JP2682035B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JP2682035B2 JP2682035B2 JP63201606A JP20160688A JP2682035B2 JP 2682035 B2 JP2682035 B2 JP 2682035B2 JP 63201606 A JP63201606 A JP 63201606A JP 20160688 A JP20160688 A JP 20160688A JP 2682035 B2 JP2682035 B2 JP 2682035B2
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- JP
- Japan
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- vibration
- rotor
- vibrator
- stator
- longitudinal
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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。
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ロータを回転させる構成の超音
波モータは、例えば上羽等によりジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライドフィジックス（Japanese Journ
al of Applied Physics）誌Vol.26Suppl.26−２（198
7）、pp.188−190で提案されている。
端面にロータを圧接してロータを回転させる構成の超音
波モータは、例えば上羽等によりジャパニーズ・ジャー
ナル・オブ・アプライドフィジックス（Japanese Journ
al of Applied Physics）誌Vol.26Suppl.26−２（198
7）、pp.188−190で提案されている。
一般に複合振動子で縦振動半波長共振と捩り振動半波
長共振の周波数を一致させることは困難である。上羽等
は複合振動子の一部をテーパ状構造とし、縦振動半波長
共振と捩り振動１波長共振とを一致させることに成功し
ている。そして、この複合振動子に位相が90°異なる縦
及び捩り共振を励振し、複合振動子の端面に圧接したロ
ータを回転させた。
長共振の周波数を一致させることは困難である。上羽等
は複合振動子の一部をテーパ状構造とし、縦振動半波長
共振と捩り振動１波長共振とを一致させることに成功し
ている。そして、この複合振動子に位相が90°異なる縦
及び捩り共振を励振し、複合振動子の端面に圧接したロ
ータを回転させた。
（発明が解決しようとする問題点） 一般にモータから回転出力を得るためにはステータを
支持固定しなければならない。しかし超音波モータでは
ステータが振動体であるため、振動節点のない場合には
支持固定することは困難である。上記の従来超音波モー
タでは縦振動に関して１ヶ所、捩り振動に関して２ヶ所
に振動節点は存在するが、２つの振動を同時駆動する場
合には共通節点が存在しないため支持固定が困難とな
る。
支持固定しなければならない。しかし超音波モータでは
ステータが振動体であるため、振動節点のない場合には
支持固定することは困難である。上記の従来超音波モー
タでは縦振動に関して１ヶ所、捩り振動に関して２ヶ所
に振動節点は存在するが、２つの振動を同時駆動する場
合には共通節点が存在しないため支持固定が困難とな
る。
振動節点以外の位置を支持固定すると振動モードに乱
れが生じたり、支持系を介して外部へ振動エネルギーが
漏洩するためにモータの効率は著しく低下してしまう。
れが生じたり、支持系を介して外部へ振動エネルギーが
漏洩するためにモータの効率は著しく低下してしまう。
（問題を解決するための手段） 本発明の目的は支持固定の可能な縦−捩り複合圧電振
動子を利用した実用性の高い超音波モータを提供するこ
とにある。
動子を利用した実用性の高い超音波モータを提供するこ
とにある。
第１図は本発明の原理図である。捩り振動励振用圧電
素子１を円柱状超音波振動体３と４とではさみ、接着剤
等で一体化された振動子と、縦振動励振用圧電素子２を
円柱状超音波振動体５と６とではさみ一体化した振動子
との間に結合子７をはさみ一体化した複合振動子であ
る。ここで結合子は例えばベアリングの様なもので、超
音波振動体４の回転運動を妨げないものとする。そして
１、３、４から構成される振動子の捩り半波長共振と全
体で構成される振動子の縦１波長共振とが一致するよう
に設計しておく。
素子１を円柱状超音波振動体３と４とではさみ、接着剤
等で一体化された振動子と、縦振動励振用圧電素子２を
円柱状超音波振動体５と６とではさみ一体化した振動子
との間に結合子７をはさみ一体化した複合振動子であ
る。ここで結合子は例えばベアリングの様なもので、超
音波振動体４の回転運動を妨げないものとする。そして
１、３、４から構成される振動子の捩り半波長共振と全
体で構成される振動子の縦１波長共振とが一致するよう
に設計しておく。
（作用） 上記縦−捩り複合圧電振動子において１に交流電圧を
印加して捩り半波長共振を励振すると、超音波振動体４
の端面（７との接合面）は回転に関する拘束を受けない
ので、１、３、４で構成される振動体のみが捩り半波長
共振を起こす。そしてこの振動節点は中央部付近に生じ
る。
印加して捩り半波長共振を励振すると、超音波振動体４
の端面（７との接合面）は回転に関する拘束を受けない
ので、１、３、４で構成される振動体のみが捩り半波長
共振を起こす。そしてこの振動節点は中央部付近に生じ
る。
圧電素子２に交流電圧を印加した場合には複合振動子
全体が縦振動を行なうことになる。１波長共振を起こさ
せた場合には圧電素子１及び２の付近２ヶ所に振動節点
を生じる。
全体が縦振動を行なうことになる。１波長共振を起こさ
せた場合には圧電素子１及び２の付近２ヶ所に振動節点
を生じる。
圧電素子１と２とを同時駆動すると結合子７の左側部
分は縦−捩り複合振動を起こすが、右側部分は縦振動の
みを起こす。従って右側部分に生じる縦振動節点を強固
に支持固定することが可能となる。
分は縦−捩り複合振動を起こすが、右側部分は縦振動の
みを起こす。従って右側部分に生じる縦振動節点を強固
に支持固定することが可能となる。
上記複合振動子を用いて90°の位相差で捩り半波長共
振及び縦１波長共振を励振し、超音波振動体３の端面に
ロータを圧接するとロータは回転することになる。
振及び縦１波長共振を励振し、超音波振動体３の端面に
ロータを圧接するとロータは回転することになる。
（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図に本発明の実施例を示す。周方向に分極された
外径20mm、内径8mm、厚さ3mmの捩り振動励振用圧電セラ
