JP2529317Y2 - 振動波モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、振動波モータ、詳しくは圧電振動子の振
動を利用した振動波モータであって、特にモータ本体の
支持部材および電気端子の構造に関する。

［従来の技術］ 圧電体の縦振動を圧電体の配置や振動子の構造によっ
て楕円振動に変換する超音波モータが種々提案されてい
るが、これら縦振動を利用した超音波モータ（以下、縦
振動モータと称する）は効率が大変高く、例えば最高の
ものは80％にも達し、また構造が簡単であることから、
近年では他の進行波型の超音波モータ等に比べより注目
されるようになった。

従来の縦振動モータは、縦振動とそれと直角方向の横
振動の合成によって移動体を駆動するものであるが、強
力な１次の縦振動を用いて横振動と共振をさせるため、
殆どのモータは柱状の形状となっており、その駆動源で
ある縦あるいはすべりの効果をもつ圧電体が、縦振動あ
るいはすべり振動の節付近に配置してある。そして、そ
の電気端子もモータ軸方向の中央部付近に配設されてい
る。

このような構造をもつ縦振動モータの支持、即ち、振
動子の支持については、特開昭63−148876号公報に開示
されているフランジ付超音波モータでは、接地電極とし
ても機能するフランジ状の支持体が振動子の振動を損な
わないように上記振動の節付近に設けられている。次
に、その概略の構造を第８図によって説明すると、振動
子は圧電体41と、アルミニュウム円板（前振動体）42
と、ボルト用台座（後振動体）43と、ねじり結合子44で
構成されている。そして接地電極も兼ねる支持体のフラ
ンジ46は、振動の節近傍となる前振動体42と圧電体41と
の間に挟んで固定されている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、上記従来の縦振動モータにおける支持体の
構造では、支持体であるフランジ部が充分なダンピング
作用を有していないと、振動がモータ外部に洩れてしま
い、モータの効率は損なわれてしまう。従って、その振
動絶縁のため、径方向に充分なスペースを取ったり、あ
るいはフランジ部をかなり薄く形成する必要があった。
そのため、モータ自体はあまり径が大きくないにも拘ら
ず、その取り付部がかなり外径側に張り出してしまい、
結局モータの設置スペースとしてかなり大きくなってし
まう。またフランジ部が薄いためにモータに負荷をつな
ぐと変形するとか、外力によって用意に変形するといっ
た欠点があった。更にフランジ部の変形、あるいは振動
がモータ外部に洩れることなどによって不快な可聴音が
発生するといった不具合をも生じていた。

本考案の目的は、上記縦振動モータの支持体の構造の
不具合な点を解消するために、支持体を含めたモータ外
径寸法を極力減じて小型化し、更に振動の絶縁に対して
も、より効果的な支持体形状とすることによって、限ら
れたスペースに設置するに好適なものであって、高効率
で、しかも可聴音を発生しない、安定性の高い縦振動の
振動波モータを提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本考案の振動波モータは、弾性体と、該弾性体に挟持
され、交流電圧を印加されることにより、縦振動もしく
はすべり振動を発生させる圧電素子と、これら弾性体及
び圧電素子を圧着固定する圧着体とからなり、上記圧電
素子の振動を表面にて縦振動と横振動の合成振動に変換
する振動体と、この振動体の表面に圧接され、上記合成
振動により該振動体に対して回転駆動される移動部材
と、上記振動体に発生する振動の節の部分にて、上記圧
着体の圧着により固定された板状の支持体部と、上記移
動部材の回転軸に平行に延び、一端を該支持体部の外周
に連設され、他端を取付部材に固定される少なくとも２
つの固定腕とからなる支持部材と、を具備することを特
徴とする。

［実施例］ 以下、図示の実施例により本考案を説明する。第1,2,
3図は、本考案の第１実施例を示したものであって、本
案をねじり結合子型振動波モータに適用した場合を示
す。このモータはステータ部である振動体８と移動部材
であるロータ10および圧接機構16とで構成されている。

