JP2010104156A - Ultrasonic motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば圧電素子等の電気機械変換素子を駆動源とする超音波振動子を用いた超音波モータに関する。 The present invention relates to an ultrasonic motor using an ultrasonic transducer that uses an electromechanical transducer such as a piezoelectric element as a drive source.
近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして超音波モータが注目されている。超音波モータは、従来の電磁型モータに比べ以下のような利点を有している。 In recent years, ultrasonic motors have attracted attention as new motors that replace electromagnetic motors. Ultrasonic motors have the following advantages over conventional electromagnetic motors.
(利点1)ギヤなしで高トルクが得られる。 (Advantage 1) High torque can be obtained without gears.
(利点2)電気OFF時に保持力がある。 (Advantage 2) There is a holding force when the electricity is OFF.
(利点3)高分解能である。 (Advantage 3) High resolution.
(利点4)静粛性に富んでいる。 (Advantage 4) It is rich in silence.
(利点5)磁気的ノイズを発生せず、また、ノイズの影響も受けない。 (Advantage 5) Magnetic noise is not generated and is not affected by noise.
ところで、このような超音波モータに関連する技術として、例えば特許文献1には次のような技術が開示されている。 By the way, as a technique related to such an ultrasonic motor, for example, Patent Document 1 discloses the following technique.
すなわち、特許文献1には、振動子と、この振動子の高さ方向の一部を占めるように挟持される状態で、かつ、振動子の高さ方向に対して所定の傾斜を持たせて配置されるとともに、厚み方向に分極され各々分割電極を備えた1枚若しくは複数枚の板状圧電素子と、前記振動子に押圧接触させた被駆動体と、を有する縦・捻り振動方式の超音波モータが開示されている。 That is, in Patent Document 1, the vibrator is sandwiched so as to occupy a part in the height direction of the vibrator and has a predetermined inclination with respect to the height direction of the vibrator. A longitudinal and torsional vibration type superstructure having one or a plurality of plate-like piezoelectric elements that are arranged in the thickness direction and each provided with a divided electrode, and a driven body that is pressed against the vibrator. A sonic motor is disclosed.
換言すれば、特許文献1に開示されている超音波モータでは、厚み方向に分極され各々分割電極を備えた一枚もしくは複数枚の板状圧電素子が所定の傾斜を持つように配置されて圧電体が構成され、この圧電体は弾性体の傾斜に平行に且つ振動子の高さ方向の一部を占めるように弾性体に挟持された状態にされている。つまり、特許文献1に開示されている超音波モータは、弾性体と圧電体とを各々傾斜した平面同士で当て付けて組み立てる構成とされている。
ところで、当然ながら、傾斜した平面同士を精度良く当てつけて位置決めを実行しながら組み立て作業を行うことは非常に困難である。すなわち、弾性体の端面と圧電体の端面とを高精度に位置決めしないと理想的な当てつけが実現しない。さらには、弾性体の端面及び圧電体の端面それぞれの平面精度が良好である必要がある。この平面精度が悪い場合には、接触部の面積が変化して振動の伝達に支障が出てしまう。これは、各々の超音波モータの性能のばらつきに繋がる。 Of course, it is very difficult to perform assembly work while accurately positioning the inclined planes to perform positioning. That is, ideal contact cannot be achieved unless the end face of the elastic body and the end face of the piezoelectric body are positioned with high accuracy. Furthermore, the planar accuracy of each of the end face of the elastic body and the end face of the piezoelectric body needs to be good. When the planar accuracy is poor, the area of the contact portion changes, which hinders vibration transmission. This leads to variations in the performance of each ultrasonic motor.
本発明は、前記の事情に鑑みてなされたものであり、弾性体と圧電体とを一体化して構成することで、弾性体と圧電体との当てつけ・位置決め工程を必要とせず簡略化された工程により製造でき、且つ性能面でのばらつきを抑制可能な超音波モータを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has been simplified by not requiring an abutment / positioning step between the elastic body and the piezoelectric body by integrally configuring the elastic body and the piezoelectric body. An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor that can be manufactured by a process and that can suppress variations in performance.
