JP2585996B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2585996B2 JP2585996B2 JP63089623A JP8962388A JP2585996B2 JP 2585996 B2 JP2585996 B2 JP 2585996B2 JP 63089623 A JP63089623 A JP 63089623A JP 8962388 A JP8962388 A JP 8962388A JP 2585996 B2 JP2585996 B2 JP 2585996B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic motor
- frequency
- contact surface
- friction coefficient
- characteristic curve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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、特に安定な回転動作を
させ得るようにしたものである。
させ得るようにしたものである。
本発明は、超音波モータにおいて、ロータ及びステー
タ間の摩擦係数をヒステリシス現象を生じさせない程度
に小さい値に選定することにより、超音波モータの動作
を一段と安定化し得る。
タ間の摩擦係数をヒステリシス現象を生じさせない程度
に小さい値に選定することにより、超音波モータの動作
を一段と安定化し得る。
従来超音波モータとして、第８図の構成のものが用い
られている。第８図において、１は全体として超音波モ
ータを示し、振動子としてステータ２を有すると共に、
相対運動部材としてロータ３を有する。
られている。第８図において、１は全体として超音波モ
ータを示し、振動子としてステータ２を有すると共に、
相対運動部材としてロータ３を有する。
ステータ２の環状ステータ固定部2Aは外部のベース
（図示せず）に固定され、可撓性を有するステータ支持
部2Bを介して環状弾性体2Cがステータ固定部2Aに対して
同軸的に支持されている。
（図示せず）に固定され、可撓性を有するステータ支持
部2Bを介して環状弾性体2Cがステータ固定部2Aに対して
同軸的に支持されている。
弾性体2Cは弾性を有する金属でなり、内面に付着され
た圧電素子でなる圧電体2Dによつて振動し得るようにな
されている。
た圧電素子でなる圧電体2Dによつて振動し得るようにな
されている。
弾性体2Cの表面には櫛歯状の凹凸面が形成され、この
凹凸面がロータ３の環状ロータ母材3Aに例えば合成樹脂
でなるスライダ3Bを介して圧接し、ロータ母材3Aの回転
力をロータ支持部3Cを介して環状回転出力部3Dに伝達す
る。
凹凸面がロータ３の環状ロータ母材3Aに例えば合成樹脂
でなるスライダ3Bを介して圧接し、ロータ母材3Aの回転
力をロータ支持部3Cを介して環状回転出力部3Dに伝達す
る。
ところが従来の超音波モータ１においては、ロータ３
からの駆動出力を増大させるためには、ステータ２に対
するロータ３の摩擦係数μをできるだけ大きくする必要
があると考えられており、摩擦係数μを大きくした場合
にロータ３及びステータ２間の接触部に生ずる摩耗が大
きくなる点を考慮して当該摩耗をできるだけ小さくする
ような工夫がされている。例えば特開昭62−23379号、
特開昭62−100178号の場合には、摩擦係数μをμ＞0.4
程度に選定することにより、駆動効率を向上させるよう
な構成が示されている。
からの駆動出力を増大させるためには、ステータ２に対
するロータ３の摩擦係数μをできるだけ大きくする必要
があると考えられており、摩擦係数μを大きくした場合
にロータ３及びステータ２間の接触部に生ずる摩耗が大
きくなる点を考慮して当該摩耗をできるだけ小さくする
ような工夫がされている。例えば特開昭62−23379号、
特開昭62−100178号の場合には、摩擦係数μをμ＞0.4
程度に選定することにより、駆動効率を向上させるよう
な構成が示されている。
ところが実験によれば、ロータ３及びステータ２間の
摩擦係数μを大きくすると、超音波モータ１の駆動電源
の周波数ｆに対する超音波モータ１の駆動出力の関係を
表す共振特性曲線にヒステリシス現象が生ずる状態にな
るため、超音波モータ１を安定に駆動し得ない問題があ
ることが分かつた。
摩擦係数μを大きくすると、超音波モータ１の駆動電源
の周波数ｆに対する超音波モータ１の駆動出力の関係を
表す共振特性曲線にヒステリシス現象が生ずる状態にな
るため、超音波モータ１を安定に駆動し得ない問題があ
ることが分かつた。
すなわち摩擦係数μをμ＞0.4程度に選定した超音波
モータ１を、第９図に示すように、電源の周波数ｆを超
音波モータ１が起動し得ない下限周波数fMINに設定した
状態から周波数ｆを徐々に上昇させて行く場合を考え
る。
モータ１を、第９図に示すように、電源の周波数ｆを超
