JP2894559B2 - 超音波モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波モータ、詳しくは超音波モータに
おける振動体（ステータ）の支持構造に関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来、超音波モータにおける振動体（ステータ）の支
持については、振動体の振動を損なわないで、かつ振動
体の位置決めを容易に行なえるという条件のもとに、種
々の手段が提案されている。

即ち、特開昭61−106077号公報に開示されている振動
波モータにおいては、振動体に補助振動子を固着し、そ
の補助振動子を固定枠に固定するという手段が採られて
おり、また特開昭61−135369号公報の表面波モータにお
いては、弾性支持体を振動体に固着させている。更に本
出願人が先に特願昭62−6792号（特開昭63−178773号）
によって提案した超音波モータでは、所定形状の複数の
弾性細片を固定枠上の所定の位置に所定の数だけ設け、
これによって振動体を支持するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上述した従来の振動体の支持手段において
は、それぞれ次のような問題点がある。即ち、上記特開
昭61−106077号公報の振動波モータにおける支持手段で
は、補助振動子はある程度、剛性のある材質のものを使
用しなければならず、また補助振動子を振動体に固着す
ることによって振動体自体の振動に影響を与えるので、
振動子の効率が低下する。更にまた補助振動子に充分な
ダンピング効果を持たせるために、径方向に可成りのス
ペースを必要とし、モータ全体が大嵩になるという問題
点があり、上記特開昭61−135369号公報の支持手段で
は、弾性支持部材により振動体の動体圧着方向の支持，
防振効果はあるものの、振動体をラジアル方向に支持す
る別の防振支持構造を持たなければならず、モータが大
きくなったりラジアル方向のモータ支持構造のために振
動体の振動の損失が大きくなってモータの効率が低下し
たりする。また振動体の回転止めの構造がなく、振動体
がロータの回転軸の周りに回転する虞れがある。また、
本出願人の提案した上記特願昭62−6792号（特開昭63−
178773号）の支持構造は、フェルトやゴム等でステータ
に全面支持する場合よりも高効率のモータが得られる
が、この複数の弾性細片による支持は固定枠上の所定の
位置に所定の数だけ、所定の形状で設ける必要があり、
組立が大変厄介であり、更に複数個の細片に形状誤差や
組立誤差を生じるので、均一な押圧構造を採ったとして
も、振動体にかかる圧力分布が不均一にならざるを得な
かった。細片の安定した保持ということに関しても細片
を固定枠上に直接、接着固定したのでは、外部から振
動，衝撃あるいはロータの強制的な回転によって接着外
れ等の問題も生じている。

従って、本発明の目的は、上記従来の超音波モータに
おける振動体の支持手段の欠点を除去し、スペースをと
らず簡単な構成で振動体（以下、ステータという）の振
動を損うことがなく、しかもステータの固定部材に対す
る位置決めが容易にでき、安定した支持が得られるステ
ータ支持構造を有する超音波モータを提供するにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明は上記課題を解決するために、ステータと固定
部材との間に、振動減衰性を有する弾性材からなる複数
の支持部材を上記ステータに接着固定して配置し、同支
持部材のうちの少なくとも一個の、上記固定部材に接す
る面に、上記支持部材と一体の突起または凹部を設け、
上記固定部材に、該突起または凹部と係合する凹部また
は突起を設けたことを特徴とし、また上記複数の支持部
材を結合部材により連結して一体的に構成したことを特
徴とするものである。

［実施例］ 以下、図示の実施例により本発明を説明する。なお、
以下に述べる実施例は、カメラ等のレンズ駆動を超音波
モータで行なう場合のステータ支持構造である。

第1,2図は、本発明の第１実施例を示したものであっ
て、円筒体で形成された固定部材１の下端部外周には、
ステータおよびロータ等を載置して取り付けるための外
向フランジ1aが形成されていると共に、上端部外周面に
は抜止兼押えリング11を螺合させるための雌ねじ1bが刻
設されている。そして、上記外向フランジ1a上には、先
づ次のように構成されたステータ15が載置される。