前記の目的を達成するために、本発明の一態様による超音波モータは、
圧電体の伸縮振動を利用して、前記圧電体を含む振動体に縦振動と捻じれ振動とを同時に励起し、前記振動体の端面に設けられた駆動子に楕円運動を励起させて、前記駆動子によりロータを回転させる超音波モータであって、
前記振動体は、
複数の板状圧電素子から成る多層構造を採り且つ前記板状圧電素子に設けられた電極膜が分極されて圧電的に活性化された活性層と、前記圧電体の高さ方向において前記活性層を挟み込むように設けられた不活性層と、前記ロータ及び前記駆動子との中心位置決めをするシャフトを挿入する為の貫通孔と、を備える圧電体と、
前記縦振動及び前記捻じれ振動の周波数を調整する周波数調整部と、
を具備し、
前記活性層は、前記圧電体の高さ方向と直角を為す面に対して所定の傾斜角度を有し、前記不活性層のうち前記駆動子に対向する面及び前記周波数調整部に対向する面は、前記圧電体の高さ方向と垂直を為す面と平行であり且つ前記圧電体における側面に対して直角を為すことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an ultrasonic motor according to an aspect of the present invention includes:
Utilizing the stretching vibration of the piezoelectric body, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously excited in the vibrating body including the piezoelectric body, and elliptical motion is excited in the driver provided on the end face of the vibrating body, An ultrasonic motor that rotates a rotor by a driver;
The vibrator is
An active layer having a multilayer structure composed of a plurality of plate-like piezoelectric elements and having an electrode film provided on the plate-like piezoelectric element polarized and piezoelectrically activated, and the active layer in the height direction of the piezoelectric body A piezoelectric body comprising an inactive layer provided so as to sandwich the shaft, and a through hole for inserting a shaft for positioning the center of the rotor and the driver;
A frequency adjusting unit for adjusting the frequency of the longitudinal vibration and the torsional vibration;
Comprising
The active layer has a predetermined inclination angle with respect to a surface perpendicular to the height direction of the piezoelectric body, and a surface of the inactive layer that faces the driver and the surface that faces the frequency adjusting unit. Is characterized by being parallel to a plane perpendicular to the height direction of the piezoelectric body and perpendicular to a side surface of the piezoelectric body.
本発明によれば、弾性体と圧電体とを一体化して構成することで、弾性体と圧電体との当てつけ・位置決め工程を必要とせず簡略化された工程により製造でき、且つ性能面でのばらつきを抑制可能な超音波モータを提供することができる。 According to the present invention, by configuring the elastic body and the piezoelectric body integrally, it can be manufactured by a simplified process without requiring an abutment / positioning process between the elastic body and the piezoelectric body, and in terms of performance. An ultrasonic motor capable of suppressing variations can be provided.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態に係る超音波モータについて図面を参照して説明する。図1は、本第1実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic motor according to the first embodiment.
