JP2555924Y2 - 超音波モータ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は電気ひずみ振動子を用い
て回転駆動力を発生する超音波モータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】超音波モータは電気−機械変換効率が大
変高く、定電圧で、しかも低速であっても大きな駆動ト
ルクを発生させることのできるものである。中でも、低
速であっても安定して回転トルクを発生し、しかも制御
が容易な複合振動子型超音波モータは様々な分野での使
用が期待されている。

【０００３】従来、この種の超音波モータの一構造例と
して、図２に示す構造の超音波モータが知られている。
図２に示す超音波モータ本体１２は、ステータボトム２
２と環状のねじり振動子２０と中空のステータホルダ１
８と環状の縦振動子１６と中空のステータヘッド１４が
センタボルト２５で回転自在に連結されてなるステータ
２４とロータ２６とからなる。ロータ２６はセンタボル
ト２５でステータ２４と連結されていると共に、ステー
タ２４とロータ２６は摺動状態で連設している。ステー
タ２４とロータ２６の間には摩擦材が介在している。ま
た、センタボルト２５には、ストッパー２９で係止され
たばね部材２８が装着され、ばね部材２８はロータ２６
をステータヘッド１４に摩擦材を介して押圧し、ロータ
２６におけるセンタボルト２５の貫通部分には、ベアリ
ングが組み込まれている。さらに、図示した超音波モー
タ１０は、超音波モータ本体１２を、パイプ３４とパイ
プ３４の端部に回転自在に設けられたホルダ３６とから
なるケース３５内に内設してなる。この際、ステータ２
４の縦振動モードとねじり振動モードの節となる位置に
フランジ３２が設けられており、超音波モータ本体１２
を内設する際には、このフランジ３２をホルダ３６の内
壁に固定することで行なう。さらに、ロータ２６とパイ
プ３４はスポーク３０によって連結されている。

【０００４】前記構成の超音波モータ１０においては、
ねじり振動子２０がロータ２６の回転駆動力を発生さ
せ、縦振動子１６はステータ２４とロータ２６との接触
制御を行なうようになっている。即ち、ばね部材２８の
ばね力によってステータヘッド１４とロータ２６が押圧
接触されている状態でねじり振動子２０に電圧を印加す
ると、ねじり振動子２０のねじり力によってロータ２６
は微小角度回転する。回転後に縦振動子１６でロータ２
６のステータヘッド１４に対する押圧力を少なくする
と、ねじり振動子２０のねじり量は相殺されて消失す
る。ここで再びねじり振動子２０に電圧を印加するとロ
ータ２６は再び微小角度回転することになる。こうした
ねじり振動子２０の振動と縦振動子１６の振動の組合せ
からなる楕円運動を繰り返し行なうことで、ロータ２６
を一定の方向に回転させることができ、この構造の超音
波モータは、低速でも高トルクが容易に得られ、運転音
が静かな特徴を有している。

【０００５】そして、ロータ２６とスポーク３０で連結
されたパイプ３４に回転運動を要する対象体を装着する
ことで、有効に超音波モータ１０の回転力を取り出して
使用することができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の超音波モータ１０であっては、軸出力の取り出しを
太径なロータ２６ないしパイプ３４からでしか行なえ
ず、しかもロータ２６は超音波モータ本体１２の構成
上、その中心部に配置され、軸出力の取り出し位置とし
ては汎用性を低下せしめてしまうものであった。さら
に、超音波モータ本体１２の支持固定はフランジ３２を
把持するものであって、固定方法に制約が生じてしまっ
ている。

【０００７】本考案は前記課題を解決するためになされ
たもので、超音波モータの軸出力の取り出し方を改善
し、汎用性を高めるものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の超音波モ
ータは、 縦振動子とねじり振動子を有した円柱状のステータ
と、該ステータの前部に加圧接触されたロータとを具備
した超音波モータ本体 超音波モータ本体を内包すると共に前記ステータが固
定されるケース ロータと連結されると共に少なくとも一部が前記ケー
スに穿設された嵌通孔を嵌通するカップラーを有し、ね
じり振動子とステータの後端部の間に縮径部が形成さ
れ、ステータの後端部がケースに固定されているもので
ある。

【０００９】

【作用】本考案の超音波モータでは、超音波モータ本体
をケース内に内設し、ロータと連動するカップラーの少
なくとも一部をケースの外部に位置するようにし、その
部分を出力軸としたもので、超音波モータの出力軸を小
径な軸とすることができ、汎用性を高めることができ
る。さらに、超音波モータの収まりが良いことから、超
音波モータの設置固定を容易にかつ強固にでき、やはり
使用用途が広まり汎用性を高めることができる。

