JP2882941B2 - 超音波モータ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を利用して
ロータを回転させる超音波モータに関するもので、特に
回転数を検知することのできるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、超音波振動を利用してロータを回
転させるようにした超音波モータが開発されている。超
音波モータは電気−機械変換効率が大変高く、低電圧で
しかも低速であっても大きな駆動トルクを発生させるこ
とのできるものである。中でも、低速であっても安定し
て回転トルクを発生し、しかも制御が容易な複合振動子
型超音波モータは様々な分野での使用が期待されてい
る。

【０００３】従来、この種の超音波モータとして図４に
示す構造の超音波モータ１０が知られている。図４に示
す超音波モータ１０は、円柱形状のステータ２４の一方
の面（摺接面）にロータ１２が当接されてなり、ステー
タ２４には、ステータ２４の周方向にねじり振動を発生
する第１圧電素子１６と、軸方向に振動を発生する第２
圧電素子２０が組み込まれている。ステータ２４のステ
ータボトム１４とステータホルダ１８とステータヘッド
２２はセンタボルト３０にて連設されている。さらにス
テータヘッド２２にはロータ１２が回転自在に連結され
ていると共に、ロータ１２はばね部材２６にてステータ
２４に押圧されている。

【０００４】この構成の超音波モータにおいては、両圧
電素子１６，２０の振動を組み合わせることにより、ス
テータ２４の摺接面をリサージュ図形を描くように運動
させて、その摺接面に押圧触しているロータ１２を回転
させるようにしている。

【０００５】この超音波モータ１０の回転駆動力を利用
する場合には、例えば図４に示したように、超音波モー
タ１０を取付部材３４にフランジ３２にて支持固定し、
また超音波モータ１０が内部に配置されるような円筒状
の回転部材３６を取付部材３４に対して回転自在になる
ように設け、ロータ１２と回転部材３６とを例えばスポ
ーク２８にて連結し、超音波モータ装置を構成する。こ
の状態において、ロータ１２が回転すれば回転部材３６
もこれに連動して回転するようになる。尚、フランジ３
２は超音波モータ１０の振動の節の位置に設けなければ
ならない。上記構成の超音波モータ装置は、ロールスク
リーンやブラインド等の巻上げ装置として好適に使用さ
れる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、超音波モー
タ装置では、ロータ１２もしくは回転部材３６の回転制
御の為に、ロータ１２もしくは回転部材３６の回転数を
検出することが必要である。このロータ１２もしくは回
転部材３６の回転数を検出する手段としては、ロータ１
２の外側に着磁部を設け、さらにこの着磁部に対向させ
て磁気検出センサを配置してなるエンコーダや、市販の
エンコーダをロータ１２やさらにはロータ１２よりも先
方（ばね部材２６側）の位置で回転部材３６に装着して
使用することが考えられる。

【０００７】しかしながら、これらの方法はエンコーダ
のリード線を超音波モータ１０の取り付けられている取
付部材３４側に引き出すには例えばスポーク２８等によ
って遮られ困難な為、リード線を、超音波モータの取り
付けられていない側の端部から引き出すしかなかった。
この為、リード線が長くなり（一般のロールスクリーン
に使用した場合、２〜３ｍ）、超音波モータ１０を組み
付る際の組み付け作業性が極端に悪くなってしまうもの
であった。さらに、リード線が超音波モータと遠ざかる
方向に引き出されてしまうため、超音波モータのドライ
ブ回路装置にエンコーダで検出した情報を伝送するのに
もさらにリード線の取り回しが不便であり、簡便さに劣
るものであった。

【０００８】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、エンコーダで検出した超音波モータのロータ
の回転数の情報を超音波モータ装置の外部に容易に引き
出すことの可能な構造とし、作業性の向上と製造コスト
の低減を図るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の超音波モ
ータ装置は、円柱形状のステータの先端側に、該ステー
タの周方向に振動する第１の圧電素子と、該ステータの
軸方向に振動する第２の圧電素子とが組み込まれ、該ス
テータを軸方向に貫通するセンタボルトに回転自在に軸
支されてステータの先端側に押圧されるロータを具備し
てなる超音波モータと、前記ステータの後端に取り付け
られた取付部材と、前記超音波モータを内部に収納して
前記取付部材に回転自在に支持されて前記ロータと連動
する円筒状の回転部材と、前記超音波モータの先方に設
けられて前記回転部材の回転数を検出するエンコーダと
が備えられ、前記ステータの後端に、前記ステータより
小径な縮径部と、該縮径部より大径であって前記取付部
材に接合される取付端部とが形成され、前記センタボル
トを軸方向に貫通する穿孔と、前記縮径部と前記取付端
部と前記取付部材を貫通して前記穿孔に連通する別の穿
孔とが形成され、前記エンコーダに接続されると共に前
記穿孔及び前記別の穿孔に挿通されて前記取付部材の外
方に導出されたリード線が備えられたことを特徴とする
ものである。

