JP2606312B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2606312B2 JP2606312B2 JP63201615A JP20161588A JP2606312B2 JP 2606312 B2 JP2606312 B2 JP 2606312B2 JP 63201615 A JP63201615 A JP 63201615A JP 20161588 A JP20161588 A JP 20161588A JP 2606312 B2 JP2606312 B2 JP 2606312B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- torsional
- rotor
- longitudinal
- ultrasonic motor
- 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
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、超音波振動によりロータを回転して、駆動
力を発生させる超音波モータに関するものである。
力を発生させる超音波モータに関するものである。
（従来の技術） 縦−捩り複合圧電振動子をステータとし、ステータの
端面にロータを圧接してこれを回転させる構成の超音波
モータは、例えば熊田により提案され、特開昭61−1217
7号公報で開示されている。
端面にロータを圧接してこれを回転させる構成の超音波
モータは、例えば熊田により提案され、特開昭61−1217
7号公報で開示されている。
このモータは縦振動励振用圧電セラミックスと捩り振
動励振用圧電セラミックスとを重ね合わせ、更に２個の
円柱あるいは円筒状超音波振動体で両側からはさみ一体
化した縦−絞り複合圧電振動子をステータとし、上記縦
振動励振用圧電セラミックスと捩り振動励振用圧電セラ
ミックスとにそれぞれ独立に交流電圧を印加してステー
タの端面に楕円振動を誘起し、この楕円振動を利用して
ステータ端面に圧接したロータに回転運動を与えるもの
である。
動励振用圧電セラミックスとを重ね合わせ、更に２個の
円柱あるいは円筒状超音波振動体で両側からはさみ一体
化した縦−絞り複合圧電振動子をステータとし、上記縦
振動励振用圧電セラミックスと捩り振動励振用圧電セラ
ミックスとにそれぞれ独立に交流電圧を印加してステー
タの端面に楕円振動を誘起し、この楕円振動を利用して
ステータ端面に圧接したロータに回転運動を与えるもの
である。
（発明が解決しようとする問題点） 一般に高出力で効率の高い超音波モータを実現するに
はステータの端面に生じる楕円振動の縦方向及び横方向
の振巾を共に出来るだけ大きくする必要がある。
はステータの端面に生じる楕円振動の縦方向及び横方向
の振巾を共に出来るだけ大きくする必要がある。
ところで横波の音速は縦波の音速の約６割であること
から、上記従来発明の超音波モータに使用されるステー
タの縦振動共振周波数と捩り振動共振周波数とを一致さ
せる事は困難である。従って一方の振動を共振駆動する
と他方の振動は必然的に非共振駆動となる。非共振駆動
の共振駆動に比べて極端に振動振巾が小さくなることは
言うまでもない。従ってこの場合に誘起される楕円振動
の振巾は縦方向あるいは横方向のいずれか一方の振巾が
極端に小さくなるため高出力、高効率な超音波モータを
実現することが困難である。
から、上記従来発明の超音波モータに使用されるステー
タの縦振動共振周波数と捩り振動共振周波数とを一致さ
せる事は困難である。従って一方の振動を共振駆動する
と他方の振動は必然的に非共振駆動となる。非共振駆動
の共振駆動に比べて極端に振動振巾が小さくなることは
言うまでもない。従ってこの場合に誘起される楕円振動
の振巾は縦方向あるいは横方向のいずれか一方の振巾が
極端に小さくなるため高出力、高効率な超音波モータを
実現することが困難である。
なお、縦共振と捩り共振とを同時に起こさせる事も可
能であるが、この場合には共振周波数が互いに異なるた
め楕円振動が誘起されず、ロータは回転しない。
能であるが、この場合には共振周波数が互いに異なるた
め楕円振動が誘起されず、ロータは回転しない。
（問題を解決するための手段） 本発明の目的は捩り振動共振と縦振動共振とを利用し
てロータを回転させる高出力、高効率超音波モータを提
供することにある。
てロータを回転させる高出力、高効率超音波モータを提
供することにある。
第１図は本発明超音波モータの基本構成例を示すもの
である。図中１は縦振動励振用圧電セラミックスで円柱
状超音波振動体２と３とではさまれ接着剤等で一体化さ
れており、全体で圧電縦振動子を形成している。図中４
は、捩り振動励振用圧電セラミックスで、円柱状超音波
振動体５と６ではさまれ接着剤等により一体化されてお
り、全体で圧電捩り振動子を形成している。図中７はロ
ータを示すもので、上記縦振動子と捩り振動子とで圧接
されている。ここで縦振動子と捩り振動子の共振周波数
は等しくなる様に構成されている。
である。図中１は縦振動励振用圧電セラミックスで円柱
状超音波振動体２と３とではさまれ接着剤等で一体化さ
れており、全体で圧電縦振動子を形成している。図中４
は、捩り振動励振用圧電セラミックスで、円柱状超音波
振動体５と６ではさまれ接着剤等により一体化されてお
り、全体で圧電捩り振動子を形成している。図中７はロ
ータを示すもので、上記縦振動子と捩り振動子とで圧接
されている。ここで縦振動子と捩り振動子の共振周波数
は等しくなる様に構成されている。
上記構成になる超音波モータにおいて縦振動子と捩り
振動子とを同時に共振駆動させ、かつ90℃の位相差を与
えるとロータは回転し、回転出力が得られる。
振動子とを同時に共振駆動させ、かつ90℃の位相差を与
えるとロータは回転し、回転出力が得られる。
（作用） 本発明超音波モータは以下の原理で駆動される。捩り
振動子を共振させると振動子端面には往復の回転変位が
生じる。一方縦振動子を共振させると振動子は軸方向に
伸縮変位が生じる。往方向回転変位と軸方向伸び変位の
タイミングを合わせれば、ロータは捩り振動子端面に強
く圧接され摩擦力により回転運動を行なう。復方向回転
変位が生じる際には縦振動子は軸方向に縮み変位が発生
するので、ロータの受ける圧接力は小さくなり回転しな
い。捩り振動振巾はミクロンオーダと小さいが、数10kH
zで振動させると振巾の時間積分されたものがロータに
伝達されるため、ロータは一方向に高速で回転すること
になる。
振動子を共振させると振動子端面には往復の回転変位が
生じる。一方縦振動子を共振させると振動子は軸方向に
伸縮変位が生じる。往方向回転変位と軸方向伸び変位の
タイミングを合わせれば、ロータは捩り振動子端面に強
く圧接され摩擦力により回転運動を行なう。復方向回転
変位が生じる際には縦振動子は軸方向に縮み変位が発生
