）を介して、駆動レール（２８）、及び、場合によっては、センサーマグネット（３０）及びアダプターピース（３２）が駆動機構（２０）と相対的に可動に保持され、配置される。担体(２６）とフレーム（１８）の間にはすべり軸受（３４、３６）が形成され、その場合、更なる部材や組立工程は必要とされない。アダプターピース（３２）を具備することで、当該電気機械モータを種々の用途に多様に適用できる。要求に応じて、様々な被駆動部材を上記したアダプターピースに接続できる。

担体（２６）と、その中に担持された各構成部材は、密着若しくは嵌合結合（例えばスナップ・イン）されていることから、組み立ては非常に簡単である。又、接着工程は大幅に省略できる。

上述した担体は、好適には、一体に形成された部材であって、特に好適には、プラスチックを射出成形して成る部材である。又、駆動レールは、セラミック材料、好適には、酸化アルミニウムで形成されていても良い。一方、担体（２６）及びフレーム（１８）は、テフロンを含有するサーモプラスト（例えば、ポリエーテルイミド）のような、高い耐摩耗性を有するプラスチックで形成されている。駆動レール（２８）と担体（２６）を分離することで、それらを、互いに異なる材質で形成し、それらの材質を、夫々の部材の用途に合わせて最適化することが可能である。例えば、担体（２６）とフレーム（１８）の間に生じる摩擦損はできるだけ少なくすることが必要である。それは、損失が少ないすべり軸受を形成するためである。そのため、この用途では、摩擦係数が小さい材質を選択する。それに対して、駆動レール（２８）は、駆動子（２２）に結合された動力伝達子（２４）と駆動レール（２８）の表面との間の摩擦接触により前方向に動かされる。従って、駆動レール（２８）の表面の摩擦係数は、より大きいことが望まれる。尚、摩擦係数を更に大きくする目的で、駆動レール（２８）の表面に構造物を形成することも考えられる。更に、担体（２６）及び駆動レール（２８）の材質を、その表面特性だけを考慮して選択することはできない。これに関し、可動体全体の質量が小さく、従って、慣性が特に低く抑えられていると、加速力が高くなることからして、特に好適である。

本発明の好適な実施態様では、当該モータに属する駆動機構は、互いに対向しつつ並列接続され互いに平行に配置された第１及び第２の圧電駆動子（２２）を含む。駆動レール（２８）は、第１及び第２の駆動子（２２）の間で第１および第２の駆動子（２２）に平行に、並進運動の方向に延在しており、駆動子（２２）の屈曲運動は二つの側から駆動レール（２８）に伝達可能である。

本発明の好適な実施態様では、フレーム（１８）は、モータハウジング（１０）の一部であって、その場合、そのフレーム（１８）を、更に、保護筒の中に装入してよい。フレーム（１８）と保護筒はスナップ結合させる。

本発明の好適な実施態様では、担体（２６）は、端部側に配置された、駆動レール（２８）を保持する第１及び第２の保持部（端部保持部）（２６ａ、２６ｂ）、及び上記第１及び第２の保持部を互いに連結する第１及び第２の接続部（側部保持部）５２，５４）を有する。
上記接続部（５２，５４）及び保持部（２６ａ、２６ｂ）は、第１及び第２の保持部（２６ａ、２６ｂ）の間及び第１及び第２の接続部（５２、５４）の間の、駆動レール（２８）が位置する領域が、動力伝達子（２４）のために確保されるよう配設されている。言い換えると、駆動レール（２８）は、第１及び第２の接続部（５２，５４）の間でかつ第１及び第２の保持部（２６ａ、２６ｂ）の間において露出され、動力伝達子（２４）が接触可能となっている。
駆動レール（２８）を両端で固定することで、可動体の良好な安定性及び剛性が得られる。

本発明の好適な実施態様では、プリント基板（４２）は、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）として構成されている。ポリイミドフィルムの上に配線をプリントすることでそのプリント基板をフレキシブルに構成し、曲げることができる。

