JP2689425B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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JP2689425B2
JP2689425B2 JP62100398A JP10039887A JP2689425B2 JP 2689425 B2 JP2689425 B2 JP 2689425B2 JP 62100398 A JP62100398 A JP 62100398A JP 10039887 A JP10039887 A JP 10039887A JP 2689425 B2 JP2689425 B2 JP 2689425B2
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ultrasonic motor
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克 武田
修 川崎
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モー
タに関する。 従来の技術 近年圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性
振動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目
されている。 以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術に
ついて説明を行う。 第6図は従来の円環形超音波モータの斜視図であり、
円環形の弾性体1の円環面の一方に圧電体として円環形
の圧電セラミック2を貼合せて振動体3を構成してい
る。4は耐磨耗性材料の摩擦材、5は弾性体であり、互
いに貼合せられて移動体6を構成している。移動体6は
摩擦材4を介して振動体3と接触している。圧電体2に
電界を印加すると振動体3の周方向に曲げ振動の進行波
が励起され、移動体6を駆動する。尚、同図中の矢印は
移動体6の回転方向を示す。 第7図は第6図の超音波モータに使用した圧電セラミ
ック2の電極構造の一例を示している。同図では円周方
向に9波の弾性液がのるようにしてある。同図におい
て、AおよびBはそれぞれ2分の1波長相当の小領域か
ら成る電極群で、Cは4分の3波長、Dは4分の1波長
の長さの電極である。電極CおよびDは電極群AとBに
位置的に4分の1波長(=90度)の位相差を作ってい
る。電極AとB内の隣り合う小電極部は互いに反対に厚
み方向に分極されている。圧電体2の弾性体1との接着
面は、第7図に示めされた面と反対の面であり、電極は
ベタ電極である。使用時には、電極群AおよびBは第7
図に斜線で示されたように、それぞれ短絡して用いられ
る。 以上のように構成された超音波モータの圧電体2の電
極AおよびBに V1=V0×sin(ωt) ……(1) V2=V0×cos(ωt) ……(2) ただし、 V0:電圧の瞬時値 ω:角周波数 t:時間 で表される電圧V1およびV2をそれぞれ印加すれば、振動
体3には、 ξ=ξ×(cos(ωt)×cos(kx) +sin(ωt)×sin(kx)) =ξ×cos(ωt−kx) ……(3) ただし、 ξ:曲げ振動の振幅値 ξ0:曲げ振動の瞬時値 k:波数(2π/λ) λ:波長 x:位置 で表せる、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励起
される。 第8図は振動体3の表面のA点が進行波の励起によっ
て、長軸2w、短軸2uの楕円運動をし、振動体3上に加圧
して設置された移動体6が、楕円の頂点近傍で接触する
ことにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向にv
=ω×uの速度で運動する様子を示している。 発明が解決しようとする問題点 超音波モータの出力を大きくするためには、振動体の
持っている運動エネルギーを大きくすればよい。運動エ
ネルギーは振動体の質量と速度の2乗に比例するので、
振動体の質量または速度を増やせば出力を増加できる。
超音波モータの外形が決まれば、質量を増やすためには
振動体の穴の大きさを小さくし、速度を大きくするには
振動の振幅を大きくすればよい。しかし、圧電体の許容
歪みにより、振動の振幅には制限がある。また、従来の
超音波モータは径方向1次、周方向3次以上の円環の曲
げ振動を使用しているので、第9図に示すように、内周
近傍では急に振幅値は小さくなり、振動体の穴を小さく
しても運動エネルギーはあまり大きくならない。従っ
て、従来のように径方向1次、周方向3次以上の円環の
曲げ振動を使用した超音波モータは出力を大きくできな
いという問題点がある。 本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、同体積で
出力を大きくでき、しかも効率の良い超音波モータを提
供することを目的としている。 問題点を解決するための手段 振動体として円板形の振動体を用い、振動モードとし
て径方向2次、周方向3次以上の曲げ振動を用い、振動
体を構成する圧電体の駆動電極として曲げ振動により圧
電体に誘起される電荷の符号が振動体の径方向で変わる
円を境界として、同心円状に2組の駆動電極を構成す
る。 作 用 上記のような構成にすることにより、振動体の内側を
も有効に振動体の運動エネルギーに寄与するようにして
出力の増大を図り、また、圧電体に誘起される電荷の符
号が振動体の径方向で変わる円を境界として同心円状に
2組の駆動電極を構成することにより、同一電極群内で
の電荷の符号が同じになり、同一電極群内で電荷を打ち
消しあうことがなく、振動体の振動は効率良く励振され
るので、効率の良い超音波モータを提供することができ
る。 実施例 以下、図面に従って本発明の一実施例について詳細な
説明を行う。 第1図は本発明の超音波モータの構成の概要を示す切
り欠き斜視図である。円板形の弾性体7の主面の一方
に、圧電体として円板形の圧電セラミック8を貼合せて
振動体9を構成している。また、弾性体7の他の主面に
は、機械出力取り出し用の突起体10が構成されている。
11は耐磨耗性材料の摩擦材、12は弾性体であり、互いに
貼合せられて移動体13を構成している。移動体13は、摩
擦材11を介して、振動体9に設置された突起体10と加圧
接触している。圧電体8に電界を印加すると移動体9の
周方向に曲げ振動の進行波が励起され、移動体13を摩擦
力により駆動する。移動体13は回転軸14を中心にして回
転運動を始める。 第2図は径方向2次、周方向3次の曲げ振動を励振し