本第1実施形態に係る超音波モータは、押圧部2と、駆動子3と、振動体部4と、中心軸シャフト6と、ロータ8と、を具備する縦・捻じり振動方式の超音波モータである。
The ultrasonic motor according to the first embodiment is a longitudinal / torsional vibration type ultrasonic wave including a
前記押圧部2は、ナット2aと、バネ2cと、を有する。前記振動体部4は、圧電体部4bと、周波数調整部4cと、を有する。
The
ここで、前記ロータ8、前記駆動子3、及び前記圧電体部4bの中央部には貫通孔が設けられている。該貫通孔には、前記中心軸シャフト6が挿入される。該中心軸シャフト6は、前記周波数調整部4cにおける縦振動の節部に、例えば螺子等により固定される。また、前記中心軸シャフト6は、前記ロータ8及び前記押圧部2の中心位置決めの機能を担っている。
Here, a through-hole is provided in the central portion of the
前記押圧部2は、前記ロータ8の上部端面に配置されている。また、前記押圧部2は、前記中心軸シャフト6に設けられた螺子(不図示)により、前記ナット2aが回転させられて前記バネ2cが撓ませられることで、前記ロータ8を加圧する押圧力を生じる。
The
前記ロータ8は、前記押圧部2により加圧された状態で、駆動子3を介して振動体部4により中心軸方向に回転自在に適正力で押圧される。前記駆動子3は、前記圧電体部4bの上部端面に接着固定されて設けられている。
The
前記周波数調整部4cは、前記圧電体部4bの下部端面に接着剤等により固定されており、縦振動と捻り振動の共振周波数差を調整する部材である。該周波数調整部4cと前記圧電体部4bとは、前記中心軸シャフト6の挿入方向に一体となるように接着固定されている。
The
以下、本第1実施形態に係る超音波モータの特徴部の一つである前記振動体部4について詳細に説明する。 Hereinafter, the vibrating body part 4 which is one of the characteristic parts of the ultrasonic motor according to the first embodiment will be described in detail.
前記圧電体部4bは、板状圧電素子が積層された構造を含む部材である。この圧電体部4bを構成する板状圧電素子の材質は、例えば、厚さ100μmのチタン酸ジルコン酸鉛(所謂PZT)系圧電セラミックス素子である。
The
前記板状圧電素子は、片面に複数の内部電極(電極膜)が設けられており、それら内部電極のうちの2つの内部電極は駆動用電極であり、残りの内部電極は振動検出用電極である。これら内部電極の材質としては、例えば、厚さ4μmの銀パラジウム合金を挙げることができる。 The plate-like piezoelectric element is provided with a plurality of internal electrodes (electrode films) on one surface, two of the internal electrodes are drive electrodes, and the remaining internal electrodes are vibration detection electrodes. is there. As a material of these internal electrodes, for example, a silver palladium alloy having a thickness of 4 μm can be mentioned.
図2Aは、前記圧電体部4bの一構成例を示す図である。図2Aに示すように、圧電体部4bは、内部電極が圧電的に分極された領域である活性層11と、分極されていない領域である不活性層13と、を備える。製造方法の詳細は後述するが、図2Aに示すように活性層11は前記内部電極が分極されて活性化された板状圧電素子11aが積層されて成る層であり、不活性層13は不活性(未分極)部材13aから成る層である。ここで、不活性部材13aは、例えば板状圧電素子11aを積層して形成し且つ当該板状圧電素子11aの内部電極を圧電的に分極させない構成とすればよい。
FIG. 2A is a diagram illustrating a configuration example of the
前記不活性層13は、従来の超音波モータにおける所謂“弾性体”に相当する。本第1実施形態に係る超音波モータでは、従来の超音波モータにおける“弾性体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの不活性層13)と、従来の超音波モータにおける“圧電体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの活性層11)と、を一体的に構成する。
The
前記活性層11は、詳細には、+極の内部電極が設けられた板状圧電素子11aと、−極の内部電極が設けられた板状圧電素子11aと、が交互に積層されて構成されている。このような積層化には接着剤を用いても良いし、一体焼成法によっても良い。
More specifically, the
図2Bは、内部電極及び外部電極の配置例を示す図である。図2Bに示すように、内部電極としては駆動用内部電極14Aと、振動検出用内部電極14Bとが設けられている。そして、これら駆動用内部電極14Aと振動検出用内部電極14Bの各々について、外部電極として、活性層11に対応する層に対して+極の外部電極15aと−極の外部電極15bとが設けられている。このように、各々同じ極且つ同じ相の内部電極同士が、それぞれ対応する外部電極により、電気的に接続され短絡されている。