するので、ロータの受ける圧接力は小さくなり回転しな
い。捩り振動振巾はミクロンオーダと小さいが、数10kH
zで振動させると振巾の時間積分されたものがロータに
伝達されるため、ロータは一方向に高速で回転すること
になる。
なお本発明モータにおいて捩り振動子とロータとの接
触面における摩擦を大きくし、縦振動子とロータの接触
面における摩擦を小さくする工夫をこらせばモータの効
率は高くなる。
触面における摩擦を大きくし、縦振動子とロータの接触
面における摩擦を小さくする工夫をこらせばモータの効
率は高くなる。
上述のように本発明の構成上の特徴は独立した捩り振
動子と縦振動子とを使用することにある。従って２つの
振動子の共振周波数を一致させることが可能となり、そ
の結果大振巾の捩り変位と伸縮変位が利用できるため高
出力、高効率の超音波モータが実現できる。
動子と縦振動子とを使用することにある。従って２つの
振動子の共振周波数を一致させることが可能となり、そ
の結果大振巾の捩り変位と伸縮変位が利用できるため高
出力、高効率の超音波モータが実現できる。
（実施例） 以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。
する。
第２図は本発明実施例の超音波モータを示す図であ
る。図中１は厚み方向に分極された直径20Φ、厚さ4mm
の縦振動励振用圧電セラミックスである。支柱体10と超
音波振動体2,3で上記圧電セラミックスをはさみ接着剤
を用いて一体化してある。これが縦振動子となる。図中
４は直径20Φ、厚さ4mmの捩り励振用圧電セラミックス
で周方向に分極されている。縦振動子と同様にセラミッ
クスと超音波振動体5,6及び支持体10を接着剤を用いて
一体化し、捩り振動子が形成されている。捩り振動子の
端面中央部にはシャフト８がネジ込まれている。そして
ロータ７がベアリン９を介して縦振動子と捩り振動子と
の間に圧接されている。縦振動子の全長は68mm、捩り振
動子の全長は43mm、ロータの厚さは10mmとした。
る。図中１は厚み方向に分極された直径20Φ、厚さ4mm
の縦振動励振用圧電セラミックスである。支柱体10と超
音波振動体2,3で上記圧電セラミックスをはさみ接着剤
を用いて一体化してある。これが縦振動子となる。図中
４は直径20Φ、厚さ4mmの捩り励振用圧電セラミックス
で周方向に分極されている。縦振動子と同様にセラミッ
クスと超音波振動体5,6及び支持体10を接着剤を用いて
一体化し、捩り振動子が形成されている。捩り振動子の
端面中央部にはシャフト８がネジ込まれている。そして
ロータ７がベアリン９を介して縦振動子と捩り振動子と
の間に圧接されている。縦振動子の全長は68mm、捩り振
動子の全長は43mm、ロータの厚さは10mmとした。
縦振動励振用圧電セラミックスと捩り振動励振用圧電
セラミックスとに独立に25kHz、200Vの交流電圧を印加
し、その位相差を90℃とした時ロータが回転した。その
回転速度は130r.p.mで、起動トルクは7kgf・cmであっ
た。
セラミックスとに独立に25kHz、200Vの交流電圧を印加
し、その位相差を90℃とした時ロータが回転した。その
回転速度は130r.p.mで、起動トルクは7kgf・cmであっ
た。
（発明の効果） 上記実施例からあきらかな様に本発明モータは圧電縦
振動子と圧電捩り振動子とを共振させて駆動するもので
あり、小径で大トルクを発生する超音波モータが得られ
る。
振動子と圧電捩り振動子とを共振させて駆動するもので
あり、小径で大トルクを発生する超音波モータが得られ
る。
第１図は本発明の動作原理を示す図であり、第２図は本
発明実施例を示す図である。図中１……縦振動励振用圧
電セラミックス、４……捩り振動励振用圧電セラミック
ス、2,3,5,6……超音波振動体、７……ロータ、８……
シャフト、９……ベアリング、10……支持体をそれぞれ
示している。
発明実施例を示す図である。図中１……縦振動励振用圧
電セラミックス、４……捩り振動励振用圧電セラミック
ス、2,3,5,6……超音波振動体、７……ロータ、８……
シャフト、９……ベアリング、10……支持体をそれぞれ
示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 武志 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (72)発明者 内川 忠保 東京都港区芝５丁目33番１号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−247769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−114576（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】圧電縦振動子と圧電捩り振動子の間にロー
タをはさみ、圧接して構成したことを特徴とする超音波
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201615A JP2606312B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201615A JP2606312B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251377A JPH0251377A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2606312B2 true JP2606312B2 (ja) | 1997-04-30 |
Family
ID=16443997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63201615A Expired - Lifetime JP2606312B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606312B2 (ja) |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP63201615A patent/JP2606312B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251377A (ja) | 1990-02-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080213 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 12 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090213 Year of fee payment: 12 |