【００１０】請求項２記載の超音波モータ装置は、円柱
形状のステータの先端側に、該ステータの周方向に振動
する第１の圧電素子と、該ステータの軸方向に振動する
第２の圧電素子とが組み込まれ、該ステータを軸方向に
貫通するセンタボルトに回転自在に軸支されてステータ
の先端側に押圧されるロータを具備してなる超音波モー
タと、前記ステータの後端に取り付けられた取付部材
と、前記超音波モータを内部に収納して前記取付部材に
回転自在に支持されて前記ロータと連動する円筒状の回
転部材と、前記超音波モータの先方に設けられて前記回
転部材の回転数を検出するエンコーダとが備えられ、前
記ステータの後端に、前記ステータより小径な縮径部
と、該縮径部より大径であって前記取付部材に接合され
る取付端部とが形成されると共に、前記取付端部及び前
記取付部材を貫通する穿孔が形成され、前記縮径部に巻
取器が回転自在に設けられ、前記エンコーダに接続され
て前記巻取器に至るまでに前記回転部材に沿って配設さ
れると共に前記巻取器に巻取られ、更に前記穿孔に挿通
されて前記取付部材の外部に導出されたリード線が備え
られたことを特徴とするものである。

【００１１】請求項３記載の超音波モータ装置は、円柱
形状のステータの先端側に、該ステータの周方向に振動
する第１の圧電素子と、該ステータの軸方向に振動する
第２の圧電素子とが組み込まれ、該ステータを軸方向に
貫通するセンタボルトに回転自在に軸支されてステータ
の先端側に押圧されるロータを具備してなる超音波モー
タと、前記ステータの後端に取り付けられた取付部材
と、前記超音波モータを内部に収納して前記取付部材に
回転自在に支持されて前記ロータと連動する円筒状の回
転部材と、前記超音波モータの先方に設けられて前記回
転部材の回転数を検出するエンコーダとが備えられ、前
記ステータの後端に、前記ステータより小径な縮径部
と、該縮径部より大径であって前記取付部材に接合され
る取付端部とが形成されると共に、前記縮径部の一部と
前記取付端部と前記取付部材を貫通する穿孔が形成さ
れ、前記回転部材の内側面に形成されたリング状の摺接
部と前記エンコーダとを接続する第１のリード線と、前
記縮径部から突出して前記摺接部に一端が摺接する導電
体からなるブラシ部材と、該ブラシ部材に接続されると
共に前記穿孔に挿通されて前記取付部材の外部に導出さ
れた第２のリード線とを備えてなることを特徴とするも
のである。

【００１２】

【作用】本発明の超音波モータ装置は、いずれも、 （１）円柱形状のステータの先端側に、該ステータの周
方向に振動する第１の圧電素子と、該ステータの軸方向
に振動する第２の圧電素子とが組み込まれ、該ステータ
を軸方向に貫通するセンタボルトに回転自在に軸支され
てステータの先端側に押圧されるロータを具備してなる
超音波モータ （２）前記ステータの後端に取り付けられた取付部材 （３）前記超音波モータを収納して前記ロータと連動す
る円筒状の回転部材 （４）前記超音波モータの先方に設けられて前記回転部
材の回転数を検出するエンコーダ を有している。また、超音波モータのステータの後端に
は、前記ステータより小径な縮径部と、該縮径部より大
径であって前記取付部材に接合される取付端部とが形成
されている。

【００１３】さらに、請求項１記載の超音波モータ装置
では、前記センタボルトを軸方向に貫通する穿孔と、前
記縮径部と前記取付端部と前記取付部材を貫通して前記
穿孔に連通する別の穿孔とが形成されている。更にこの
超音波モータ装置には、前記エンコーダに接続されると
共に前記穿孔及び前記別の穿孔に挿通されて前記取付部
材の外方に導出されたリード線が備えられている。

【００１４】請求項２記載の超音波モータ装置では、前
記取付端部及び前記取付部材を貫通する穿孔が形成され
ると共に、前記縮径部に巻取器が回転自在に設けられて
いる。 更にこの超音波モータ装置には、前記エンコーダ
から前記巻取器に至る間に前記回転部材に沿って配設さ
れて前記巻取器に巻取られ、更に前記穿孔に挿通されて
前記取付部材の外部に導出されたリード線が備えられて
いる。

【００１５】請求項３記載の超音波モータ装置では、前
記縮径部の一部と前記取付端部と前記取付部材を貫通す
る穿孔が形成されている。 更にこの超音波モータ装置に
は、前記回転部材の内側面に形成されたリング状の摺接
部と前記エンコーダとを接続する第１のリード線と、前
記縮径部から突出して前記摺接部に一端が摺接する導電
体からなるブラシ部材と、該ブラシ部材に接続されると
共に前記穿孔に挿通されて前記取付部材の外部に導出さ
れた第２のリード線とが備えられている。

【００１６】請求項１記載の超音波モータ装置では、ロ
ータの回転時であっても回転することのないセンタボル
トとステータの後端に形成され、センタボルトとステー
タの後端部分を貫通する穿孔及び別の穿孔の内部をリー
ド線が挿通するもので、ロータの回転の影響を全く受け
ることなく、しかも最短距離でエンコーダに接続された
リード線を超音波モータの取り付けられている取付部材
から外部に導出することができる。また、ステータの後
端に形成された縮径部を介して超音波モータと取付部材
が接続されているので、超音波モータの振動に影響され
ずに超音波モータと取付部材を強固に固定できる。