音波モータ１が起動し得ない下限周波数fMINに設定した
状態から周波数ｆを徐々に上昇させて行く場合を考え
る。
周波数ｆがｆ＝fMINのとき、振幅|x|は共振特性曲線K
1上の下限動作点PMINを表す値|xMIN|になつている。
1上の下限動作点PMINを表す値|xMIN|になつている。
この下限動作点PMINの状態から周波数ｆを上昇させて
行くとき、第１の遷移点PAに対応する周波数fAに至るま
での間振幅|x|が|xMIN|程度を維持するために停止状態
を表す第１の特性曲線部分K1A上を移動して行く状態に
なり、結局超音波モータ１を起動できないことになる。
行くとき、第１の遷移点PAに対応する周波数fAに至るま
での間振幅|x|が|xMIN|程度を維持するために停止状態
を表す第１の特性曲線部分K1A上を移動して行く状態に
なり、結局超音波モータ１を起動できないことになる。
やがて、周波数ｆが第１の遷移点PAの周波数fAを超え
ると、超音波モータ１は起動して第２の特性曲線部分K1
B上の点PCにジヤンプし、当該第２の特性曲線部分K1B上
を変化する。
ると、超音波モータ１は起動して第２の特性曲線部分K1
B上の点PCにジヤンプし、当該第２の特性曲線部分K1B上
を変化する。
ここで超音波モータ１は周波数ｆが第１の遷移点PAの
周波数fAより高くなつて行けば、これに応じて振幅|x|
が次第に小さくなつて行き、やがて上限周波数fMAXの上
限動作点PMAXにおいて停止状態になる。
周波数fAより高くなつて行けば、これに応じて振幅|x|
が次第に小さくなつて行き、やがて上限周波数fMAXの上
限動作点PMAXにおいて停止状態になる。
ところが、電源の周波数ｆを一旦上限周波数fMAXにし
た後その周波数を少しずつ下げて行くと、振幅|x|が徐
々に大きくなつて行き、第１の遷移点PAの周波数fAより
低くなれば振幅|x|がますます大きくなつて行く。
た後その周波数を少しずつ下げて行くと、振幅|x|が徐
々に大きくなつて行き、第１の遷移点PAの周波数fAより
低くなれば振幅|x|がますます大きくなつて行く。
やがて、周波数ｆが第２の遷移点PBの周波数fBに近づ
いて来ると、振幅|x|は急激に低下して周波数ｆが周波
数fBより低くなつたとき振幅|x|の値は第１の特性曲線
部分K1A上の点PDにジヤンプして最小振幅|xMIN|にな
り、結局超音波モータ１は停止する。
いて来ると、振幅|x|は急激に低下して周波数ｆが周波
数fBより低くなつたとき振幅|x|の値は第１の特性曲線
部分K1A上の点PDにジヤンプして最小振幅|xMIN|にな
り、結局超音波モータ１は停止する。
このようにロータ３及びステータ２間の摩擦係数μが
大きい超音波モータ１においては、駆動電源の周波数ｆ
を下限周波数fMINから上限周波数fMAXに上昇させる際に
は、第10図に示すように点PMIN−PD−PA−PC−PMAXの特
性曲線部を通るように振幅|x|が変化するのに対して、
周波数ｆを上限周波数fMAXから下限周波数fMINに下降さ
せる際には、点PMAX−PC−PB−PD−PMINのように、上昇
する場合とは異なる特性曲線部分を通つて振幅|x|が変
化するようなヒステリシス現象を呈する。
大きい超音波モータ１においては、駆動電源の周波数ｆ
を下限周波数fMINから上限周波数fMAXに上昇させる際に
は、第10図に示すように点PMIN−PD−PA−PC−PMAXの特
性曲線部を通るように振幅|x|が変化するのに対して、
周波数ｆを上限周波数fMAXから下限周波数fMINに下降さ
せる際には、点PMAX−PC−PB−PD−PMINのように、上昇
する場合とは異なる特性曲線部分を通つて振幅|x|が変
化するようなヒステリシス現象を呈する。
ところで実際上超音波モータ１をできるだけ高い効率
で駆動しようとする場合には、振幅|x|が最大値に近い
駆動点PDRVになるような駆動周波数fDRV（第10図）に電
源周波数ｆを設定することが必要となる。
で駆動しようとする場合には、振幅|x|が最大値に近い
駆動点PDRVになるような駆動周波数fDRV（第10図）に電
源周波数ｆを設定することが必要となる。
しかし何らかの原因で電源周波数ｆが変動することに
より、駆動周波数fDRVが低下したような場合や、温度変
化、負荷変動などによつて共振特性曲線K1自体が変動し
たような場合に、駆動点PDRVが第２の遷移点PB以下にな
るような変動が超音波モータ１の駆動条件に生ずると、
超音波モータ１が直ちに停止すると共に、当該変動条件
が解消しても超音波モータ１が駆動動作状態に復帰でき
なくなるおそれがある。
より、駆動周波数fDRVが低下したような場合や、温度変
化、負荷変動などによつて共振特性曲線K1自体が変動し
たような場合に、駆動点PDRVが第２の遷移点PB以下にな
るような変動が超音波モータ１の駆動条件に生ずると、
超音波モータ１が直ちに停止すると共に、当該変動条件
が解消しても超音波モータ１が駆動動作状態に復帰でき
なくなるおそれがある。
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、このよ
