JP2512875B2 - 超音波モ―タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超音波モータに関し、特に被駆動部と一体に
実装する場合に適用して好適なものである。

〔発明の概要〕

本発明は、超音波モータにおいて、圧電振動子の電極
板のうち、他の素子に電気的に接触しない電極板に対し
てホツト側電源を供給するようにしたことにより、簡易
な構成によつて電源のリークを有効に防止することがで
きる。

〔従来の技術〕

従来超音波モータとして第２図及び第３図の構成のも
のが提案されている。

超音波モータMTは、金属材料でなる円盤状振動体１、
第１及び第２の圧電振動子２及び３、円盤状支持板４と
を順次上方から同心的に積層してなるステータSTを有す
る。ステータSTの振動体１上には、上及び下方に回転軸
5A及び5Bを突出させてなる円盤状移動体５を有するロー
タRTが、移動体５の下面に付着されたスライダ６を介し
て振動体１の上表面に接触するように、ステータSTと同
心的に配設されている。

回転軸5Bは振動体１、圧電振動子２、３の中心孔を順
次挿通するように下方に延長し、下端部から回転自在に
軸受７が装着され、回転軸5Bの下端部に設けられた溝5C
にはめ込まれた受け板８及び軸受７間にコイルばね９を
介挿することにより、軸受７の環状突起部7Aを振動体１
の中心孔の縁部に下方から当接させることにより、移動
体５の下面に付されたスライダ６の下面に、コイルばね
９の弾発力に相当する加圧力で接触するようになされて
いる。

実際上ステータSTの振動体１、第１及び第２の圧電振
動子２及び３、支持板４は、例えばエポキシ系等でなる
接着剤によつて積層状態を維持するように一体に接着さ
れている。

この実施例の場合振動体１の上面には環状に櫛歯状振
動子1Aが突出するように形成され、各櫛歯状振動子1Aの
スライダ６に対する摩擦接触運動をできるだけ大きくす
るようになされている。

また支持板４の上面には櫛歯状振動子1Aの半径位置よ
り大きい半径位置に環状突起部4Aが形成され、この環状
突起部4Aが圧電振動子３の下面にその振動を抑制しない
ように当接するようになされている。

第１の圧電振動子２の上及び下面には一対の電極2A及
び2Bが付着されており、同様にして第２の圧電振動子３
の上及び下面に一対の電極板3A及び3Bが付着されてい
る。

第１の圧電振動子２の下面側電極2Bにはリード線20が
例えば半田付けされてこのリード線20を介して外部に引
き出され、また第２の圧電振動子３の下面側電極板3Bに
リード線21が半田付けされてこのリード線21を介して外
部に引き出され、さらに振動体１の側面にリード線22が
半田付けされてこのリード線22を介して外部に引き出さ
れる。

かかる構成のステータSTにおいて、振動体１、圧電振
動子２、３、支持板４が一体に積層されたとき、振動体
１及び第１の圧電振動子２の上面電極板2Aが互いに電気
的に導通状態になることにより、リード線22を電源に接
続することにより第１の圧電振動子２の上面電極板2Aに
電源を供給できる。

同様にして積層状態にある第１及び第２の圧電振動子
２及び３の下面電極板2B及び上面電極板3Aが互いに電気
的に導通状態になることにより、リード線20を電源に接
続したとき下面電極2B及び上面電極3Aに電源を供給でき
る。

さらにリード線21を電源に接続することにより、第２
の圧電振動子３の下面電極3Bに電源を供給し得る。

この実施例の場合、第３図に示すように、第２の圧電
振動子３にリード線を逃がすための切欠3Cが設けられて
いると共に、支持台４の表面に円環状に突出する突起部
4Aに切欠4Bが形成され、これらの切欠3C及び4Bによつて
形成された空間を利用してリード線21、20、22を外部に
導出し得るようになされている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる構成の超音波モータMTの駆動出力を利用する構
成として、第２図に示すように被駆動部25が取り付けら
れているシヤーシ26に、超音波モータMTの支持板４を例
えばねじ止め、接着などの固定手段を用いて固定すれ
ば、超音波モータMTの回転軸5Aがシヤーシ26に対して直
交する方向に突出することになり、これを利用して、回
転軸5Aに固着した出力ギヤ27を、同様にして被駆動部25
から上方に突出する入力軸25Aに固着された入力ギヤ28
に対して、アイドラギヤ29を介して結合する方法が考え
られる。

