JP2663164B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2663164B2 JP2663164B2 JP63332590A JP33259088A JP2663164B2 JP 2663164 B2 JP2663164 B2 JP 2663164B2 JP 63332590 A JP63332590 A JP 63332590A JP 33259088 A JP33259088 A JP 33259088A JP 2663164 B2 JP2663164 B2 JP 2663164B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- traveling wave
- vibrator
- stator
- traveling
- rotor
- 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
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 1
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、高速回転及び低
速回転に適した超音波モータに関する。
速回転に適した超音波モータに関する。
従来の此種の超音波モータは、第10図に示すように振
動子４が貼付けられた弾性体から成るステータ２にばね
12の弾発力によって、パッキン12を介しロータ８が圧接
していることで、ステータ２に発生する進行波を利用し
てロータ８が回転し、この回転が出力軸６に伝達される
ようにしている。また、特開昭62−207180号公報には、
超音波振動を発生する振動源により進行波を発生させる
リング状の振動子と、この振動子に圧接され前記進行波
により回転して回転軸を回転させる回転子とを有する超
音波振動モータにおいて、前記振動子への回転子の圧接
状態を解除できる圧接状態調整手段即ち電磁クラッチ機
構を設けた超音波モータが開示されている。
動子４が貼付けられた弾性体から成るステータ２にばね
12の弾発力によって、パッキン12を介しロータ８が圧接
していることで、ステータ２に発生する進行波を利用し
てロータ８が回転し、この回転が出力軸６に伝達される
ようにしている。また、特開昭62−207180号公報には、
超音波振動を発生する振動源により進行波を発生させる
リング状の振動子と、この振動子に圧接され前記進行波
により回転して回転軸を回転させる回転子とを有する超
音波振動モータにおいて、前記振動子への回転子の圧接
状態を解除できる圧接状態調整手段即ち電磁クラッチ機
構を設けた超音波モータが開示されている。
上記のように、超音波モータの出力軸の回転は、ステ
ータに発生する進行波を利用しているため、出力軸を高
速又は低速で制御するのが難しかった。
ータに発生する進行波を利用しているため、出力軸を高
速又は低速で制御するのが難しかった。
本発明は上記問題点を除去することを目的とするもの
である。
である。
上記目的を達成するため、本発明は、カバー20に固設
され、一方の面に振動子24が張設されたリング状の弾性
体ステータ22と、前記カバー20に回転自在に支承された
出力軸26と、該出力軸26に回転方向に連動すべく取り付
けられたリング状のロータ32とを備え、該ロータ32の、
弾性体で形成した円周部分32aを前記ステータ22の進行
波形成面に当接配置し、前記円周部分32aに前記振動子3
6を張設した超音波モータにおいて、前記ステータ22の
振動子24に進行波を発生させ、前記ロータ32の振動子36
に前記ステータ22の振動子24の進行波に対して逆方向に
進むあるいは、同方向に進む進行波を発生させる駆動手
段を設けたものである。
され、一方の面に振動子24が張設されたリング状の弾性
体ステータ22と、前記カバー20に回転自在に支承された
出力軸26と、該出力軸26に回転方向に連動すべく取り付
けられたリング状のロータ32とを備え、該ロータ32の、
弾性体で形成した円周部分32aを前記ステータ22の進行
波形成面に当接配置し、前記円周部分32aに前記振動子3
6を張設した超音波モータにおいて、前記ステータ22の
振動子24に進行波を発生させ、前記ロータ32の振動子36
に前記ステータ22の振動子24の進行波に対して逆方向に
進むあるいは、同方向に進む進行波を発生させる駆動手
段を設けたものである。