FIG. 2B is a diagram illustrating an arrangement example of internal electrodes and external electrodes. As shown in FIG. 2B, a drive
そして、圧電的に活性化させたい領域に対応する板状圧電素子11aにおける+極の内部電極と−極の内部電極との間に高電圧を印加することで、当該内部電極を分極して圧電的に活性化させ、活性層11とすることができる。
Then, by applying a high voltage between the positive electrode and the negative electrode in the plate-like
上述したような構成を採り、前記活性層11に所定の電圧を印加することで、振動体部4には縦一次振動及び捻り二次振動が生じる。この縦振動と捻り振動とが合成された振動によって、振動体部4とロータ8との接触部には楕円振動が生じる。この楕円振動によりロータ8が回転する。
By adopting the above-described configuration and applying a predetermined voltage to the
ここで、圧電体部4bの全長と周波数調整部4cの全長との寸法比(換言すれば、圧電体部4bと周波数調整部4cとの接着部位である溝の位置)により、縦振動と捻り振動の共振周波数差は変化する。また、ロータ8と駆動子3との接触圧を適性にすることで、縦振動と捻り振動の共振周波数を一致させることができる。
Here, longitudinal vibration and torsion are caused by a dimensional ratio between the total length of the
以下、図1乃至図2Bに示す圧電体部4bの製造方法例を、図3乃至図7を参照して説明する。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the
≪製造方法例1≫
図3は圧電体部4bの製造方法の一例を示す図である。図3に示す例では、板状圧電素子11aを、高さ方向(図3に示す中心軸100方向)に対し垂直となる面から所定の傾斜角度θを持たせた状態で、板状圧電素子11aの厚み方向に積層する。そして、前記板状圧電素子11aの上下端面を、図3に示すように当該上下端面と平行な上下端面を有する不活性部材13aで挟み込む。この不活性部材13aは、不活性層13を形成する部材である。図3に示すように、前記板状圧電素子11aの上下端面と前記不活性部材13aの上下端面とは互いに平行である。そして、図3に示す切断領域17に対応する領域で当該積層体を切断することで、圧電体部4bが切り出される。
<< Production Method Example 1 >>
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the
換言すれば、製造方法例1では、内部電極としての電極膜を形成する表面と外形面とが直角を為すような形状の板状圧電素子11aを、その厚み方向に対し垂直となる面から、所定の傾斜角度で、所定の量且つ所定の方向にずらしながら、その厚み方向に積層する。このように積層した後、その上下面に、所定の厚みを有する不活性部材13aを設ける。その後、上述したように切断領域17に対応する領域を切り出すように当該積層体を切断することで、前記圧電体部4bの上下端面がその外形面と直角を為すように形成される。このような工程によって、活性層11は、圧電体部4bの上下端面から所定の傾斜角度もって設けられている構成の圧電体部4bが実現する。
In other words, in the manufacturing method example 1, the plate-like
≪製造方法例2≫
図4は圧電体部4bの製造方法の一例を示す図である。図4に示す例では、板状圧電素子11aを、高さ方向(図4に示す中心軸100方向)に対し垂直となる面から所定の傾斜角度θを持たせた状態で、板状圧電素子11aの厚み方向に積層させる。そして、図4に示す切断領域17で当該積層体を切断することで、圧電体部4bが切り出される。
≪Production method example 2≫
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the
その後、上述した分極処理を行う際に、不活性層13とする領域の板状圧電素子11aの内部電極を分極させない。すなわち、活性層11とする領域の板状圧電素子11aの内部電極に対応する+極の外部電極15aと−極の外部電極15bとの間に高電圧を印加して分極し、圧電的に活性化させる。このようにして、分極領域である活性層11と、分極されていない領域である不活性層13と、を設ける。
Thereafter, when the polarization treatment described above is performed, the internal electrode of the plate-like
換言すれば、製造方法例2では、内部電極としての電極膜を形成する表面と外形面とが直角を為すような直方体形状の板状圧電素子11aを、その厚み方向に対し垂直となる面から、所定の傾斜角度で、所定の量且つ所定の方向にずらしながら厚み方向に積層する。このように積層した後、従来の超音波モータにおける“弾性体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの不活性層13)を設ける為に、不活性層13を形成する板状圧電素子11aを更に積層し且つ当該積層に係る板状圧電素子11aには分極処理を行わない。なお、上述したように切断領域17に対応する領域を切り出すように当該積層体を切断することで、前記圧電体部4bの上下端面がその外形面と直角を為すように形成される。このようにして、製造方法例1を採る場合と同様の構成の圧電体部4bを製造することができる。