【００１０】

【実施例】〔実施例１〕 本考案の一実施例を図１を参照して説明する。尚、図２
に示した従来例の超音波モータと同一の部材には同符号
を使用し、説明を省略する。

【００１１】図１に示す超音波モータ本体４１は、ステ
ータボトム４４と環状のねじり振動子２０と中空のステ
ータホルダ１８と環状の縦振動子１６とステータヘッド
１４がセンタボルト２５で回転自在に連結されてなるス
テータ４２と、ロータ２６とからなる。ロータ２６とス
テータ４２は回転自在に且つ加圧接触されて摺動状態で
連設されると共に、ステータ４２とロータ２６はセンタ
ボルト２５で連結している。ステータ４２とロータ２６
の間には摩擦材（図示略）が介在している。

【００１２】さらに、超音波モータ本体４１はケース５
４内に内設されている。ケース５４は、超音波モータ本
体４１の側方に位置するケースサイド５５と後方に位置
するケースバック５６と前方に位置するケースフロント
５８とからなる。このケース５４は超音波モータ本体４
１を内包するもので、その形状は円筒状の他、四角柱状
等制限されないが、超音波モータ本体４１を内部に内設
できる範囲内で、できるだけ小さい方が超音波モータ４
０として小型化、軽量化を図ることができて好ましい。
ケース５４の材料も限定されないが、モータの駆動力や
振動に耐え得る剛性を有した上で軽いものが好ましい。
例えば、アルミニウムやジュラルミン等の金属やエンジ
ニアプラスチック等が適用できる。ケースフロント５８
の中央部には、嵌通孔６０が穿設されている。そして、
この嵌通孔６０にはカップラー５０の先端部５２が嵌通
している。カップラー５０はカップラーベース５３とカ
ップラーサイド５１と先端部５２とからなる。さらに、
カップラー５０はロータ２６とスポーク４８，４８で連
結されている。スポーク４８は、ロータ２６の中心をそ
の中心とする複数の同心円状のものの他、円板状のもの
等、ロータ２６とカップラー５０を強固に連結するもの
であればどのようなものであっても構わない。

【００１３】またさらに、カップラー５０はロータ２６
の回転力をケース５４の外側に伝達すれば良いので、図
３に示すように、円筒状のカップラーサイド５１と円板
状のカップラーベース５３を組み合わせたものの他、図
４に示すように、２本の細長いカップラーサイド６１，
６１をカップラーベース５３に垂設したもの、図５に示
すように、３本の（もしくはそれ以上複数の）細長いカ
ップラーサイド６１，６１，６１をカップラーベース５
３に垂設したものや、図６に示すように、矩形状のカッ
プラーベース６７を適用したものや、図７に示すよう
に、長尺のカップラーサイド６１，６１，６１を分岐状
のカップラーベース６９，６９，６９に各々垂設したも
の等が適用できる。さらに、嵌通孔６０の周部にはベア
リング等が設けられていることが好ましい。また、ステ
ータ４２の後端部はケースバック５６に固定されてい
る。このステータ４２の固定は、ねじ止めや接着剤の使
用等いずれの方法を適用しても構わない。さらに、ステ
ータボトム４４に縮径部４６を形成することで、ステー
タ４２の後端部が固定されることによる振動モードへの
影響を低減することができる。

【００１４】上記構成の超音波モータ４０においては、
ねじり振動子２０がロータ２６の回転駆動力を発生さ
せ、縦振動子１６はステータ４２とロータ２６との接触
制御を行なうようになっている。即ち、ばね部材２８の
ばね力によってステータヘッド１４とロータ２６が押圧
接触されている状態で、ねじり振動子２０に電圧を印加
すると、ねじり振動子２０のねじり力によってロータ２
６は微小角度回転する。回転後に縦振動子１６でロータ
２６のステータヘッド１４に対する押圧力を少なくする
と、ねじり振動子２０のねじり量は相殺されて消失す
る。ここで再びねじり振動子２０に電圧を印加するとロ
ータ２６は再び微小角度回転することになる。こうした
ねじり振動子２０の振動と縦振動子１６の振動の組合せ
からなる楕円運動を繰り返し行なうことで、ロータ２６
を一定の方向に回転させることができ、この構造の超音
波モータは、低速でも高トルクが容易に得られ、運転音
が静かな特徴を有している。

