JP2632156B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2632156B2 JP2632156B2 JP62048514A JP4851487A JP2632156B2 JP 2632156 B2 JP2632156 B2 JP 2632156B2 JP 62048514 A JP62048514 A JP 62048514A JP 4851487 A JP4851487 A JP 4851487A JP 2632156 B2 JP2632156 B2 JP 2632156B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- ultrasonic motor
- electrodes
- wing
- center hole
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- Expired - Lifetime
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- 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、リング状の圧電体振動子を固定子とする超
音波モータに関するものである。
音波モータに関するものである。
（従来技術） 現在提案されている超音波モータは、円環形圧電セラ
ミックを交互に反転して分極し、それぞれの分極部分の
それぞれに電極群を装着し、それぞれの電極群に90度位
相が異なる２組の発振器から交流電圧を印加することに
よって、円環形圧電セラミックの周囲の表面に90゜位相
がずれた２つの定在波が発生し、これら２つの定在波が
合成されて進行波が発生するように構成し、この円環形
圧電セラミックの上に円環形の移動体を載置して圧接す
ることにより、移動体が発生した進行波によって移動す
るように構成している。
ミックを交互に反転して分極し、それぞれの分極部分の
それぞれに電極群を装着し、それぞれの電極群に90度位
相が異なる２組の発振器から交流電圧を印加することに
よって、円環形圧電セラミックの周囲の表面に90゜位相
がずれた２つの定在波が発生し、これら２つの定在波が
合成されて進行波が発生するように構成し、この円環形
圧電セラミックの上に円環形の移動体を載置して圧接す
ることにより、移動体が発生した進行波によって移動す
るように構成している。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この従来の超音波モータでは、複数の
電極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振
器が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構
成も複雑であり、コストが高くなるという問題があっ
た。
電極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振
器が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構
成も複雑であり、コストが高くなるという問題があっ
た。
（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、厚み方向に
分極され、かつ両端面のそれぞれ全面に電極を設けたリ
ング状の圧電体振動子と、該圧電体振動子に前記電極を
介して前記圧電体振動子の共振周波数の交流電圧を印加
する１つの発振器と、上記圧電体振動子の中心を通る線
に対して一部が45゜に形成された複数の直線状または円
弧状の翼部を一方の面に装着し、かつ上記圧電体振動子
の中心孔を通る回転軸を回転自在にベアリングで支持し
た回転部と、該回転部の翼部を上記圧電体振動子の端面
に接触板に圧接させるばね部材を装着したことを特徴と
するものである。また、上記圧電体振動子の側面と中心
孔の内面との間で分極して、上記側面と上記中心孔の内
面にそれぞれ電極を装着し、上記回転部の翼部を上記圧
電体振動子の端面の接触板に接触させてもよい。さら
に、上記翼部を上記リング状の圧電体振動子の一方の端
面に直接または前記電極の上に装着し、上記翼部を上記
回転部に圧接してもよい。
分極され、かつ両端面のそれぞれ全面に電極を設けたリ
ング状の圧電体振動子と、該圧電体振動子に前記電極を
介して前記圧電体振動子の共振周波数の交流電圧を印加
する１つの発振器と、上記圧電体振動子の中心を通る線
に対して一部が45゜に形成された複数の直線状または円
弧状の翼部を一方の面に装着し、かつ上記圧電体振動子
の中心孔を通る回転軸を回転自在にベアリングで支持し
た回転部と、該回転部の翼部を上記圧電体振動子の端面
に接触板に圧接させるばね部材を装着したことを特徴と
するものである。また、上記圧電体振動子の側面と中心
孔の内面との間で分極して、上記側面と上記中心孔の内
面にそれぞれ電極を装着し、上記回転部の翼部を上記圧
電体振動子の端面の接触板に接触させてもよい。さら
に、上記翼部を上記リング状の圧電体振動子の一方の端
面に直接または前記電極の上に装着し、上記翼部を上記
回転部に圧接してもよい。
（作用） 本発明によれば、両端面の全面または側面と中心孔の