た時の振動体9の振動変位状態と径方向の変位分布図で
ある。径方向1次の振動モードを使用した時と異なり、
内周部でも変位は急に小さくなることはない。従って、
超音波モータが同一体積を占有した時、径方向1次の振
動モードを使用した時よりも、振動体9の運動エネルギ
ーを大きくすることができ、大きな出力を取り出せる超
音波モータを実現できる。 第3図は、径方向2次、周方向4次の曲げ振動の進行
波を用いた時の円板形超音波モータに用いる円板形圧電
セラミックの1例を示す平面図である。同図において、
(a)は径方向の変位分布であり、径方向2次の振動モ
ードを使用しているので、圧電セラミックの中心部以外
に振動の節部が存在し、この節部で囲まれる円である節
円の内周側と外周側とで、振動の変位の向きが厚さ方向
に逆向きになることを示している。(b)は圧電セラミ
ックに励振される振動により誘起される電荷の径方向の
分布であり、圧電セラミックに励振される振動が節円を
もつのと同様に、同図(b)中のr0を半径とする円の内
周側と外周側とで、誘起される電荷の極性が変化してい
ることを示している。(c)は振動により誘起される電
荷の極性が変わる円の内側に電極を構成した場合の圧電
セラミックの電極構造図である。 電極群E1、電極群F1は、径方向2次の曲げ振動により
誘起される電荷が、径方向で正負の極性が変わる半径r0
の円内に同心円状に設置され、それぞれ周方向が2分の
1波長相当の長さを持ち、互いに隣り合う電極部の分極
方向が厚み方向に逆である小電極部から成る電極群であ
る。そして、電極群E1、F1は、周方向に位相が4分の1
波長(90度)だけずらせて構成されている。従って、電
極群E1、F1をそれぞれ短絡し、裏面のベタ電極との間に
時間的に90度位相の異なる電圧を印加すれば、振動によ
り誘起される径方向の電荷の極性が同じであるので、振
動体9に径方向2次、周方向4次の曲げ振動の進行波が
励振される。 第4図は、径方向2次、周方向4次の曲げ振動の進行
波を用いた時の円板形超音波モータに用いる円板形圧電
セラミックのもう1例を示す平面図である。同図におい
て、(a)は径方向の変位分布であり、第3図(a)と
同様に節円の内周側と外周側とで、振動の変位の向きが
厚さ方向に逆向きになることを示している。(b)は圧
電セラミックに励振される振動により誘起される電荷の
径方向の分布であり、第3図(b)と同様にr0を半径と
する円の内周側と外周側とで、誘起される電荷の極性が
変化していることを示している。(c)は振動により誘
起される電荷の極性が変わる円を境界として電極を構成
した場合の圧電セラミックの電極構造図である。 電極群E2は、径方向2次の曲げ振動により誘起される
電荷が、径方向で正負の極性が変わる半径r0の円の外側
に、電極群F2は電荷の極性が変わる円の内側に同心円状
に構成され、それぞれ周方向が2分の1波長相当の長さ
を持ち、互いに隣り合う電極部の分極方向が厚み方向に
逆である小電極部から成る電極群である。そして電極群
E2、F2は、周方向に位相が4分の1波長相当分(90度)
だけずらせて構成されている。従って電極群E2、F2をそ
れぞれ短絡し、裏面のベタ電極との間に時間的に90度位
相の異なる電圧を印加すれば、振動により誘起される径
方向の電荷の極性が変わる円の内側と外側にあるので、
誘起される電荷が打ち消しあうことなく、振動体9に径
方向2次、周方向4次の曲げ振動の進行波が励振され
る。 第5図は、径方向2次、周方向4次の曲げ振動の進行
波を用いた時の円板形超音波モータに用いる円板形圧電
セラミックの別のもう1例を示す平面図である。同図に
おいて、(a)は径方向の変位分布であり、第3図
(a)、及び第4図(a)と同様に、節円の内周側と外
周側とで、振動の変位の向きが厚さ方向に逆向きになる
ことを示している。(b)は圧電セラミックに励振され
る振動により誘起される電荷の径方向の分布であり、第
3図(b)、及び第4図(b)と同様に、r0を半径とす
る円の内周側と外周側とで、誘起される電荷の極性が変
化していることを示している。(c)は振動により誘起
される電荷の極性が変わる円を境界として電極を構成し
た場合の圧電セラミックの電極構造図である。 電極群E3は、径方向2次の曲げ振動により誘起される
電荷が、径方向で正負の極性が変わる半径r0の円の外側
に、電極群E4、及び電極群F3は電荷の極性が変わる円の
内側に同心円状に構成され、それぞれ周方向が2分の1
波長相当の長さを持ち、互いに隣り合う電極部の分極方
向が厚み方向に逆である小電極部から成る電極群であ
る。そして、電極群E3、E4は、振動により誘起される径
方向の電荷の符号が逆であることを考慮して、径方向に
隣り合う電極群E3を構成する小電極部の分極方向と、電
極群E4を構成する小電極部の分極方向とが厚さ方向に逆
になるようにすることで、電極群E3、E4は周方向に逆位
相に構成され、電極群F3とE3、E4は、周方向に位相が4
分の1波長相当分(90度)だけずらせて構成されてい
る。従って電極群E3とE4を短絡して1つの駆動電極と
し、電極群F3を短絡して、裏面のベタ電極との間に時間
的に90度位相の異なる電圧を印加すれば、振動により誘
起される径方向の電荷の極性が変わる円の内側と外側に
あるので、第4図の場合と同様に、誘起される電荷が打
ち消しあうことなく、振動体9に径方向2次、周方向4
次の曲げ振動の進行波が励振される。 上記のように、駆動電極を構成すれば、同一電極群内
で径方向の電荷の符号が同じになり、同一電極群内で径
方向の電荷を打ち消しあうことがなく、振動体の振動は
効率良く励振される。 本発明によれば、効率の良い、しかも出力の大きな超
音波モータを提供できる。 発明の効果 本発明によれば、振動モードとして径方向2次、周方
向3次以上の曲げ振動を用い、また、曲げ振動により圧
電体の径方向に誘起される電荷の符号が変わる円を境界
として、同心円状に2組の駆動電極を構成することによ
り、出力の大きな、効率の良い超音波モータを提供でき
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor that generates a driving force using a piezoelectric body. 2. Description of the Related Art In recent years, an ultrasonic motor that excites elastic vibrations in a vibrating body using a piezoelectric body such as a piezoelectric ceramic and uses this as a driving force has attracted attention. Hereinafter, a conventional technique of an ultrasonic motor will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a perspective view of a conventional annular ultrasonic motor,
