JP2724730B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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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、電子機器などに用いられる超音波モータに
関し、特にローター直径の小さい小型の超音波モータに
関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor used for electronic equipment and the like, and particularly to a small ultrasonic motor having a small rotor diameter.
［従来の技術］ 超音波モータは従来の電磁モータと比較して、低回転
で高いトルクが得られること、停止保持力を有するこ
と、電磁ノイズが小さいことなどの利点を有しており、
カメラのオートフォーカス用や自動車用パワーモータ等
に使用されている。[Prior art] Compared with conventional electromagnetic motors, ultrasonic motors have the advantages of obtaining high torque at low rotation, having a holding force for stopping, and having low electromagnetic noise.
It is used for autofocus of cameras and power motors for automobiles.
第５図及び第６図は従来の超音波モータの構造を示す
概略図であり、リング状の串歯状の突起部を設けた金属
板51の突起部の形成されている面の裏側に２枚の圧電セ
ラミックス円盤52,53を接着した構造のステーターの上
に、円盤状ローター54を圧接した構造となっている。圧
電セラミックス円盤は、偶数等分に分極の向きが逆向き
となっており、これら２枚の圧電セラミックス円盤は分
割角度の半分の角度だけずらして接着されている。FIGS. 5 and 6 are schematic views showing the structure of a conventional ultrasonic motor, in which a metal plate 51 provided with a ring-shaped skewer-shaped protrusion is provided on the back side of the surface on which the protrusion is formed. A disc-shaped rotor 54 is pressed on a stator having a structure in which two piezoelectric ceramic discs 52 and 53 are bonded. The direction of polarization of the piezoelectric ceramic disk is reversed evenly evenly, and these two piezoelectric ceramic disks are bonded by being shifted by half the division angle.
［発明が解決しようとする課題］ 第５図から判るように従来の超音波モータにおいて
は、ステータの超音波振動を平面的にローターに伝達し
ているため、駆動トルクを大きくするには、ステーター
及びローターの直径を大きくする必要がある。その為、
従来の超音波モータの実用的な最小直径は20〜30mmに限
定されていた。[Problems to be Solved by the Invention] As can be seen from FIG. 5, in the conventional ultrasonic motor, the ultrasonic vibration of the stator is transmitted to the rotor in a planar manner. And the diameter of the rotor needs to be increased. For that reason,
The practical minimum diameter of conventional ultrasonic motors was limited to 20-30mm.
そこで、本発明の技術的課題は、ローターの直径を小
さくした小型の超音波モータを提供することにある。Then, a technical subject of the present invention is to provide a small-sized ultrasonic motor with a reduced rotor diameter.
本発明の他の技術的課題は、ローターの直径として、
20mm以下の超音波モータを提供することにある。Another technical problem of the present invention is as a rotor diameter,
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor of 20 mm or less.
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、端部の断面形状が円形で、この端部
が円を含む楕円運動を行う棒状圧電楕円運動振動子と、
この端部間の中心に対して対称的位置にある振動の節に
設けられた支持部材と、この端部の少なくとも一部に配
された楕円運動−回転変換部材と、この支持部材を介し
てこの棒状圧電楕円運動振動子を支持する外枠と、この
外枠内に挿入されたこの楕円運動−回転変換部材を回転
可能に支持する軸受けとを有し、この端部の円を含む楕
円運動を該楕円運動−回転変換部材を介して回転出力を
得る超音波モータにおいて、 前記支持部材をこの端部側より支持する円筒部材を設
けるとともに、この支持部材とこの外枠間に介在し、こ
の支持部材を押圧する加圧機構を設けたことを特徴とす
る超音波モータが得られる。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, a rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator having an end portion having a circular cross-sectional shape and performing an elliptic motion including the end portion with a circle,
A support member provided at a node of vibration located symmetrically with respect to the center between the ends, an elliptic motion-rotation conversion member disposed at least at a part of the end, and via the support member An elliptical motion including an outer frame supporting the rod-shaped piezoelectric elliptical motion oscillator, and a bearing rotatably supporting the elliptical motion-rotation conversion member inserted in the outer frame, the elliptical motion including a circle at the end portion. An ultrasonic motor that obtains a rotational output through the elliptic motion-rotation conversion member, comprising: a cylindrical member that supports the support member from an end side thereof; and a cylindrical member that is interposed between the support member and the outer frame. An ultrasonic motor having a pressure mechanism for pressing the support member is provided.