振動体８は、その分極方向が第１図の矢印で示す方向
に対向して配置される圧電素子1a,1bと、その圧電素子
をサンドイッチ状態に挟み込むように配置されるリング
状の端子板2a,2bおよび支持部材３の支持体部3aと、上
位の端子板2aを介して圧電素子1aに圧着される前振動体
４および下位の支持体部3aを介して圧電素子1bに圧着さ
れる後振動体５と、更に前振動体４に圧着されるねじり
結合子６と、それら前，後振動体4,5と端子板2a,2bおよ
び支持部材３の支持体部3aを介して圧電素子1a,1bと圧
着させるために、下方から圧電素子1a,1bを貫通して挿
入され、上記ねじり結合子６に螺合される圧着体７と、
上記端子板2aと端子板を兼ねる支持体部3aとに接続され
る高周波電圧印加側リード線9bとから構成されている。
なお上記リード線は後振動体の貫通孔を通して外部に導
かれるものとする。

ロータ10は、その下面を圧接機構によりねじり結合子
６の梁部6cに圧接されている。また、圧接機構16はロー
タ10に押圧力を伝える、ボール11とボール押え12とから
なるスラスト球軸受と、上記押圧力を与える皿バネ13
と、バネ圧調整のためのスペーサ14とスペーサ14を介し
て皿バネ13を押圧し、上記スラスト軸受およびロータ10
を回転自在に支持し、ねじり結合子６に螺合するロータ
軸15とによって構成されている。

なお、上記スラスト球軸受は皿バネ13によって予圧さ
れているため、調心作用が働く。従って、ロータ10がロ
ータ軸15に、隙間なく嵌合されていなくとも、ロータ10
はロータ軸15に自動的に調心され、駆動される。

また、モータを取り付けるための前記支持部材３は、
第３図に示すような形状を有する。即ち、この支持部材
３はドーナッツ状に形成された平面部分の支持体部3a
と、後述する固定腕3bとから形成されている。上記固定
腕3bは支持体部3aの外周縁の対称位置から一体に延び出
しており、後振動体５の外周面に沿って下方に直角に折
り曲げられたのち、更に各下端部をそれぞれ外方に向け
て直角に折り曲げて形成されている。そして、下端折曲
部で形成されるモータ取付部分には、第１図に示すよう
に取付部材18にネジ止めする為の貫通孔3cが設けられて
おり、この貫通孔3cに挿通したビス17でモータは上記取
付部材18に螺着される。

次に本実施例の動作について説明すると、圧電素子1
a,1bにリード線9a,9bを通じて振動体８が共振する付近
の高周波電圧を印加すると、圧電素子1a,1bに発生した
縦振動波振動体８において共振縦振動となる。発生した
共振縦振動によって、ねじり結合子６の脚部6a（第２図
参照）を介して、円板部6dには圧着体７とのネジ結合部
6dを節とし、脚部6a付近を腹とした屈曲振動と共振する
ようにねじり結合子６の材質，形状が選択されているの
で、円板部6bに大振幅の屈曲振動が励起される。第２図
に示すように脚部6aに対して、梁部6cが傾斜して設けら
れているので、梁部6cには圧着結合部を節としたねじり
振動が発生する。ねじり結合子６はこのねじり振動に対
しても共振するような形状，材質となっているため、大
振幅のねじり振動が梁部6cに生じ、ねじり結合子６のロ
ータ10との接触界面にはねじり振動と縦振動の合成され
た楕円振動が生ずる。この楕円振動によってねじり結合
子６に圧接されているロータ10は楕円振動の回転方向に
駆動される。

このとき、振動体８には高周波振動が発生しており、
振動の腹に相当する付近を押えたり、固定したりする
と、振動体８の振動波阻害され、モータの出力は低下
し、場合によっては止まってしまう。従って、振動体８
を支持する場合は振動体８の振動の節付近を固定するの
が望ましい。そこで、本実施例ではその振動体８の縦振
動の節付近である部分に、第３図に示すような支持部材
３の支持体部3aを配置し、振動体８の振動を阻害しない
ようにしている。

