JP2779416B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2779416B2 JP2779416B2 JP63254960A JP25496088A JP2779416B2 JP 2779416 B2 JP2779416 B2 JP 2779416B2 JP 63254960 A JP63254960 A JP 63254960A JP 25496088 A JP25496088 A JP 25496088A JP 2779416 B2 JP2779416 B2 JP 2779416B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- ultrasonic motor
- piezoelectric
- outer frame
- cylindrical outer
- 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
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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、電子機器等に用いられる小型モータに関
し、特にローター直径の小さい小型の超音波モータに関
するものである。
し、特にローター直径の小さい小型の超音波モータに関
するものである。
［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等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。
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等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。
第９図及び第10図は従来例に係る超音波モータの概略
的構造を示す図であり、リング上の串歯状の突起部を設
けた金属円板51の突起部が形成されている面の裏側に二
枚の圧電セラミックス円板52及び53を接着した構造のス
テーター50の上に円板状ローター54を圧接した構造とな
っている。圧電セラミックス円板52及び53は偶数等分に
分極の向きが逆向きとなっており、これら二枚の圧電セ
ラミックス板は、分割角度半分の角度だけずらして接着
されている。
的構造を示す図であり、リング上の串歯状の突起部を設
けた金属円板51の突起部が形成されている面の裏側に二
枚の圧電セラミックス円板52及び53を接着した構造のス
テーター50の上に円板状ローター54を圧接した構造とな
っている。圧電セラミックス円板52及び53は偶数等分に
分極の向きが逆向きとなっており、これら二枚の圧電セ
ラミックス板は、分割角度半分の角度だけずらして接着
されている。
［発明が解決しようとする課題］ 第９図よりわかるように、従来の超音波モータにおい
ては、ステータ50の超音波振動を平面的にローター54に
伝達しているため、駆動トルクを大きくするためには、
ステーター50及びローター54の直径を大きくする必要が
ある。
ては、ステータ50の超音波振動を平面的にローター54に
伝達しているため、駆動トルクを大きくするためには、
ステーター50及びローター54の直径を大きくする必要が
ある。
そのため、従来の超音波モータの実用的な最少直径は
20〜30mmに限定されていた。
20〜30mmに限定されていた。
そこで、本発明の技術課題は、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。更
に、本発明の他の技術課題は、ローターの直径として20
mm以下の超音波モータを提供することにある。
くした小型の超音波モータを提供することにある。更
に、本発明の他の技術課題は、ローターの直径として20
mm以下の超音波モータを提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、一本の圧電セラミック材料より形成
された棒状弾性体を，当該棒状弾性体の長さ方向に交差
し且つ互いに直角な二つの方向に屈曲振動の励振を可能
とした圧電楕円運動振動子を振動の節の部分で支持枠に
固定し、更に円筒状外枠内に収容してこの支持枠をこの
円筒状外枠に固定し、回転軸が軸受けを介して前記円筒
状外枠に支持され、前記圧電楕円運動振動子の端部と前
記回転軸とを振動回転変換部材によって連結したことを
特徴とする超音波モータが得られる。
された棒状弾性体を，当該棒状弾性体の長さ方向に交差
し且つ互いに直角な二つの方向に屈曲振動の励振を可能
とした圧電楕円運動振動子を振動の節の部分で支持枠に
固定し、更に円筒状外枠内に収容してこの支持枠をこの
円筒状外枠に固定し、回転軸が軸受けを介して前記円筒
状外枠に支持され、前記圧電楕円運動振動子の端部と前
記回転軸とを振動回転変換部材によって連結したことを
特徴とする超音波モータが得られる。
