JP2532111Y2 - 超音波モ−タ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、超音波振動によりロ−
タを回転し、駆動力を発生させる超音波モ−タに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、超音波振動を利用した超音波
モ−タは、種々提案されており、例えば特開昭６４−１
４８６号等に示されるような超音波捩れ振動子と、縦振
動を励振する積層型圧電アクチュエ−タを組み合わせた
複合振動子型の超音波モ−タが存在する。

【０００３】図４は、上述のような超音波モ−タの一例
を示す側面図である。図４に示すように従来の超音波モ
−タは、捩れ振動用圧電素子（２０ａ）（２０ｂ）と該
捩れ振動用圧電素子（２０ａ）（２０ｂ）を挟持するホ
−ルドブロック（２１）とボトムナット（２２）とで捩
れ振動子（２３）を構成する。そして、前記捩れ振動子
（２３）と縦振動子（２４）とステ−タヘッド（２５）
と該ステ−タヘッド（２５）の上端に密着接合された摩
擦材（２７）とでステ−タ（２６）が構成される。さら
に、該ステ−タ（２６）の上端にはロ−タ（２８）が配
設される。

【０００４】上記ステ−タ（２６）とロ−タ（２８）
は、中心部に貫通する図示しない孔が設けられ、ボルト
（３４）が前記ボトムナット（２２）に捩じ込まれてい
る。前記ボルト（３４）と、前記ロ−タ（２８）の間に
は押圧鍔（３０）と、ばね受（３２）がばね（３１）を
介して設けられ、押圧手段（３３）を構成し、該押圧手
段（３３）に前記ボルト（３４）挿通させ、ベアリング
（２９）を介して、前記ロ−タ（２８）とステ−タ（２
６）を圧接させている。

【０００５】上記のように構成された超音波モ−タの捩
れ振動子（２３）は、共振モ−ドで振動させ、縦振動子
（２４）は非共振モ−ドで振動させていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような超音波モ−タには、次のような問題点があった。
すなわち、捩れ振動子（２３）が共振モ−ドで振動させ
ているのに対し、縦振動子（２４）が非共振モ−ドで振
動しているため、縦振動子（２４）の振幅のみで、ロ−
タを駆動させなくてはならず、十分なトルクが得られな
いという問題があった。また、縦振動子（２４）の振幅
を大きくしようとすると、縦振動子（２４）の積層枚数
を多くして変位をかせがなくてはならないため、多大な
駆動電力が必要となる。

【０００７】さらに、超音波モ−タを長時間駆動させる
と、多くの熱が発生し、超音波モ−タ本体の温度が、２
００℃付近まで達する場合があり、この熱で電歪材のポ
−リングがほどけたり、モ−タメカが歪む等の悪影響を
与えると言った問題点があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本考案では、縦振動子と捩れ振動子とを備えたス
テ−タと、該ステ−タに押圧手段をもって圧接されたロ
−タとからなる超音波モ−タにおいて、前記ステ−タ
に、前記縦振動子の縦振動を共振モ−ドの振動に変換す
る振動モ−ド変換手段を備えた超音波モ−タとしたもの
である。

【０００９】

【作用】本考案の超音波モ−タでは、振動モ−ド変換手
段を縦振動子に備えたことにより縦振動子の振動を共振
モ−ドに変換することができる。従って、共振モ−ドの
振動に変換することにより、縦振動子の振動の振幅が大
きくなる。また、縦振動子の積層枚数も少なくなるた
め、縦振動子の駆動電力も小さくできる。

【００１０】

【実施例】次に本考案の実施例について、図１乃至図３
を参照しながら説明する。図１は本考案の一実施例を示
す超音波モ−タの側面図、図２は同じく、捩れ振動子の
斜視図である。

【００１１】図２において（１ａ），（１ｂ）は、水平
方向に分極され、ＰＺＴ，ＰＬＺＴ等の圧電セラミック
ス等で形成された扇形の圧電素子を円環状に組み合わ
せ、全体として周方向に分極させた捩れ振動用圧電素子
であって、電極板（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と交互に積層させ
て、ホ−ルドブロック（２）とボトムナット（３）とで
捩れ振動子（４）を構成する。

【００１２】さらに、図１に示すように前記捩れ振動子
（４）の上端に、縦振動子（５）を配設し、該縦振動子
（５）上に、ロアステ−タ（６）と、振動モ−ド変換手
段としてのコイル状ステ−タばね（７）とステ−タヘッ
ド（８）がこの順で配設され、前記、捩れ振動子（４）
と、縦振動子（５）とでステ−タ（９）を構成する。