【００１７】請求項２記載の超音波モータ装置では、回
転する回転部材に沿ってリード線を配設するものの、回
転部材の回転に伴って生じるリード線の不足分を巻取器
からリード線が引き出ることで補い、また、リード線の
過剰分を巻取器がリード線を巻き取り収容することで吸
収するので、常に適当な長さのリード線を維持すること
ができる。また、ステータの後端に形成された縮径部を
介して超音波モータと取付部材が接続されているので、
超音波モータの振動に影響されずに超音波モータと取付
部材を強固に固定できる。

【００１８】請求項３記載の超音波モータ装置では、回
転部材とともに回転し、エンコーダからの電気信号が伝
送されるリング状の摺接部と、超音波モータ装置の外部
に導出するリード線とを摺接部に接触し続けるブラシ部
材で接続するもので回転部材の回転の影響を受けること
なく、常時エンコーダからの電気信号を超音波モータ装
置の外部にまで伝送し続けることができる。また、ステ
ータの後端に形成された縮径部を介して超音波モータと
取付部材が接続されているので、超音波モータの振動に
影響されずに超音波モータと取付部材を強固に固定でき
る。

【００１９】

【実施例】〔実施例１〕実施例１の超音波モータ装置を
図１を参照して説明する。図１において、超音波モータ
４０は円柱形状のステータ４１と、リング状のロータ１
２で概略構成され、ステータ４１は、ステータボトム４
４と第１圧電素子１６とステータホルダ１８と第２圧電
素子２０とステータヘッド２２とがセンタボルト５２を
軸に連設されて構成されている。第１圧電素子１６はス
テータ４１の周方向に振動する圧電素子であり、第２圧
電素子２０はステータ４１の軸方向に振動する圧電素子
である。

【００２０】ロータ１２はベアリング１１を介してセン
タボルト５２を軸としてステータ４１と回転自在に連結
されている。さらに、センタボルト５２に螺合したナッ
ト２７で係止されたばね部材２６の弾発力によって、ロ
ータ１２はステータヘッド２２の端面（摺接面）に圧接
している。

【００２１】さらに、ステータ４１の後端であるステー
タボトム４４には縮径部４２と取付端部３８が形成され
ている。取付端部３８の端面は取付部材４６に接着固定
されている。また、縮径部４２の径はステータボトム４
４よりも小径とされ、取付端部３８の径は、縮径部４２
よりも大径とされている。ステータ４１の取付部材４６
への支持固定は接着の他にも、ねじ留め等の各種手段を
用いても良い。また、縮径部４２ないし取付端部３８は
ステータボトム４４と一体に形成されたものであること
の他、ステータ４１の中心を抜出したセンタボルト５２
と一体に形成されてなるものであってもよい。

【００２２】超音波モータ４０は円筒状の回転部材５０
内に配置されている。回転部材５０はベアリング４８に
て取付部材４６に回転自在に支持されている。さらに、
ロータ１２と回転部材５０の間には連結部材５４が介在
している。連結部材５４はロータ１２の回転駆動力を回
転部材５０に伝達するもので、ロータ１２と回転部材５
０は一体に連動するようになっている。連結部材５４に
はドーナツ形状のゴム部材の他、金属製のスポークやド
ーナツ状板等、ロータ１２と回転部材５０を連動させる
ものであればどのようなものであっても良い。

【００２３】図１に示すように、超音波モータ４０を取
付部材４６に支持固定するのに、ステータボトム４４に
縮径部４２を形成した上でステータ４１の端面を固定す
る方法であれば、超音波モータ４０の振動の節に形成し
たフランジによる固定法によらずとも、超音波モータ４
０の振動に悪影響を及ぼすことなく、超音波モータ４０
を取付部材４６に強固に固定することができる。従来、
図４から明らかなように、フランジ３２による固定方法
であっては、フランジ３２を固定するために、取付部材
３４をフランジ３２の位置にまで延出する必要があった
が、本実施例のように、フランジによらない固定方法で
あれば、取付部材４６をフランジが形成されるべき位置
（超音波モータ７６の振動の節）にまで延出する必要が
なく、取付部材４６の小型化が可能となる。尤も、これ
は一実施例であって、本発明の超音波モータ装置はフラ
ンジを用いる固定方法によるものであっても構わない。

【００２４】超音波モータ４０のばね部材２６よりも先
方にはエンコーダ５６が設けられている。エンコーダ５
６は回転部材５０とエンコーダ取付部材５８を介して連
結されており、エンコーダ５６は回転部材５０の回転数
を検出する。エンコーダ５６には光学式または磁気式等
の各種ロータリーエンコーダを用いることができる。

【００２５】超音波モータ４０の中心部を軸方向に貫通
するセンタボルト５２には、さらにその軸方向に貫通す
る穿孔６０が形成されている。縮径部４２及び取付端部
３８、さらに取付部材４６にも穿孔６０と連続する別の
穿孔６２，６４が形成されている。エンコーダ５６と接
続しているリード線６６は、穿孔６０，６２，６４に挿
通され、取付部材４６の外方に導出し、エンコーダ回路
装置（図示略）と接続している。

【００２６】上記構成の超音波モータ４０においては、
両圧電素子１６，２０に交流電圧を印加し、それぞれの
超音波振動を組み合わせることにより、ステータ４１の
摺接面をリサージュ図形を描くように運動させて、その
摺接面に押圧触しているロータ１２が一定方向に連続し
て回転するようになっている。