上記プリント基板（４２）に、ホールセンサー（３８）、及びホールセンサーへの電圧供給のための平滑コンデンサを接続する。プリント基板上で二つの駆動子（２２）を接続及び固定する。それら二つの駆動子（２２）は駆動機構を形成する。そのために、プリント基板を曲げて、上記二つの駆動子を互いに対向させる。１個のクランプ（４４）が、折り曲げられたプリント基板（４２）をその位置に保ち、稼動中に、駆動子（２２）が変形している際に、駆動機構（２０）を所定の力で駆動レール（２８）に押し付ける役目を果たす。上述したプリント基板（４２）は、駆動子（２２）のための領域が、できるだけ薄い接続部によって結合されるよう配置されている。それは、プリント基板が折り曲げられた状態においては、上記接続部のバネ力をできるだけ小さく保つためである。

一つの実施態様では、夫々が、駆動子の端部領域に配設された二つの接続部（６６、６８）が具備されている。それらの接続部（６６、６８）は、上述したクランプに反発するバネのように作用して駆動子（２２）に対しこれを固定する方向の力を与え、それによって、駆動子（２２）の動きを妨げる。その場合、第１の接続部は、製造時のバラツキによって、第２の接続部とは異なるバネ力を示す。それにより、上記第１の接続部と第２の接続部がもたらす駆動子の動きへの抑制作用は非対称的である。

プリント基板の、特に好適な態様では、駆動子の域領域は、中心に設けられた１の接続部のみ（７０）を介して互いに連結されている。それによって、個々の駆動子（２２）の端部は、確実に自由に揺動乃至振動することができる。その場合、接続部は、相変わらず、上述したクランプに反発するバネのように作用するが、その作用は各々の駆動子の中心に限定されているので、対称的なものである。

本発明の好ましい実施の形態においては、プリント基板（４２）の、駆動子（２２）の端面に隣接する部分に連結穴（７８）が設けられている。これらの連結穴（７８）は、フレーム部材（１８）上に構成されたピン（８０）と協働する。従って、駆動機構（２０）は、連結穴（７８）とピン（８０）のみによって保持される。駆動機構を一体に保持するクランプ（４４）によって、駆動子（２２）の、駆動レール（２８）への摩擦接触が保証される。この実施の形態は、組み立てが容易である。フレーム部材（１８）の内周に沿って、プリント基板（４２）を折り曲げるだけで、連結穴（７８）がピン（８０）と協働することが保証されるからである。この後、クランプを駆動機構上に置くことで、それらが一体に保持される。接着、組み立てなどが不要である。クランプは、駆動部材の裏面にのみ当接している。プリント基板は弾性を有するので、駆動機構（２０）は、クランプ（４４）とともに、ピン（８０）間に緩く垂れている。この実施の形態の利点の一つは、駆動機構が緩衝性を有することであり、その結果、ドアロックの用途において、衝撃による操作を防止することができるので、有益である。他の実施の形態において、ホールセンサー３及び平滑化コンデンサ（７４、７６）が設けられた領域に、さらなる連結穴（７８）が設けられている。これらの連結穴（７８）は、フレーム部材（１８）上のピン（８０）と協働し、ホールセンサー（３８）を確実に、かつ容易に位置決めする。

本発明の好適な実施態様では、電気機械モータは、その外面に緩衝手段（１３）が配置されたモータハウジング（１０）に収容されている。その緩衝手段（１３）は、外部からモータに掛かる機械的負荷を緩和する働きをする。圧電モータのようなリニア式の直接駆動源は、単一衝撃又は振動のような周期的負荷となって現れ得る衝撃荷重に弱い。そのような荷重が掛かると、圧電駆動子が変形して駆動レール（２８）が動力伝達子（２４）に対してスリップしてしまう事態が発生する可能性がある。それゆえ、当該モータを、その用途において許される範囲内で、特定の衝撃値及び衝撃形態から絶縁することが望まれる。そのために、本発明では、緩衝手段（１３）、特に、モータハウジング（１０）とモータを収容する機構の間に配設される１又は複数のエラストマー体が提供される。それらのエラストマー体は、衝撃荷重及び振動のような周期的負荷を、エラストマー体が負荷の掛かった方向に応じて変形することで、吸収できる。

上述したエラストマー体は、複数個のブロック体若しくはストライプ体の形をとってモータハウジングの周りに配設されてよい。尚、そのようなエラストマー体をＯリングの形に形成して、１又は複数の、そのようなＯリングをモータハウジングの周囲に配置することも考えられる。上記エラストマー体が、機械的荷重を吸収する目的で十分に変形できるよう、十分にスペースを確保して、そのモータの用途において許される範囲内で、モータに負荷がかかったとき、モータが、負荷エネルギーを吸収するに足る動きができるよう配慮しなければならない。