内面のそれぞれ全面に電極を設けたリング状の圧電体振
動子にその共振周波数を持つ交流電圧を印加すると、圧
電体振動子の表面に中心方向へ移動する進行波が発生す
るので、圧電体振動子または回転子に設けた翼部のたわ
みによって、圧電体振動子に発生する中心方向へ進む進
行波を回転運動に変換して回転部を回転させるものであ
る。従って、本発明では、圧電体振動子の共振周波数を
有する１つの交流電源を使用すればよく、また、圧電体
振動子に翼部をもうけるだけで電極も分割する必要がな
い。
内面のそれぞれ全面に電極を設けたリング状の圧電体振
動子にその共振周波数を持つ交流電圧を印加すると、圧
電体振動子の表面に中心方向へ移動する進行波が発生す
るので、圧電体振動子または回転子に設けた翼部のたわ
みによって、圧電体振動子に発生する中心方向へ進む進
行波を回転運動に変換して回転部を回転させるものであ
る。従って、本発明では、圧電体振動子の共振周波数を
有する１つの交流電源を使用すればよく、また、圧電体
振動子に翼部をもうけるだけで電極も分割する必要がな
い。
（実施例） 本発明の実施例を説明する前に原理を説明する。ま
ず、第１図に示した圧電セラミック等のリング状圧電体
振動子１の厚み方向に分極し、このリング状圧電体振動
子１の両端面に電極２、３を装着し、これらの電極２、
３にリング状圧電体振動子１の共振周波数を有する発振
器４より交流電圧を印加すると、第２図に示すように圧
電体振動子１の外周から中心孔の内周に向って矢印で示
すように表面進行波が発生することを発見した。
ず、第１図に示した圧電セラミック等のリング状圧電体
振動子１の厚み方向に分極し、このリング状圧電体振動
子１の両端面に電極２、３を装着し、これらの電極２、
３にリング状圧電体振動子１の共振周波数を有する発振
器４より交流電圧を印加すると、第２図に示すように圧
電体振動子１の外周から中心孔の内周に向って矢印で示
すように表面進行波が発生することを発見した。
これを、第３図の圧電体振動子１の断面図で説明する
と、まず厚み方向、即ち矢印Ａの方向に圧電体振動子１
が膨らむ時、外周面は点線ａで示すように縮むが、中心
孔ｂの内径は変更しないので、圧電振動子１の外周面に
近い部分が大きく盛り上がるように膨らみ、中心孔ｂの
近傍はあまり膨らまないため、この膨みによる振動が内
径方向へ移動する表面変位、すなわち矢印Ｂの進行波と
なって現われ、圧電素子１が矢印Ｃの方向に縮む場合に
は、圧電素子１の中心孔ｂの内径は殆ど変わらず、外径
方向に膨らむため、この変位は表面には全く現われず、
従って内径方向へ移動する表面変位（矢印Ｂ）のみが圧
電素子１の両面に発生することになる。
と、まず厚み方向、即ち矢印Ａの方向に圧電体振動子１
が膨らむ時、外周面は点線ａで示すように縮むが、中心
孔ｂの内径は変更しないので、圧電振動子１の外周面に
近い部分が大きく盛り上がるように膨らみ、中心孔ｂの
近傍はあまり膨らまないため、この膨みによる振動が内
径方向へ移動する表面変位、すなわち矢印Ｂの進行波と
なって現われ、圧電素子１が矢印Ｃの方向に縮む場合に
は、圧電素子１の中心孔ｂの内径は殆ど変わらず、外径
方向に膨らむため、この変位は表面には全く現われず、
従って内径方向へ移動する表面変位（矢印Ｂ）のみが圧
電素子１の両面に発生することになる。
なお、圧電素子１の中心孔ｂの内面と外周面に電極を
装着し、中心孔ｂの内面と外周面の方向に分極して、電
極に交流電圧を印加しても同様に圧電振動子１が膨張と
収縮を繰り返すため、内周方向へ移動する表面進行波が
発生する。
装着し、中心孔ｂの内面と外周面の方向に分極して、電
極に交流電圧を印加しても同様に圧電振動子１が膨張と
収縮を繰り返すため、内周方向へ移動する表面進行波が
発生する。
この圧電振動子１の内周に向う変位を回転に利用する
には、第４図（ａ）に示すように、回転体５の表面に中
心に対してほぼ45゜の角度を持つ直線状の翼部6aを複数
個設けるか、または第第４図（ｂ）に示すように回転体
５の表面に円弧状の翼部6bを複数個設ける。この円弧状
の翼部6bは少なくともその一部が圧電体振動子１の外周
から内周に向って動く進行波に対してほぼ45゜の角度に
なるように構成される。そして、この回転体５の翼部6a
または6bを圧電体振動子１に接触させて、圧電体振動子
１の厚み方向または径方向に交流電圧をかけると、圧電
体振動子１の表面に発生した進行波によって回転子５の
翼部6aまはた6bが押され、回転子５を回転することがで
きる。
には、第４図（ａ）に示すように、回転体５の表面に中
心に対してほぼ45゜の角度を持つ直線状の翼部6aを複数
個設けるか、または第第４図（ｂ）に示すように回転体
５の表面に円弧状の翼部6bを複数個設ける。この円弧状
の翼部6bは少なくともその一部が圧電体振動子１の外周
から内周に向って動く進行波に対してほぼ45゜の角度に
なるように構成される。そして、この回転体５の翼部6a
または6bを圧電体振動子１に接触させて、圧電体振動子
１の厚み方向または径方向に交流電圧をかけると、圧電
体振動子１の表面に発生した進行波によって回転子５の
翼部6aまはた6bが押され、回転子５を回転することがで
きる。
なお、直線状の翼部6aまたは円弧状の翼部6bを圧電体
振動子１に固着し、回転体５には何も装着しないで、翼
部6aまたは6bを回転体５に圧接してもよい。