うな不安定な挙動をするおそれをなくし得る超音波モー
タを提案しようとするものである。
うな不安定な挙動をするおそれをなくし得る超音波モー
タを提案しようとするものである。
かかる問題点を解決するため本願発明においては、第
１の接触面に振動が発生する振動子２と、第１の接触面
に所定の圧力N0によつて接触する第２の接触面を有し、
振動子２との間で相対運動を行う相対運動部材３とを有
する超音波モータ１において、第１及び第２の接触面間
の摩擦係数μが、共振特性曲線K11にヒステリシス現象
を生じさせない程度の0.34未満の値又は0.34未満0.05よ
り大きな値になるように、第２の接触面の材料を、潤滑
性材料、PTFEを含有した高分子材料、グラフアイトとPT
FEとを含有した高分子材料、又は潤滑アルマイト処理さ
れた材料に選定するようにする。
１の接触面に振動が発生する振動子２と、第１の接触面
に所定の圧力N0によつて接触する第２の接触面を有し、
振動子２との間で相対運動を行う相対運動部材３とを有
する超音波モータ１において、第１及び第２の接触面間
の摩擦係数μが、共振特性曲線K11にヒステリシス現象
を生じさせない程度の0.34未満の値又は0.34未満0.05よ
り大きな値になるように、第２の接触面の材料を、潤滑
性材料、PTFEを含有した高分子材料、グラフアイトとPT
FEとを含有した高分子材料、又は潤滑アルマイト処理さ
れた材料に選定するようにする。
相対運動部材３及び振動子２間の摩擦係数μを小さく
して行くと、超音波モータ１の共振特性曲線にヒステリ
シス現象が生じなくなる。
して行くと、超音波モータ１の共振特性曲線にヒステリ
シス現象が生じなくなる。
そこで、当該ヒステリシス現象を生じさせない程度に
摩擦係数μが小さくなるように小さい値に選定し、特に
0.34未満の値又は0.34未満0.05より大きな値になるよう
に第２の接触面の材料を選定すれば、超音波モータ１の
駆動動作は、電源の周波数ｆに対して安定になる。
摩擦係数μが小さくなるように小さい値に選定し、特に
0.34未満の値又は0.34未満0.05より大きな値になるよう
に第２の接触面の材料を選定すれば、超音波モータ１の
駆動動作は、電源の周波数ｆに対して安定になる。
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
〔１〕駆動原理 第10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、本発明による超音波モータ１（第８図）におい
ては、共振特性曲線K11にヒステリシス現象を生じさせ
ないような摩擦係数μを選定する。かかる条件を満足す
る摩擦係数μとして、μ＜μ０（＝0.25）に選定する。
おいて、本発明による超音波モータ１（第８図）におい
ては、共振特性曲線K11にヒステリシス現象を生じさせ
ないような摩擦係数μを選定する。かかる条件を満足す
る摩擦係数μとして、μ＜μ０（＝0.25）に選定する。
かかる条件下において超音波モータ１は、駆動電源の
周波数ｆを下限周波数fMINから上限周波数fMAXまで変化
させたとき、共振特性曲線K11にヒステリシス現象を生
じるような挙動をしなくなる。
周波数ｆを下限周波数fMINから上限周波数fMAXまで変化
させたとき、共振特性曲線K11にヒステリシス現象を生
じるような挙動をしなくなる。
例えば摩擦係数μをμ＝μ１（＝0.18）に選定した状
態において周波数ｆを下限周波数fMINから上限周波数f
MAXまで上昇させた場合の超音波モータ１の挙動は第１
図と共に、次のようになる。すなわち、超音波モータ１
は、下限周波数fMINに対応する下限動作点PMINから、起
動開始する周波数ｆ＝f1の起動動作点P1までの停止状態
に相当する低出力曲線部分K11Aを過ぎた後、周波数f2に
おいて振幅|x|がピーク点P2になるまで立上り曲線部K11
Bを通つて急速に立ち上がる。
態において周波数ｆを下限周波数fMINから上限周波数f
MAXまで上昇させた場合の超音波モータ１の挙動は第１
図と共に、次のようになる。すなわち、超音波モータ１
は、下限周波数fMINに対応する下限動作点PMINから、起
動開始する周波数ｆ＝f1の起動動作点P1までの停止状態
に相当する低出力曲線部分K11Aを過ぎた後、周波数f2に
おいて振幅|x|がピーク点P2になるまで立上り曲線部K11
Bを通つて急速に立ち上がる。
ピーク点P2を通つた後超音波モータ１は高出力曲線部
K11Cを通つて、振幅|x|がピーク値近傍の値をもちなが
らゆつくりと低下して行く動作状態を経過して、振幅|x
|が停止状態に近い低い値になる低出力曲線部K11D上の
上限動作点PMAXに至る。
K11Cを通つて、振幅|x|がピーク値近傍の値をもちなが
らゆつくりと低下して行く動作状態を経過して、振幅|x
|が停止状態に近い低い値になる低出力曲線部K11D上の
上限動作点PMAXに至る。
これに対して、周波数ｆを上限周波数fMAXから下限周
波数fMINまで降下させて行くと、超音波モータ１は低出