好適な態様では、上述したエラストマー体は、モータハウジングに、射出成形されるか若しくは接着される。それに加えて、若しくは別の選択肢として、それらのラストマー体を溝又は突起によって保持してもよい。

本発明によれば、コンパクトで、構造が簡単であって、しかもモータに属する個々の構成部材を容易に組立てできる、電気機械モータを得ることができる。

本発明の一つの実施態様による電気機械モータの側面図である。 図１に示すモータの平面図である。 本発明による電気機械モータの断面図であって、その電気機械モータの長さ方向の断面を示す。 本発明による電気機械モータの断面図であって、その電気機械モータの、図３の断面と垂直の、長さ方向の断面を示す図である。 図２及び図３に示す電気機械モータに用いられる、担体の斜視図である。 図５に示す担体の平面図である。 担体の断面図であって、図６のＡ−Ａ線に沿った断面を示す図である。 担体の断面図であって、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図である。 図６のＣ−Ｃ線に沿った断面を拡大して示す図である。 図２及び図３に示す電気機械モータの構成要素であるアダプターピースの側面図である。 上記アダプターピースの断面図である。 本発明によるモータの中の、駆動子の動きを概略的に示す図である。 二次共振周波数による、駆動子の動きを示す、図１２と同様の図である。 第１の態様によるフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を示す図である。 好適な態様によるフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を示す図である。

次に、本発明を、一つの実施態様を基に、図面を参照して詳しく説明する。

図１乃至図４は、本発明の一つの実施態様による電気機械モータの外面図及び断面図である。ここで、図１及び図２は、モータハウジング１０と、モータを本体に対し前後に（図で左右に）移動可能なアジャストピン１１と、接続部材１２とを示す。
図１及び図２に示すように、モータハウジング１０の外周には、エラストマー体１３の形態をとる緩衝子が取り付けられている。図示した態様では、直方体のブロックの形を取るそれらのエラストマー体は、ハウジングに直接射出したり、接着したり或いはその他の方法でモータハウジング１０に結合されてよい。図示した直方体のブロックに代えてストライプの形を取る緩衝体を、モータハウジング１０の外面に軸方向若しくは周囲方向に取り付けてもよい。別の選択肢による態様では、エラストマー体１３に代えて１個又は複数個のＯリングをモータハウジング１０の周囲に取り付けることも考えられる。それらのＯリングは、溝若しくは位置決め用突起を用いて定位置に保持するようにしてもよい。

本発明による電気機械モータを組み込んだ状態では、エラストマー体１３は、モータハウジング１０と、当該モータが組み込まれる装置に位置する孔若しくはハウジング（図示せず）の間に配置される。衝撃荷重や振動といった機械的負荷が掛けられた場合、エラストマー体１３がその負荷を吸収し、負荷の掛かった方向に応じて変形することでその負荷を吸収する。その場合、エラストマー体は、モータの運動方向と平行にモータに作用する外側からの負荷を特に良好に緩衝するよう構成されている。それによって、モータが衝撃に対して弱くなったり、可動体が外からの負荷によって動いたりするといった事態が回避される。したがって、本発明によるモータを組み込んだ状態では、当該モータに機械的負荷がかかったとき、モータが、負荷エネルギーを吸収するに足る動きができるよう、十分なスペースが確保されなければならない。

図示したような、ブロック型のエラストマー体１３が具備される実施態様では、有効変形率は、エラストマー体１３と、該エラストマー体が接触する相手部材との接触面積によって決まる。１個又は複数個のＯリングがモータハウジングの周りに配置される実施態様では（図示せず）、負荷エネルギーを吸収するための動きの度合いは、ピンを、互いに位置をずらして配列することで決めることができる。そのような配列では、Ｏリングは一定の範囲内で変形できる。