上記した構成において、振動子24に駆動回路から進行
波発生信号を供給すると、ステータ22に円周方向に進む
進行波が形成される。一方振動子36に前記進行波に対し
て逆方向に進む進行波発生信号を供給すると、ロータ32
の、ステータ22の進行波形成面と対面する円周部分32a
に進行波が生じ、ロータ32は、ステータ22の進行波と、
ロータ32自身の進行波によってロータ32は回転方向に高
速駆動される。振動子36に同方向に進行波を発生させる
と、ロータ32は、低速で回転、又は、ロータ32とステー
タ22の進行波の進む速度が同じときは、静止する。
波発生信号を供給すると、ステータ22に円周方向に進む
進行波が形成される。一方振動子36に前記進行波に対し
て逆方向に進む進行波発生信号を供給すると、ロータ32
の、ステータ22の進行波形成面と対面する円周部分32a
に進行波が生じ、ロータ32は、ステータ22の進行波と、
ロータ32自身の進行波によってロータ32は回転方向に高
速駆動される。振動子36に同方向に進行波を発生させる
と、ロータ32は、低速で回転、又は、ロータ32とステー
タ22の進行波の進む速度が同じときは、静止する。
まず、超音波モータの原理について第４図乃至第９図
を参照して説明する。
を参照して説明する。
定在波の発生メカニズム 圧電セラミックスを交互に向きを反転して分極させ、
電圧を印加すると、第４図ａに示すように「伸びる」
「縮む」と交互にひずみが発生する。圧電セラミックス
に印加する電圧の極性を反転すると、第４図ｂに示すよ
うにひずみ方向も反転する。この圧電セラミックスを第
４図ａに示すように弾性体に貼り付け、圧電セラミック
スに電圧を印加してひずみを発生させると、第５図ｂに
示すように弾性体には圧電セラミックスが伸びた側は谷
となり、縮んだ側は山となるたわみが生じる。圧電セラ
ミックスに印加する電圧の極性を反転すると第５図ｃに
示すように弾性体のたわみも反転する。第５図ｄに示す
ように圧電セラミックスに交流電圧を印加すれば、弾性
体には定在波が発生する。定在波とは第５図ｅに示すよ
うに同じ場所で繰り返し上下運動する波のことである。
電圧を印加すると、第４図ａに示すように「伸びる」
「縮む」と交互にひずみが発生する。圧電セラミックス
に印加する電圧の極性を反転すると、第４図ｂに示すよ
うにひずみ方向も反転する。この圧電セラミックスを第
４図ａに示すように弾性体に貼り付け、圧電セラミック
スに電圧を印加してひずみを発生させると、第５図ｂに
示すように弾性体には圧電セラミックスが伸びた側は谷
となり、縮んだ側は山となるたわみが生じる。圧電セラ
ミックスに印加する電圧の極性を反転すると第５図ｃに
示すように弾性体のたわみも反転する。第５図ｄに示す
ように圧電セラミックスに交流電圧を印加すれば、弾性
体には定在波が発生する。定在波とは第５図ｅに示すよ
うに同じ場所で繰り返し上下運動する波のことである。
進行波の発生メカニズム 次のこの定在波を組み合わせて進行波を発生させるメ
カニズムを説明する。第６図ａに示すように、弾性体に
２枚の圧電セラミックスを互いに1/4波長ずらせて、す
なわち、機械的に90゜ずらせて貼り、それぞれの圧電セ
ラミックスに第６図ｂに示すように時間的に90゜位相の
ずれた交流電圧を印加する。２枚の圧電セラミックスA,
Bはそれぞれ第６図ｃ〜ｅに示すように定在波振動をす
るが、その二つの定在波を合成した波Ａ＋Ｂ、すなわ
ち、弾性体の振動は第６図ｆに示すように時間とともに
進む進行波となる。
カニズムを説明する。第６図ａに示すように、弾性体に
２枚の圧電セラミックスを互いに1/4波長ずらせて、す
なわち、機械的に90゜ずらせて貼り、それぞれの圧電セ
ラミックスに第６図ｂに示すように時間的に90゜位相の
ずれた交流電圧を印加する。２枚の圧電セラミックスA,
Bはそれぞれ第６図ｃ〜ｅに示すように定在波振動をす
るが、その二つの定在波を合成した波Ａ＋Ｂ、すなわ
ち、弾性体の振動は第６図ｆに示すように時間とともに
進む進行波となる。
だ円軌跡と回転原理 弾性体に進行波が励振され、波が第７図a,b,c,d,eと
進んでいくなかで弾性体表面のある１点に着目すると、
その点はａ−ｂ−ｃ−ｄ−ａと動き、この動きを合成す
ると、第７図ｆに示すように進行波の進む方向とは逆回
りのだ円軌跡を描くことが分かる。
進んでいくなかで弾性体表面のある１点に着目すると、
その点はａ−ｂ−ｃ−ｄ−ａと動き、この動きを合成す
ると、第７図ｆに示すように進行波の進む方向とは逆回