この構成において、超音波モータMTのリード線20及び
22間に基準位相電源31を接続すると共に、リード線20及
び21間にπ/2進相電源32を接続すると共に、リード線20
をシヤーシ26にアースするようにすれば、圧電振動子２
及び３に進行波を発生することができ、この進行波が振
動体１を振動させることにより、振動体１の櫛歯状振動
子1Aがスライダ６に摩擦接触することにより、移動体５
（従つて回転軸5A）を回転させることができ、その回転
出力をアイドラギヤ29を介して入力ギヤ28に伝達するこ
とができる。

ところが第２図のような方法で超音波モータMTに対す
る基準位相電源31及びπ/2進相電源32を接続すると、リ
ード線20がシヤーシ26に接続されていることにより電極
2B及び3Aをアース側電位に固定できるのに対して、リー
ド線21及び22を介していわゆるホツト側電源が与えられ
る圧電振動子３の下面側電極3B及び圧電振動子２の上面
電極2Aが、超音波モータMTの振動体１及び軸受７等を介
して超音波モータMTと一体に組立てられている周囲の部
材に電気的に接続され、その結果、ホツト側電源がリー
クするために電源を有効に利用し得ない問題がある。

因に基準位相電源31及びπ/2進相電源32は原理上第１
及び第２の圧電振動子２及び３の電極板だけに接続し、
他の部材には接続しないようにすることが望ましく、例
えば圧電振動子２及び３に接触している振動体１、軸受
７、回転軸5A及び5Bを例えばプラスチツク等の非導電性
材料で作るようにすれば電源のリークを防止できると考
えられる。しかしこのようにすることは、実際上超音波
モータMTの加工性や耐久性の点から実用的であるとは言
い得ない。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、超音波
モータMTの構成を複雑にすることなく、しかも電源のリ
ークを有効に回避し得るようにした超音波モータを提案
しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる問題点を解決するため本発明においては、振動
体１と、両面に第１及び第２の電極板2A及び2Bを有する
第１の圧電振動子２と、両面に第３及び第４の電極板3A
及び3Bを有する第２の圧電振動子３とを順次積層してな
るステータSTを含んでなり、第１及び第２の電源41及び
42からそれぞれ上記第１及び第２の圧電振動子１及び２
に電源を供給するようになされた超音波モータMTにおい
て、振動体１及びこれに接触する第１の電極板2Aに第１
及び第２の電源41及び42のアース側端を接続し、第１の
電源41のホツト側端を第２の電極2B及びこれに接続する
第３の電極板3Aに接続し、第２の電源42のホツト側端を
第４の電極板3Bに接続し、第２の電圧振動子３の第４の
電極側3Bに非導電性材料でなる支持板４を設けるようす
る。

〔作用〕

他の部材に電気的に接触する振動体１及び第１の電極
板2Aに電源41及び42のアース側端を接続することによ
り、この振動体１及び第１の電極板2Aから電源のリーク
は生じない。

また、電源41のホツト側端が接続される第２及び第３
の電極板2B及び3Aには他の部材が接触していないので、
この第２及び第３の電極板3B及び3Aから電源のリークは
生じない。

さらに、第２の電源42のホツト側端が接続される第４
の電極板3B側には非導電性材料でなる支持板４を設けて
この支持板４によつて支持するようにしたことにより、
この第４の電極板3Bから電源のリークは生じない。

かくするにつき電気的に電源のリークを生じさせない
ようにするため特別な部材を必要としないことにより、
超音波モータの構成を複雑にしないようにできる。

〔実施例〕

以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

第２図及び第３図との対応部分に同一符号を付して示
す第１図において、支持板４は非導電性材料で構成され
ている。

これに加えて、リード線22が基準位相電源41及びπ/2
進相電源42のアース側端に接続されると共にシヤーシ26
に接続され、またリード線20が基準位相電源41のホツト
側端に接続され、さらにリード線21がπ/2進相電源42の
ホツト側端に接続されている。

第３図の構成において、リード線22及び20間に接続さ
れた基準位相電源41から次式 E₁＝−Asinωｔ ……（１） で表される電源入力E₁を供給する。ここでωは円振動
数、ｔは時間、Ａは基準位相電源入力E₁のゲインであ
る。

この電源入力E₁は第３図について上述したように、第
１の圧電振動子２の上側及び下側電極2A及び2B間に印加
される。

これに加えてリード線22及び21間に接続されたπ/4進
相電源42から次式 で示すように、ゲイン√2A倍でかつ位相がπ/4だけ進ん
だ電源入力E₂を供給する。実際上にの電源入力E₂は第１
及び第２の圧電振動子２及び３の上側電極板2A及び下側
電極板3B間に供給される。