力曲線部K11D上の上限動作点PMAXから、高出力曲線部K1
1C、立上り曲線部K11Bを順次通つて低出力曲線部K11A上
の下限動作点PMINに移つて行く。
波数fMINまで降下させて行くと、超音波モータ１は低出
力曲線部K11D上の上限動作点PMAXから、高出力曲線部K1
1C、立上り曲線部K11Bを順次通つて低出力曲線部K11A上
の下限動作点PMINに移つて行く。
このように、超音波モータ１の共振特性曲線K11にヒ
ステリシス現象が生じないことにより、超音波モータ１
が駆動状態にあるとき、瞬時的に停止状態に落ち込むよ
うな不安定な動作を生じさせないようにし得る。
ステリシス現象が生じないことにより、超音波モータ１
が駆動状態にあるとき、瞬時的に停止状態に落ち込むよ
うな不安定な動作を生じさせないようにし得る。
因に超音波モータ１を駆動周波数fDRVで駆動すること
により、駆動点PDRVにおいて駆動しているとき、駆動周
波数fDRVが変動し、又は温度変化又は負荷変動によつて
共振特性曲線が崩れることによつて駆動点PDRVが変動し
てピーク点P2を超えて立上り曲線部K11Bないし低出力曲
線部K11Aに落ち込んだとしても、共振特性曲線K11がヒ
ステリシスループをもたないことにより、超音波モータ
１は動作状態が元に戻れば駆動点PDRVを高出力曲線部K1
1Cに戻すことができる。
により、駆動点PDRVにおいて駆動しているとき、駆動周
波数fDRVが変動し、又は温度変化又は負荷変動によつて
共振特性曲線が崩れることによつて駆動点PDRVが変動し
てピーク点P2を超えて立上り曲線部K11Bないし低出力曲
線部K11Aに落ち込んだとしても、共振特性曲線K11がヒ
ステリシスループをもたないことにより、超音波モータ
１は動作状態が元に戻れば駆動点PDRVを高出力曲線部K1
1Cに戻すことができる。
実験によれば、第１図について上述したように、ロー
タ３及びステータ２間の摩擦係数μが0.25以下になるよ
うな条件の超音波モータ１においてはヒステリシス現象
が発生しなかつたのに対して、摩擦係数μがそれ以上の
超音波モータにおいてはヒステリシス現象が生ずると共
に、そのヒステリシス動作の深さが摩擦係数μが大きく
なればなる程大きくなることを確認し得た。
タ３及びステータ２間の摩擦係数μが0.25以下になるよ
うな条件の超音波モータ１においてはヒステリシス現象
が発生しなかつたのに対して、摩擦係数μがそれ以上の
超音波モータにおいてはヒステリシス現象が生ずると共
に、そのヒステリシス動作の深さが摩擦係数μが大きく
なればなる程大きくなることを確認し得た。
すなわち第１図の共振特性曲線K11は、ロータ３及び
ステータ２間の摩擦係数μが、μ＝μ１＝0.18の場合で
あるのに対して、摩擦係数μを、μ＝μ２＝0.34に選定
した場合には、第３図の共振特性曲線K12で示すよう
に、共振特性曲線K12上に第１及び第２の遷移点PA1及び
PB1が生じることにより、ヒステリシス現象が生じるよ
うになつたことが分かつた。
ステータ２間の摩擦係数μが、μ＝μ１＝0.18の場合で
あるのに対して、摩擦係数μを、μ＝μ２＝0.34に選定
した場合には、第３図の共振特性曲線K12で示すよう
に、共振特性曲線K12上に第１及び第２の遷移点PA1及び
PB1が生じることにより、ヒステリシス現象が生じるよ
うになつたことが分かつた。
同様にして摩擦係数μを、μ＝μ３＝0.45に選定した
場合には、第４図の共振特性曲線K13で示すように、同
様に第１及び第２の遷移点PA2及びPB2が発生することに
より、超音波モータ１の動作にヒステリシス現象が生じ
たことが分かつた。
場合には、第４図の共振特性曲線K13で示すように、同
様に第１及び第２の遷移点PA2及びPB2が発生することに
より、超音波モータ１の動作にヒステリシス現象が生じ
たことが分かつた。
ところが、摩擦係数が小さい第３図の場合の共振特性
曲線K12における第１及び第２の遷移点PA1及びPB1の周
波数fA1及びfB1間の周波数偏差Δf1に対して、第４図の
共振特性曲線K13における第１及び第２の遷移点PA2及び
PB2の周波数fA2及びfB2間の周波数偏差Δf2は大きくな
つており、この分第４図の場合の超音波モータ１の方が
ヒステリシス動作の深さが深くなつたことを表してい
る。
曲線K12における第１及び第２の遷移点PA1及びPB1の周
波数fA1及びfB1間の周波数偏差Δf1に対して、第４図の
共振特性曲線K13における第１及び第２の遷移点PA2及び
PB2の周波数fA2及びfB2間の周波数偏差Δf2は大きくな
つており、この分第４図の場合の超音波モータ１の方が
ヒステリシス動作の深さが深くなつたことを表してい
る。
因に一般的に言つて振動系における共振特性曲線は、
例えば第１図のピーク点P2を中心として対称性が良い曲
線を描く傾向があるのに対して、第１図の場合には、ピ
ーク点P2より低い周波数における立上り曲線部K11Bがピ
ーク点P2に近づく方向に引き付けられたと同様の曲線を
もつている。
