JP2779417B2 - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JP2779417B2 JP2779417B2 JP63271022A JP27102288A JP2779417B2 JP 2779417 B2 JP2779417 B2 JP 2779417B2 JP 63271022 A JP63271022 A JP 63271022A JP 27102288 A JP27102288 A JP 27102288A JP 2779417 B2 JP2779417 B2 JP 2779417B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cup
- shaped
- ultrasonic motor
- elliptical motion
- piezoelectric
- 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。
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。
［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。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の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。
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。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の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。
［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、ステーター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
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。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。
は、ステーター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
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。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。
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。
20mm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，両端部のうち少なくとも一方の端部
が円形の断面形状を有し，前記両端部間の中心に対して
対称的な位置に節ができ，前記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，前記少なくとも一方
の端部に配されたカップ状回転ローラーと，該端部間の
中心に対して，対称的に位置する振動の節に設けられた
支持部材と，該カップ状回転ローラーを軸受けを介して
支持するとともに，前記振動子を前記節に設けられた支
持枠を介して支持する外枠とを有し，前記少なくとも一
方の端部が円を含む楕円運動をすることにより，前記カ
ップ状回転ローラーを回転させる超音波モータにおい
て，前記棒状圧電楕円運動振動子は，一本の圧電セラミ
ックス材料の周面に複数の電極を設けた屈曲振動を行う
ものから実質的になり，前記カップ状回転ローラーを前
記少なくとも一方の端部に圧接する加圧機構を配置した
ことを特徴とする超音波モータが得られる。
が円形の断面形状を有し，前記両端部間の中心に対して
対称的な位置に節ができ，前記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，前記少なくとも一方
の端部に配されたカップ状回転ローラーと，該端部間の
中心に対して，対称的に位置する振動の節に設けられた
支持部材と，該カップ状回転ローラーを軸受けを介して
支持するとともに，前記振動子を前記節に設けられた支
持枠を介して支持する外枠とを有し，前記少なくとも一
方の端部が円を含む楕円運動をすることにより，前記カ
ップ状回転ローラーを回転させる超音波モータにおい
て，前記棒状圧電楕円運動振動子は，一本の圧電セラミ
ックス材料の周面に複数の電極を設けた屈曲振動を行う
ものから実質的になり，前記カップ状回転ローラーを前
記少なくとも一方の端部に圧接する加圧機構を配置した
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，棒状圧電楕円運動
振動子を直流電圧を印加して分極し、更に、この振動子
の予め定められた部分に共振周波数に等しい交流電圧を
印加して圧電楕円運動振動子の軸面内に屈曲振動を発生
させる。
振動子を直流電圧を印加して分極し、更に、この振動子
の予め定められた部分に共振周波数に等しい交流電圧を
印加して圧電楕円運動振動子の軸面内に屈曲振動を発生
させる。
また、振動子の上記と異なる部分に同様にして共振周
波数に等しい周波数の交流電圧を印加して、先に軸面内
の屈曲振動の方向と交差する軸面内に屈曲振動を行わせ
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。この楕円運動は少なくとも一端を挿入したカ
ップ状回転ローラーの内面に接触することにより、カッ
プ状回転ローラーの回転運動に変換される。このとき、
カップ状回転ローラーは、加圧機構により圧電楕円運動
振動子の端部に一定の圧力で加圧されるので、回転速度
及びトルクを一定にするとともに、カップ状回転ローラ
ーの横振れを防止する。
波数に等しい周波数の交流電圧を印加して、先に軸面内
の屈曲振動の方向と交差する軸面内に屈曲振動を行わせ
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。この楕円運動は少なくとも一端を挿入したカ
ップ状回転ローラーの内面に接触することにより、カッ
プ状回転ローラーの回転運動に変換される。このとき、
カップ状回転ローラーは、加圧機構により圧電楕円運動
振動子の端部に一定の圧力で加圧されるので、回転速度
及びトルクを一定にするとともに、カップ状回転ローラ
ーの横振れを防止する。
［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。
る。
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、カップ状回転ローラ
ーの加圧用バネ13,13′と、カップ状回転ローラー12,1
2′と、軸受け14,14′と、外枠15とによって構成されて
いる。
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、カップ状回転ローラ
ーの加圧用バネ13,13′と、カップ状回転ローラー12,1
2′と、軸受け14,14′と、外枠15とによって構成されて
いる。
第２図は本発明の超音波モータに用いられる圧電楕円
運動振動子10の構造例である。この図において、棒状の
圧電楕円運動振動子10は、両端部の断面形状が円形で、
側面に沿って設けられた複数の電極を有する。この棒状
の圧電楕円運動振動子10の端部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。