当該電気機械モータに信号配線や給電配線を接続するには、好適には、フレキシブルプリント基板を用いる。これについては以下で詳しく説明する。

図３及び図４に示すように、当該電気機械モータは、ステータ（静止している部材）１４と、そのステータ１４に対して、並進運動の方向（第１の方向）に、モータ軸の方向に動くことができる、可動体１６、すなわち可動の部材とを含む。
ステータ１４の主要構成部材は、フレーム１８と駆動機構２０である。駆動機構２０は、互いに平行であって、夫々に動力伝達子２４と協働する２個の駆動子２２を含む。電磁駆動式の駆動子２２は、電流又は電圧（或いは、別の実施態様では磁界）が印加されたときにその形が変わる材質で形成されている。そのような材質としては、電歪材料（特に、圧電材料）及び磁歪材料があげられる。駆動子２２は、好適には、電圧を印加すると変形し、逆に、変形すると電圧を発生させる圧電材料から成る。動力伝達子２４は、図示された態様では、管の形をしており、駆動子２２の延在する方向に対し垂直の方向において一定の弾力性を備えることが望まれる。駆動子２２との結合方法としては接着が考えられる。

以下で詳しく説明するように、駆動機構２０は、可動体１６と協働する。可動体１６の主な構成部材は、担体２６と駆動レール２８である。
担体２６は、好適には、プラスチックを射出成形して成る部材として形成され、駆動レール２８をその両端面で保持する。担体２６は、例えば、テフロンを１０％乃至２０％含有するサーモプラスト（例えば、ポリエーテルイミド）から構成されてよい。その他の材料も本発明の範囲に含まれるが、高い耐摩擦性及び低い摩擦係数が望まれる。
駆動レール２８は、好適には、高い耐摩耗性を有するセラミック（例えば、酸化アルミニウム）で形成されている。駆動レール２８の表面の摩擦係数を高くする目的で、さらに駆動レール２８の表面に隆起乃至突起、若しくは溝又は何らかの筋状構造を設けることが考えられる。

担体２６は、駆動レール２８を担持すると同時に、センサーマグネット３０及びアダプターピース３２を収容する役割をも担う。
センサーマグネット３０は、以下で詳しく説明するように、可動体１６の位置を検出する働きをする。
アダプターピース３２は、当該電気機械モータによって並進方向に移動させられる被駆動部材を接続するために用いられる。

好適には、駆動レール２８、センサーマグネット３０及びアダプターピース３２は、担体２６に、スナップ結合若しくはモールディングによって密着若しくは嵌合結合されている。

担体２６とフレーム１８の間には第１のすべり軸受３４が形成され、第２のすべり軸受３６が、担体２６に保持されたアダプターピース３２とフレーム１８の間に形成されている。故に、担体２６は、好適には、摩擦係数が低いプラスチック（例えば、テフロンなどのプラスチック）から成る。

センサーマグネット３０は、ホールセンサー３８又は他種の磁気センサーと協働してフレーム１８に対する可動体１６の相対的位置を検出する。
ホールセンサー３８及び駆動子２２は、フレーム１８の内周面に沿って配置された、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）４２に取り付けられている。プリント基板４２は、クランプ４４によって決められた位置に保持される。プリント基板４２は信号配線及び給電配線（電源ライン）をモータから導出させる目的で横方に拡張され乃至延在していてよい。接続部材１２はプリント基板４２によって保持されている。なお、接続部材１２をプリント基板４２の一部によって構成しても良い。

可動体１６が移動する全範囲内におけるセンサーマグネット３０の磁界強さ（この磁界強さは、可動体の並進方向の移動量に応じて変化する）をホールセンサー３８によって検出できる。それによって、可動体１６の実際位置に応じた信号を得ることができる。位置の測定は、離散的であっても連続的であっても良い。

フレーム１８は、モータハウジング１０の中に、スナップ結合によって密着若しくは嵌合結合される。モータハウジング１０は、スナップ結合部がスナップインするまでフレーム１８に対し、図３、図４で左から右に押し当てて挿入され、それによって、当該電気機械モータは良好に保護される。

上述したモータは、以下のように動作する。２個の駆動子２２は、駆動レール２８の両側に駆動レール２８と平行に配置されている。
駆動子２２の各々が、中心に配設された動力伝達子２４の両側における二つの屈曲部２２ａ、２２ｂを含む。それら、二つの屈曲部２２ａ、２２ｂは、それにより、駆動レール２８の表面に沿って、所望の並進運動の方向（モータ軸の方向）に直列に配置されている。それらの屈曲部２２ａ、２２ｂは、好適には、上記並進運動の方向に対し垂直の方向（図３で上下方向）に屈曲可能なバイモルフの圧電子から形成される。バイモルフの圧電子の何れもが、夫々独自に励振できる、平行に位置する２個の能動部を含む。それらの能動部に、夫々異なる電圧を印加することで屈曲運動が生じる。この屈曲運動は、国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）から抜粋された図１２及び図１３に図示されている。当該電気機械モータの基本的な動作方法については上記文献の説明を参照されたい。