また軸方向に延びる支持部材３の固定腕3bは、振動体
８に発生する振動をダンピングするのに好適な形状にな
っており、振動の損失が最小に抑えられる。また、前述
のように、支持部材３はモータ外周部で軸方向に折り曲
げられるだけであるから、モータ外周部に支持のための
スペースを設ける必要がなく、より小さなスペースにモ
ータを収納できることになる。更に、接地端子を支持体
部3aが兼ねているため、新たに接地端子等を設ける必要
がなく、部品構成も簡単になる。

本実施例では接地端子部を支持体部3aが兼用する構造
としたが、上記接地端子部は支持部材３とは別に設けて
もよい。また、モータの取り付けを行なう部分は固定腕
3bを所定の位置で外側方向に折り曲げて形成している
が、逆にモータ軸心方向に折り曲げて貫通孔3cを穿設す
る部分を形成するか、あるいは、この折り髷を行なわ
ず、モータ軸方向に延びた部分で取り付けを行なう構造
とすれば、更に、省スペース化されたモータが実現でき
る。

また、本例では、固定腕3bが２本の場合を示したが、
モータの保持を更に安定化する必要がある場合には、上
記固定腕3bを多数本設けてもよいし、モータ軸方向に延
びて形成される固定腕3bに替えて、モータ外周を囲むよ
うな円筒形状としても良い。なお、この場合も振動のダ
ンピングを考慮する必要があり、支持部材３の固定腕3b
に当たる部分のモータ外周部の軸直角断面における断面
２次モーメントを共振周波数を考慮した所定の値となる
よう定めなければならない。更にまた、本実施例ではモ
ータの固定を後振動体５側で行なっているが、モータの
設置上必要とあれば、支持部材３の固定腕3bを本実施例
とは逆にねじり結合子６側で固定することも可能であ
る。

第4,5図は、本考案の第２実施例を示したもので、同
じくねじり結合子型振動波モータに適用した場合の要部
を示している。また本実施例は上記第１実施例に対し
て、支持部材のみ相違するものであるから、その支持部
材についてのみ説明する。即ち、本実施例の支持部材は
支持体部21と固定腕22が一体構造ではなく、第５図に示
されるようなドーナッツ形状の支持体部21に、軸部材か
らなる固定部22が、かしめ，螺合，接着，溶着、アウト
サート成形等の手段によって連結されることにより形成
されている。

また、上記固定腕22は縦振動体23の外周面の対称部位
に軸方向に設けられた切欠溝23aに挿通し配設されてお
り、その下部のモータ取り付け面側には固定用ネジ孔が
設けられている。なお、切欠溝23aを防振上、固定腕22
と干渉しない寸法に形成されていて、更にはその隙間に
防振剤等を塗布して防振効果が得られるようにしてもよ
い。また上記支持体部21は端子板も兼用しており、本実
施例の場合、接地側リード線が接続される。上記支持体
部21および固定腕22を振動波モータの振動体20に組み付
けた状態を第４図に示す。図示のように振動波モータは
ビス25を取付部材24を介して、上記固定腕22のネジ孔に
螺合することにより取付部材24に固着される。