A vibrating body 3 is formed by bonding an annular piezoelectric ceramic 2 as a piezoelectric body to one of the annular surfaces of an annular elastic body 1. Reference numeral 4 denotes a friction material made of an abrasion-resistant material, and reference numeral 5 denotes an elastic body. The moving body 6 is in contact with the vibrating body 3 via the friction material 4. When an electric field is applied to the piezoelectric body 2, a traveling wave of bending vibration is excited in the circumferential direction of the vibrating body 3 to drive the moving body 6. Note that the arrow in the figure indicates the rotation direction of the moving body 6. FIG. 7 shows an example of the electrode structure of the piezoelectric ceramic 2 used in the ultrasonic motor of FIG. In the figure, 9 waves of elastic liquid are spread in the circumferential direction. In the figure, A and B are electrode groups each composed of a small area corresponding to a half wavelength, C is an electrode having a length of 3/4 wavelength, and D is an electrode having a length of a quarter wavelength. The electrodes C and D form a phase difference of a quarter wavelength (= 90 degrees) between the electrode groups A and B in position. The adjacent small electrode portions in the electrodes A and B are polarized in the thickness direction opposite to each other. The bonding surface of the piezoelectric body 2 to the elastic body 1 is a surface opposite to the surface shown in FIG. 7, and the electrodes are solid electrodes. In use, the electrode groups A and B are
As shown by hatching in the figure, each is used after being short-circuited. V 1 = V 0 × sin (ωt) (1) V 2 = V 0 × cos (ωt) (2) on the electrodes A and B of the piezoelectric body 2 of the ultrasonic motor configured as described above. However, if V 0 : instantaneous value of voltage ω: voltage V 1 and V 2 represented by angular frequency t: time are respectively applied, ξ = ξ 0 × (cos (ωt) × cos (Kx) + sin (ωt) × sin (kx)) = ξ 0 × cos (ωt−kx) (3) where, ξ: bending vibration amplitude value ξ 0 : bending vibration instantaneous value k: wave number (2π / Λ) λ: Wavelength x: A traveling wave of bending vibration that advances in the circumferential direction, which can be represented by a position, is excited. FIG. 8 shows that the point A on the surface of the vibrating body 3 performs an elliptical motion of the long axis 2w and the short axis 2u by the excitation of the traveling wave, and the moving body 6 pressurized on the vibrating body 3 has an elliptical shape. By contact near the vertex, frictional force causes v