【００１３】該縦振動子（５）は、厚み方向に分極され
た、圧電材を図示しないリン青銅等で形成された電極板
と交互に積層し、該電極板を一層おきに図示しないリ−
ド線で接続し、電気的に並列になるようにしたもので、
いわゆるランジュバン振動子と呼ばれるものである。

【００１４】また、ステ−タ（９）上には、ポリイミド
系の樹脂または、カ−ボン等により、摩擦材（１０）が
密着，接合される。さらに、ロ−タ（１１）が、該摩擦
材（１０）を介してステ−タ（９）上に配設され、ステ
−タ（９）の振動により、ロ−タ（１１）が回転する。

【００１５】そして、前記ステ−タ（９）とロ−タ（１
１）には、中心部に貫通する図示しない孔が設けられ、
ボルト（１７）が、図示しないシャフトを介してボトム
ナット（３）に捩じ込まれる。前記ボルト（１７）と前
記ロ−タ（１１）の間には、押圧鍔（１３）とばね受
（１５）が押圧ばね（１４）を介して設けられ、押圧手
段（１６）を構成し、該押圧手段（１６）に前記ボルト
（１７）を挿通させ、ベアリング（１２）を介して、前
記ロ−タ（１１）とステ−タ（９）を圧接させている。

【００１６】上述のように構成された超音波モ−タは、
図３（Ａ）〜（Ｄ）のように動作する。なお、図３にお
いて、コイル状ステ−タばね（７）は省略する。すなわ
ち、図３（Ａ）に示すように前記捩れ振動子（４）の往
方向（矢印Ｒ方向）への変位が最大のときに縦振動子
（５）を伸ばして前記捩れ振動子（４）の変位を縦振動
子（５）を介してロ−タ（１１）に伝達するようにし、
それ以外の（Ｂ）〜（Ｄ）においては、縦振動子（５）
を縮めて捩れ振動子（４）の復方向（矢印Ｌ方向）への
変位をロ−タ（１１）に伝達させないようにする。この
ような一連の動作を高周波領域で行い、捩れ振動子
（４）の往方向の捩れの駆動力のみをロ−タ（１１）に
伝達し、往方向への連続回転を生じさせる。

【００１７】このような動作において、縦振動子（５）
の縦振動は、振動モ−ド変換手段であるコイル状ステ−
タばね（７）により、共振モ−ドの振動に変換され、ロ
−タ（１１）を回転させることになる。ここで共振モ−
ドに変換される理由は、ステ−タばね（７）が弾性体で
あるため、縦振動子（５）の振動がコイル状ステ−タば
ね（７）により共振するためである。このとき、捩れ振
動子（４）と縦振動子（５）の共振をコイル状ステ−タ
ばね（７）の長さを調整したり、材質を変更したりする
ことにより同調させ、図３に示すような、超音波モ−タ
の回転が可能となる。

【００１８】なお、本実施例では、振動モ−ド変換手段
としてコイル状ステ−タばね（４）を用いたが、他の弾
性材や、縦振動を共振モ−ドに変換するのに十分な長さ
のステ−タヘッドを用いても、同様な効果が得られる。

【００１９】

【考案の効果】上述したような構成にすることにより、
本考案における超音波モ−タは、縦振動子の振動を共振
とすることができ、従って、縦振動子の振幅を大きくす
ることができる。これにより、縦振動子の圧電材の積層
枚数も少なくすることが可能である。よって、縦振動子
の駆動電力も小さく抑えることが可能であり、発生熱量
を小さくすることができる。

【００２０】さらに、振動モ−ド変換手段として、コイ
ル状ばねを使用した場合、ステ−タの質量を小さくか
つ、表面積を大きくすることができるので、熱が発生し
たときも、熱を放出し易い等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例を示す側面図

【図２】捩れ振動子の斜視図

【図３】本考案の超音波モ−タの動作原理を示す説明図

【図４】従来の超音波モ−タを示す側面図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 捩れ振動用圧電素子 ４ 捩れ振動子 ５ 縦振動子 ７ コイル状ステ−タばね（振動モ−ド変換手
段） １６ 押圧手段

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦振動子と捩れ振動子とを備えたステー
   タと、該ステータに押圧手段をもって圧接されたロータ
   とからなる超音波モータにおいて、前記ステータに、前
   記縦振動子の縦振動を共振モードの振動に変換するコイ
   ルばねを備えたことを特徴とする超音波モータ。