このように構成された本実施例によれば、モータの支
持と固定用の部品がモータの外径寸法内に収まってしま
うので、第１実施例のものより、更に省スペースの振動
波モータが得られることになる。本実施例の固定腕22も
上記第１実施例の場合と同様、振動波ダンピング効果を
有するものでなければならないが、支持体部21と一体構
造でないため、固定腕22を上記ダンピング効果に優れた
プラスチック材、あるいは無機材料との複合プラスチッ
ク材等によって形成することが望ましい。このようにす
れば、第１実施例で用いられるような薄板状の固定腕に
比べ防振効果のある、安定した固定腕で振動子を支持で
きる利点もある。また本実施例では、後振動体23に固定
腕22の挿通用としての切欠溝23aを設けたが、これは貫
通孔でもよい。この場合、第４図に示したリード線9a,9
bを挿通するための孔23bを上記貫通孔として兼用するこ
とも可能である。即ち、固定腕22をパイプで形成し、こ
れを支持体部21に固着し、同パイプ内にリード線9a,9b
を引き通せばよく、後振動体23に前記のように切欠溝23
aに加えてリード線用の孔23bまで配設する必要がなくな
る。また、固定腕22は、本実施例では２本としたが、こ
れは多数本にすることも可能であり、更に固定腕22の取
付部材24に対する締結位置関係も第１実施例で説明した
と同様に、種々のものが考えられる。更に、本実施例で
は支持体部21と固定腕22が締結部品であるという前提で
あったが、第１実施例の如く、一体構造であっても、本
実施例のものと同様な効果を有するものを実現すること
が可能である。

第6,7図は、本考案の第３実施例の振動波モータの要
部を示すものであって、本実施例は第１実施例に対し、
モータの支持手段および給電手段が相違するものであ
る。まず、前記第１実施例では支持体部と固定腕の一体
構造として形成されていた支持部材が、本実施例では２
つの部品に分離されている。即ち、支持部材32および33
との２部品からなり、支持部材32が支持体部32aと固定
腕32bで、また支持部材33が支持体部33aと固定腕33b
で、それぞれが一体構造として形成されている。そし
て、第７図に示すように、支持体部32a,33aは、第１実
施例の場合と異なりモータ外周部においてそれぞれ、ね
じり結合子６の方向に折り曲げて、固定腕32b,33bを形
成し、更にその先端部はモータ取付部として、外側に直
角に折り曲げられている。そして、このモータ取付部に
は、モータ取付用の貫通孔32c,33cと、リード線用の端
子部がそれぞれ配設されている。なお上記支持部材33
は、その支持体部33aが圧電素子1a,1bの間に介在し、高
周波電圧印加用の電極としても兼用されるものであるか
ら、接地側である支持部材32およびその導電部分に対し
て絶縁されている。また上記支持部材32,33の固定腕32
b,33bと振動体30との間にできる隙間には振動吸収部材3
4a,34bをそれぞれ介在させ、防振効果を向上させてい
る。

本実施例におけるモータ取付は第６図に示されるよう
に、ねじり結合子６側に取付部材35を配設し、前記貫通
孔32c,33cを挿通したビス36によりモータを取付部材35
に固定するようになっている。

またリード線の配線については上記貫通孔32c,33cの
近傍に設けられている端子部に、接地側である支持部材
32の方には接地用リード線37、また高周波電圧印加側で
ある支持部材33の方には高周波電圧用リード線39がそれ
ぞれ接続されている。なお、端子板２と支持体部32は共
に接地側電極であるのでリード線38によって短絡されて
いる。

以上のように構成された本実施例においては、給電用
のリード線を振動体内部から引き出す必要がなく、外部
でリード線の処理ができる。したがって安全、かつ確実
な給電を行なうことができると共に、リード線が振動体
部の近傍を布線する必要がないので、リード線が振動体
と接触して不快な可聴音を発生することもない。また振
動吸収部材34a,34bの作用により振動体30の振動を損な
うことがなく、また不要な振動による可聴音発生も抑え
られる。更に支持部材32,33の外力による変形も振動吸
収部材34a,34bの介在により防止されるのでモータ位置
の安定化も得られる。なお、上記振動吸収部材34a,34b
はフェルト，コルク，ゴム，プラスチック等の防振材が
使用される。またそれに電気的絶縁材料を用いれば、高
周波電圧側の支持部材33の振動体30との絶縁にも有効で
ある。本実施例では第７図に示すように支持部材32,33
側に振動吸収部材34a,34bを固着したが、振動体30側に
固着しても同等な効果が得られる。

