JP2019162019A - 半径方向のプリロードがある自己回転式圧電モーター - Google Patents

Abstract

【課題】半径方向のプリロードがある自己回転式圧電モーターを提供する。【解決手段】１対のアーム３１’，３２’を有する共振器３０’を有しており、アームの一端どうしが接続領域３３’において接続しており、アームの２つの他端３１０’，３２０’が自由端であるような圧電アクチュエーターと、及び共振器に対して垂直に延在している円筒状部品２０を有している受動性要素とを有する自己回転式圧電モーター１００であって、円筒状部品２０は、当該円筒状部品に対するアームの自由端の摩擦によって回転することができ、各自由端には、隆起部４１，４２があり、この隆起部が互いの方に向かって延在しており、この隆起部どうしが円筒状部品の一区画のための配置空間を形成し、この圧電モーターは、配置空間内に円筒状部品のその一区画を保持する保持デバイス５１，５２を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、自己回転式圧電モーターの技術分野に関する。

自己回転式圧電モーターは、伝統的に、受動性要素と、及び圧電効果を用いて受動性要素を回転させるアクチュエーターとを有する。図１を参照すると、具体的には、受動性要素２０がシリンダーを有しており圧電アクチュエーターが接続領域３３において互いに接続された１対のアーム３１、３２によって形成されており実質的に音叉形又はＵ字形であるような共振器３０を有するような自己回転式圧電モーター１０が知られている。この圧電アクチュエーターは、さらに、２つの圧電素子（図示せず）を有しており、その各圧電素子は、アーム３１、３２の一方に取り付けられており、アームが振動を与えるようにするための励起手段としてはたらく。受動性要素２０は共振器３０のアーム３１、３２の間を通る。具体的には、受動性要素２０の側面の１つの領域が、両方の側にてアーム３１、３２の自由端３１０、３２０と接触しており、これによって、その接触領域に対するアーム３１、３２の自由端３１０、３２０の摩擦によって受動性要素２０が回転する。

この種のモーターは、共振器と円筒状部品の間の境界においてプリロードが作られていなければならず、モーターにパワー供給せずに、すなわち、アームを励起せずに、保持トルクをセットする。

本発明は、プリロードシステムが取り付けられた自己回転式圧電モーターを提案することを目的とする。

このために、本発明は、１対のアームを有する共振器を有しており、前記アームの一端どうしが接続領域において接続しており、前記アームの２つの他端が自由端であるような圧電アクチュエーターと、及び前記共振器に対して垂直に延在している円筒状部品を有している受動性要素とを有する自己回転式圧電モーターに関する。前記円筒状部品は、当該円筒状部品に対する前記アームの前記自由端の摩擦によって回転することができ、各自由端には、隆起部があり、この隆起部が互いの方に向かって延在しており、この隆起部どうしが前記円筒状部品の一区画のための配置空間を形成し、当該圧電モーターは、前記配置空間内に前記円筒状部品の前記一区画を保持する保持デバイスを有する。

「隆起部」とは、拡張部分が突き出ている隆起した部分を形成している要素を意味している。

本発明によると、円筒状部品と共振器の間に半径方向のプリロードが作られる。円筒状部品を保持する保持デバイスによって、共振器のアームの各端にある隆起部に対して半径方向の力が発揮される。用語「半径方向」は、円筒状部品の半径に対応しているものである。

このように、プリロードシステムは、隆起部及び保持デバイスによって形成されている。

第１の実施形態において、保持デバイスは、円筒状部品の一区画にて弾性力を発生させることができる。例えば、保持デバイスは、固定要素と弾性要素を有する。この弾性要素は、例えば、ばね、細長材、ゴム要素であり、一方では固定要素に固定され、他方では円筒状部品の前記一区画を支える。

第２の実施形態において、保持デバイスは、円筒状部品の前記一区画に磁力を発揮させることができる。例えば、保持デバイスは、アーム接続領域に固定される磁石を有し、円筒状部品の前記一区画は、磁性材料、例えば、強磁性体、を有し、これによって、円筒状部品の前記一区画と磁石の間に引力が発生する。なお、本発明の第１の実施形態と比べた第２の実施形態の利点の１つは、プリロードシステムが自立していることである。別の利点としては、弾性要素との接触によって発生する摩擦の影響を受けずに円筒状部品が自由に回転することができることがある。