In other words, in manufacturing method example 2, the rectangular parallelepiped plate-shaped
<製造方法例1及び製造方法例2に特有の効果>
製造方法例1及び製造方法例2によれば、従来の超音波モータにおける“弾性体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの不活性層13)と、従来の超音波モータにおける“圧電体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの活性層11)と、を一体的に構成する。従って、組立工数が大幅に削減されると共に、個々の超音波モータ間の性能ばらつきが大幅に抑制される。また、従来の超音波モータにおける“弾性体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの不活性層13)と、従来の超音波モータにおける“圧電体”(本第1実施形態に係る超音波モータにおける圧電体部4bの活性層11)に設けられた内部電極と、の回転方向における位置決めが不要になるため、更に性能のばらつきが低減される。つまり、高性能で性能ばらつきも小さい低コストの超音波モータが実現する。
<Effects Specific to Manufacturing Method Example 1 and Manufacturing Method Example 2>
According to the manufacturing method example 1 and the manufacturing method example 2, the “elastic body” in the conventional ultrasonic motor (the
換言すれば、内部電極が形成された面とその外形面とが直角を為している板状圧電素子を所定の傾斜角度で厚み方向に積層した後に外形を切断する製造方法を採ることで、圧電体部4bを製造する為の加工工程は非常に簡易な工程となる。板状圧電素子11aを積層する工程についても、外形を基準に位置決めすれば簡易に積層することが可能である。さらに、不要な領域については積層後の圧電体部4bの状態に応じて切断するので、より低コストな超音波モータを提供することができる。
In other words, by adopting a manufacturing method of cutting the outer shape after laminating the plate-like piezoelectric element in which the surface on which the internal electrode is formed and the outer surface form a right angle in the thickness direction at a predetermined inclination angle, The machining process for manufacturing the
≪製造方法例3≫
図5は圧電体部4bの製造方法の一例を示す図である。図5に示す例では、内部電極としての電極膜を形成する表面と、その外形面とが直角となっている長方形の板状圧電素子11aを、その厚み方向に平行に積層する。そして、前記板状圧電素子11aの上下端面を、図5に示すように当該上下端面と平行な上下端面を有する不活性部材13aで挟み込む。この不活性部材13aは、不活性層13を形成する部材である。
<< Production Method Example 3 >>
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the
その後、図5に示す切断領域17に対応する領域を切断することで、四角柱形状の圧電体部4bが切り出される。すなわち、板状圧電素子11aが積層方向に対して所定の傾斜角度を持つように当該積層体の上下面について切断し、且つ上下端面と外形面とが直角となるように積層方向と平行な面についても切断する。
After that, by cutting a region corresponding to the cutting
≪製造方法例4≫
図6は圧電体部4bの製造方法の一例を示す図である。図6に示す例では、内部電極としての電極膜を形成する表面とその外形面とが直角を為す板状圧電素子11aを、その厚み方向に平行に積層する。そして、このように板状圧電素子11aの積層で形成した積層体を、その上下端面が積層方向に対して所定の傾斜角度を持つように、当該積層体を切断する。つまり、図6に示す切断領域17に対応する領域を切断することで、四角柱形状の圧電体部4bが切り出される。
<< Production Method Example 4 >>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the
その後、上述した分極処理を行う際に、不活性層13とする領域の板状圧電素子11aの内部電極を分極させない。すなわち、活性層11とする領域の板状圧電素子11aの内部電極に対応する+極の外部電極15aと−極の外部電極15bとの間に高電圧を印加して分極し、圧電的に活性化させる。このようにして、分極領域である活性層11と、分極されていない領域である不活性層13と、を設ける。このようにして、上下端面が外形面と直角を為し、不活性層13に挟まれた活性層11は上下端面から所定の傾斜角度もって配置された構成の圧電体部4bが形成される。