即ち、リング状弾性体４の下面に圧電素子３がエポキ
シ系の接着剤で接着されて構成されたステータ15には、
その下面の等間隔位置に、シリコンゴム，ネオプレン
（デュポン社商品名）等の防振性および振動減衰性を有
する材料で形成された複数個の、例えば本実施例では８
個の支持部材２がゴム系接着剤あるいは粘着剤で接着固
定されている。この各支持部材２は内外周縁が部分円弧
状をなす略長方形状の薄板で形成されており、その下面
の中央部には柱状突起2aが一体に形成されている。一
方、固定部材１の上記フランジ1aには、上記突起2aに対
応する位置に同突起2aがそれぞれ嵌着する円形凹部1cが
穿設されていて、この凹部1cに上記突起2aが嵌合し固定
されることによりステータ15は第２図に示すように上記
フランジ1a上に不動に取り付けられる。

そして、このように不動に配設されたステータ15上に
は、固定部材１の円筒周面に回転自在に緊密に嵌合した
円筒体からなるロータ６が同ロータの下面に一体に取り
付けられたスライダ５を介して接触していて、同ロータ
の上面には、上端面の中程にＶ溝からなるボール受溝が
リング状に穿設されたボール受けリング７が固定されて
いる。そして、上記ボール受溝内にはボールベアリング
と同様に回転摩擦を少なくする多数のボール８が列設さ
れ、その上から矢張り下端面の中程にＶ溝のボール受溝
がリング状に穿設されたボール押えリング９が当接し、
その上からリング状の弾性薄板からなり、その外周縁寄
りの等間隔位置に部分円弧状に切り起された弾性支持部
を有する押えばね10が当接されたのち、上記押えリング
11が前記雌ねじ1bに螺合されている。

上記ロータ６は、上記押えリング11を固定部材１の雌
ねじ1bにねじ込むことによって押えばね10によってボー
ル８を介してボール受けリング７がロータ６を押圧し
て、その下面のスライダ５の接触面がステータ15の弾性
体４の上面に圧着するようになっており、押えリング11
のねじ込み加減により、その圧着度合が調節されるよう
になっている。

そして、このように固定部材１と協働して構成された
超音波モータの、上記固定部材１の円筒内には、レンズ
13を支持した円筒体からなるレンズ枠12が摺動自在に嵌
合しており、同レンズ枠12の外周面の一部にラジアル方
向に植立されたピン16に嵌合された駆動ローラ14が、上
記固定部材１の周面にレンズ光軸と並行して穿設された
ガイド溝1dを貫通し、更に上記ロータ６に穿設された駆
動用カム溝孔6a内に嵌入している。

また、上記ステータ15の圧電素子３は、分極方向が円
周に沿って交互になるように分極された多数の圧電素子
で形成された圧電素子群からなる第１電極3aおよび第２
電極3bとで構成されていて、その各電極端子3cには駆動
電圧がそれぞれ印加されるようになっている。即ち、こ
の駆動電圧としてはステータ15の共振周波数より少し高
い周波電圧を発生する発振器20から第１アンプ18aを介
して第１電極3aの圧電素子群に端子3cの一つを介して印
加され、また発振器出力を移相器17で90°位相を変えて
第２アンプ18bで増幅した駆動電圧が、上記第１電極3a
と（1/4＋n/2）λ（n:整数，λ：進行波の波長）だけ位
置の異なる上記第２電極3bの圧電索体群に、他の端子3c
を介して印加される。電圧が印加されるとステータには
進行性屈曲波が発生し、更に他の一つの端子3cには圧電
効果により電圧が発生する。該電圧信号と発振器20の出
力信号が位相比較器19で位相比較され、位相値が所定の
値となるように発振器20の周波数を制御するための周波
数制御信号が位相比較器19より発振器20へ出力される。

このように構成された本実施例の超音波モータにおい
ては、上記各電極端子3cに上記のような駆動電圧が印加
されると、ステータ15には円周方向に進行性屈曲波が発
生し、ステータ15の弾性体４のロータ側の面に楕円振動
が発生する。すると、ステータ15とスライダ５の間には
押えばね10による押圧によって摩擦力が発生し、上記楕
円振動によってスライダ５と一体のロータ６は、楕円振
動の回転方向に駆動され、固定部材１の外周面の周りに
回転する。