［作 用］ 本発明の超音波モータにおいては、圧電楕円運動振動
子は直流電圧を印加して分極して歪みを与え、予め定め
られた部分にこの棒状圧電楕円運動振動子の共振周波数
に等しい交流電圧を印加し、長さ方向に沿う一面内で屈
曲振動を発生させる。また、同様にして、上記の異なる
部分にこの棒状圧電楕円運動振動子の共振周波数に等し
い周波数の交流電圧を印加して、長さ方向に沿う他の面
内で先の屈曲振動の方向と交差する屈曲振動を励振させ
る。２つの方向の屈曲振動の位相をずらせる（好ましく
は90゜）、具体的には夫々の交流電圧の位相をずらせる
（好ましくは90゜）ことにより、棒状圧電楕円運動振動
子の両端部に、円運動を含む楕円運動が励起することが
可能である。[Operation] In the ultrasonic motor of the present invention, the piezoelectric elliptical oscillator is polarized by applying a DC voltage to give a distortion, and a predetermined portion is equal to the resonance frequency of the rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator. An AC voltage is applied to generate bending vibration in one plane along the length direction. Similarly, an AC voltage having a frequency equal to the resonance frequency of the rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator is applied to the different portions to intersect the direction of the bending vibration in the other plane along the length direction. To excite the bending vibration. By shifting the phases of the bending vibrations in two directions (preferably 90 °), specifically, by shifting the phases of the respective AC voltages (preferably 90 °), the two ends of the rod-shaped piezoelectric elliptical motion vibrator are moved. Elliptic motion, including circular motion, can be excited.
この楕円運動は棒状圧電楕円運動振動子の少なくとも
一端に配されたこの棒状圧電楕円運動振動子の長さ方向
に突出した回転軸を有するカップ状ローラー等の楕円運
動−回転変換部材により、回転運動に変換される。この
とき、カップ状ローラーに接触する棒状圧電セラミック
ス端部の圧力を一定にするために、支持部材を押圧する
加圧機構と、支持部材をこの棒状圧電セラミックスの端
部側より支持する円筒部材を設けたために圧電楕円運動
振動子端部の接触圧を一定に保つことができるとともに
安定した回転速度及び回転トルクを得ることができる。The elliptical motion is rotated by an elliptic motion-rotation conversion member such as a cup-shaped roller having a rotation axis protruding in the longitudinal direction of the rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator disposed at at least one end of the rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator. Is converted to At this time, in order to keep the pressure at the end of the rod-shaped piezoelectric ceramic in contact with the cup-shaped roller, a pressing mechanism that presses the support member and a cylindrical member that supports the support member from the end of the rod-shaped piezoelectric ceramic are provided. Because of the provision, the contact pressure at the end of the piezoelectric elliptical motion vibrator can be kept constant, and a stable rotation speed and rotation torque can be obtained.
［実施例］ 以下本発明の超音波モータについて、詳しく説明す
る。EXAMPLES Hereinafter, the ultrasonic motor of the present invention will be described in detail.
第１図は本発明の超音波モータの構造例を示す断面図
である。この図において、超音波モータは、圧電楕円運
動振動子10と、支持枠11,11′と、回転ローラー12,12′
と、振動子位置設定用パイプ17,17′と、軸受け14,14′
と、バネ材13と、外枠16と、加圧調節ネジ15とによって
構成されている。FIG. 1 is a sectional view showing a structural example of an ultrasonic motor according to the present invention. In this figure, the ultrasonic motor includes a piezoelectric elliptical motion oscillator 10, support frames 11, 11 ', and rotating rollers 12, 12'.