振動子１に固着し、回転体５には何も装着しないで、翼
部6aまたは6bを回転体５に圧接してもよい。
第５図は、上記原理を使用した本発明の１実施例の超
音波モータの断面図で、厚み方向の両側に電極２、３が
設けられたリング状の圧電体振動子１がケース７に支持
体８によって固定され、電極２の上に金属または他の部
材の接触板９が設けられる。この接触板９は電極２と一
体にしてもよい。またリング状の圧電体振動子１の中心
孔1cを通して回転体５の回転軸10がケース７に設けられ
たベアリング11で支持され、回転体５の翼部６を接触板
９に接触させる。この回転体５の翼部６と接触板９の接
触を強くするため、回転子５の背後にボール12を設け、
板ばね13によってボール12を押圧するように構成する。
なお、板ばね13はコイルばねでもよい。
音波モータの断面図で、厚み方向の両側に電極２、３が
設けられたリング状の圧電体振動子１がケース７に支持
体８によって固定され、電極２の上に金属または他の部
材の接触板９が設けられる。この接触板９は電極２と一
体にしてもよい。またリング状の圧電体振動子１の中心
孔1cを通して回転体５の回転軸10がケース７に設けられ
たベアリング11で支持され、回転体５の翼部６を接触板
９に接触させる。この回転体５の翼部６と接触板９の接
触を強くするため、回転子５の背後にボール12を設け、
板ばね13によってボール12を押圧するように構成する。
なお、板ばね13はコイルばねでもよい。
このように構成した本実施例の超音波モータでは、電
極２、３に発振器４から交流電界が印加されると、前述
の原理により回転子５が回転するので、この回転トルク
を回転軸10より取り出すことができる。
極２、３に発振器４から交流電界が印加されると、前述
の原理により回転子５が回転するので、この回転トルク
を回転軸10より取り出すことができる。
本実施例の超音波モータは、１つの発振器からリング
状の圧電体振動子１の厚み方向に交流電圧を印加する簡
単な構成であるため、製造が容易であり、小型のモータ
から大型のモータまで容易に製造することができる。ま
た発振器４からの交流電圧をオン−オフするだけで、回
転子５が板ばね13で押圧されているため、交流電圧をオ
フにすると急停止し、回転子５の回転、停止を簡単に行
うことができる。
状の圧電体振動子１の厚み方向に交流電圧を印加する簡
単な構成であるため、製造が容易であり、小型のモータ
から大型のモータまで容易に製造することができる。ま
た発振器４からの交流電圧をオン−オフするだけで、回
転子５が板ばね13で押圧されているため、交流電圧をオ
フにすると急停止し、回転子５の回転、停止を簡単に行
うことができる。
第６図は、本発明の他の実施例の超音波モータの断面
図で、１は圧電体振動子、２、３は電極、５は回転体、
６は翼部、７はケース、８は支持体、９は接触板、10は
回転軸、11はベアリングであり、これらの構成は上記実
施例とほぼ同じであるので説明は省略するが、本実施例
では、回転子５の回転軸10を貫通して設け、この回転軸
10の一方はベアリング11でケース７に支持され、他方は
ベアリング14でケース７に支持されている。そして、回
転子５の背面にそれぞれローラ支持体15で支持されたロ
ーラ16をその回転方向に沿って接触させ、またローラ支
持体15はそれぞればね17で回転子５を押圧するように、
ケース７とローラ支持体15の間にばね17が設けられてい
る。
図で、１は圧電体振動子、２、３は電極、５は回転体、
６は翼部、７はケース、８は支持体、９は接触板、10は
回転軸、11はベアリングであり、これらの構成は上記実
施例とほぼ同じであるので説明は省略するが、本実施例
では、回転子５の回転軸10を貫通して設け、この回転軸
10の一方はベアリング11でケース７に支持され、他方は
ベアリング14でケース７に支持されている。そして、回
転子５の背面にそれぞれローラ支持体15で支持されたロ
ーラ16をその回転方向に沿って接触させ、またローラ支
持体15はそれぞればね17で回転子５を押圧するように、
ケース７とローラ支持体15の間にばね17が設けられてい
る。
このように構成した本実施例の超音波モータにおいて
も前記実施例の超音波モータ同様の原理で回転すること
ができる。
も前記実施例の超音波モータ同様の原理で回転すること
ができる。
なお、上記第５図及び第６図の実施例においても、圧
電体振動子１の外周と中心孔の内周面の間に交流電圧を
印加してもよい。
電体振動子１の外周と中心孔の内周面の間に交流電圧を
印加してもよい。
（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明は、リング状
の圧電体振動子の厚み方向または径方向に交流電界をか
けることにより発生する中心方向へ移動する進行波によ
って、回転子に設けた翼部を中心方向へ押すことにより
回転子を回転する簡単な構成であるので、製造が容易
で、コストを安くすることができるばかりでなく、トル
クを大きく取ることができ、また性能の良い超音波モー
タを提供することができるという利点がある。
の圧電体振動子の厚み方向または径方向に交流電界をか
けることにより発生する中心方向へ移動する進行波によ
って、回転子に設けた翼部を中心方向へ押すことにより
回転子を回転する簡単な構成であるので、製造が容易