運動振動子10の構造例である。この図において、棒状の
圧電楕円運動振動子10は、両端部の断面形状が円形で、
側面に沿って設けられた複数の電極を有する。この棒状
の圧電楕円運動振動子10の端部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。
第３図は本発明の超音波モータに用いられるカップ状
回転ローラーの12,12′の構造を示す図であり、カップ
開口部12aの直径は前記圧電楕円運動振動子10の直径よ
りわずかに大きく、カップ底部12bの直径は圧電楕円運
動振動子10の両端の直径Ｄ（第２図）よりわずかに小さ
いテーパ面が形成されている。
回転ローラーの12,12′の構造を示す図であり、カップ
開口部12aの直径は前記圧電楕円運動振動子10の直径よ
りわずかに大きく、カップ底部12bの直径は圧電楕円運
動振動子10の両端の直径Ｄ（第２図）よりわずかに小さ
いテーパ面が形成されている。
第４図は本発明の超音波モータの動作原理の説明図で
あり、円を含む楕円運動をする棒状楕円運動振動子10の
両端部にカップ状回転ローラー12,12′が圧接されてい
る。第４図において、棒状圧電楕円運動振動子10の両端
部が円を含む楕円運動を行うと、この棒状圧電楕円運動
振動子10の端部側面がカップ状回転ローラー12,12′の
開口部内壁を擦り、カップ状回転ローラー12,12′を回
転させる。第４図には示さなかったが、カップ状回転ロ
ーラー12,12′は第１図に示すように軸受け14,14′によ
って、回転自在に支持されている。そして、カップ状回
転ローラー12,12′は、軸受け14,14′とローラー12,1
2′間に対称的に配置された加圧用バネ13,13′により棒
状楕円運動振動子10の端部に一定の圧力で加圧される。
あり、円を含む楕円運動をする棒状楕円運動振動子10の
両端部にカップ状回転ローラー12,12′が圧接されてい
る。第４図において、棒状圧電楕円運動振動子10の両端
部が円を含む楕円運動を行うと、この棒状圧電楕円運動
振動子10の端部側面がカップ状回転ローラー12,12′の
開口部内壁を擦り、カップ状回転ローラー12,12′を回
転させる。第４図には示さなかったが、カップ状回転ロ
ーラー12,12′は第１図に示すように軸受け14,14′によ
って、回転自在に支持されている。そして、カップ状回
転ローラー12,12′は、軸受け14,14′とローラー12,1
2′間に対称的に配置された加圧用バネ13,13′により棒
状楕円運動振動子10の端部に一定の圧力で加圧される。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、加圧機構を有
するので、回転ローラー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になり、回転速度及びト
ルクの安定な超音波モータが得られる。
するので、回転ローラー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になり、回転速度及びト
ルクの安定な超音波モータが得られる。
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。この
超音波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。
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。この
超音波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。
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
のカップ状回転ローラーの一例を示す斜視図、第４図は
本発明の超音波モータの構造例の説明に供する図、第５
図及び第６図は従来の超音波モータの構造例を示す図で
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、13,13′はバネ材、14,14′は軸受
け、15は外枠、51は金属円板、52,53は圧電セラミック
円盤、54はローターである。
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
のカップ状回転ローラーの一例を示す斜視図、第４図は
本発明の超音波モータの構造例の説明に供する図、第５
図及び第６図は従来の超音波モータの構造例を示す図で
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、13,13′はバネ材、14,14′は軸受
け、15は外枠、51は金属円板、52,53は圧電セラミック
円盤、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】両端部のうち少なくとも一方の端部が円形
の断面形状を有し，前記両端部間の中心に対して対称的
な位置に節ができ，前記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，前記少なくとも一方の端部
に配されたカップ状回転ローラーと，該端部間の中心に
対して，対称的に位置する振動の節に設けられた支持部
材と，該カップ状回転ローラーを軸受けを介して支持す
るとともに，前記振動子を前記節に設けられた支持枠を
介して支持する外枠とを有し，前記少なくとも一方の端
部が円を含む楕円運動をすることにより、前記カップ状
回転ローラーを回転させる超音波モータにおいて，前記
棒状圧電楕円運動振動子は，一本の圧電セラミックス材
料の周面に複数の電極を設けた屈曲振動を行うものから
実質的になり，前記カップ状回転ローラーを前記少なく
とも一方の端部に圧接する加圧機構を配置したことを特
徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271022A JP2779417B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63271022A JP2779417B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02119583A JPH02119583A (ja) | 1990-05-07 |
| JP2779417B2 true JP2779417B2 (ja) | 1998-07-23 |
Family
ID=17494316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63271022A Expired - Lifetime JP2779417B2 (ja) | 1988-10-28 | 1988-10-28 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2779417B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58148682A (ja) * | 1982-02-25 | 1983-09-03 | Toshio Sashita | 超音波振動を利用したモータ装置の駆動方法とモータ装置 |
| 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
- 1988-10-28 JP JP63271022A patent/JP2779417B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02119583A (ja) | 1990-05-07 |
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