図１２及び図１３に示されているように、上述した屈曲運動は、駆動子２２の一方の端部（図１２の左側端部）を起点として矢印４６の方向に移動する波（進行波）を誘起する。損失が発生しないのであれば、駆動機構２０は共振し、波は、駆動子２２の他方の端部（図１２の右側端部）で反射される。
図１３は、二次共振周波数による、駆動子２２の動きを示す。ここでは、振動が生じる。このことについては、ここで引用した国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１））に詳細に説明されている。

駆動子２２は、通常、屈曲部に印加される電圧パルスによって起動される。駆動子２２の全長にわたる、駆動子２２の屈曲運動により、相応の、動力伝達子２４の動きが誘起される。その動きは、駆動レール２８に伝達される。この場合、動力伝達子２４は、駆動レール２８の表面に対して垂直にも平行にも動く。それによって、駆動レール２８を、並進運動の方向に徐々に前進又は後退させることができる。

図５乃至図９は、担体２６の斜視図、平面図、及び断面図である。担体２６は、図５及び図６に最もよく示されているように、当該電気機械モータの骨組みとなる部分であって、駆動レール２８、センサーマグネット３０及びアダプターピース３２を保持する役目を担っている。センサーマグネット３０及びアダプターピース３２は、その担体の、互いに反対側の端部４８、５０に夫々配設されている。それらの間には、その両端部において担体２６の端部にある保持部２６ａ、２６ｂに保持された駆動レール２８が位置する。このことは、図７に最もわかりやすく描写されている。
端部保持部２６ａ、２６ｂは、担体２６の側部に沿って互いに平行に延在する接続部５２、５４によって互いに結合されている。接続部５２、５４は接続部とも側部保持部とも呼ばれる。
駆動レール２８は、図７、図８及び図９に最もよく示されているように、保持部２６ａ、２６ｂ相互間で、かつ接続部５２、５４相互間に露出された領域を有し、この部分において駆動伝達子２４が駆動レール２８に接触できるようになっている。これは、駆動レール２８を駆動伝達子２４によって前後に動かすことができるようにするためである。

担体２６には、センサーマグネット３０を担体２６に非確動的及び確動的に結合するための係止突起５６が形成されている。尚、駆動レール２８と担体２６も、好適には、構成部材をモールディング若しくは係止突起によって密着若しくは嵌合結合する。別の選択肢として、或いは追加的手段として、接着による結合も可能である。

本発明によるモータで用いられる担体２６の構成においては、可動体１６の構成部材の各々を、それらの、定められた用途に合わせて最適化することができる。例えば、担体２６は、好適には、摩擦係数が低いプラスチックで形成されている。それは、担体２６とフレーム１８の間に形成されるすべり軸受３４、３６の摩擦をできるだけ少なくするためである。それとは逆に、駆動レール２８は、駆動機構２０の動きを駆動レール２８に伝達して駆動レール２８が滑り抜けるのを極力防ぐために、動力伝達子２４との摩擦が大きく（摩擦係数が大きく）、かつ耐摩耗性に優れた材質で形成されている。駆動レール２８に適切な材質としては、酸化アルミニウム系セラミックといったセラミックがあげられる。そのような材質は高い耐磨耗性を有すると同時に密度(単位体積当たりの質量)がとても小さいので、本発明による構成では、可動体の質量、かくして、慣性を小さく抑えることができる。そのため、衝撃を受けた際にも、駆動レール２８が動力伝達子２４から滑り抜ける事態が起きにくい。

駆動レール２８と動力伝達子２４との間の摩擦係数を高める目的で駆動レール２８の表面に、例えば、接続部（隆起）又は溝といった構造物を形成するようにしてよい。

図１０及び図１１は、アダプターピースの側面及び断面を示す。アダプターピース３２は、そのアダプターピース３２を担体２６に結合するための脚６０を具備する。アダプターピース３２を、脚６０からモールディングして担体２６と嵌合結合できる。アダプターピース３２は、可動体１６を任意の被駆動部材、例えば、鋼ピン又は自動車の集中ドアロック装置の施鍵メカニズムのロックシリンダー等に結合する役目を担う。