この結果第２の圧電振動子３には、次式 の電源が供給される。

（３）式の電源入力E₃を（１）式の電源入力E₁と比較
すれば、リード線20を基準とすれば、第２の圧電振動子
３に印加される電源入力E₃の位相は、第１の圧電振動子
２に印加される電源入力E₁と比較して振幅が同一で位相
がπ/2だけ遅れたものになる。

このような電源入力E₁及びE₃が第１及び第２の圧電振
動子２及び３に印加されると、圧電振動子２及び３の振
動により振動体１が励振されてその櫛歯状振動子1Aの表
面に進行波が発生する。

このとき櫛歯状振動子1Aがスライダ６に摩擦接触する
ことにより、移動体５に回転トルクが発生する。

かくして超音波モータMTの回転軸5Aに得られる回転出
力は、出力ギヤ27、アイドラギヤ29、入力ギヤ28を介し
て被駆動部25の入力軸25Aを回転駆動させることができ
る。

かくするにつき第３図の構成によれば、第１及び第２
の圧電振動子２及び３に対して、振動体１に接触する第
１の圧電振動子２の上側電極板2Aを基準にして電極板2B
及び3Aと、電極板3Bとにホツト側電源入力E₁、E₂をそれ
ぞれ供給すると共に、支持板４を非導電性材料で作つた
ことにより、超音波モータMTから外部の部材に対して電
源をリークさせないようにできる。

因にリード線20に電気的に接続される電極板2B及び3A
は、他の部材に接触していないので、他の部材に電源を
リークさせるおそれがない。

これに対してリード線21に接続されている電極板3Bは
支持板４だけに電気的に接触しているが、この支持板４
が非導電性材料で作られていることにより、電極板3Bか
ら電源のリークが生ずるおそれがない。

これに対してリード線22に接続されている電極板2Aは
金属材料でなる振動体１に接触すると共に、この振動体
１が軸受７、回転軸5Aを通じて出力ギヤ27、アイドラギ
ヤ29、入力ギヤ28を通じて被駆動部25に電気的に接続さ
せるが、リード線22はシヤーシ26に接続されたアース状
態にあることにより、電源が他の部材にリークするおそ
れはない。

以上の構成によれば、超音波モータMTの構成を複雑に
することなく、振動子２及び３に供給する電源を確実に
リークさせないようにし得る。

〔他の実施例〕 （１） 上述の実施例においては、電源41及び42として
それぞれ（１）式及び（２）式で表されるような振幅及
び位相をもつように構成したが、これに限らず要は、第
１及び第２の圧電振動子２及び３に位相差がπ/2になる
電源を供給できるようにすれば良い。

（２） 上述の実施例においては、圧電振動子２及び３
に供給する電源入力E₁及びE₂として正弦波入力を用いる
ようにした場合について述べたが、パルス入力を供給す
るようにしても上述の場合と同様の効果を得ることがで
きる。

（３） 上述の実施例においては、支持板４として表面
に形成された環状突起部4Aによつて振動子３及び２、振
動体１を支持するように構成したが、支持板４の形状及
び大きさを変更して、直接第１の圧電振動子２や振動体
１を支持するように構成しても上述の場合と同様の効果
を得ることができる。

（４） 上述の実施例においては、アース側のリード線
22を振動体１から導出するようにした場合について述べ
たが、これに代え、第１の圧電振動子２の上面電極板2A
から導出するようにしても良い。

〔発明の効果〕

上述のように本発明によれば、超音波モータMTの構造
を何ら複雑にすることなく電源のリークを有効に回避し
得るようにした超音波モータを容易に実現し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による超音波モータの一実施例を示す略
線的断面図、第２図は従来の構成を示す略線的断面図、
第３図はその各部の詳細構成を示す分解斜視図である。 MT……超音波モータ、RT……ロータ、ST……ステータ、
１……振動体、２、３……圧電振動子、４……支持板、
５……移動体、６……スライダ、７……軸受、20〜22…
…リード線、41……基準位相電源、42……π/4進相電
源。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動体と、両面に第１及び第２の電極板を
   有する第１の圧電振動子と、両面に第３及び第４の電極
   板を有する第２の圧電振動子とを順次積層してなるロー
   タを含んでなり、第１及び第２の電源からそれぞれ上記
   第１及び第２の圧電振動子に電源を供給するようになさ
   れた超音波モータにおいて、 上記振動体及びこれに接触する上記第１の電極板に上記
   第１及び第２の電源のアース側端を接続し、上記第１の
   電源のホツト側端を上記第２の電極及びこれに接続する
   上記第３の電極板に接続し、上記第２の電源のホツト側
   端を上記第４の電極板に接続し、上記第２の圧電振動子
   の上記第４の電極側に非導電性材料でなる支持板を設け
   た ことを特徴とする超音波モータ。