［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、さらに予め定められ
た部分に共振周波数に等しい交流電圧を夫々印加し、互
いに直角な２つの方向に屈曲振動の励振を可能とした棒
状弾性体よりなり、この屈曲振動の位相を実質的に異る
ように交流電圧に位相差を持たせて励振させると、棒状
弾性体の両端部及び中央部で振幅が極大となる棒状弾性
体の中心軸に沿う方向に対して垂直な面内で楕円振動を
生ずる。一方、この時隣合う極大部の中点では、振幅が
極小となる振動の節を生じる。このような構成の圧電楕
円運動振動子の振動の節の部分に支持枠で固定し、更に
円筒状外枠内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に
固定し、更に圧電楕円運動振動子の端部に振動回転変換
部材を介して回転軸を設けると、圧電楕円運動振動子の
端部の楕円振動は、この振動回転変換部材により回転運
動に変換され回転軸を回転させる。
子は、直流電圧を印加して分極し、さらに予め定められ
た部分に共振周波数に等しい交流電圧を夫々印加し、互
いに直角な２つの方向に屈曲振動の励振を可能とした棒
状弾性体よりなり、この屈曲振動の位相を実質的に異る
ように交流電圧に位相差を持たせて励振させると、棒状
弾性体の両端部及び中央部で振幅が極大となる棒状弾性
体の中心軸に沿う方向に対して垂直な面内で楕円振動を
生ずる。一方、この時隣合う極大部の中点では、振幅が
極小となる振動の節を生じる。このような構成の圧電楕
円運動振動子の振動の節の部分に支持枠で固定し、更に
円筒状外枠内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に
固定し、更に圧電楕円運動振動子の端部に振動回転変換
部材を介して回転軸を設けると、圧電楕円運動振動子の
端部の楕円振動は、この振動回転変換部材により回転運
動に変換され回転軸を回転させる。
［実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１実施例に係る超音波モータの構
成を示す一部切欠いた斜視図である。第２図は第１図の
超音波モータの断面図である。これらの図において、超
音波モータは、圧電楕円振動子12、支持枠11、振動変換
部材としてリング13、軸受け15、支持枠固定用の穴20を
有する円筒状外枠19により構成されている。
成を示す一部切欠いた斜視図である。第２図は第１図の
超音波モータの断面図である。これらの図において、超
音波モータは、圧電楕円振動子12、支持枠11、振動変換
部材としてリング13、軸受け15、支持枠固定用の穴20を
有する円筒状外枠19により構成されている。
第３図は本発明の第２の実施例に係る超音波モータの
構成を示す断面図である。この図において、超音波モー
タは圧電セラミック材料よりなる圧電楕円振動子12、内
周面が絶縁材料又は全部が絶縁材料よりなる支持枠11、
振動変換部材として段付リング16、軸受け15、支持枠固
定用の穴20を有する円筒状外枠19を有する。
構成を示す断面図である。この図において、超音波モー
タは圧電セラミック材料よりなる圧電楕円振動子12、内
周面が絶縁材料又は全部が絶縁材料よりなる支持枠11、
振動変換部材として段付リング16、軸受け15、支持枠固
定用の穴20を有する円筒状外枠19を有する。
本発明の実施例に係る超音波モータの組立てを第４〜
第８図を参照しながら、図面番号順に説明する。
第８図を参照しながら、図面番号順に説明する。
第４図は本発明の超音波モータに用いられる棒状の圧
電楕円振動子の一例を示す斜視図である。この図におい
て、棒状の圧電楕円振動子は、多角形断面あるいは円形
断面を有し、側面の長さ方向に沿う複数の電極が形成さ
れた弾性体よりなる。
電楕円振動子の一例を示す斜視図である。この図におい
て、棒状の圧電楕円振動子は、多角形断面あるいは円形
断面を有し、側面の長さ方向に沿う複数の電極が形成さ
れた弾性体よりなる。
中心に対して対称的な位置にある振動の節の部分を支
持枠11で支持すると、支持枠の形状が対称的であるた
め、楕円運動を励振するために共振周波数で位相の異な
る交流電圧を印加し、互いに直角な面内での方向の屈曲
振動に対して支持による影響が同じ様に作用するため、
安定した楕円運動振動の励振が可能となる。
持枠11で支持すると、支持枠の形状が対称的であるた
め、楕円運動を励振するために共振周波数で位相の異な
る交流電圧を印加し、互いに直角な面内での方向の屈曲
振動に対して支持による影響が同じ様に作用するため、
安定した楕円運動振動の励振が可能となる。
第５図は第４図に示した支持枠の付いた圧電楕円運動
振動子12の両端部に振動回転変換部材としてリング13を
一端より装着してセットした状態を示す斜視図である。
振動子12の両端部に振動回転変換部材としてリング13を
一端より装着してセットした状態を示す斜視図である。
第６図（ａ）はリング13の他端に、このリング13の内
