JP2512125Y2 - 超音波モ―タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、ステータにロータを圧接し、ステータに生
じる進行波によりロータを回転させるようにした超音波
モータに関し、特にステータの振動中心を中央側に移し
て、進行波を有効にロータに作用させるようにしたもの
である。

［従来の技術］ 超音波モータは、ステータの一方の面に多数の圧電素
子をその駆動用高周波電圧の波長の1/2ピッチで配置す
るか、あるいは、そのように圧電体を分極させて設けら
れる。多数の圧電素子はλ/4の間隔をあけて２組に区分
し、それぞれに90°位相差のある高周波電圧を印加させ
ることにより、ステータに進行波を生じさせている。そ
してステータの他の面に圧接したロータを、進行波によ
り回転させるようになっている。

従来の円盤状のステータは、第３図に示すように基板
に固定される中央部Ａが厚肉に形成され、かつ圧電体が
接着される外周部Ｂも厚肉に形成され、両者の間の中間
部Ｃが薄肉に形成されている。このようにステータの中
間部を薄肉に形成したのは、振動される外周部を固定状
態の中央部にそのまま連結させると、外周部の振動が阻
害されると考えられたので、それを防止するためであっ
た。またその場合のステータの振動中心Ｏは、第３図に
示すくびれ位置の２箇所であり、その振動中心Ｏが振動
の節になる。

［考案が解決しようとする課題］ 前記従来技術の記載のような形状にステータが形成さ
れた場合、圧電体によりステータの外周部を振動させる
と、第４図に示すようにステータの平面に対して角θ傾
いた方向に振動し、ロータの振動に作用する回転軸方向
のξ_１の振動の他に、ステータの半径方向の振動ξ_ｒが
生じている。この半径方向の振動ξ_ｒは、ロータの駆動
に作用させることができず、エネルギーの損失になって
しまい、ひいてはモータ効率を十分に向上させることが
できなかった。

すなわち、従来のステータは、外周厚肉部と中央の厚
肉取付け部との間が薄肉であり、振動の半径方向成分が
大きく、周方向成分を十分に大きくすることができなか
った。

そこで本考案は、ステータの中央部の剛性を大きくし
て、圧電体によりステータに生じる振動の半径方向の成
分を低減させて円周方向成分を大きくし、モータ効率を
向上させることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本考案は、円盤状のステータの中央部を基板に固定す
るとともに外周部に圧電体を接着し、この圧電体を２組
に区分してそれぞれに互いに90°位相差のある駆動用高
周波電圧を印加して進行波を発生させ、ステータの他の
面に圧接したロータを進行波により回転させるようにし
た超音波において、ステータは基板への中央側取付け部
分の少なくとも外周部が厚肉に形成されるとともに、ス
テータの外周部が厚肉に形成されてロータ側の面に多数
の放射状の突条が形成され、ステータの外周の厚肉部と
ステータの前記の取付け側厚肉部との間には、外周側か
ら中央側に向かって漸次薄肉となる形状を備え且つ中央
側の厚肉部に連接された勾配部が形成されていることを
特徴とする。

［作用］ 上記手段の超音波モータのステータは、外周の厚肉部
から中央部に向って漸次薄肉となる形状になっているの
で、ステータの中央部の剛性が大きくなる。このため圧
電体によりステータの外周部が振動されても、半径方向
の振動成分が小さくなり、ロータ駆動として作用しない
振動成分を低減できるので、円周方向成分を大きくする
ことができる。このためエネルギー損失も少なくなり、
モータの出力効率が向上する。

なお、ステータの外周部と中央部との間の剛性を大き
くしているが、その部分は中央部に向かって漸次薄肉と
なり、中央厚肉部への連接部が最小肉厚となって振動の
節となるので、ステータの中央取付け部が外周部の振動
を阻害することはない。

［実施例］ 本考案の実施例を第1,2図により説明する。

超音波モータは、基板１上に円盤状のステータ２が重
ねられ、さらにその上に摩擦材を介してロータ３が重ね
られ、ステータ２に後記のように生じる進行波によりロ
ータ３を回転させるようになっている。なお、ステータ
２もしくはロータ３の材質等を選択することにより、両
者間に摩擦が生じるようにすれば、両者間の摩擦材は不
要である。