Thereafter, when the polarization treatment described above is performed, the internal electrode of the plate-like
<製造方法例3及び製造方法例4に特有の効果>
製造方法例3及び製造方法例4によれば、製造方法例1及び製造方法例2に特有の効果を奏する上に、次のような効果を奏する。すなわち、板状圧電素子11aの積層工程において積層方向が単純に厚み方向と平行な方向である為、より簡易な積層工程となる。
<Effects Specific to Manufacturing Method Example 3 and Manufacturing Method Example 4>
According to Manufacturing Method Example 3 and Manufacturing Method Example 4, in addition to the effects specific to Manufacturing Method Example 1 and Manufacturing Method Example 2, the following effects are achieved. That is, in the laminating process of the plate-like
≪製造方法例5≫
図7Aは圧電体部4bの製造方法の一例を示す図である。図7Aに示すように、圧電体部4bを構成する圧電素子として、電極膜を形成する面が円形形状の円盤状圧電素子11bを用いてもよい。この場合にも、製造方法例1及び製造方法例3のように、円盤状圧電素子11bをその厚み方向と平行な方向に積層して活性層11を形成し、且つ該活性層11の上下面には、図7Aに示すように当該上下端面と平行な上下端面を有する不活性部材13aで挟み込む。この不活性部材13aは、不活性層13を形成する部材である。
<< Production Method Example 5 >>
FIG. 7A is a diagram illustrating an example of a method for manufacturing the
その後、不活性部材13aを所定の傾斜角度で切断することで、活性層11を構成する円盤状圧電素子11bの電極膜形成面と、圧電体部4bの上下端面と、が所定の傾斜角度を有する構成の圧電体部4bが形成される。
Thereafter, the
なお、製造方法例2及び製造方法例4の製造方法を本製造方法例5に適用しても勿論よい。すなわち、高さ方向全体に渡って円盤状圧電素子11bを積層後、積層方向に対して所定の傾斜角度で、圧電体部4bを切断して圧電体部4bを切り出す。なお、このとき切断に係る上下端面は互いに平行な面となる。そして、上述した分極処理を行う際に、不活性層13とする領域の板状圧電素子11aの内部電極を分極させない。
Of course, the manufacturing methods of manufacturing method example 2 and manufacturing method example 4 may be applied to this manufacturing method example 5. That is, after laminating the disk-shaped
図7Bに示すように、円盤状圧電素子11bには、内部電極として駆動用内部電極14Aと、振動検出用内部電極14Bとが設けられている。そして、活性層11とする領域の板状圧電素子11aの内部電極に対応する+極の外部電極15aと−極の外部電極15bとの間に高電圧を印加して分極し、圧電的に活性化させる。このようにして、分極領域である活性層11と、分極されていない領域である不活性層13と、を設ける。
As shown in FIG. 7B, the disk-shaped
<製造方法例5に特有の効果>
上述したように円盤状圧電素子11bを用いることで、圧電体部4bは円柱形状となる。円柱形状は捻じれ振動を起こし易い形状である。さらには、円柱形状を採ることで圧電体部4bの対称性が高まり、超音波モータ全体としての形状も対称性が高まる。この為、本製造方法例5によれば、より高効率の超音波モータが実現する。
<Effects Specific to Manufacturing Method Example 5>
As described above, by using the disk-shaped
以上説明したように、本第1実施形態によれば、従来より超音波モータの製造工程で必要とされている弾性体と圧電体との当てつけ・位置決め工程を必要とせず、大幅に簡略化された製造工程で製造でき、且つ性能面でのばらつきを大幅に抑制可能な超音波モータを提供することができる。 As described above, according to the first embodiment, the abutting / positioning process between the elastic body and the piezoelectric body, which has been conventionally required in the manufacturing process of the ultrasonic motor, is not required and is greatly simplified. Therefore, it is possible to provide an ultrasonic motor that can be manufactured in the same manufacturing process and can greatly suppress variation in performance.