径より僅かに小さい直径の駆動力伝達部を有する回転軸
14であり、突出部14´の部分が第６図（ｂ）示した軸受
け15に挿入される。
径より僅かに小さい直径の駆動力伝達部を有する回転軸
14であり、突出部14´の部分が第６図（ｂ）示した軸受
け15に挿入される。
第７図は本発明の実施例に係る超音波モータに用いら
れる他の振動回転変換部材を示す図で、段付リング形状
を示している。この段付リング16は第５図におけるリン
グ13の代わりに圧電楕円運動振動子12の端部に装着され
て用いられる。
れる他の振動回転変換部材を示す図で、段付リング形状
を示している。この段付リング16は第５図におけるリン
グ13の代わりに圧電楕円運動振動子12の端部に装着され
て用いられる。
第７図において、開口端17は圧電楕円運動振動子の端
部に装着され、他の開口端18は回転軸24が挿通される。
部に装着され、他の開口端18は回転軸24が挿通される。
第８図は円筒状外枠19の斜視図であり、圧電楕円運動
振動子12の振動の節の位置に対応した位置に支持枠11を
固定するための穴20が穿設されている。
振動子12の振動の節の位置に対応した位置に支持枠11を
固定するための穴20が穿設されている。
第４図より第８図までに示した各部品を組み立てるに
は、先ず、圧電楕円運動振動子12に支持枠11をその振動
の節の部分を支持するように装着し、円筒状外枠19に挿
入して、この圧電楕円運動振動子12を支持する。これと
共に、リング13の一端より回転軸14を挿入し、更に、こ
の圧電楕円運動振動子の両端部にリング13の他端を挿着
する。このとき、回転軸14の駆動力伝達部分はリング内
にあり、回転軸14はリングより突出した状態になる。こ
の突出部14´を軸受け15に挿入して、この軸受と共に、
円筒状外枠19の開口端に挿入すると、回転軸14は軸受け
15を介して突出部14´で円筒状外枠19に回転自在に支持
される第１図及び第２図に示される超音波モータが得ら
れる。この超音波モータは、圧電運動振動子の両端部が
楕円運動振動をするとリング13が楕円運動を行い、回転
軸14を回転させる。
は、先ず、圧電楕円運動振動子12に支持枠11をその振動
の節の部分を支持するように装着し、円筒状外枠19に挿
入して、この圧電楕円運動振動子12を支持する。これと
共に、リング13の一端より回転軸14を挿入し、更に、こ
の圧電楕円運動振動子の両端部にリング13の他端を挿着
する。このとき、回転軸14の駆動力伝達部分はリング内
にあり、回転軸14はリングより突出した状態になる。こ
の突出部14´を軸受け15に挿入して、この軸受と共に、
円筒状外枠19の開口端に挿入すると、回転軸14は軸受け
15を介して突出部14´で円筒状外枠19に回転自在に支持
される第１図及び第２図に示される超音波モータが得ら
れる。この超音波モータは、圧電運動振動子の両端部が
楕円運動振動をするとリング13が楕円運動を行い、回転
軸14を回転させる。
第３図の他の超音波モータにおいて、段付リング16を
使用した場合は、回転軸24は、駆動力伝達部と径の等し
い一様な直径の単純な軸を用いることが出来る。
使用した場合は、回転軸24は、駆動力伝達部と径の等し
い一様な直径の単純な軸を用いることが出来る。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波モータにおいて
は、駆動力を発生するための楕円運動振動子の形状は単
純で、円を含む楕円運動振動を発生するための二つの振
動モードが同じ屈曲モードであることから、構造が単純
となる。
は、駆動力を発生するための楕円運動振動子の形状は単
純で、円を含む楕円運動振動を発生するための二つの振
動モードが同じ屈曲モードであることから、構造が単純
となる。
また、楕円運動振動子として、棒状の弾性体を使用し
ているためローターの直径を小さくすることが容易で、
ローターの直径の小さい超音波モータを得ることができ
る。
ているためローターの直径を小さくすることが容易で、
ローターの直径の小さい超音波モータを得ることができ
る。
また、楕円運動振動子の端部よりの楕円運動を振動回
転変換部材を介して回転軸に伝達するような構成を有す
るので、突出した軸を有するカップ状ローターよりも回
転速度を低減すること等の回転速度調節が可能である。
そして、必要に応じて回転軸の交換が可能で、回転軸に
接続される回転部の位置に応じて、回転軸の太さ及び長
さ変えて、回転部の軸方向の位置調節が出来る。また、
この回転軸は、軸受けを介して外枠に支持されているの
で、回転軸の駆動中での横振れを生じない。そして、こ
の外枠及びリング状支持枠は、超音波モータの半径方向
の複数方向の位置からも支持が可能で、楕円運動振動子
を外力及び電気的な接触等から保護することが出来る。
転変換部材を介して回転軸に伝達するような構成を有す
るので、突出した軸を有するカップ状ローターよりも回
転速度を低減すること等の回転速度調節が可能である。
そして、必要に応じて回転軸の交換が可能で、回転軸に
接続される回転部の位置に応じて、回転軸の太さ及び長