例えば第１図のピーク点P2を中心として対称性が良い曲
線を描く傾向があるのに対して、第１図の場合には、ピ
ーク点P2より低い周波数における立上り曲線部K11Bがピ
ーク点P2に近づく方向に引き付けられたと同様の曲線を
もつている。
このようにして立上り曲線部がピーク点の方に引きつ
けられる傾向は摩擦係数μを、μ＝μ１（＝0.25）より
大きくした場合（すなわち第３図、第４図の場合のよう
に）強まつて行き、その結果、摩擦係数μがμ＝μ
２（＝0.34（第３図））より大きい摩擦係数μ＝μ
３（＝0.45の場合（第４図））の方がヒステリシス動作
が深くなつて行く。
けられる傾向は摩擦係数μを、μ＝μ１（＝0.25）より
大きくした場合（すなわち第３図、第４図の場合のよう
に）強まつて行き、その結果、摩擦係数μがμ＝μ
２（＝0.34（第３図））より大きい摩擦係数μ＝μ
３（＝0.45の場合（第４図））の方がヒステリシス動作
が深くなつて行く。
〔２〕実験結果 （１）第１実施例 第２図の試料番号３は、摩擦係数μをμ＝μ０（＝0.
25）に選定した場合を示し、ステータ２の弾性体2Cとし
てオーステナイト系ステンレス（例えばSUS304）、又は
インバ材（例えば42％Ni合金）を用いると共に（以下の
実施例についても同様である）、スライド3Bとして芳香
族ポリエステル30％及びポリテトラフルオロエチレン
（PTFE）を70％含有した高分子材料で構成したものを用
いた。
25）に選定した場合を示し、ステータ２の弾性体2Cとし
てオーステナイト系ステンレス（例えばSUS304）、又は
インバ材（例えば42％Ni合金）を用いると共に（以下の
実施例についても同様である）、スライド3Bとして芳香
族ポリエステル30％及びポリテトラフルオロエチレン
（PTFE）を70％含有した高分子材料で構成したものを用
いた。
このとき超音波モータ１の共振特性動作にヒステリシ
ス現象が発生しなかつた。
ス現象が発生しなかつた。
（２）第２の実施例 第２図の試料番号４の実施例は第１図について上述し
たように摩擦係数μを、μ＝μ１（＝0.18）に選定した
場合で、スライダ3Bをポリアミドイミド85％、グラフア
イト12％及びPTFE3％を含有した高分子材料で構成し
た。この場合は第１図について上述したように、超音波
モータ１の共振特性動作にヒステリシス現象は発生しな
かつた。
たように摩擦係数μを、μ＝μ１（＝0.18）に選定した
場合で、スライダ3Bをポリアミドイミド85％、グラフア
イト12％及びPTFE3％を含有した高分子材料で構成し
た。この場合は第１図について上述したように、超音波
モータ１の共振特性動作にヒステリシス現象は発生しな
かつた。
（３）第３実施例 第２図の試料番号５の場合には、スライダ3Bとしてア
ルミ合金の表面を潤滑アルマイト処理したものを適用し
た場合で、この場合の摩擦係数μ＝μ＝0.08であつた。
この場合にも超音波モータ１の共振特性動作にヒステリ
シス現象が発生しなかつた。
ルミ合金の表面を潤滑アルマイト処理したものを適用し
た場合で、この場合の摩擦係数μ＝μ＝0.08であつた。
この場合にも超音波モータ１の共振特性動作にヒステリ
シス現象が発生しなかつた。
（４）ヒステリシス現象が発生した実験例 第２図の試料番号２の場合は、第３図について上述し
たように、摩擦係数μを、μ＝μ２（＝0.34）に選定し
た場合で、スライダ3Bをビスマレイミド・トリアジン及
びポリアミドを含有した高分子材料で構成した。
たように、摩擦係数μを、μ＝μ２（＝0.34）に選定し
た場合で、スライダ3Bをビスマレイミド・トリアジン及
びポリアミドを含有した高分子材料で構成した。
この場合には、第３図について上述したように、超音
波モータ１の動作にヒステリシス現象が発生した。
波モータ１の動作にヒステリシス現象が発生した。
また第２図の試料番号１の場合は、第４図について上
述したように摩擦係数μを、μ＝μ３（＝0.45）に選定
した場合で、スライダ3Bをフエノール樹脂で構成した。
述したように摩擦係数μを、μ＝μ３（＝0.45）に選定
した場合で、スライダ3Bをフエノール樹脂で構成した。
この場合には第４図について上述したように、超音波
モータ１の動作にかなり深いヒステリシス現象が発生し
た。
モータ１の動作にかなり深いヒステリシス現象が発生し
た。
（５）参考例 第２図の「参考」の欄の場合は、スライダ3Bとして試
料番号４の組成の材料を用いると共に、その表面にシリ
コンオイルを塗布した場合で、摩擦係数μはμ＝0.05で
あつた。
料番号４の組成の材料を用いると共に、その表面にシリ
コンオイルを塗布した場合で、摩擦係数μはμ＝0.05で
あつた。
このとき超音波モータ１の動作にはヒステリシス現象
の発生はなく、ロータ３の出力も実用に供し得ない程度
には低下しなかつた。
の発生はなく、ロータ３の出力も実用に供し得ない程度
には低下しなかつた。
〔３〕理論的検討 上述のように種々の実験結果から考察すると、従来行
われていたように、回転出力の効率を高めるために摩擦