１つの実施形態において、保持デバイスは、共振器の両方のアームに対して実質的に平行な力を発生させることができる。保持デバイスがばねのような弾性要素を有する場合、その弾性要素の軸は共振器のアームに対して実質的に平行である。保持デバイスが磁石を有する場合、その磁石はアームの自由端どうしに対して実質的に等距離に配置される。

本発明は、さらに、上にて詳細に説明しているような圧電モーターを有する計時器に関する。

非限定的な１つの実施形態において、計時器は、円筒状部品の一端に固定された針を有する。

添付の図面を参照しながら非限定的な例として与えられる以下の説明を読むことで、他の特徴や利点が明確になるであろう。

既に説明しており、従来技術に係る自己回転式圧電モーターの一部を概略的に示している側面図である。 本発明の第１の実施形態に係る自己回転式圧電モーターの一部を概略的に示している上方から見た図である。 図２の自己回転式圧電モーターの一部を概略的に示している側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る自己回転式圧電モーターの一部を概略的に示している上面図である。 本発明の第３の実施形態に係る自己回転式圧電モーターの一部を概略的に示している上面図である。 図４の自己回転式圧電モーター及びこのモーターに固定された針を有する計時器の一部を概略的に示している。

図２及び３は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モーター１００の一部を示しており、図４は、本発明の第２の実施形態に係る圧電モーター１０１を示しており、図５は、本発明の第３の実施形態に係る圧電モーター１０２を示している。３つの場合すべてにおいて、モーター１００、１０１、１０２は、円筒状部品２０を有する受動性要素と、及び圧電効果を用いて円筒状部品２０を回転させる圧電アクチュエーターとを有する。

圧電アクチュエーターは、圧電励起手段（図示せず）と、及び振動することができる２つのアーム３１’、３２’を有する共振器３０’とを有する。励起手段は、好ましいことに、２つの部分によって形成されており、その各部分は異なるアームに取り付けられている。しかし、他の形態の励起手段も可能である。 励起手段は、例えば、アームの間の接合部に配置された単一の部品によって形成されていることができる。励起手段に適切な電圧が与えられると、励起手段は変形して、機械的応力がアーム３１’、３２’に伝達され、このアーム３１’、３２’が振動し始める。励起手段がアーム上にて適切な形態となるように設計されマウントされていれば、所望の形態の多次元的な振動を達成することができる。

アーム３１’、３２’は、互いに接続領域３３’において接続され、この接続領域３３’から互いに実質的に平行に延在している。したがって、共振器は、全体として見ると、音叉形、すなわち、Ｕ字形である。しかし、この形には限定されない。接続領域３３’に接続されていない方のアームの端は、自由端３１０’、３２０’と呼ばれる。アーム３１’、３２’の振動の振幅は、これらの端３１０’、３２０’において最大である。

円筒状部品２０は、共振器３０’に対して実質的に垂直であるように延在している。すなわち、共振器３０’のアーム３１’、３２’の両軸を含む平面に対して垂直であり、２つの自由端３１０’、３２０’の間を通る。アーム３１’、３２’の自由端３１０’、３２０’の多次元的な振動によって、前記円筒状部品２０に対する前記自由端３１０’、３２０’の摩擦によって円筒状部品２０をその軸のまわりに回転させることが可能になる。

自由端３１０’、３２０’は、下で説明する圧電モーターの保持デバイスと組み合わさって、共振器３０’と円筒状部品２０の間にプリロードを作ることを可能にする特定の幾何学的構成を有する。より詳細には、各自由端３１０’、３２０’には、互いの方に向かって延在している隆起部４１、４２がある。各隆起部４１、４２には、傾斜面４１１、４２１があり、これによって、両方で配置空間を形成する。円筒状部品２０は、これらの隆起部４１、４２の傾斜面４１１、４２１と接触している。すなわち、円筒状部品２０の一区画２１（図３に示している）は、傾斜面４１１、４２１が形成している配置空間内にて押し込まれている。保持力によって、アーム３１’、３２’が延在している方向に平行に接続領域３３’の方へと圧力を前記一区画２１に与えることができ、これによって、前記一区画２１が前記傾斜面４１１、４２１に支えられる。

第１の実施形態において、前記保持デバイスは、ここではばね５２である弾性要素と、止め５１とを有する。ばね５２は、一方の側にて前記一区画２１に支えられ、他方の側にて止め５１に支えられ、これによって、傾斜面４１１、４２１に対して円筒状部品２０を押し付ける。