= Ω x u. Problems to be Solved by the Invention In order to increase the output of the ultrasonic motor, the kinetic energy of the vibrator may be increased. Since the kinetic energy is proportional to the square of the mass and velocity of the oscillator,
The output can be increased by increasing the mass or speed of the vibrator.
Once the outer shape of the ultrasonic motor is determined, the size of the hole in the vibrator can be reduced to increase the mass, and the amplitude of the vibration can be increased to increase the speed. However, the amplitude of the vibration is limited by the allowable distortion of the piezoelectric body. In addition, since the conventional ultrasonic motor uses the circular bending vibration of the first-order radial direction and the third-order circumferential direction or more, the amplitude value suddenly decreases near the inner circumference as shown in FIG. , Even if the hole of the vibrating body is made small, the kinetic energy does not become so large. Therefore, there is a problem that the output cannot be increased in the conventional ultrasonic motor using the ring-shaped bending vibration of the primary direction in the radial direction and the tertiary direction in the circumferential direction as in the related art. The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an efficient ultrasonic motor capable of increasing the output with the same volume. Means for Solving the Problems A disk-shaped vibrating body is used as a vibrating body, and bending vibrations of a radial second order, a circumferential third order or more are used as a vibration mode, and as a driving electrode of a piezoelectric body forming the vibrating body. Two sets of drive electrodes are concentrically formed with a circle where the sign of the electric charge induced in the piezoelectric body due to bending vibration changes in the radial direction of the vibrator. Operation With the above configuration, the inside of the vibrating body is effectively contributed to the kinetic energy of the vibrating body to increase the output, and the sign of the charge induced in the piezoelectric body vibrates. By configuring two sets of drive electrodes concentrically with a circle that changes in the radial direction of the body as a boundary, the sign of the charge in the same electrode group becomes the same, and the charges do not cancel each other out in the same electrode group. Since the vibration of the vibrating body is efficiently excited, it is possible to provide an efficient ultrasonic motor. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cutaway perspective view showing the outline of the configuration of the ultrasonic motor of the present invention. A vibrating body 9 is formed by attaching a disc-shaped piezoelectric ceramic 8 as a piezoelectric body to one of the main surfaces of the disc-shaped elastic body 7. On the other main surface of the elastic body 7, a projection 10 for taking out mechanical output is formed.