係数μを高くするようにすれば、効率が上昇すると共に
超音波モータの動作に生ずるヒステリシス現象が深くな
る傾向にあり、当該ヒステリシス現象のために超音波モ
ータ１の動作が不安定になるおそれがあつたのに対し
て、摩擦係数μを小さくすることにより超音波モータ１
の共振特性動作にヒステリシス現象を生じさせないよう
にすることができ、この分超音波モータの動作を一段と
安定化し得る。
われていたように、回転出力の効率を高めるために摩擦
係数μを高くするようにすれば、効率が上昇すると共に
超音波モータの動作に生ずるヒステリシス現象が深くな
る傾向にあり、当該ヒステリシス現象のために超音波モ
ータ１の動作が不安定になるおそれがあつたのに対し
て、摩擦係数μを小さくすることにより超音波モータ１
の共振特性動作にヒステリシス現象を生じさせないよう
にすることができ、この分超音波モータの動作を一段と
安定化し得る。
かくするにつき、摩擦係数μを小さくするようにした
にもかかわらず、超音波モータ１の回転出力がそれ程小
さくならないことが確認できた。
にもかかわらず、超音波モータ１の回転出力がそれ程小
さくならないことが確認できた。
この現象について、従来は摩擦係数μと出力との関係
を、第５図に示すように、ステータ２の弾性体2C及びス
ライダ3B間の摩擦係数μとして、いわゆる静摩擦係数を
基準としてロータ母材3A側に生ずる駆動力を評定してい
たと考えられるのに対して、実際上振動状態にある弾性
体2C及びスライダ3B間の摩擦状態は、静摩擦係数では評
定しきれない挙動をしていると考えられ、当該動的な摩
擦状態に基づいてたとえ弾性体2C及びスライダ3B間の静
摩擦係数が小さい場合にも、ロータ母材3A側に生ずる駆
動力がさほど低下しない結果を生じているものと考えら
れる。
を、第５図に示すように、ステータ２の弾性体2C及びス
ライダ3B間の摩擦係数μとして、いわゆる静摩擦係数を
基準としてロータ母材3A側に生ずる駆動力を評定してい
たと考えられるのに対して、実際上振動状態にある弾性
体2C及びスライダ3B間の摩擦状態は、静摩擦係数では評
定しきれない挙動をしていると考えられ、当該動的な摩
擦状態に基づいてたとえ弾性体2C及びスライダ3B間の静
摩擦係数が小さい場合にも、ロータ母材3A側に生ずる駆
動力がさほど低下しない結果を生じているものと考えら
れる。
すなわち一般に摩擦係数μは次式 で表される。ここでN0は、弾性体2C及びスライダ3Bが振
動していない状態において面接触しているとき加えられ
る圧力であり、F0はこの状態においてロータ３を動かす
に必要な力である。
動していない状態において面接触しているとき加えられ
る圧力であり、F0はこの状態においてロータ３を動かす
に必要な力である。
このように弾性体2C及びスライダ3Bが静止状態にある
ときには、摩擦係数μが大きくなればこれに応じて力F0
が大きくなると考えられ、従来はかかる考え方に基づい
て摩擦係数μを大きくすることにより超音波モータ１の
効率を高める工夫がされていた。
ときには、摩擦係数μが大きくなればこれに応じて力F0
が大きくなると考えられ、従来はかかる考え方に基づい
て摩擦係数μを大きくすることにより超音波モータ１の
効率を高める工夫がされていた。
ところが同じように加圧力N0を加えていても、第６図
の場合のように弾性体2Cが振動状態にある場合には、弾
性体2Cに符号Ｒの芳香に進行波が発生していると共に、
弾性体2Cの櫛歯2Eの表面がスライダ3Bの表面に接触する
点SAは、進行波の進行と共に第７図に示すように楕円軌
道上を回転運動をしていると考えられる。
の場合のように弾性体2Cが振動状態にある場合には、弾
性体2Cに符号Ｒの芳香に進行波が発生していると共に、
弾性体2Cの櫛歯2Eの表面がスライダ3Bの表面に接触する
点SAは、進行波の進行と共に第７図に示すように楕円軌
道上を回転運動をしていると考えられる。
そこで、弾性体2C及びスライダ3Bの接触点SAにおいて
は、第５図について上述した静的な摩擦状態とは異なる
動的な摩擦状態が発生しており、そのために次式 F1＞μN0 ……（２） のように、第５図の静的な接触状態においてロータ３を
動かすのに必要なF0より大きい力F1が符号Ｌの方向に回
転しているロータ３を停止させるために必要になると考
えられる。
は、第５図について上述した静的な摩擦状態とは異なる
動的な摩擦状態が発生しており、そのために次式 F1＞μN0 ……（２） のように、第５図の静的な接触状態においてロータ３を
動かすのに必要なF0より大きい力F1が符号Ｌの方向に回
転しているロータ３を停止させるために必要になると考
えられる。
このような理由によつて、たとえ摩擦係数μが小さく
なつてもロータ３から得られる駆動力はそれ程小さくな
らないと考えられる。
なつてもロータ３から得られる駆動力はそれ程小さくな
らないと考えられる。
〔４〕他の実施例 （１） 上述の実施例においては、共振特性曲線とし
て、電源の周波数ｆに対してステータ２の接触面の振幅
|x|を用いて表すようにしたが、これに代え、無負荷状