当該電気機械モータを起動させるため、プリント基板４２を介して、互いに９０°位相が異なる二つの交流電圧信号が駆動子２２に印加される。尚、異なる二つの運動方向への起動を実行するためには、異なる二つの制御用電極（図示せず）が備えられている。運動方向は位相関係によって決まる。このことについても、先に取り上げた国際公開第２００４／００１８６７号（特許文献１）を参照されたい。それによって、駆動レール２８においては、図１２の矢印４６に示すような動き若しくはそれと逆方向の動きが生じ、その際、動力伝達子２４がその動きを駆動レール２８に伝達する。

本発明によるモータでは、センサーマグネット３０とホールセンサー３８によって、フレーム１８に対する可動体１６の相対的位置を検出でき、それによって、可動体１６の現在位置を考慮した上で可動体１６を起動することができる。

図１４は、圧電モータのプリント基板４２を示す。プリント基板４２では、配線が、個々の構成部材を接続したり、電圧を供給したりする等の目的でコンタクトパッド７２、７４、７６に繋がっている。第１の領域６２では第１の駆動子２２が、第２の領域６４では第２の駆動子２２が夫々コンタクトパッド７２と接触の上固定されている。二つの駆動子２２が相まって駆動機構２０を形成する。又、ホールセンサーがコンタクトパッド７４に接続される。ホールセンサー３８の供給電圧を平滑化する目的で、コンタクトパッド７６に接続されるコンデンサーが具備されている。

上述したプリント基板は、接続部６６、６８の領域で曲げられ、二つの駆動子２２は、第１の領域６２と第２の領域６４において互いに対向する。クランプ４４（図３を参照）が、折り曲げられたプリント基板４２を定位置に保持しつつ駆動機構２０を、稼動中に駆動子２２が変形した際に、定められた力によって駆動レール２８に押し付ける（図１２及び図１３を参照）。その際、二つの接続部６６、６８は、クランプ４４に反発するバネのようにして作用する。接続部６６、６８は、駆動子２２の端部域に配設されているので、それらの接続部は駆動子２２に対しこれを固定する方向の力を与え、それによって駆動子２２の動きを妨げる。その場合、第１の接続部６６は、製造時のバラツキによって、第２の接続部６８とは異なるバネ力を示す。それにより、上記第１の接続部と第２の接続部がもたらす動き抑圧作用は非対称的である。

図１５は、これまでに説明したプリント基板４２を、本発明によって改良した状態を示す。プリント基板４２は、中心の接続部７０を有するのみである。それによって、駆動子２２の端部は自由に揺動乃至振動することができる。接続部７０は、やはりクランプ４４に反発するバネのような作用をするが、この作用は、駆動子２２の中心に限定されており、対称的なものである。

プリント基板４２には、少なくとも駆動子２２の端面に隣接する部分に、連結穴７８が設けられている。これらの連結穴７８は、フレーム部材１８上に構成されたピン８０（図３をも参照）と協働する。従って、駆動機構２０は、連結穴７８とピン８０のみによって保持される。クランプ４４は、駆動子２２の裏面に当接して、駆動機構２０を保持する。駆動機構２０は、クランプ４４とともに、ピン８０間に緩く懸架される。この実施の形態の利点の一つは、駆動機構が緩衝性を有することであり、その結果、ドアロックの用途において、衝撃による操作を防止することができるので、有益である。ホールセンサー３８及び平滑化コンデンサ７４、７６のコンタクトパッドが設けられた領域には、プリント基板４２にさらなる連結穴７８が設けられている。これらの連結穴７８は、フレーム部材１８上のピン８０（図４をも参照）と協働し、ホールセンサー３８を確実に、容易に位置決めする。

プリント基板の片方の面のみに配線を配置し、配線を特定のデザインとすることで、配線が重なり合うのを防ぐことができる。それによって、プリント基板の厚さは１００μｍ以下となり、従ってきわめて薄い。ここから得られる利点は、圧電モータで用いられるプリント基板のスペースを小さく保つことができる点である。