ロータ３がステータ２の進行波を受けて回転するため
には、ロータ３をステータ２に圧接させる必要があり、
ロータ３は摩擦材４を介して皿バネ５によりステータ側
に押圧されるようになっている。皿バネ５の中心側基部
は、出力軸６の鍔部6aに取付けられ、ロータ３が回転し
たときに皿バネ５を介して出力軸６も一体に回転するよ
うになっている。なお、出力軸６はロータ３とステータ
２と基板１の各中央孔を貫通し、その出力軸６は基板１
に設けた軸受け７と、ロータ３の上部を覆うケーシング
８に設けたスラスト軸受け９とに保持される。

ステータ２は弾性体により形成され、その外周部は基
板１から離れていて、ステータ２の基板１側の面に圧電
体10が接着されている。圧電体10は環状に配置され、そ
れに印加する駆動用高周波電圧の波長λの1/2ピッチの
複数の圧電素子に分極され、複数の圧電素子は1/4λだ
け離した２組の圧電体部分に分けられる。そして２組の
圧電体部分にそれぞれ90°位相差のある高周波電圧を印
加することにより、ステータ２に波長λの進行波を生じ
させるようになっている。なお、進行波の振幅を大きく
するため、ステータ２のロータ３側の外周部に放射状の
多数の突条2aが設けられる。

ステータ２の外周部は厚肉になっており、中央部の基
板１に取付けられる部分も厚肉になっている。なお本実
施例ではステータ２の中央部における出力軸に近い部分
は、薄肉になっているが、中央部全体を厚肉に形成して
もよい。

ステータ２の外周の厚肉部と前記の取付け側肉厚部と
の間は勾配部により連接され、すなわち外周部から中央
取付け側の厚肉部に向かって漸次薄肉となるテーパ面2b
に形成され、ステータ２の外周部と中央部との間の剛性
を大きくするとともに、振動中心O₁はテーパ面2bの最小
肉厚部のくびれ部に位置させた。そしてその振動中心O₁
が振動の節となるようにした。このようにして、ステー
タの中央寄りの部分の剛性を大きくしているので、圧電
体10によりステータ２に生じる半径方向の振動成分が小
さくなって円周方向の振動成分を大きくすることができ
る。また、ステータ２における振動中心O₁が振動の節と
なるので、外周部の振動がステータ２の中央取付け部に
阻害されることはない。

［考案の効果］ 本考案の超音波モータでは、ステータの外周部から中
央部に向って肉厚を漸次薄くすることによりステータの
剛性を大きくしているので、圧電体により振動された場
合に半径方向成分が小さくなる。このため、圧電体によ
る振動は円周方向成分が大きくなり、ロータを大きな推
力で回転でき、モータ効率を向上できるとともにエネル
ギ損失が減少する。また、ステータが外周部から中央部
に向かって漸次薄肉となり、中央取付け部への連接部が
振動の節となるようにしているので、外周部の振動が中
央取付け部に阻害されることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の超音波モータの部分断面図、第２図は
ステータの部分拡大断面図、第３図は従来のステータの
部分断面図、第４図は第３図の部分拡大図である。 2;ステータ、2b;ステータ面、3;ロータ 5;皿バネ、6;出力軸、10;圧電体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 桑原 保雄 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)考案者 梅村 千明 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (72)考案者 高田 明美 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイ シン精機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−206176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−204476（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円盤状のステータの中央部を基板に固定す
   るとともに外周部に圧電体を接着し、この圧電体を２組
   に区分してそれぞれ互いに90°位相差のある駆動用高周
   波電圧を印加して進行波を発生させ、ステータの他の面
   に圧接したロータを進行波により回転させるようにした
   超音波モータにおいて、ステータは基板への中央側取付
   け部分の少なくとも外周部が厚肉に形成されるととも
   に、ステータの外周部が厚肉に形成されてロータ側の面
   に多数の放射状の突条が形成され、ステータの外周の厚
   肉部とステータの前記の取付け側厚肉部との間には、外
   周側から中央側に向かって漸次薄肉となる形状を備え且
   つ中央側の厚肉部に連接された勾配部が形成されている
   ことを特徴とする超音波モータ。