JP2017108617A5 - - Google Patents

Claims (25)

1. 円環状の振動子と円環状の接触体とを備えた超音波モータであって、
   前記振動子は、前記接触体と接する円環状の振動板と、圧電素子を備え、
   前記円環状の振動板は、面上に放射状に伸びる溝部をＸ箇所に有し、該円環状の振動板の外径を２Ｒ（単位ｍｍ）としたとき、
   前記Ｘは２Ｒ／０．８５−５≦Ｘ≦２Ｒ／０．８５＋１０を満たす自然数であり、
   隣接する前記溝部同士を隔てる隔壁部の外径側の円周方向の長さの平均値Ｌ_ｔｏｐと前記溝部の外径側の円周方向の長さの平均値Ｌ_ｂｔｍの比は０．８０≦Ｌ_ｔｏｐ／Ｌ_ｂｔｍ≦１．３５の範囲にあり、
   前記Ｘ箇所の溝部の中心深さを円周方向に順にＤ_１〜Ｄ_ｘとしたとき、該Ｄ _１ 〜Ｄ _Ｘ は、５種以上の異なる値を取る
   ことを特徴とする超音波モータ。
2. 前記圧電素子は室温におけるヤング率が１１０ＧＰａ以上１４５ＧＰａ以下である圧電セラミックスを有することを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。
3. 前記Ｄ_１〜Ｄ_Ｘの最大値と最小値との差分が前記振動板の最大厚みＴ_ｄｉａに対して５％以上２５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波モータ。
4. 前記Ｄ_１〜Ｄ_Ｘの平均値Ｄ_ａｖｅが前記振動板の最大厚みＴ_ｄｉａに対して２５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の超音波モータ。
5. 前記圧電素子は円環状であって、円環状に配置された圧電セラミックスと、該圧電セラミックスの前記振動板と対向する面上に該圧電セラミックスと該振動板との間に挟まれるように設けられた共通電極と、該圧電セラミックスの前記共通電極が設けられた面とは反対側の面上に設けられた複数の電極とを有しており、該複数の電極は、２つの駆動相電極と１つ以上の非駆動相電極と１つ以上の検知相電極よりなり、前記円環状の圧電素子の面上の任意の位置を通る、当該円環と中心を共にする円の円周を７等分した１つの円弧の長さをλとして円周長を７λで表したとき、前記２つの駆動相電極の円周方向の長さはそれぞれ３λであり、それらは円周方向にλ／４および３λ／４の長さを有する２つの間隔部により互いに円周方向に離隔され、前記圧電セラミックスの各駆動相電極と接する部分は円周方向に交互に極性が反転する６つの分極部からなり、前記１つ以上の非駆動相電極および前記１つ以上の検知相電極は前記２つの間隔部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の超音波モータ。
6. 前記振動板の外径２Ｒが９０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の超音波モータ。
7. 前記振動板の内径２Ｒ_ｉｎ（単位ｍｍ）が、２Ｒ−１６≦２Ｒ_ｉｎ≦２Ｒ−６の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の超音波モータ。
8. 前記圧電セラミックスは円環状の一片の圧電セラミックスであり、該圧電セラミックスの外径が、前記振動板の外径より小さく、かつ、該圧電セラミックスの内径が、前記振動板の内径より大きいことを特徴とする請求項５に記載の超音波モータ。
9. 前記振動板の最大厚みＴ_ｄｉａが、４ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の超音波モータ。
10. 前記振動板が、鋼を５０質量％以上、クロムを１０．５質量％以上含有する合金よりなることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の超音波モータ。