And transducer position setting pipes 17, 17 'and bearings 14, 14'
, A spring member 13, an outer frame 16, and a pressure adjusting screw 15.
第２図は本発明の超音波モータに用いる棒状圧電楕円
運動振動子10の構造例を示す図である。この図におい
て、棒状の圧電楕円運動振動子10は、正多角形断面又は
円形断面形状を有する棒状の圧電セラミックスを有し、
この棒状の圧電セラミックスの側面に沿って複数の電極
を設けられている。この棒状圧電楕円運動振動子10の両
端間の中心に対して対称的な位置にある振動の節の部分
が支持枠11,11′で支持されている。FIG. 2 is a view showing a structural example of a rod-shaped piezoelectric elliptical motion oscillator 10 used in the ultrasonic motor of the present invention. In this figure, a rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator 10 has a rod-shaped piezoelectric ceramic having a regular polygonal cross section or a circular cross section,
A plurality of electrodes are provided along the side surface of the rod-shaped piezoelectric ceramic. Vibration nodes at symmetric positions with respect to the center between both ends of the rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator 10 are supported by support frames 11, 11 '.
第３図は本発明の超音波モータの構成原理の説明図で
あり、円を含む楕円運動をする棒状圧電楕円運動振動子
10の両端部に回転ローラー12,12′が圧接されている。FIG. 3 is an explanatory view of the principle of construction of the ultrasonic motor according to the present invention, in which a bar-shaped piezoelectric elliptical oscillator that performs an elliptical motion including a circle.
Rotary rollers 12, 12 'are pressed against both ends of the roller 10.
第４図は本発明の超音波モータにおいて、振動子の端
部と、回転ローラー12,12′との接触を安定するための
加圧機構の構造を示す斜視図である。この図において、
２つの支持具に跨るようにバネ材13が装着されている。
回転ローラー12,12′は図示しない軸受けにより回転自
在に支持される。第１図で示したように、回転ローラー
12,12′と圧電楕円運動振動子の10の端部は、支持具11,
11′に固定されたバネ材13により一定圧力で加圧され
る。さらに、このバネ材の加圧力の強さは、加圧力調節
ネジ15を調節することによって、容易に調節することが
可能である。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of a pressing mechanism for stabilizing the contact between the ends of the vibrator and the rotating rollers 12, 12 'in the ultrasonic motor of the present invention. In this figure,
A spring member 13 is mounted so as to straddle the two supports.
The rotating rollers 12, 12 'are rotatably supported by bearings (not shown). As shown in FIG. 1, a rotating roller
12, 12 'and the end of the piezoelectric elliptical oscillator 10 are
Pressure is applied at a constant pressure by a spring material 13 fixed to 11 '. Further, the strength of the pressing force of the spring material can be easily adjusted by adjusting the pressing force adjusting screw 15.
以上の説明は回転ローラー12,12′を両端部に設けた
場合について行なったが、回転ローラー12を圧電楕円運
動振動子一方の端部にのみ設けた場合も、同様にモータ
ーを構成することができる。Although the above description has been made for the case where the rotating rollers 12, 12 'are provided at both ends, the motor can be similarly configured when the rotating roller 12 is provided only at one end of the piezoelectric elliptical oscillator. it can.
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、加圧機構によ
り楕円運動−回転変換部材と、圧電楕円運動振動子端部
の接触圧力を一定に保つことが可能となり、回転速度及
びトルクの安定な超音波モータが得られる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to maintain the contact pressure between the elliptical motion-rotation conversion member and the end of the piezoelectric elliptical motion vibrator by the pressing mechanism, and to increase the rotational speed. An ultrasonic motor with stable torque and torque can be obtained.