本実施例のように支持部材を２つに分割し、そいれぞ
れ異なる電極とする構成は、第１実施例のような固定腕
を後振動体側に配設する場合にも応用可能である。ま
た、以上の第１〜３実施例は、ねじり結合子型振動波モ
ータに適用した場合を示したが、例えば、特開昭61−12
1777号公報に開示されるようなねじり振動圧電素子と厚
み振動圧電素子との組み合わせによる超音波ねじり振動
子型モータ、あるいは、特開昭62−126874号公報に開示
されるような、厚み方向に分極され、周方向に分割され
た電極を有する圧電素子を用いた超音波モータ等にも、
本考案の主旨を変えない範囲内で本考案を適用すること
ができる。

次に本考案の応用について述べる。カメラのフィルム
巻上，巻戻しのためにスプール室あるいはフィルム収納
室に電磁モータを配設することは従来から行なわれてい
るが、その電磁モータに替えて、振動波モータを収納し
ようとすると従来のモータでは支持部がモータの中央部
付近にあるためスプール室の収納スペース上、問題があ
った。また上記支持部部を従来の構成のまま、モータの
下部あるいは上部に移設しても、振動体の振動を阻害す
る結果になり、モータの効率低下、場合によっては、回
転不能の状態を来していた。そこで、本考案のように振
動を阻害することなく取付部を移設した振動波モータを
上記の目的に用いるならば従来の電磁モータと同じ程度
のスペースに、より容易にスプール室あるいはフィルム
収納室内にこの振動波モータを配置することができる。

［考案の効果］ 以上述べたように、本考案の振動波モータは振動子の
振動を阻害することがないように振動の節の近傍に支持
体部を配設し、また湖底部を中央部から離れたところに
設けるようにしたので、 （１）支持部材（支持体部と固定腕）がモータの配置に
好適なところにあるため、モータの設置が容易である。

（２）支持部材による振動の阻害を来さないので高効率
のモータが得られる。

（３）支持部材がモータの固定に充分な剛性を持つよう
に構成できるので、モータの精密な位置決めができ、安
定した支持が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の第１実施例を示すねじり結合子型振
動波モータとその取付部の縦断面図、 第２図は、上記第１実施例のねじり結合子型振動波モー
タのねじり結合子の平面図、 第３図は、上記第１実施例のねじり結合子型振動波モー
タの支持部材の斜視図、 第４図は、本考案の第２実施例を示すねじり結合子型振
動波モータの振動子とその取付部の縦断面図、 第５図は、上記第２実施例のねじり結合子型振動波モー
タの支持部材と後振動体の斜視図、 第６図は、本考案の第３実施例を示すねじり結合子型振
動波モータの振動子とその取付部の縦断面図、 第７図は、上記第３実施例のねじり結合子型振動波モー
タの支持部材，前振動体および圧電素子の分解斜視図、 第８図は、従来の例を示すフランジ付き超音波モータの
側面図である。 1a,1b……圧電素子 ３……支持部材 3a……支持体部 3b……固定腕８ ……振動体 10……ロータ（移動部材）

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性体と、該弾性体に挟持され、交流電圧
   を印加されることにより、縦振動もしくはすべり振動を
   発生させる圧電素子と、これら弾性体及び圧電素子を圧
   着固定する圧着体とからなり、上記圧電素子の振動を表
   面にて縦振動と横振動の合成振動に変換する振動体と、 この振動体の表面に圧接され、上記合成振動により該振
   動体に対して回転駆動される移動部材と、 上記振動体に発生する振動の節の部分にて、上記圧着体
   の圧着により固定された板状の支持体部と、上記移動部
   材の回転軸に平行に延び、一端を該支持体部の外周に連
   設され、他端を取付部材に固定される少なくとも２つの
   固定腕とからなる支持部材と、 を具備することを特徴とする振動波モータ。