Numeral 11 denotes a friction material made of an abrasion-resistant material, and 12 denotes an elastic body. The moving body 13 is in pressure contact with the protrusion 10 provided on the vibrating body 9 via the friction material 11. When an electric field is applied to the piezoelectric body 8, a traveling wave of bending vibration is excited in the circumferential direction of the moving body 9 and the moving body 13 is driven by a frictional force. The moving body 13 starts rotating motion around the rotation axis 14. FIG. 2 is a vibration distribution state and a radial displacement distribution diagram of the vibrating body 9 when the secondary vibration in the radial direction and the bending vibration in the tertiary direction in the circumferential direction are excited. Unlike when using the radial primary vibration mode,
The displacement does not decrease suddenly even at the inner circumference. Therefore,
When the ultrasonic motor occupies the same volume, the kinetic energy of the vibrating body 9 can be made larger than that in the case where the first-order radial vibration mode is used, and the ultrasonic motor capable of obtaining a large output can be realized. FIG. 3 is a plan view showing an example of a disk-shaped piezoelectric ceramic used in a disk-shaped ultrasonic motor when a traveling wave of bending vibration of radial second order and circumferential fourth order is used. In the figure,
(A) is the displacement distribution in the radial direction, and since the secondary vibration mode in the radial direction is used, there is a vibration node other than the center of the piezoelectric ceramic, and the node is a circle surrounded by this node. It is shown that the displacement direction of vibration is opposite to the thickness direction on the inner circumference side and the outer circumference side of the circle. (B) is the radial distribution of the electric charges induced by the vibration excited in the piezoelectric ceramic. Like the vibration excited in the piezoelectric ceramic has nodal circles, r 0 in FIG. It is shown that the polarities of the induced charges are changed on the inner circumference side and the outer circumference side of a circle having a radius of. (C) is an electrode structure diagram of a piezoelectric ceramic in the case where electrodes are formed inside a circle in which the polarity of charges induced by vibration changes. The electrode group E 1 and the electrode group F 1 have a radius r 0 in which the positive and negative polarities of the electric charges induced by the secondary bending vibration in the radial direction change in the radial direction.
Is an electrode group composed of small electrode portions arranged concentrically within the circle, each having a length corresponding to one-half wavelength in the circumferential direction, and the polarization directions of the adjacent electrode portions being opposite to the thickness direction. . The electrode groups E 1 and F 1 have a quarter phase in the circumferential direction.
It is constructed by shifting the wavelength (90 degrees). Therefore, if the electrode groups E 1 and F 1 are short-circuited and a voltage with a 90 ° phase difference with respect to time is applied to the solid electrode on the back surface, the polarities of the radial charges induced by vibration are the same. Therefore, a progressive wave of bending vibration of radial second order and circumferential fourth order is excited in the vibrating body 9. FIG. 4 is a plan view showing another example of a disk-shaped piezoelectric ceramic used in a disk-shaped ultrasonic motor when traveling waves of bending vibration of radial second order and circumferential fourth order are used. In the same figure, (a) is a radial displacement distribution, and as in FIG. 3 (a), the displacement direction of vibration is opposite to the thickness direction on the inner circumference side and the outer circumference side of the node circle. It has become. (B) is the radial distribution of the electric charges induced by the vibration excited in the piezoelectric ceramic. As in FIG. 3 (b), on the inner and outer circumference sides of a circle with radius r 0 , It shows that the polarity of the induced charges has changed. (C) is an electrode structure diagram of the piezoelectric ceramic in the case where an electrode is configured with a circle where the polarity of charge induced by vibration changes as a boundary. Electrode group E 2 is outside the circle of radius r 0 in which the positive and negative polarities of electric charges induced by radial secondary bending vibration change, and electrode group F 2 is inside the circle of changing electric charge polarity. Is a group of concentric circles, each of which has a length corresponding to a half wavelength in the circumferential direction, and the polarization direction of the adjacent electrode portions is opposite to the thickness direction. And the electrode group