さ変えて、回転部の軸方向の位置調節が出来る。また、
この回転軸は、軸受けを介して外枠に支持されているの
で、回転軸の駆動中での横振れを生じない。そして、こ
の外枠及びリング状支持枠は、超音波モータの半径方向
の複数方向の位置からも支持が可能で、楕円運動振動子
を外力及び電気的な接触等から保護することが出来る。
第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの構成を示
す図、第２図は第１図の断面図、第３図は本発明の他の
実施例に係る超音波モータの構成を示す断面図、第４図
は本発明に係る圧電楕円運動振動子の一例を示す斜視
図、第５図は第４図の圧電楕円運動振動子に振動回転変
換部材としてリングを装着した状態を示す斜視図、第６
図（ａ）は本発明に係る超音波モータの回転軸の一例を
示す斜視図、第６図（ｂ）は本発明に係る超音波モータ
の軸受けの一例を示す斜視図、第７図は本発明に係る超
音波モータの振動回転変換部材の他の例を示す斜視図、
第８図は本発明に係る超音波モータの円筒状外枠の一例
を示す図、第９図及び第10図は従来例に係る超音波モー
タを示す図である。 図中11及び11´は支持枠、12は楕円運動振動子、13はリ
ング、14,及び24は回転軸、14´は突出部、15は軸受
け、16は段付リング、17,18は開口端、19は円筒状外
枠、51は金属円板、52,53は圧電セラミックス板、54は
ローターである。
す図、第２図は第１図の断面図、第３図は本発明の他の
実施例に係る超音波モータの構成を示す断面図、第４図
は本発明に係る圧電楕円運動振動子の一例を示す斜視
図、第５図は第４図の圧電楕円運動振動子に振動回転変
換部材としてリングを装着した状態を示す斜視図、第６
図（ａ）は本発明に係る超音波モータの回転軸の一例を
示す斜視図、第６図（ｂ）は本発明に係る超音波モータ
の軸受けの一例を示す斜視図、第７図は本発明に係る超
音波モータの振動回転変換部材の他の例を示す斜視図、
第８図は本発明に係る超音波モータの円筒状外枠の一例
を示す図、第９図及び第10図は従来例に係る超音波モー
タを示す図である。 図中11及び11´は支持枠、12は楕円運動振動子、13はリ
ング、14,及び24は回転軸、14´は突出部、15は軸受
け、16は段付リング、17,18は開口端、19は円筒状外
枠、51は金属円板、52,53は圧電セラミックス板、54は
ローターである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】一本の圧電セラミック材料より形成された
棒状弾性体を，当該棒状弾性体の長さ方向に交差し且つ
互いに直角な二つの方向に屈曲振動の励振を可能とした
圧電楕円運動振動子を振動の節の部分で支持枠に固定
し，更に円筒状外枠内に収容して該支持枠を該円筒状外
枠に固定し，回転軸が軸受けを介して前記円筒状外枠に
支持され，前記圧電楕円運動振動子の端部と前記回転軸
とを振動回転変換部材によって連結したことを特徴とす
る超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254960A JP2779416B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63254960A JP2779416B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02106181A JPH02106181A (ja) | 1990-04-18 |
| JP2779416B2 true JP2779416B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17272259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63254960A Expired - Lifetime JP2779416B2 (ja) | 1988-10-12 | 1988-10-12 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779416B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6149669A (ja) * | 1984-08-17 | 1986-03-11 | Hitachi Maxell Ltd | 捻リモ−ド駆動の圧電モ−タ |
| JPS63153791U (ja) * | 1987-03-28 | 1988-10-07 |
-
1988
- 1988-10-12 JP JP63254960A patent/JP2779416B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02106181A (ja) | 1990-04-18 |
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