【００２７】そして、上記構成の超音波モータ装置であ
れば、超音波モータ４０が駆動することによって、ロー
タ１２が回転し、ロータ１２に連動して回転部材５０が
回転すると、その回転数がエンコーダ５６で検出され
る。エンコーダ５６で検出した回転数情報は電気信号と
してリード線６６を伝わって外部のエンコーダ回路装置
にリアルタイムで伝送される。従って、本実施例の超音
波モータ装置であれば、エンコーダ回路装置は得られた
超音波モータ装置の回転数情報を超音波モータのドライ
ブ回路装置に伝送し、これをフィードバックすることが
できるので、常時、適正な回転を生じさせるように超音
波モータ４０を制御することができる。

【００２８】また、エンコーダ５６からのリード線６６
は、ロータ１２の回転に遮られることなく容易に最短距
離で超音波モータ４０の取り付けられている側の取付部
材４６から外部に引き出すことができるので、リード線
６６の長さを短くすることができると共に、超音波モー
タ４０を組み付ける際の作業性が格段に向上する。

【００２９】また、エンコーダ５６と接続されているリ
ード線６６を通す別の穿孔６４と、超音波モータ４０を
駆動するために両圧電素子１６，２０に接続されている
リード線（図示略）を通す穿孔を共用することができる
ので、製造ないし取付工程を簡易化することができ、コ
ストダウンを達成することもできる。さらにまた、エン
コーダと接続されているリード線６６と、超音波モータ
４０を駆動するためのリード線とをまとめたり、束ねる
ことができるので、このことからも製造ないし取付工程
を簡易化することができ、コストダウンを達成すること
ができる。

【００３０】〔実施例２〕実施例２の超音波モータ装置
を図２を参照して説明する。図２に示した超音波モータ
７６も実施例１で示した超音波モータ４０と同様に、円
柱形状のステータ４１と、リング状のロータ１２で概略
構成され、ステータ４１は、ステータボトム４４と第１
圧電素子１６とステータホルダ１８と第２圧電素子２０
とステータヘッド２２とがセンタボルト３０を軸に連設
されて構成されている。第１圧電素子１６はステータ４
１の周方向に振動する圧電素子であり、第２圧電素子２
０はステータ４１の軸方向に振動する圧電素子である。

【００３１】ロータ１２はベアリング（図示略）を介し
てセンタボルト３０を軸としてステータ４１と回転自在
に連結されている。また、センタボルト３０に螺合した
ナット２７で係止されたばね部材２６の弾発力によっ
て、ロータ１２はステータヘッド２２の端面（摺接面）
に圧接している。

【００３２】さらに、ステータ４１の後端であるステー
タボトム４４には縮径部４２と取付端部３８が形成さ
れ、取付端部３８の端面が取付部材４６に接着固定され
ている。また、縮径部４２の径はステータボトム４４よ
りも小径とされ、取付端部３８の径は、縮径部４２より
も大径とされている。ステータ４１の取付部材４６への
支持固定は接着の他にも、ねじ留め等の各種手段を用い
ても良い。また、縮径部４２ないし取付端部３８はステ
ータボトム４４と一体に形成されたものであることの
他、ステータ４１の中心を抜出したセンタボルト３０と
一体に形成されてなるものであってもよい。

【００３３】超音波モータ４０は円筒状の回転部材５０
内に配置されている。回転部材５０はベアリング４８に
て取付部材４６に回転自在に支持されている。さらに、
ロータ１２と回転部材５０の間には連結部材７８が介在
している。連結部材７８はロータ１２の回転駆動力を回
転部材５０に伝達するもので、ロータ１２と回転部材５
０は一体に連動するようになっている。連結部材７８に
はドーナツ形状のゴム部材等を使用できる。尚、ロータ
１２の外周面には嵌装穴１３，１３が形成され、嵌装穴
１３にゴム部材の内周面に形成された突起（図示略）が
差し込められ、ゴム部材とロータ１２が滑らないように
することができる。また、連結部材７８はドーナツ形状
のゴム部材に限られるものではなく、金属製のスポーク
やドーナツ状板を介在させてロータ１２と回転部材５０
を連動させるもの等、ロータ１２の回転駆動力を回転部
材５０に伝達するものであればどのようなものであって
も良い。

【００３４】また、図２に示すように、超音波モータ７
６を取付部材４６に支持固定するのに、ステータボトム
４４に縮径部４２を形成した上でステータ４１の端面を
固定する方法であれば、超音波モータ７６の振動の節に
形成したフランジによる固定法によらずとも、超音波モ
ータ７６の振動に悪影響を及ぼすことなく、超音波モー
タ７６を取付部材４６に強固に固定することができる。
従来、図４から明らかなように、フランジ３２による固
定方法であっては、フランジ３２を固定するために、取
付部材３４をフランジ３２の位置にまで延出する必要が
あったが、本実施例のように、フランジによらない固定
方法であれば、取付部材４６をフランジが形成されるべ
き位置（超音波モータ７６の振動の節）にまで延出する
必要がなく、取付部材４６の小型化が可能となる。尤
も、これは一実施例であって、本発明の超音波モータ装
置はフランジを用いる固定方法によるものであっても構
わない。但し、その際には、第１リード線６８を通すた
めの孔をフランジに形成しなけらばならない。