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態に係る超音波モータについて説明する。なお、説明の重複を避ける為、第1実施形態に係る超音波モータとの相違点を説明する。図8は、本第2実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the ultrasonic motor according to the first embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic motor according to the second embodiment.
本第2実施形態に係る超音波モータでは、第1実施形態に係る超音波モータの中心軸シャフト6の代わりに、心棒6´が図8に示すように周波数調整部4cと一体に設けられている。心棒6´は、その先端から中央部に渡ってねじ山加工されてねじ山が設けられている。圧電体部4bは心棒6´に挿入されており、上方からナット9によって押圧されている。このようにして圧電体部4bと周波数調整部4cとが強固に固定される。そして、心棒6´を基準に、ナット9の上面に駆動子3が接着され、更にロータ8、押圧部2がこの順に心棒6´に挿入されて構成される。
In the ultrasonic motor according to the second embodiment, instead of the
以上説明したように、本第2実施形態によれば、第1実施形態に係る超音波モータと同様の効果を奏する上に次のような効果を奏する超音波モータを提供することができる。すなわち、本第2実施形態に係る超音波モータは、周波数調整部4cと圧電体部4bとは互いの平面部同士により接触する為、性能的により安定した超音波モータが実現する。また、周波数調整部4cと圧電体部4bとは、上述した心棒6´に設けられたねじ山を利用したねじの締め込み作用で強固に固定される為、これらを接着する為の工程が必要無くなる。従って、超音波モータとしては温度特性等における安定性がより向上する。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to provide an ultrasonic motor that has the following effects in addition to the same effects as the ultrasonic motor according to the first embodiment. That is, in the ultrasonic motor according to the second embodiment, since the
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態に係る超音波モータについて説明する。なお、説明の重複を避ける為、第1実施形態に係る超音波モータとの相違点を説明する。図9は、本第3実施形態に係る超音波モータの一構成例を示す図である。
[Third Embodiment]
Hereinafter, an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention will be described. In order to avoid duplication of explanation, differences from the ultrasonic motor according to the first embodiment will be described. FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of the ultrasonic motor according to the third embodiment.
本第3実施形態では、振動体部4の各部が次のような工程によって全て一体に形成されている。すなわち、本第3実施形態に係る超音波モータでは、不活性層として、第1実施形態と同様に活性層11を挟み込む不活性層13の他に、周波数調整部として機能する周波数調整不活性層13´を形成する。
In the third embodiment, all the parts of the vibrating body part 4 are integrally formed by the following process. That is, in the ultrasonic motor according to the third embodiment, as an inactive layer, in addition to the
換言すれば、活性層11の下部に設けられた不活性層13に溝部を設ける加工を施して前記周波数調整不活性層13´を形成する。これにより、振動体部4全体を一体として形成することができる。
In other words, the frequency adjusting
なお、前記振動体部4には貫通孔が設けられており、その貫通孔には端部にフランジ6aが設けられた中心軸6´´が挿通されている。また、図9に示すように、振動体部4の下部から前記中心軸6´´が挿入される構成を採ることで、振動体部4の上部から前記中心軸6´“が抜けてしまうことがない。また、図示はしていないが、振動体部4の上部には第1実施形態に係る超音波モータと同様にロータや押圧部等が配置されている。
Note that the vibrating body portion 4 is provided with a through hole, and a
以上説明したように、本第3実施形態によれば、第1実施形態に係る超音波モータと同様の効果を奏する上に、次の様な効果を奏する超音波モータを提供することができる。すなわち、本第3実施形態に係る超音波モータによれば、振動体部4に周波数調整部を設ける工程(接着工程)が不要となる為、より高性能でばらつきが少なく且つ低コストな超音波モータを提供することができる。 As described above, according to the third embodiment, it is possible to provide an ultrasonic motor having the following effects in addition to the same effects as the ultrasonic motor according to the first embodiment. That is, according to the ultrasonic motor according to the third embodiment, the step of providing the frequency adjusting unit (adhesion step) in the vibrating body unit 4 is not necessary, so that the ultrasonic wave having higher performance, less variation, and lower cost. A motor can be provided.