11. 前記Ｘが偶数であり、前記Ｄ_１〜Ｄ_ｘのうち、Ｄ_１〜Ｄ_Ｘ／２の深さ変動とＤ_{Ｘ／２＋１}〜Ｄ_Ｘの深さ変動とが一致することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の超音波モータ。
12. 前記検知相電極に最も近接する溝部の中心深さをＤ_ｓｅｎ（ｓｅｎは１≦ｓｅｎ≦Ｘの自然数）としたときに、｜Ｄ _{ｓｅｎ＋１} −Ｄ _{ｓｅｎ−１} ｜／Ｄ_ｓｅｎが５％以下であることを特徴とする請求項５に記載の超音波モータ。
13. 前記溝部の中心深さが極大となる溝部が１２箇所以上あることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の超音波モータ。
14. 前記極大となる溝部のうち、その中心深さが前記Ｄ_１〜Ｄ_Ｘの平均値Ｄ_ａｖｅの１．１５倍以上１．３０倍以下である溝部が８箇所以上であることを特徴とする請求項１３に記載の超音波モータ。
15. 前記極大となる溝部のうち、中心深さが最も大きい溝部と二番目に大きい溝部の間に位置する溝部の数Ｉが、Ｉ≧Ｘ／１８の関係を満たすことを特徴とする請求項１３または１４に記載の超音波モータ。
16. 前記圧電素子が下記一般式（１）
    （Ｂａ_１−ｓＣａ_ｓ）ＴｉＯ_３ （１）
    （式中、０．１０≦ｓ≦０．３０）
    または、下記一般式（２）
    （Ｎａ_ｑＢａ_１−ｒ）（Ｎｂ_ｒＴｉ_１−ｒ）Ｏ_３ （２）（式中、０．８０≦ｑ≦０．９５、０．８５≦ｒ≦０．９５）
    で表わされるペロブスカイト型金属酸化物を主成分とし、該圧電セラミックスに含まれる主成分以外の金属成分の含有量が前記金属酸化物１００重量部に対して金属換算で１重量部以下であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の超音波モータ。
17. 前記圧電素子は鉛の含有量が１０００ｐｐｍ未満である圧電セラミックスを有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか一項に記載の超音波モータ。
18. 前記２Ｒは５７ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の超音波モータ。
19. 前記Ｄ _１ 〜Ｄ _Ｘ は１つ以上の正弦波を重ね合せた曲線に沿うように変化していることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか一項に記載の超音波モータ。
20. 前記Ｄ _１ 〜Ｄ _ｘ の変化における極大となる溝部と極小となる溝部とがそれぞれ１２箇所以上１６箇所以下あることを特徴とする請求項１９に記載の超音波モータ。
21. 前記Ｄ _１ 〜Ｄ _ｘ の変化における極大となる溝部と極小となる溝部とは互いに隣接しないことを特徴とする請求項１９または２０に記載の超音波モータ。
22. 請求項１乃至２１のいずれか一項に記載の超音波モータと、該超音波モータと電気的に接続される駆動回路を少なくとも有することを特徴とする駆動制御システム。
23. 前記駆動回路が前記振動子に７次の曲げ振動波を発生させる信号発生機構を有することを特徴とする請求項２２に記載の駆動制御システム。
24. 請求項２２または２３に記載の駆動制御システムと前記超音波モータに力学的に接続した光学部材とを少なくとも有することを特徴とする光学機器。
25. 円環状の振動子であって、
    円環状の振動板と、圧電素子を備え、
    前記円環状の振動板は、面上に放射状に伸びる溝部をＸ箇所に有し、該円環状の振動板の外径を２Ｒ（単位ｍｍ）としたときに、
    前記Ｘは２Ｒ／０．８５−５≦Ｘ≦２Ｒ／０．８５＋１０を満たす自然数であり、前記２Ｒは５７ｍｍ以上であり、
    隣接する前記溝部同士を隔てる隔壁部の外径側の円周方向の長さの平均値Ｌ_ｔｏｐと前記溝部の外径側の円周方向の長さの平均値Ｌ_ｂｔｍの比は０．８０≦Ｌ_ｔｏｐ／Ｌ_ｂｔｍ≦１．３５の範囲にある
    ことを特徴とする振動子。