【００３５】超音波モータ７６のばね部材２６よりも先
方にはエンコーダ５６が設けられている。エンコーダ５
６は回転部材５０とエンコーダ取付部材５８を介して連
結されており、エンコーダ５６は回転部材５０の回転数
を検出する。エンコーダ５６には光学式または磁気式等
の各種ロータリーエンコーダを用いることができる。

【００３６】ステータ４１の縮径部４２には、第２リー
ド線７０の巻回されている巻取器７４が設けられてい
る。巻取器７４は円板状で、その中心を貫通する縮径部
４２を軸に回転し、回転することにより、第２リード線
７０を巻き取り、収容し、またはその巻き取る際の回転
に対し逆回転することで第２リード線７０を引き出すこ
とのできるものである。第２リード線７０にはフレキシ
ブルプリント配線基板（Flexible PrintedCirciuts：Ｆ
ＰＣ）を使用することができる。エンコーダ５６に接続
している第１リード線６８は回転部材５０に貼着され
て、連結部材７８の外周縁に穿設された孔を挿通し、第
２リード線７０の一端と接続している。第２リード線７
０の他端には第３リード線７２が接続されており、第３
リード線７２は取付端部３８に形成された穿孔６２及び
取付部材４６に形成された穿孔６４内を通り、取付部材
４６の外方に導出し、エンコーダ回路装置（図示略）と
接続している。

【００３７】この構成の超音波モータ装置においては、
超音波モータ７６の両圧電素子１６，２０に交流電圧を
印加し、それぞれの超音波振動を組み合わせることによ
り、ステータ４１の摺接面をリサージュ図形を描くよう
に運動させて、その摺接面に押圧触しているロータ１２
が一定方向に連続して回転するようになっている。そし
て、超音波モータ７６が駆動し、ロータ１２が回転する
ことによって、回転部材５０がロータ１２に連動して回
転する。

【００３８】巻取器７４は回転部材５０の回転に伴い、
巻取器７４に巻回されている第２リード線７０を引き出
したり、または巻取器７４から引き出ていた第２リード
線７０を巻き取る。即ち、回転部材５０の回転方向によ
って第２リード線７０は巻取器７４から引き出たり、ま
たは巻き取られる。従って、第１リード線６８が回転部
材５０に、または第３リード線７２が取付部材４６に固
定されていても、回転部材５０の回転に伴うリード線の
不足分または過剰分は第２リード線７０で吸収され、常
に適当な長さのリード線が保たれる。

【００３９】図２に示す超音波モータ装置は特にロール
スクリーンやブラインドの巻上げ装置として好適に使用
されるもので、回転部材５０の一方向への回転数はある
程度限定されており、第２リード線７０は予め予想され
る長さ分だけ巻取器７４に巻回しておけば良い。実際
上、ロールスクリーンやブラインドの巻上げ装置として
使用する場合、巻取器７４の第２リード線７０を巻き取
る容量に問題は生じないものである。

【００４０】また、回転部材５０が回転すると、その回
転数がエンコーダ５６で検出される。エンコーダ５６で
検出した回転数情報は電気信号として第１リード線６
８、第１リード線６８と接続している第２リード線７
０、第２リード線７０と接続している第３リード線７２
を経て外部のエンコーダ回路装置に伝送される。

【００４１】従って、実施例２の超音波モータ装置であ
れば、常時、回転部材５０もしくはロータ１２の回転数
を検出し、かつ回転数情報を超音波モータ装置の外部の
エンコーダ回路装置にリアルタイムで伝送することが可
能であるので、回転数を超音波モータ７６にフィードバ
ックする等の制御をすることもできる。

【００４２】実施例２の超音波モータ装置であれば、エ
ンコーダ５６からのリード線（第１リード線６８，第２
リード線７０，第３リード線７２）はロータ１２の回転
に遮られることなく、容易に超音波モータ７６の取り付
けられている側の取付部材４６から外部に引き出すこと
ができるので、超音波モータ４０を組み付ける際の作業
性が格段に向上する。

【００４３】また、エンコーダ５６の信号を伝送する第
３リード線７２を通す穿孔６２，６４と、超音波モータ
を駆動するために両圧電素子１６，２０に接続されてい
るリード線（図示略）を通す穿孔を共用することができ
るので、製造ないし取付工程を簡易化することができ、
コストダウンを達成することもできる。さらにまた、エ
ンコーダと接続されているリード線と、超音波モータを
駆動するためのリード線とをまとめたり、束ねることが
できるので、このことからも製造ないし取付工程を簡易
化することができ、コストダウンを達成することができ
る。

【００４４】尚、実施例２ではステータ４１に縮径部４
２を形成し、その縮径部４２に巻取器７４を設けたが、
本発明はこれに限定されるものではなく、巻取器７４は
ロータ１２と共に回転せず、固定されている部材に形成
されていれば良い。しかしながら、図２から明らかな通
り、縮径部４２に巻取器７４が設けられることで、巻取
器７４を設けるために回転部材５０の径を大きくする必
要がなく、超音波モータ装置の小型化を図ることができ
る。