E 2 and F 2 have a phase equivalent to a quarter wavelength in the circumferential direction (90 degrees)
It is composed by shifting. Therefore, if the electrode groups E 2 and F 2 are short-circuited and a voltage with a 90 ° phase difference with time is applied to the solid electrode on the back surface, the polarity of the radial electric charge induced by vibration will change. Because it ’s inside and outside,
The traveling waves of the bending vibration of the radial second order and the circumferential direction fourth order are excited in the vibrating body 9 without canceling out the induced charges. FIG. 5 is a plan view showing another example of a disk-shaped piezoelectric ceramic used in a disk-shaped ultrasonic motor when a traveling wave of bending vibration of radial second order and circumferential direction fourth order is used. . In the same figure, (a) is a radial displacement distribution, and similarly to FIGS. 3 (a) and 4 (a), the displacement of vibration on the inner circumference side and the outer circumference side of the node circle is It indicates that the direction is opposite to the thickness direction. (B) is the radial distribution of the electric charges induced by the vibration excited in the piezoelectric ceramic, and as in FIGS. 3 (b) and 4 (b), a circle with a radius of r 0 It shows that the polarities of the induced charges are changed between the inner circumference side and the outer circumference side. (C) is an electrode structure diagram of the piezoelectric ceramic in the case where an electrode is configured with a circle where the polarity of charge induced by vibration changes as a boundary. In the electrode group E 3 , charges induced by the secondary bending vibration in the radial direction are outside the circle of radius r 0 where the positive and negative polarities change in the radial direction, and the electrode group E 4 and the electrode group F 3 Concentric circles are formed inside the circle whose polarity changes, and the circumference direction is half each.
It is an electrode group composed of small electrode portions having a length corresponding to the wavelength, and the polarization directions of the electrode portions adjacent to each other are opposite to the thickness direction. In consideration of the fact that the radial electric charges induced by the vibrations have opposite signs, the electrode groups E 3 and E 4 have polarization directions of the small electrode portions constituting the electrode groups E 3 adjacent in the radial direction. And the polarization direction of the small electrode portion that configures the electrode group E 4 is opposite to the thickness direction, the electrode groups E 3 and E 4 are configured in the opposite phase in the circumferential direction, and the electrode group F 4 3 and E 3 and E 4 have a phase of 4 in the circumferential direction.
It is constructed by shifting by one-half wavelength (90 degrees). Therefore, if the electrode groups E 3 and E 4 are short-circuited to form one drive electrode, the electrode group F 3 is short-circuited, and a voltage that is 90 degrees out of phase with the solid electrode on the back side is applied, Since the polarities of the radial electric charges induced by the electric field are inside and outside the circle, the induced electric charges do not cancel each other out in the same manner as in the case of FIG. Direction 4
The traveling wave of the next bending vibration is excited. As described above, if the drive electrodes are configured, the radial electric charges have the same sign in the same electrode group, the radial electric charges are not canceled out in the same electrode group, and the vibration of the vibrating body is efficient. Well excited According to the present invention, it is possible to provide an efficient ultrasonic motor having a large output. EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, bending vibration of radial second order and circumferential third order or higher is used as a vibration mode, and a circle where the sign of the electric charge induced in the radial direction of the piezoelectric body by the bending vibration changes is defined as a boundary. As described above, by configuring two sets of drive electrodes concentrically, it is possible to provide an efficient ultrasonic motor with a large output.