りのだ円軌跡を描くことが分かる。
進行波が励振されている弾性体の上に、第８図に示す
ように移動体を載せると、このだ円運動の力によって、
移動体は進行波の進む方向とは逆の方向に動かされる。
また、第９図に示すように弾性体をリング形状にし、進
行波を反時計方向に回転させると、その上の回転体は進
行波の方向とは逆の時計方向に回転する。また、進行波
の回転方向を切り替えることにより回転体の回転方向を
切り替えることができる。
ように移動体を載せると、このだ円運動の力によって、
移動体は進行波の進む方向とは逆の方向に動かされる。
また、第９図に示すように弾性体をリング形状にし、進
行波を反時計方向に回転させると、その上の回転体は進
行波の方向とは逆の時計方向に回転する。また、進行波
の回転方向を切り替えることにより回転体の回転方向を
切り替えることができる。
以上のことが、進行波方式の超音波モータの回転原理
である。
である。
以下に本発明の構成を第１図に示す実施例を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
20は取付台を兼ねたカバーであり、これにリング状
の、弾性体から成るステータ22が固定されいてる。ステ
ータ22の外側面には圧電セラミックスから成る振動子24
が貼り付けられている。ステータ22の、前記振動子24配
設側と反対側は進行波形成面を構成している。26は出力
軸であり、ボールベアリング28,30によって、前記カバ
ー20に回転自在に支承されている。32はリング状の弾性
体から成るロータであり、これの内径部に取り付け管34
が固着され、該取り付け管34は、キー結合構造とねじ固
定機構を介して前記出力軸26に固定されている。該状態
において、ロータ32の円周部分32aの一側面は、前記ス
テータ22の進行波形成面に圧接している。前記ロータ32
の円周部分32aの、前記進行波形成面と対面する側とは
反対側に、圧電セラミックスから成る振動込36が張設さ
れ、該振動子36は導電ブラシ38と導電盤40から成る摺電
装置によってコントローラの進行波発生信号発生手段に
接続している。
の、弾性体から成るステータ22が固定されいてる。ステ
ータ22の外側面には圧電セラミックスから成る振動子24
が貼り付けられている。ステータ22の、前記振動子24配
設側と反対側は進行波形成面を構成している。26は出力
軸であり、ボールベアリング28,30によって、前記カバ
ー20に回転自在に支承されている。32はリング状の弾性
体から成るロータであり、これの内径部に取り付け管34
が固着され、該取り付け管34は、キー結合構造とねじ固
定機構を介して前記出力軸26に固定されている。該状態
において、ロータ32の円周部分32aの一側面は、前記ス
テータ22の進行波形成面に圧接している。前記ロータ32
の円周部分32aの、前記進行波形成面と対面する側とは
反対側に、圧電セラミックスから成る振動込36が張設さ
れ、該振動子36は導電ブラシ38と導電盤40から成る摺電
装置によってコントローラの進行波発生信号発生手段に
接続している。
次に本実施例の作用について説明する。
駆動回路（図示省略）から、振動子24に進行波発生信
号が供給されると、ステータ22の進行波形成面に進行波
が発生する。一方、振動子36に進行波発生信号を供給す
ると、ロータ32と対面する側に進行波が形成され、ロー
タ32と、ステータ22の進行波の方向が逆方向の場合には
両進行波の進行に伴って、ロータ32が高速回転する。振
動子24と振動子36の進行波の進む方向を同じにし、その
振動数に差をつけると、ロータ32は低速回転し、両進行
波の進む速度を同じにした場合には、ロータ32は静止す
る。
号が供給されると、ステータ22の進行波形成面に進行波
が発生する。一方、振動子36に進行波発生信号を供給す
ると、ロータ32と対面する側に進行波が形成され、ロー
タ32と、ステータ22の進行波の方向が逆方向の場合には
両進行波の進行に伴って、ロータ32が高速回転する。振
動子24と振動子36の進行波の進む方向を同じにし、その
振動数に差をつけると、ロータ32は低速回転し、両進行
波の進む速度を同じにした場合には、ロータ32は静止す
る。
本発明は上述の如く構成したので、簡単な構造で、超
音波モータの高速化及び低速化を達成することができる
効果が存する。
音波モータの高速化及び低速化を達成することができる
効果が存する。