更に、本発明の超音波モータにおいては、駆動力を発
生させるための振動子の形状が単純で、回転あるいは、
楕円運動振動を発生させるための２つの振動モードが同
じ屈曲振動であることから、構造が簡単になる。また、
楕円運動振動子として、棒状の振動子を使用しているた
め、ローターの直径を小さくすることが容易で、ロータ
ー直径の小さい超音波モータを得ることができる。モー
タの直径としては、必要なトルクによって変わるが、原
理的には、10mm以下も可能である。Further, in the ultrasonic motor of the present invention, the shape of the vibrator for generating the driving force is simple, rotating or
Since the two vibration modes for generating the elliptical motion vibration are the same bending vibration, the structure is simplified. Also,
Since a rod-shaped vibrator is used as the elliptical motion vibrator, it is easy to reduce the diameter of the rotor, and an ultrasonic motor having a small rotor diameter can be obtained. The diameter of the motor varies depending on the required torque, but in principle it can be less than 10 mm.
第１図は本発明の超音波モータの構造例を示す断面図、
第２図は本発明の超音波モータに用いる圧電楕円運動振
動子の構造例を示す図、第３図は本発明の超音波モータ
の構成原理の説明図、第４図は本発明の超音波モータに
おいて、加圧機構の構造を示す斜視図、第５図及び第６
図は従来の超音波モータの構造を示す概略図である。 図中10は圧電楕円運動振動子、11,11′は支持枠、12,1
2′は回転ローラー、13はバネ材、14,14′は軸受け、15
は加圧調節ネジ、16は外枠、17,17′は振動子位置設定
用パイプ、51は金属板、52,53は圧電セラミックス円盤
である。FIG. 1 is a sectional view showing a structural example of an ultrasonic motor according to the present invention,
FIG. 2 is a diagram showing an example of the structure of a piezoelectric elliptical oscillator used in the ultrasonic motor of the present invention, FIG. FIG. 5 is a perspective view showing the structure of a pressing mechanism in a motor,
FIG. 1 is a schematic view showing the structure of a conventional ultrasonic motor. In the figure, 10 is a piezoelectric elliptical motion oscillator, 11, 11 'are support frames, 12, 1
2 'is a rotating roller, 13 is a spring material, 14 and 14' are bearings, 15
Is a pressure adjusting screw, 16 is an outer frame, 17 and 17 'are vibrator position setting pipes, 51 is a metal plate, and 52 and 53 are piezoelectric ceramic disks.
Claims (1)
円運動振動子と、該端部間の中心に対して対称的位置に
ある振動の節に設けられた支持部材と、該端部の少なく
とも一方に配された楕円運動−回転変換部材と、該支持
部材を介して該棒状圧電楕円運動振動子を支持する外枠
と、該外枠内に挿入され該楕円運動−回転変換部材を回
転可能に支持する軸受けとを有し、該端部の円を含む楕
円運動を該楕円運動−回転変換部材を介して回転出力を
得る超音波モータにおいて、 前記支持部材を該端部側より支持する円筒部材を設ける
とともに、該支持部材と該外枠間に介在し、該支持部材
を押圧する加圧機構を設けたことを特徴とする超音波モ
ータ。1. A rod-shaped piezoelectric elliptical oscillator having an end that performs an elliptical motion including a circle, a support member provided at a vibration node located symmetrically with respect to a center between the ends, and the end. An elliptical motion-rotation conversion member disposed on at least one of the parts, an outer frame supporting the rod-shaped piezoelectric elliptical motion vibrator via the support member, and the elliptical motion-rotation conversion member inserted into the outer frame. A bearing that rotatably supports the end portion, and obtains a rotational output through the elliptical motion-rotation conversion member of the elliptical motion including the circle of the end portion, wherein the support member is positioned from the end side. An ultrasonic motor comprising: a cylindrical member to be supported; and a pressurizing mechanism interposed between the support member and the outer frame to press the support member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271021A JP2724730B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271021A JP2724730B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Ultrasonic motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119582A JPH02119582A (en) | 1990-05-07 |
| JP2724730B2 true JP2724730B2 (en) | 1998-03-09 |
Family
ID=17494302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63271021A Expired - Lifetime JP2724730B2 (en) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | Ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2724730B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW221491B (en) * | 1990-03-16 | 1994-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd |
-
1988
- 1988-10-28 JP JP63271021A patent/JP2724730B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02119582A (en) | 1990-05-07 |
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