【００４５】尚、本実施例ではエンコーダとエンコーダ
回路装置を接続するリード線を第１リード線６８と第２
リード線７０と第３リード線７２の３本のリード線を接
続することで構成したが、本発明はこれに限られるもの
ではなく、例えば、１本のリード線をその一端をエンコ
ーダ５６に接続し、さらにそのリード線を回転部材５０
に沿って這わせ、巻取器７４で巻き取らせ、穿孔６２，
６４を通して超音波モータ装置の外部に導出して１本で
構成するものであっても勿論良い。

【００４６】〔実施例３〕実施例３の超音波モータ装置
を図３を参照して説明する。図３に示した超音波モータ
８０も、実施例１で示した超音波モータ４０と同様に、
円柱形状のステータ４１と、リング状のロータ１２で概
略構成され、ステータ４１は、ステータボトム４４と第
１圧電素子１６とステータホルダ１８と第２圧電素子２
０とステータヘッド２２とがセンタボルト３０を軸とし
て連設されて構成されている。第１圧電素子１６はステ
ータ４１の周方向に振動する圧電素子であり、第２圧電
素子２０はステータ４１の軸方向に振動する圧電素子で
ある。

【００４７】ロータ１２はベアリング（図示略）を介し
てセンタボルト３０を軸としてステータ４１と回転自在
に連結されている。また、センタボルト３０に螺合した
ナット２７で係止されたばね部材２６の弾発力によっ
て、ロータ１２はステータヘッド２２の端面（摺接面）
に圧接している。

【００４８】さらに、ステータ４１の後端であるステー
タボトム４４には縮径部４２と取付端部３８が形成さ
れ、取付端部３８の端面が取付部材４６に接着固定され
ている。また、縮径部４２の径はステータボトム４４よ
りも小径とされ、取付端部３８の径は、縮径部４２より
も大径とされている。ステータ４１の取付部材４６への
支持固定は接着の他にも、ねじ留め等の各種手段を用い
ても良い。また、縮径部４２ないし取付端部３８はステ
ータボトム４４と一体に形成されたものであることの
他、ステータ４１の中心を抜出したセンタボルト５２と
一体に形成されてなるものであってもよい。

【００４９】超音波モータ８０は円筒状の回転部材５０
内に配置されている。回転部材５０はベアリング４８に
て取付部材４６に回転自在に支持されている。さらに、
ロータ１２と回転部材５０の間には連結部材７８が介在
している。連結部材７８はロータ１２の回転駆動力を回
転部材５０に伝達するもので、ロータ１２と回転部材５
０は一体に連動するようになっている。連結部材７８に
はドーナツ形状のゴム部材等を適用することができる。
尚、ロータ１２の外周面には嵌装穴１３，１３が形成さ
れ、嵌装穴１３にゴム部材の内周面に形成された突起
（図示略）が差し込められ、ゴム部材とロータ１２が滑
らないようにすることができる。また、連結部材７８は
ドーナツ形状のゴム部材に限定されるものではなく、金
属製のスポークやドーナツ状板を介在させてロータ１２
と回転部材５０を連動させるもの等、ロータ１２の回転
駆動力を回転部材５０に伝達するものであればどのよう
なものであっても良い。

【００５０】また、図３に示すように、超音波モータ４
０を取付部材４６に支持固定するのに、ステータボトム
４４に縮径部４２を形成した上でステータ４１の端面を
固定する方法であれば、超音波モータ８０の振動の節に
形成したフランジによる固定法によらずとも、超音波モ
ータ８０の振動に悪影響を及ぼすことなく、超音波モー
タ８０を取付部材４６に強固に固定することができる。
従来、図４から明らかなように、フランジ３２による固
定方法であっては、フランジ３２を固定するために、取
付部材３４をフランジ３２の位置にまで延出する必要が
あったが、本実施例のように、フランジによらない固定
方法であれば、取付部材４６をフランジが形成されるべ
き位置（超音波モータ８０の振動の節）にまで延出する
必要がなく、取付部材４６の小型化が可能となる。尤
も、これは一実施例であって、本発明の超音波モータ装
置はフランジを用いる固定方法によるものであっても構
わない。但し、その際には、第１リード線８２を通すた
めの孔をフランジに形成しなけらばならない。

【００５１】超音波モータ８０のばね部材２６よりも先
方にはエンコーダ５６が設けられている。エンコーダ５
６は回転部材５０とエンコーダ取付部材５８を介して連
結されており、エンコーダ５６は回転部材５０の回転数
を検出する。エンコーダ５６には光学式または磁気式等
の各種ロータリーエンコーダを用いることができる。

【００５２】エンコーダ５６には第１リード線８２が接
続され、第１リード線８２は連結部材７８の外周縁に穿
設された孔を挿通し、摺接部８４と接続している。摺接
部８４は導電体からなるリング形状のもので、回転部材
５０の内側面に固定されている。縮径部４２にはブラシ
部材８６が形成されている。ブラシ部材８６は縮径部４
２に固定されて摺接部８４と接し、回転部材５０に連動
して摺接部８４が回転すると、ブラシ部材８６の先端部
は摺接部８４を摺動する。ブラシ部材８６は導電体で構
成され、例えば、りん青銅等を適用できる。

【００５３】実施例３の構成の超音波モータ装置におい
ては、超音波モータ８０の両圧電素子１６，２０に交流
電圧を印加し、それぞれの超音波振動を組み合わせるこ
とにより、ステータ４１の摺接面をリサージュ図形を描
くように運動させて、その摺接面に押圧触しているロー
タ１２が一定方向に連続して回転するようになってい
る。