【００１５】そして、ロータ２６にはスポーク４８を介
してカップラー５０が連結されているので、ロータ２６
の回転に連動してカップラー５０も回転する。従って、
ケース５４の外部に抜出しているカップラー５０の先端
部５２から軸出力を取り出すことができる。即ち、本実
施例の超音波モータ４０では、カップラー５０の先端部
５２を出力軸とすることで、一般的な電磁モータと同様
に、モータの端部から抜出している軸から回転力を取り
出すことができるので、汎用性が高いものである。さら
に、超音波モータ４０自体を固定設置するのに、ケース
５４の全体または任意の一部分で支持することができる
ので、取り扱い性が向上し、固定が容易で汎用性が高い
ものである。また、ロータ２６や、ロータ２６とステー
タ４２の摺動部等がケース５４内に収められているの
で、騒音が外部に洩れることがなく、運転音が一層静か
である。

【００１６】尚、超音波モータ４０を設置する箇所にカ
ップラー５０の先端部を固定し、ケース５４を回転自在
にすることで、ケース５４自体を出力軸とすることもで
きる。即ち、カップラー５０を固定した上で超音波モー
タ本体４１を作動させると、ロータ２６は動かず、相対
的にステータ４２が回転することとなる。従って、ステ
ータ４２と固定されているケース５４全体がステータ４
２の回転に連動して回転することとなる。もって、ケー
ス５４から駆動力を取り出すことが可能となる。

【００１７】〔実施例２〕 実施例２の超音波モータを図８に示す。ケースに形成さ
れる嵌通孔はカップラー５０の少なくとも先端部５２が
嵌通する大きさであれば良いことから、実施例２の超音
波モータ７０は、嵌通孔を大きくし、実質的に図１の示
したケースフロント５８が取り除かれた形状を有するケ
ース７１を適用したものである。

【００１８】即ち、本考案におけるケースとは、超音波
モータ本体の全体を覆うものやパイプ状のもの、さらに
はケースサイドにスリットや窓等が形成されたものも含
まれる。

【００１９】

【考案の効果】本考案の超音波モータでは、カップラー
に形成されている小径の先端部から軸出力を取り出すこ
とができるので、一般のモータと同様な使用方法を適用
でき、使用用途が拡大し汎用性が向上したものである。

【００２０】さらに、超音波モータ本体がケース内に内
設されているので、超音波モータ自体の支持固定、即ち
取付に自由度が大きく、且つ容易であるばかりか、コン
パクトで見栄えの向上を図ることもでき、やはり汎用性
が向上するものである。また作動による騒音の発生を一
層低下せしめることができる。また、ステータに縮径部
を形成した上でステータの後端部をケースに固定するこ
とで、振動モードに悪影響を与えることなく、強固に超
音波モータ本体をケース内に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の超音波モータの側断面図である。

【図２】従来例の超音波モータの側断面図である。

【図３】実施例１のカップラーの斜視図である。

【図４】別のカップラーの斜視図である。

【図５】また別のカップラーの斜視図である。

【図６】また別のカップラーの斜視図である。

【図７】また別のカップラーの斜視図である。

【図８】実施例２の超音波モータの側断面図である。

【符号の説明】

１０ 超音波モータ １２ 超音波モータ本体 １６ 縦振動子 ２０ ねじり振動子 ２４ ステータ ２６ ロータ ３５ ケース ４０ 超音波モータ ４１ 超音波モータ本体 ４２ ステータ ４３ ステータ ４６ 縮径部 ４８ スポーク ５０ カップラー ５１ カップラーサイド ５２ 先端部 ５３ カップラーベース ５４ ケース ５５ ケースサイド ５６ ケースバック ５８ ケースフロント ６０ 嵌通孔 ６１ カップラーサイド ６２ カップラー ６４ カップラー ６６ カップラー ６７ カップラーベース ６８ カップラー ６９ カップラーベース ７０ 超音波モータ ７１ ケース

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 縦振動子とねじり振動子を有した円柱状
   のステータと、該ステータの前部に加圧接触されたロー
   タとを具備した超音波モータ本体と、該超音波モータ本
   体を内包すると共に前記ステータが固定されるケース
   と、前記ロータと連結されると共に少なくとも一部が前
   記ケースに穿設された嵌通孔を嵌通するカップラーとか
   らなり、ねじり振動子とステータの後端部の間に縮径部
   が形成され、ステータの後端部がケースに固定されてい
   ることを特徴とする超音波モータ。