片面のみがプリントされたプリント基板のデザインにより、曲げられたプリント基板及びその固定作用を、両面がプリントされたプリント基板と比べて半分以下とすることができる。両面がプリントされたプリント基板は、片面のみがプリントされ、接着層によって結合された、二つのプリント基板から成る。それゆえ、両面がプリントされたプリント基板の厚さは、片面のみがプリントされたプリント基板の厚さのおよそ２倍であって、例えば、２００μｍ前後である。

１０ モータハウジング、 １１ アジャストピン、 １２ 接続部材、 １３ エラストマー体、 １４ ステータ、 １６ 可動体、 １８ フレーム、 ２０ 駆動機構、 ２２ 駆動子、 ２４ 動力伝達子、 ２６ 担体、 ２８ 駆動レール、 ３０ センサーマグネット、 ３２ アダプターピース、 ３４、３６ すべり軸受、 ３８ ホールセンサー、 ４２ プリント基板、 ４４ クランプ、 ４６ 矢印、 ４８、５０ 端部、 ５２、５４ 接続部、 ５６ 係止突起、 ６０ 脚、 ６２ 第１の圧電子の領域、 ６４ 第２の圧電子の領域、 ６６ 第１の接続部、 ６８ 第２の接続部、 ７０ 中心の接続部、 ７２ コンタクトパッド（駆動子用）、 ７４ コンタクトパッド（ホールセンサー用）、 ７６ コンタクトパッド（平滑コンデンサー用）、 ７８ 連結用穴、 ８０ ピン。

Claims (11)

1. 駆動機構と、前記駆動機構を保持するフレームとを備えるステータと、
   前記駆動機構によって制御されながら前記ステータに対し並進運動を実行するように配置された可動体とを具備し、
   前記駆動機構が、第１の方向に延在した少なくても１個の電気機械式駆動子と、前記駆動子の運動を前記可動体に伝達するように配置された動力伝達子とを備え、
   前記可動体が、担体と、駆動レールとを備え、
   前記駆動レールが前記第１の方向に延在して前記動力伝達子と協働し、前記駆動レールが両端において前記担体に保持され、前記担体と前記ステータの前記フレームの間に前記可動体を前記フレームに支承する軸受が形成された
   ことを特徴とする電気機械モータ。
2. 前記駆動機構が、互いに対向して、並列接続された、第１及び第２の圧電駆動子を具備し、
   前記駆動レールが、前記第１及び第２の圧電駆動子の間で前記第１の方向に延在していることを特徴とする請求項１に記載の電気機械モータ。
3. 更に、前記可動体の位置を検出するために、前記担体の端部にセンサーマグネットが配置され、前記フレームには磁気センサーが配置されていることを特徴とする請求項１乃至２の何れかに記載の電気機械モータ。
4. 前記担体が、更に、被駆動部材を前記可動体に接続するアダプターピースを収容するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電気機械モータ。
5. 前記アダプターピースが、前記担体の一方の端部に配設されていることを特徴とする請求項４に記載の電気機械モータ。
6. 前記駆動レールの表面の摩擦係数は、前記担体の表面の摩擦係数に対して大きいことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電気機械モータ。
7. 前記担体はテフロン系プラスチック材料で構成され、前記駆動レールはセラミック系の材料で構成されていることを特徴とする請求項６に記載の電気機械モータ。
8. 前記第1及び第２の圧電駆動子は、それぞれフレキシブルプリント基板が有する第１及び第２の領域に固定され、前記第１及び第２の領域は、前記基板が有する接続部を介して互いに接続されており、前記接続部は、前記二つの領域の延在する方向と垂直に延在し、該二つの領域の幾何学的中心に配設されているただ一つの接続部であることを特徴とする請求項２に記載の電気機械モータ。
9. 可撓性のプリント基板に連結穴が設けられ、フレーム部材上のピンが前記連結穴と係合することを特徴とする請求項８に記載の電気機械モータ。
10. 前記担体が、前記担体に収容された構成部材を密着若しくは嵌合結合により固定する結合手段を備えることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の電気機械モータ。
11. 前記担体が、端部側に配置された、前記駆動レール用の第１の保持部及び第２の保持部、並びに前記第１及び第２の保持部を互いに連結する第１及び第２の接続部を備え、前記第１及び第２の接続部が、第１及び第２の接続部の間において、かつ第１及び第２の保持部の間において、動力伝達子が駆動レールに接触可能なように、前記駆動レールが露出されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の電気機械モータ。

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