【００５４】そして、超音波モータ８０が駆動し、ロー
タ１２が回転すると、ロータ１２に連動して回転部材５
０が回転する。回転部材５０が回転すると、その回転数
がエンコーダ５６で検出される。エンコーダ５６で検出
された回転数情報は電気信号として第１リード線８２を
伝わり、摺動部８４に伝送される。さらに電気信号は摺
動部８４から、摺動部８４に接触しているブラシ部材８
６と、ブラシ部材８６に接続されている第２リード線８
８を経て取付部材４６の外方に導かれ、エンコーダ回路
装置（図示略）に伝送される。

【００５５】従って、本実施例の超音波モータ装置であ
れば、常時、回転部材５０もしくはロータ１２の回転数
を検出し、かつ検出した回転数情報をリアルタイムで超
音波モータのドライブ装置にフィードバックすることが
できるので、常時、適正な回転を生じさせるように超音
波モータ８０を制御することができる。また、エンコー
ダ５６からの信号を伝送するリード線は、ロータ１２の
回転に遮られることなく、容易に超音波モータ４０の取
り付けられている取付部材４６から外部に引き出すこと
ができる。従って、リード線の長さを短くすることがで
きると共に、超音波モータ４０を組み付ける際の作業性
が格段に向上する。

【００５６】また、エンコーダと接続されている第２リ
ード線８８を通す穿孔６２，６４と、超音波モータを駆
動するために両圧電素子１６，２０に接続されているリ
ード線（図示略）を通す穿孔を共用することができるの
で、製造ないし取付工程を簡易化することができ、コス
トダウンを達成することもできる。さらにまた、エンコ
ーダと接続されているリード線と、超音波モータを駆動
するためのリード線とをまとめたり、束ねることができ
るので、このことからも製造ないし取付工程を簡易化す
ることができ、コストダウンを達成することができる。

【００５７】尚、本実施例ではステータ４１に縮径部４
２を形成し、その縮径部４２にブラシ部材８６を形成し
たものであるが、本発明はこれに限定されるものではな
く、ブラシ部材８６はロータ１２と共に回転せず、固定
されている部材に形成されていれば良い。しかしなが
ら、図３から明らかな通り、縮径部４２にブラシ部材８
６が形成されることで、ブラシ部材８６を形成するため
に回転部材５０の径を大きくする必要がなく、超音波モ
ータ装置の小型化を図ることができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の超音波モータ装置は、超音波モ
ータの先方に設けられて、超音波モータのロータと連動
する回転部材の回転数を検出するエンコーダに接続され
ているリード線を、 （１）請求項１記載の発明では、超音波モータのセンタ
ボルト及びステータの後端を貫通する穿孔及び別の穿孔
に挿通させて、超音波モータ装置の外部にそのリード線
を導出したものであって、ロータの回転の影響を受ける
ことなく、リード線を取付部材から導出することができ
る。 （２）請求項２記載の発明では、回転部材に沿って配設
し、巻取器にて巻回させた後に超音波モータ装置の外部
にそのリード線を導出したものであって、回転部材の回
転によって生じるリード線の不足分または過剰分を巻取
器で吸収し、常に適当なリード線の長さを保つことので
きるものである。 （３）請求項３記載の発明では、回転部材に沿って配設
し、その先端に摺接部を形成し、その摺接部と超音波モ
ータ装置の外部に導出するリード線とをブラシ部材で接
続したもので、ロータの回転の影響を受けることなく、
絶えずエンコーダからの電気信号が超音波モータ装置の
外部に伝送することのできるものである。

【００５９】従って、請求項１〜３のいずれの超音波モ
ータ装置であっても、超音波モータが駆動することによ
って、ロータが回転し、ロータに連動して回転部材が回
転すると、その回転数がエンコーダで検出され、エンコ
ーダで検出した回転数情報は電気信号としてリード線
（請求項３記載の超音波モータ装置では、ブラシ部材を
介して）を伝わって外部にリアルタイムで伝送される。
従って、回転数情報を超音波モータのドライブ回路装置
に伝送し、これをフィードバックすることができるの
で、常時、適正な回転を生じさせるように超音波モータ
を制御することができる。

【００６０】そして、エンコーダからのリード線は、ロ
ータの回転に遮られることなく容易に超音波モータの取
り付けられている側の取付部材から外部に引き出すこと
ができるので、リード線の長さを短くすることができる
と共に、超音波モータを組み付ける際の作業性が格段に
向上する。特に、請求項１記載の超音波モータ装置であ
っては、リード線を最短距離で外部に引き出すことがで
きる。

【００６１】また、エンコーダと接続されているリード
線を通す穿孔と、超音波モータを駆動するために両圧電
素子に接続されているリード線を通す穿孔を共用するこ
とができるので、製造ないし取付工程を簡易化すること
ができ、コストダウンを達成することもできる。さらに
また、エンコーダと接続されているリード線と、超音波
モータを駆動するためのリード線とをまとめたり、束ね
ることができるので、このことからも製造ないし取付工
程を簡易化することができ、コストダウンを達成するこ
とができる。更に、本発明の超音波モータ装置において
は、ステータの後端に形成された縮径部を介して超音波
モータと取付部材が接続されているので、超音波モータ
の振動に影響されずに超音波モータと取付部材を強固に
固定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の超音波モータ装置の側断面図であ
る。