態における回転数、圧電体2Dに流れる電流、弾性体2Cの
進行波を検出することによつて得られるピツクアツプ電
圧（特開昭59−204477号公報）等を用いて表現するよう
にしても、上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。
て、電源の周波数ｆに対してステータ２の接触面の振幅
|x|を用いて表すようにしたが、これに代え、無負荷状
態における回転数、圧電体2Dに流れる電流、弾性体2Cの
進行波を検出することによつて得られるピツクアツプ電
圧（特開昭59−204477号公報）等を用いて表現するよう
にしても、上述の場合と同様の効果を得ることができ
る。
（２） 上述の実施例においては、超音波モータ１とし
て、ロータ３のロータ母材3A上にスライダ3Bを設けるこ
とにより、当該スライダ3Bの接触面を弾性体2Cの接触面
に接触させるようにした場合について述べたが、スライ
ダ3Bを省略してロータ母材3Aを直接接触させるようにし
ても良い。
て、ロータ３のロータ母材3A上にスライダ3Bを設けるこ
とにより、当該スライダ3Bの接触面を弾性体2Cの接触面
に接触させるようにした場合について述べたが、スライ
ダ3Bを省略してロータ母材3Aを直接接触させるようにし
ても良い。
上述のように本発明によれば、相対運動部材及び振動
子間の摩擦係数が超音波モータの共振特性動作にヒステ
リシス現象が生じない程度の0.34になるように相対運動
部材の接触面の材料を選定するようにしたことにより、
超音波モータを一段と安定に駆動し得る。
子間の摩擦係数が超音波モータの共振特性動作にヒステ
リシス現象が生じない程度の0.34になるように相対運動
部材の接触面の材料を選定するようにしたことにより、
超音波モータを一段と安定に駆動し得る。
第１図は本発明による超音波モータの共振特性曲線を示
す特性曲線図、第２図は実験例を示す図表、第３図及び
第４図は第２図の実験例のうち、試料番号２及び１の場
合の共振特性曲線を示す特性曲線図、第５図及び第６図
は小さい摩擦係数でも実用的な回転出力を得ることがで
きたことの理論的検討に供する断面図、第７図はその櫛
歯2Eの運動を示す略線図、第８図は超音波モータの構成
を示す略線的断面図、第９図及び第10図は従来の問題点
の説明に供する特性曲線図である。 １……超音波モータ、２……ステータ、３……ロータ、
2C……弾性体、2E……櫛歯、3A……ロータ母材、3B……
スライダ。
す特性曲線図、第２図は実験例を示す図表、第３図及び
第４図は第２図の実験例のうち、試料番号２及び１の場
合の共振特性曲線を示す特性曲線図、第５図及び第６図
は小さい摩擦係数でも実用的な回転出力を得ることがで
きたことの理論的検討に供する断面図、第７図はその櫛
歯2Eの運動を示す略線図、第８図は超音波モータの構成
を示す略線的断面図、第９図及び第10図は従来の問題点
の説明に供する特性曲線図である。 １……超音波モータ、２……ステータ、３……ロータ、
2C……弾性体、2E……櫛歯、3A……ロータ母材、3B……
スライダ。
Claims (6)
- 【請求項１】第１の接触面に振動が発生する振動子と、
前記第１の接触面に所定の圧力によつて接触する第２の
接触面を有し、前記振動子との間で相対運動を行う相対
運動部材とを有する超音波モータにおいて、 前記第１及び第２の接触面間の摩擦係数が、共振特性曲
線にヒステリシス現象を生じさせない程度の0.34未満の
値になるように、前記第２の接触面の材料を選定したこ
とを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】前記摩擦係数は、0.34未満0.05より大きな
値であることを特徴とする請求項１に記載の超音波モー
タ。 - 【請求項３】前記第２の接触面は、潤滑性の材料で形成
したことを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 - 【請求項４】前記第２の接触面は、PTFEを含有した高分
子材料で形成したことを特徴とする請求項２に記載の超
音波モータ。 - 【請求項５】前記第２の接触面は、グラフアイトとPTFE
とを含有した高分子材料で形成したことを特徴とする請
求項２に記載の超音波モータ。 - 【請求項６】前記第２の接触面は、潤滑アルマイト処理
が成されたことを特徴とする請求項２に記載の超音波モ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63089623A JP2585996B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63089623A JP2585996B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 超音波モータ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6037583A Division JP2682431B2 (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264576A JPH01264576A (ja) | 1989-10-20 |