ミックリング１が円筒状超音波振動体３及び４ではさま
れている。また厚み方向に分極された外径20mm、内径8m
m、厚さ3mmの縦振動駆動用圧電セラミックリング２は支
持板17を介して円筒状超音波振動体５及び６ではさまれ
ている。超音波振動体４と５はスペーサ８とベアリング
９で構成される結合子で結合されている。そして超音波
振動体３と６はボルト10及びナット11により強く締めつ
け一体化されステータを形成している。
外径20mm、内径8mm、厚さ3mmの捩り振動励振用圧電セラ
ミックリング１が円筒状超音波振動体３及び４ではさま
れている。また厚み方向に分極された外径20mm、内径8m
m、厚さ3mmの縦振動駆動用圧電セラミックリング２は支
持板17を介して円筒状超音波振動体５及び６ではさまれ
ている。超音波振動体４と５はスペーサ８とベアリング
９で構成される結合子で結合されている。そして超音波
振動体３と６はボルト10及びナット11により強く締めつ
け一体化されステータを形成している。
超音波振動体３の中心部にボルト15がねじ止めされて
おり、これにロータ12がはめ込まれる。そしてロータは
ベアリング13、弾性体14を介してナット16により超音波
振動体３の端面に圧接されている。
おり、これにロータ12がはめ込まれる。そしてロータは
ベアリング13、弾性体14を介してナット16により超音波
振動体３の端面に圧接されている。
ステータの直径は20mm、全長は124mm、ロータの直径
は20mm、厚さは6mmである。
は20mm、厚さは6mmである。
支持板17をバイスを用いて強固に固定した後捩り振動
励振用圧電セラミックス１と縦振動励振用圧電セラミッ
クス２とに独立に150V、28kHzの交流電圧を印加し、90
°の位相差を与えたところロータは回転した。
励振用圧電セラミックス１と縦振動励振用圧電セラミッ
クス２とに独立に150V、28kHzの交流電圧を印加し、90
°の位相差を与えたところロータは回転した。
ロータの無負荷時回転速度は230r.p.m、起動トルクは
5.3kgf・cmであった。
5.3kgf・cmであった。
（発明の効果） 本発明になる超音波モータは縦−捩り複合圧電振動子
をステータとしてこれに半波長捩り振動と１波長縦共振
を励振して、ステータ端面に圧接されたロータを回転さ
せるものである。この場合縦振動はステータ全体に生じ
るが、捩り振動はステータの一部にしか生じない。そし
て捩り振動の生じないステータの部分には縦振動の振動
節点が存在し、この部分を強固に支持固定してモータが
形成されている。従って振動を何ら妨害することなく強
固に支持固定することが可能となり、効率の高い実用的
な超音波モータが提供できる。
をステータとしてこれに半波長捩り振動と１波長縦共振
を励振して、ステータ端面に圧接されたロータを回転さ
せるものである。この場合縦振動はステータ全体に生じ
るが、捩り振動はステータの一部にしか生じない。そし
て捩り振動の生じないステータの部分には縦振動の振動
節点が存在し、この部分を強固に支持固定してモータが
形成されている。従って振動を何ら妨害することなく強
固に支持固定することが可能となり、効率の高い実用的
な超音波モータが提供できる。
第１図は本発明の原理を示す図、第２図は本発明実施例
を示す図。図中１、２…圧電素子、３、４、５、６……
超音波振動体、７……結合子、８……スペーサ、９、13
……ベアリング、10、15……ボルト、11、16……ナッ
ト、12……ロータ、14……弾性体、17……支持板、をそ
れぞれ示している。
を示す図。図中１、２…圧電素子、３、４、５、６……
超音波振動体、７……結合子、８……スペーサ、９、13
……ベアリング、10、15……ボルト、11、16……ナッ
ト、12……ロータ、14……弾性体、17……支持板、をそ
れぞれ示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 修 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62−238101（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】縦−捩り複合圧電振動子をステータとし、
ステータ端面にロータを圧接してこれを回転させる超音
波モータにおいて、前記振動子の捩り振動半波長共振周
波数と縦振動１波長共振周波数とを一致させることを第
１の特徴とし、かつ、前記振動子が捩り振動を含む部分
とこれを含まない部分とに分割されており、両部分は捩
り振動による回転運動を妨げない結合子で結合されてお
り、捩り振動が縦振動の一つの振動接点には及ばないこ
とを第２の特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201606A JP2682035B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201606A JP2682035B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0251375A JPH0251375A (ja) | 1990-02-21 |
| JP2682035B2 true JP2682035B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16443843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63201606A Expired - Lifetime JP2682035B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2682035B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100376418B1 (ko) * | 2000-10-17 | 2003-03-19 | 김민기 | 낱말학습기구 |
| JP5087227B2 (ja) * | 2006-02-07 | 2012-12-05 | ピグマリオン株式会社 | 算数教育用教具、及びこれを用いた算数教育方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62238101A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Taga Electric Co Ltd | 超音波振動子とその駆動制御方法 |
-
1988
- 1988-08-11 JP JP63201606A patent/JP2682035B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0251375A (ja) | 1990-02-21 |
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