以上、第1実施形態乃至第3実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、種々の変形及び応用が可能なことは勿論である。 The present invention has been described based on the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications can be made within the scope of the gist of the present invention. Of course, it is possible.
さらに、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示する複数の構成要件の適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示す全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention can be achieved. In the case of being obtained, a configuration from which this configuration requirement is deleted can also be extracted as an invention.
2…押圧部、 3…駆動子、 4…振動体部、 4b…圧電体部、 4c…周波数調整部、 6…中心軸シャフト、 6´…心棒、 6a…フランジ、 6´´…中心軸、 8…ロータ、 9…ナット、 11…活性層、 11a…板状圧電素子、 11b…円盤状圧電素子、 13…不活性層、 13a…不活性部材、 13´…周波数調整不活性層、 14A…駆動用内部電極、 14B…振動検出用内部電極、 15a,15b…外部電極、 15a…外部電極、 15b…外部電極。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記振動体は、
複数の板状圧電素子から成る多層構造を採り且つ前記板状圧電素子に設けられた電極膜が分極されて圧電的に活性化された活性層と、前記圧電体の高さ方向において前記活性層を挟み込むように設けられた不活性層と、前記ロータ及び前記駆動子との中心位置決めをするシャフトを挿入する為の貫通孔と、を備える圧電体と、
前記縦振動及び前記捻じれ振動の周波数を調整する周波数調整部と、
を具備し、
前記活性層は、前記圧電体の高さ方向と直角を為す面に対して所定の傾斜角度を有し、前記不活性層のうち前記駆動子に対向する面及び前記周波数調整部に対向する面は、前記圧電体の高さ方向と垂直を為す面と平行であり且つ前記圧電体における側面に対して直角を為すことを特徴とする超音波モータ。 Utilizing the stretching vibration of the piezoelectric body, longitudinal vibration and torsional vibration are simultaneously excited in the vibrating body including the piezoelectric body, and elliptical motion is excited in the driver provided on the end face of the vibrating body, An ultrasonic motor that rotates a rotor by a driver;
The vibrator is
An active layer having a multilayer structure composed of a plurality of plate-like piezoelectric elements and having an electrode film provided on the plate-like piezoelectric element polarized and piezoelectrically activated, and the active layer in the height direction of the piezoelectric body A piezoelectric body comprising an inactive layer provided so as to sandwich the shaft, and a through hole for inserting a shaft for positioning the center of the rotor and the driver;
A frequency adjusting unit for adjusting the frequency of the longitudinal vibration and the torsional vibration;
Comprising
The active layer has a predetermined inclination angle with respect to a surface perpendicular to the height direction of the piezoelectric body, and a surface of the inactive layer that faces the driver and the surface that faces the frequency adjusting unit. Is an ultrasonic motor characterized by being parallel to a plane perpendicular to the height direction of the piezoelectric body and perpendicular to a side surface of the piezoelectric body.
前記圧電体は、積層された前記板状圧電素子を、前記活性層が前記圧電体の高さ方向と直角を為す面に対して所定の傾斜角度を有するように切断して形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。 In the plate-like piezoelectric element, the electrode film forming surface and the side surface form a right angle,
The piezoelectric body is formed by cutting the laminated plate-shaped piezoelectric element so that the active layer has a predetermined inclination angle with respect to a plane perpendicular to the height direction of the piezoelectric body. The ultrasonic motor according to claim 1.
Priority Applications (1)
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