| JP2585996B2 true JP2585996B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=13975881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63089623A Expired - Lifetime JP2585996B2 (ja) | 1988-04-12 | 1988-04-12 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2585996B2 (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6038172A (ja) * | 1983-08-12 | 1985-02-27 | Nec Corp | プリントワイヤ駆動装置 |
| JPS62193567A (ja) * | 1986-02-17 | 1987-08-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 表面波型超音波モータ |
| JPH072024B2 (ja) * | 1985-10-24 | 1995-01-11 | キヤノン株式会社 | 振動波モ−タ |
| JPS63140674A (ja) * | 1986-11-29 | 1988-06-13 | Marcon Electronics Co Ltd | 超音波モ−タ |
| JP2575028B2 (ja) * | 1987-10-20 | 1997-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 超音波モータ |
| JPH0632572B2 (ja) * | 1987-10-20 | 1994-04-27 | 松下電器産業株式会社 | 超音波モータ |
-
1988
- 1988-04-12 JP JP63089623A patent/JP2585996B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264576A (ja) | 1989-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH01133580A (ja) | 電機子が超音波振動によって駆動される回転又は線形電動機 | |
| JPH0389875A (ja) | リニア超音波モータ | |
| JPH03190573A (ja) | 振動波モータ | |
| JP5144065B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP3412861B2 (ja) | 振動波アクチュエータの駆動制御方法及び装置 | |
| JP5701032B2 (ja) | 振動型駆動装置 | |
| JP2585996B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPH0532991B2 (ja) | ||
| JP2682431B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2585996C (ja) | ||
| JP2682431C (ja) | ||
| JPH03190578A (ja) | 振動波駆動装置および振動波駆動装置を駆動源とする移動機器 | |
| JPS62259485A (ja) | 圧電駆動装置 | |
| JP4612798B2 (ja) | 動力伝達機構 | |
| JP2543055B2 (ja) | 振動波駆動装置 | |
| JPH01177878A (ja) | 振動波モータ | |
| JPH03273878A (ja) | 超音波モータ | |
| JPS62259484A (ja) | 圧電駆動装置 | |
| JPS6118370A (ja) | 圧電モ−タ | |
| JP3089750B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JPS6135176A (ja) | 圧電モ−タ | |
| JPS60183982A (ja) | 圧電モ−タ | |
| JPH09298893A (ja) | 超音波アクチュエータ及び該超音波アクチュエータにおける被駆動体の付勢条件設定方法 | |
| JP2002281772A (ja) | 非線形特性を有する静圧力印加装置を用いた超音波モータ | |
| JPS61102177A (ja) | 表面波駆動モ−タ− |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081205 Year of fee payment: 12 |