【図２】実施例２の超音波モータ装置の側面図である。

【図３】実施例３の超音波モータ装置の側面図である。

【図４】従来例の超音波モータ装置の側面図である。

【符号の説明】

１０ 超音波モータ １２ ロータ １６ 第１圧電素子 ２０ 第２圧電素子 ２４ ステータ ３０ センタボルト ３４ 取付部材 ３６ 回転部材 ３８ 取付端部 ４０ 超音波モータ ４１ ステータ４２ 縮径部 ４６ 取付部材 ５０ 回転部材 ５２ センタボルト ５６ エンコーダ ６０ 穿孔 ６２ 穿孔（別の穿孔） ６４ 穿孔（別の穿孔） ６６ リード線 ６８ 第１リード線 ７０ 第２リード線 ７２ 第３リード線 ７４ 巻取器 ７６ 超音波モータ ８０ 超音波モータ ８２ 第１リード線 ８４ 摺接部 ８６ ブラシ部材 ８８ 第２リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 利男 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (72)発明者 木村 洋一 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アル プス電気株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−101681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−208886（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−193575（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−289375（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−15546（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91671（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−91673（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−145881（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−104992（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−54560（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02N 2/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱形状のステータの先端側に、該ステ
   ータの周方向に振動する第１の圧電素子と、該ステータ
   の軸方向に振動する第２の圧電素子とが組み込まれ、該
   ステータを軸方向に貫通するセンタボルトに回転自在に
   軸支されてステータの先端側に押圧されるロータを具備
   してなる超音波モータと、前記ステータの後端に取り付
   けられた取付部材と、前記超音波モータを内部に収納し
   て前記取付部材に回転自在に支持されて前記ロータと連
   動する円筒状の回転部材と、前記超音波モータの先方に
   設けられて前記回転部材の回転数を検出するエンコーダ
   とが備えられ、 前記ステータの後端に、前記ステータより小径な縮径部
   と、該縮径部より大径であって前記取付部材に接合され
   る取付端部とが形成され、 前記センタボルトを軸方向に貫通する穿孔と、前記縮径
   部と前記取付端部と前記取付部材を貫通して前記穿孔に
   連通する別の穿孔とが形成され、 前記エンコーダに接続されると共に前記穿孔及び前記別
   の穿孔に挿通されて前記取付部材の外方に導出されたリ
   ード線が備えられた ことを特徴とする超音波モータ装
   置。
2. 【請求項２】 円柱形状のステータの先端側に、該ステ
   ータの周方向に振動する第１の圧電素子と、該ステータ
   の軸方向に振動する第２の圧電素子とが組み込まれ、該
   ステータを軸方向に貫通するセンタボルトに回転自在に
   軸支されてステータの先端側に押圧されるロータを具備
   してなる超音波モータと、前記ステータの後端に取り付
   けられた取付部材と、前記超音波モータを内部に収納し
   て前記取付部材に回転自在に支持されて前記ロータと連
   動する円筒状の回転部材と、前記超音波モータの先方に
   設けられて前記回転部材の回転数を検出するエンコーダ
   とが備えられ、 前記ステータの後端に、前記ステータより小径な縮径部
   と、該縮径部より大径であって前記取付部材に接合され
   る取付端部とが形成されると共に、前記取付端部及び前
   記取付部材を貫通する穿孔が形成され、前記縮径部に巻
   取器が回転自在に設けられ、 前記エンコーダに接続されて前記巻取器に至るまでに前
   記回転部材に沿って配 設されると共に前記巻取器に巻取
   られ、更に前記穿孔に挿通されて前記取付部材の外部に
   導出されたリード線が備えられた ことを特徴とする超音
   波モータ装置。
3. 【請求項３】 円柱形状のステータの先端側に、該ステ
   ータの周方向に振動する第１の圧電素子と、該ステータ
   の軸方向に振動する第２の圧電素子とが組み込まれ、該
   ステータを軸方向に貫通するセンタボルトに回転自在に
   軸支されてステータの先端側に押圧されるロータを具備
   してなる超音波モータと、前記ステータの後端に取り付
   けられた取付部材と、前記超音波モータを内部に収納し
   て前記取付部材に回転自在に支持されて前記ロータと連
   動する円筒状の回転部材と、前記超音波モータの先方に
   設けられて前記回転部材の回転数を検出するエンコーダ
   とが備えられ、 前記ステータの後端に、前記ステータより小径な縮径部
   と、該縮径部より大径であって前記取付部材に接合され
   る取付端部とが形成されると共に、前記縮径部の一部と
   前記取付端部と前記取付部材を貫通する穿孔が形成さ
   れ、 前記回転部材の内側面に形成されたリング状の摺接部と
   前記エンコーダとを接続する第１のリード線と、前記縮
   径部から突出して前記摺接部に一端が摺接する導電体か
   らなるブラシ部材と、該ブラシ部材に接続されると共に
   前記穿孔に挿通されて前記取付部材の外部に導出された
   第２のリード線とを備えてなることを特徴とする超音波
   モータ装置。