第１図は断面図、第２図は説明図、第３図は説明図、第
４図は説明図、第５図は説明図、第６図は説明図、第７
図は説明図、第８図は説明図、第９図は説明図、第10図
は従来技術の断面図である。 20……カバー、22……ステータ、24……振動子、26……
出力軸、28,30……ボールベアリング、32……ロータ、3
4……取り付け管、36……振動子、38……導電ブラシ、4
0……導電盤
４図は説明図、第５図は説明図、第６図は説明図、第７
図は説明図、第８図は説明図、第９図は説明図、第10図
は従来技術の断面図である。 20……カバー、22……ステータ、24……振動子、26……
出力軸、28,30……ボールベアリング、32……ロータ、3
4……取り付け管、36……振動子、38……導電ブラシ、4
0……導電盤
Claims (1)
- 【請求項１】カバー（20）に固設され、一方の面に振動
子（24）が張設されたリング状の弾性体ステータ（22）
と、前記カバー（20）に回転自在に支承された出力軸
（26）と、該出力軸（26）に回転方向に連動すべく取り
付けられたリング状のロータ（32）とを備え、該ロータ
（32）の、弾性体で形成した円周部分（32a）を前記ス
テータ（22）の進行波形成面に当接配置し、前記円周部
分（32a）に振動子（36）を張設した超音波モータにお
いて、前記ステータ（22）の振動子（24）に進行波を発
生させ、前記ロータ（32）の振動子（36）に前記ステー
タ（22）の振動子（24）の進行波に対して逆方向に進む
あるいは、同方向に進む進行波を発生させる駆動手段を
設け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 |
|---|---|---|---|
| JP63332590A JP2663164B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63332590A JP2663164B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02179281A JPH02179281A (ja) | 1990-07-12 |
| JP2663164B2 true JP2663164B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=18256637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63332590A Expired - Lifetime JP2663164B2 (ja) | 1988-12-29 | 1988-12-29 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663164B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288475B1 (en) | 1998-02-27 | 2001-09-11 | Star Micronics Co., Ltd. | Ultrasonic motor |
| WO1999044282A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | Star Micronics Co., Ltd. | Dispositif de commande de moteur ultrasonique |
| WO1999044280A1 (fr) * | 1998-02-27 | 1999-09-02 | Star Micronics Co., Ltd. | Moteur a ultrasons |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2513241B2 (ja) * | 1987-07-20 | 1996-07-03 | アイシン精機株式会社 | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-12-29 JP JP63332590A patent/JP2663164B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02179281A (ja) | 1990-07-12 |
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