第２及び第３の実施形態において、保持デバイスは、接続領域３３’の側に配置された磁石６０を有し、一区画２１は、強磁性材料のような磁性材料を含有しており、これによって、一区画２１を磁石６０の方に引きつけ、結果的に、傾斜面４１１、４２１に引きつける。第２の実施形態においては、磁石６０は、接続領域３３’の内面３３１に固定され、これに対して、第３の実施形態においては、磁石６０は、接続領域３３’の外面３３２に固定される。内面３３１は円筒状部品２０に対向するように位置している面であり、外面３３２は内面３３１に対して反対側の面である。

最後に、図６は、第２の実施形態に係る圧電モーター１０１の円筒状部品２０の上端に固定された針９０を有する腕時計タイプの計時器８０を示している。しかし、本発明の実施形態の１つに係る圧電モーターを針ではなくディスク（例えば、日付ディスクや月の相ディスク）、車又はリングを回転駆動するように用いることができる。

添付の請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱せずに、上記の本発明の様々な実施形態に当業者に明らかな様々な改変、改善及び／又は組み合わせを行うことができることは明らかである。例えば、図示した実施形態において傾斜面４１１、４２１が平坦であるように示しているが、凹形であったり凸形であったりすることもできる。重要なことは、これらの面が円筒状部品２０の一区画２１と接触するように保持されることである。

１０、１００，１０１，１０２ 自己回転式圧電モーター
２０ 円筒状部品
２１ 一区画
３０’ 共振器
３１’、３２’ アーム
３３’ 接続領域
４１、４２ 隆起部
５１ 固定要素
５２ 弾性要素
６０ 磁石
８０ 計時器
９０ 針
３１０’、３２０’ 自由端

Claims (9)

1. １対のアーム（３１’、３２’）を有する共振器（３０’）を有しており、前記アームの一端どうしが接続領域（３３’）において接続しており、前記アームの２つの他端（３１０’、３２０’）が自由端であるような圧電アクチュエーターと、及び
   前記共振器（３０’）に対して垂直に延在している円筒状部品（２０）を有している受動性要素と
   を有する自己回転式圧電モーター（１００、１０１、１０２）であって、
   前記円筒状部品（２０）は、当該円筒状部品（２０）に対する前記アーム（３１’、３２’）の前記自由端（３１０’、３２０’）の摩擦によって回転することができ、
   各自由端（３１０’、３２０’）には、隆起部（４１、４２）があり、この隆起部（４１、４２）が互いの方に向かって延在しており、この隆起部（４１、４２）どうしが前記円筒状部品（２０）の一区画（２１）のための配置空間を形成し、
   当該圧電モーター（１００、１０１、１０２）は、前記配置空間内に前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）を保持する保持デバイス（５１、５２、６０）を有する
   圧電モーター。
2. 前記保持デバイス（５１、５２）は、前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）に対して弾性力を発生させることができる
   請求項１に記載の圧電モーター（１００）。
3. 前記保持デバイス（５１、５２）は、固定要素（５１）と弾性要素（５２）を有し、この弾性要素（５２）は、一方では前記固定要素（５１）に固定され、他方では前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）を支える
   請求項２に記載の圧電モーター（１００）。
4. 前記弾性要素（５２）の軸は、前記共振器（３０’）の前記アーム（３１’、３２’）に対して実質的に平行である
   請求項３に記載の圧電モーター（１００）。
5. 前記保持デバイス（６０）は、前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）に対して磁力を発生させることができる
   請求項１に記載の圧電モーター（１０１、１０２）。
6. 前記保持デバイス（６０）は、前記アーム（３１’、３２’）の前記接続領域（３３’）に固定される磁石（６０）を有し、
   前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）は、前記円筒状部品（２０）の前記一区画（２１）と前記磁石（６０）の間に引力を発生させるように磁性材料を含有している
   請求項５に記載の圧電モーター（１０１、１０２）。
7. 前記磁石（６０）は、前記アーム（３１’、３２’）の前記自由端（３１０’、３２０’）どうしに対して実質的に等距離に配置されている
   請求項６に記載の圧電モーター（１０１、１０２）。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の圧電モーター（１００、１０１、１０２）を有する計時器（８０）。
9. 前記円筒状部品（２０）の一端に固定された針（９０）を有する
   請求項８に記載の計時器（８０）。

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