で、コストを安くすることができるばかりでなく、トル
クを大きく取ることができ、また性能の良い超音波モー
タを提供することができるという利点がある。
第１図はリング状の圧電体振動子の断面図、第２図はリ
ング状の圧電体振動子の平面図、第３図の本発明の超音
波モータの原理を説明するための図、第４図は本発明の
超音波モータの回転子の平面図、第５図は本発明の実施
例の超音波モータの断面図、第６図は本発明の他の実施
例の超音波モータの断面図である。 １……圧電体振動子、２、３……電極、４……発振器、
５……回転体、６……翼部、７……ケース、８……支持
体、９……接触板、10……回転軸、11……ベアリング、
12……ボール、13……板ばね、14……ベアリング、15…
…ローラ支持体、16……ローラ、17……ばね。
ング状の圧電体振動子の平面図、第３図の本発明の超音
波モータの原理を説明するための図、第４図は本発明の
超音波モータの回転子の平面図、第５図は本発明の実施
例の超音波モータの断面図、第６図は本発明の他の実施
例の超音波モータの断面図である。 １……圧電体振動子、２、３……電極、４……発振器、
５……回転体、６……翼部、７……ケース、８……支持
体、９……接触板、10……回転軸、11……ベアリング、
12……ボール、13……板ばね、14……ベアリング、15…
…ローラ支持体、16……ローラ、17……ばね。
Claims (3)
- 【請求項１】厚み方向に分極され、かつ両端面のそれぞ
れ全面に電極を設けたリング状の圧電体振動子と、該圧
電体振動子に前記電極を介して前記圧電体振動子の共振
周波数の交流電圧を印加する１つの発振器と、上記圧電
体振動子の中心を通る線に対して一部が45゜に形成され
た複数の直線状または円弧状の翼部を一方の面に装着
し、かつ上記圧電体振動子の中心孔を通る回転軸を回転
自在にベアリングで支持した回転部と、該回転部の翼部
を上記圧電体振動子の端面に接触板に圧接させるばね部
材を装着したことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】上記圧電体振動子の側面と中心孔の内面と
の間で分極して、上記側面と上記中心孔の内面にそれぞ
れ電極を装着し、上記回転部の翼部を上記圧電体振動子
の端面の接触板に接触させたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の超音波モータ。 - 【請求項３】上記翼部を上記リング状の圧電体振動子の
一方の端面に直接または前記電極の上に装着し、上記翼
部を上記回転部に圧接したことを特徴とする特許請求の
範囲第１項及び第２項のいずれか１項記載の超音波モー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048514A JP2632156B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62048514A JP2632156B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63217981A JPS63217981A (ja) | 1988-09-12 |
| JP2632156B2 true JP2632156B2 (ja) | 1997-07-23 |
Family
ID=12805478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62048514A Expired - Lifetime JP2632156B2 (ja) | 1987-03-02 | 1987-03-02 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2632156B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103595293B (zh) * | 2013-11-21 | 2015-06-24 | 河北大学 | 双环型压电超声电机 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200779A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波駆動モ−タ |
| JPS61207186A (ja) * | 1985-03-12 | 1986-09-13 | Hitachi Maxell Ltd | クリ−ナを備えた超音波モ−タ |
| JPS6237075A (ja) * | 1985-08-05 | 1987-02-18 | Canon Inc | 振動波モ−タ− |
-
1987
- 1987-03-02 JP JP62048514A patent/JP2632156B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63217981A (ja) | 1988-09-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
| R250 | Receipt of annual fees |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |