JP2864389B2 - 超音波モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、固定子に進行性振動波を発生させて移動子
を駆動する超音波モータに関する。

B.従来の技術 この種の超音波モータは、例えば特開昭59−111609号
公報に開示されているように、例えばリング状の弾性体
の下面に圧電体を一体的に接着して成るステータと、上
記弾性体の駆動面に加圧接触されるロータとを有する。
そして、圧電体に交流電圧を印加すると、これに屈曲振
動が生じて弾性体の駆動面に進行性振動波が発生し、こ
の振動波によりロータが摩擦駆動される。

また、特開昭59−178988号公報に開示されているよう
に。上記弾性体の駆動面に櫛歯状の溝を設け、これによ
り駆動効率を向上させるものも知られている。

ところで、上記ステータの支持方式としては次のよう
なものがある。

圧電体の下面にフェルトなどの緩衝部材を設けて支持
する方式。

ステータの外周面あるいは内周面の中立軸近傍にフラ
ンジ部を設け、このフランジ部の下面を例えば円環状の
支持部材上面に接着して支持する方式。

特開昭60−96183号公報に開示されているように、ス
テータの外周面あるいは内周面の中立軸近傍にその径方
向に延在する複数の棒状補助振動体を設け、その先端を
支持部材上に載置して支持する方式。

C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述のフェルトで支持するの方式
は、フェルトの耐候性が悪いとともに、フェルトの経年
変化により駆動条件が大きく変化して信頼性に問題があ
る。また、フランジで支持するの方式は支持損失が大
きく、駆動効率が低下するという問題がある。さらに棒
状補助振動体で支持するの方式は、幅が狭く厚さの薄
い棒状補助振動体を寸法精度を揃えて多数設ける必要が
あり、その加工が困難で、かつ高価となる。また棒状補
助振動体が厚い場合には、その剛性が高くなり、ステー
タの振動が支持部材を介して外部に伝達され、振動が生
じるという不都合もある。

本発明の技術的課題は、簡単かつ廉価な加工で信頼性
および駆動効率を向上させ、かつ騒音の発生を防止する
ことにある。

D.課題を解決するための手段 一実施例を示す第１図により説明すると、本発明は、
電気機械変換素子12、および電気機械変換素子12の励振
によって駆動面11aに振動を発生する弾性体11を有する
振動子10と、弾性体11の駆動面11aに加圧接触され振動
によって駆動される相対運動部材20とを備えた超音波モ
ータに適用される。

そして、弾性体11の駆動面11aに櫛歯状の溝11bが形成
するとともに、弾性体11の側面に先端が固定部材により
固定される薄板状の支持部材13が一体に突設し、支持部
材13の櫛歯状の各溝11bの延長線上に位置する部分に低
剛性部13cを形成し、これにより上記問題点を解決す
る。

E.作用 弾性体11の側面に支持部材13が一体に設けられている
ので、耐候性がよいのに加えて経年変化により駆動条件
が大きく変化することがない。また、弾性体11の駆動面
11aに櫛歯状の溝11bが形成され、支持部材13の櫛歯状の
各溝11bの延長線上に位置する部分に低剛性部13cが形成
されているので、支持部材の剛性が低下し、支持損失が
小さくなり駆動効率が向上するのに加えて、振動が外部
に伝達されることもなく、騒音の発生をも防止できる。

なお、本発明の構成を説明する上記Ｄ項およびＥ項で
は、本発明を分かり易くするために実施例の図を用いた
が、これにより本発明が実施例に限定されるものではな
い。

F.実施例 第１図〜第３図により本発明を円環状の回転型超音波
モータに適用した場合の一実施例を説明する。

第１図は本発明に係る超音波モータの斜視図である。
ステータ10は、例えばりん青銅，ステンレスまたはイン
バー等から成るリング状弾性体11と、この弾性体11に接
着されたリング状圧電体12とから構成され、弾性体11の
駆動面11aには、櫛歯状の溝11bが設けられている。

また弾性体11には、フランジ状の支持部材13が一体に
形成されている。この支持部材13は、弾性体11の外周面
に位置する中立軸近傍から径方向に突出した薄板分13a
と、この薄板部13aの先端に一体に形成された肉厚部13b
とから成り、肉厚部13bが不図示の固定部材によって固
定される。薄板部13aには、上記櫛歯状の各溝11bの延長
線上に位置する部分に複数の円形孔部13cがエッチング
により形成されている。

一方、ロータ20は、リング状のロータ母材21にリング
状のスライダ材22を接着して成り、ロータ母材21には、
その中立軸近傍から径方向にフランジ部21aが突設さ
れ、その外縁に支持部材30が一体成形されている。そし
て、不図示の加圧部材による加圧力が支持部材30、すな
わちロータ20に伝達され、これによりスライダ材22の下
面22aが弾性体11の駆動面11aに加圧接触される。

次に、実施例の動作を説明する。

圧電体12に交流電圧が印加されると、圧電体12に屈曲
振動が生じて弾性体11の駆動面11aに進行性振動波が発
生し、この振動波によりモータ20が駆動される。このと
き、弾性体11のの櫛歯状の溝11bが設けられている部分
は、他の部分よりも厚さが薄いので、この部分が振動波
の屈曲部分となる。そしてこの場合、ステータ10の中立
軸が溝11bを設けない場合と比べて下方に位置するの
で、上記振動波の振幅が大きくなり、ロータ20の駆動効
率が向上する。

以上の実施例によれば、ステータ10の支持部材13が弾
性体11に一体に形成されているので、耐候性がよいのに
加えて、経年変化により駆動条件が変化することもなく
信頼性の向上が図れる。また、支持部材13の薄板部13a
には、櫛歯状の各溝11bの延長線上に位置する部分に孔
部13cが設けられているので、以下のような効果があ
る。

すなわち、弾性体11の溝11bが設けられた部分は上述
したように振動波の屈曲部であり、したがって薄板部13
aの溝11bの延長線上に位置する部分も屈曲部となる。こ
の屈曲部に孔部13cを設けたので、その部分の剛性が低
下してさらに屈曲し易くなり、振幅を大きくすることが
できる。このことは、支持損失が小さくなり駆動効率が
向上することを示している。ここで第２図は、径方向に
おけるステータ10の各部分の振動振幅を示しており、l1
は薄板部13aに孔部13cを設けた場合を、l2は孔部13cを
設けない場合をそれぞれ示している。これによれば、孔
部13cを設けたことにより、設けない場合よりも各部で
振動振幅が大きくなっていることが分かる。

また支持部材13の剛性低下により振動が支持部材13を
介して外部に伝達されることもなく、騒音が防止され
る。さらに本実施例では、孔部13cをエッチングにより
形成するようにしたので、支持部材13に残留ひずみが発
生することがない。

以上の実施例の構成において、圧電体12が電気機械変
換素子を、ステータ10が振動子を、ロータ20が相対運動
部材を、孔部13cが低剛性部をそれぞれ構成する。

なお以上では、弾性体11の外周面に支持部材13を形成
するようにしたが、内周面に形成してもよい。また孔部
13cの形状は円形に限定されず、例えば楕円形やその他
の形状でもよい。さらに、孔部13cを貫通孔としたが、
第３図に示すように貫通孔でなく凹溝でもよい。

さらにまた、円環状の超音波モータにて説明したが、
円盤状の超音波モータにも本発明を適用できる。また回
転型超音波モータに限定されず、リニア型の超音波モー
タにも同様に本発明を適用できる。

G.発明の効果 本発明によれば、弾性体の側面に支持部材を一体に設
けたので、耐候性がよいのに加えて、経年変化により駆
動条件が大きく変化することもなく、信頼性の向上が図
れる。また、弾性体の駆動面に櫛歯状の溝を形成すると
ともに、支持部材のうち櫛歯状の各溝の延長線上に位置
する部分に低剛性部を形成したので、支持部材の屈曲部
の剛性が低下し、簡単かつ廉価な加工で支持損失を小さ
くし駆動効率を向上させることができるとともに、振動
が外部に伝達されることもなく、騒音の発生をも防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す超音波モータの斜視
図、第２図はステータの各部分における振幅を示す図、
第３図は孔部の変形例を示す超音波モータの部分断面図
である。 10:ステータ、11:弾性体 11b:溝、12:圧電体 13:支持部材、13c:孔部 20:ロータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気機械変換素子、および該電気機械変換
   素子の励振によって駆動面に振動を発生する弾性体を有
   する振動子と、 前記弾性体の駆動面に加圧接触され前記振動によって駆
   動される相対運動部材とを備えた超音波モータにおい
   て、 前記弾性体の駆動面には櫛歯状の溝が形成されるととも
   に、前記弾性体の側面には、先端が固定部材により固定
   される薄板状の支持部材が一体に突設され、該支持部材
   には、前記櫛歯状の各溝の延長線上に位置する部分に低
   剛性部が形成されていることを特徴とする超音波モー
   タ。