【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の円板形超音波モータの切り欠き斜視
図、第2図は振動モードとして径方向2次、周方向3次
の曲げ振動を用いた時の振動体の振動状態と径方向の変
位分布図、第3図は円板形の超音波モータで使用する1
例の圧電セラミックの平面図、第4図は円板形の超音波
モータで使用する別の圧電セラミックの平面図、第5図
は円板形の超音波モータで使用するもう1つ別の圧電セ
ラミックの平面図、第6図は円環形超音波モータの切り
欠き斜視図、第7図は第6図の超音波モータに用いた圧
電体の形状と電極構造を示す平面図、第8図は超音波モ
ータの動作原理の説明図、第9図は振動モードとして径
方向1次、周方向8次の曲げ振動を用いた時の振動体の
振動状態と径方向の変位分布図ある。 7……弾性体、8……圧電体、9……振動体、10……突
起体、11……摩擦材、12……弾性体、13……移動体、14
……回転軸。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a cutaway perspective view of a disc type ultrasonic motor of the present invention, and FIG. 2 is a case where bending vibration of radial second order and circumferential third order is used as a vibration mode. The vibration state of the vibrating body and the displacement distribution diagram in the radial direction. Fig. 3 shows the disc type ultrasonic motor.
Fig. 4 is a plan view of an example piezoelectric ceramic, Fig. 4 is a plan view of another piezoelectric ceramic used in a disc type ultrasonic motor, and Fig. 5 is another piezoelectric used in a disc type ultrasonic motor. FIG. 6 is a plan view of the ceramic, FIG. 6 is a cutaway perspective view of the annular ultrasonic motor, FIG. 7 is a plan view showing the shape and electrode structure of the piezoelectric body used in the ultrasonic motor of FIG. 6, and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation principle of the ultrasonic motor, and FIG. 9 is a vibration distribution state and radial displacement distribution diagram of the vibrating body when the bending vibration of the first-order radial direction and the eighth-order circumferential direction is used as the vibration mode. 7 ... elastic body, 8 ... piezoelectric body, 9 ... vibrating body, 10 ... projection body, 11 ... friction material, 12 ... elastic body, 13 ... moving body, 14
……Axis of rotation.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体と弾性体
とから構成される円板形振動体に径方向2次、周方向3
次以上の曲げ振動の進行波を励振することにより、前記
振動体上に接触して設置された移動体を移動させる超音
波モータにおいて、前記曲げ振動により前記圧電体に誘
起される電荷の符号が前記振動体の径方向で変わる円を
境界として、同心円状に2組の駆動電極を構成すること
を特徴とする超音波モータ。 2.圧電体に誘起される電荷の符号が振動体の径方向で
変わる円内に同心円状に2組の駆動電極を構成すること
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。 3.圧電体に誘起される電荷の符号が振動体の径方向で
変わる円内に1組、前記円外に1組、同心円状に計2組
の駆動電極を構成する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。 4.圧電体に誘起される電荷の符号が振動体の径方向で
変わる円内に2組、前記円外に1組の同心円状の駆動電
極を設け、前記円内の任意の1組と前記円外の1組を新
たな1組の駆動電極とし、前記円内の他の1組と計2組
の駆動電極とする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。
(57) [Claims] The piezoelectric body is driven by an alternating voltage, so that the disc-shaped vibrating body composed of the piezoelectric body and the elastic body is radially secondary and circumferentially 3
In an ultrasonic motor that excites a traveling wave of a bending vibration equal to or more than the following to move a moving body that is installed in contact with the vibrating body, the sign of the charge induced in the piezoelectric body by the bending vibration is An ultrasonic motor, wherein two sets of drive electrodes are concentrically formed with a circle that changes in the radial direction of the vibrating body as a boundary. 2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein two sets of drive electrodes are concentrically formed in a circle in which the sign of the electric charge induced in the piezoelectric body changes in the radial direction of the vibrating body. 3. Claims are characterized in that two sets of drive electrodes are concentrically arranged, one set inside a circle in which the sign of the electric charge induced in the piezoelectric body changes in the radial direction of the vibrating body, one set outside the circle. The ultrasonic motor according to claim 1. 4. Two sets of concentric drive electrodes are provided in a circle in which the sign of the electric charge induced in the piezoelectric body changes in the radial direction of the vibrating body, and one set of concentric drive electrodes is provided outside the circle. Claim 1 characterized in that one set of the above is a new set of drive electrodes, and another set within the circle is a total of two sets of drive electrodes.
The ultrasonic motor according to the item.
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