これが回転すると、駆動用カム溝孔6aによって駆動ロ
ーラ14がレンズ光軸の方向に移動するので、これにより
レンズ枠12がレンズ光軸方向に移動してレンズ駆動が行
なわれる。

本実施例の超音波モータにおいては、ステータ15に固
着された支持部材２が８個あり、各々の支持部材２には
突起2aが一体に形成されているため、ステータ15の位置
は固定部材１の凹部1cに対して突起2aを嵌着するだけで
容易に決定される。従って、ステータは従来のように固
定部材１に嵌合させて位置決めをする必要がなく、また
突起2aは支持部材２と一体で防振性および振動減衰性が
あるため、ステータ15の振動損失を小さくでき、モータ
の効率を従来より高めることができる。また、ステータ
が固定部材に嵌合する必要がないため、固定部材１とス
テータ15の不要の接触による振動の漏れによるモータ効
率の低下や、ステータ15と固定部材１が嵌合接触するこ
とによって生ずる可聴音も防止することができる。ま
た、ステータ15に発生する進行波の波数をｎとすると、
振動の損失を少なくするためには支持部材２の数Ｎはｎ
−２≦Ｎ≦2n程度とすることが望ましい。更に支持部材
２の材質は振動吸収性の良いものであることは勿論であ
るが、それに加えて進行波の進行方向への弾性が進行波
の振幅方向よりも低い材質あるいは構造とすると、ステ
ータ15の振動の損失は小さくなる。

また、本実施例では、進行波型の超音波モータのステ
ータの支持構造について述べたが、他の定在波型の超音
波モータのステータの支持構造にも適用できることは勿
論である。更に本例では支持部材２は扇形をしているが
矩形，円形等の他の形であってもよい。同様に支持部材
２の突起2aの形状についても本例では円筒形であるが、
他の角柱，球面形状等であってもよいことは言う迄もな
いし、また１個の支持部材に複数の突起を設けても良
い。更に支持部材２が複数個ある場合は突起2aは最低、
１個の支持部材にのみ設ければよい。

第3,4図は、本発明の第２実施例を示したものであっ
て、超音波モータのステータ支持構造の要部のみを示し
たものである。本実施例では、支持部材2Aにおける突起
2Aaはステータのラジアル方向に向けて設けられてい
て、この突起2Aaは固定部材1Aの外周面のフランジ1Aaに
接する部分に穿設された凹部1Acに嵌合し、その支持部
材2Aのラジアル方向の位置は、同部材2Aの前端上面に一
体に形成された突壁2Abの前面側で形成された当接部2Ac
が固定部材1Aの外周面に当て付くことによって決まる。
また、ステータ15のラジアル方向の受けは、支持部材2A
に設けられた、上記突壁2Abの背面のガイド面2Adにステ
ータ15の内径部が当接することによりなされる。ここで
は支持部材2Aは１個しか示されていないが、円周上に第
１実施例の如く、等分に８個配置されていることは勿論
である。また本実施例では、ステータ15の支持部2Aeを
支持部材2Aの上面中央に突設している。これは上記第１
実施例で述べたようにステータの効率を高くするために
は、支持部材の構造を進行波の進行方向に対して弾性を
低くする必要があり、本実施例では支持部2Aeを進行波
の波長λに対し充分に小さな幅としている。具体的には
支持部材2Aをショア硬度40〜80のゴム材を用いた場合、
支持部2Aeの形状は厚さｔが1mm、幅ｂが1mmとするの
が、モータの効率が最も良くなる。

本実施例によれば、支持部材2Aの機能を、突起2Aa,凹
部1Acによる支持部材2Aの位置決め、ガイド面2Adによる
ステータの位置決め、および支持部2Aeによるステータ1
5の支持と各構造に分けてあるため、それぞれの機能に
対して最適な形状をとることができる。また、ステータ
15の位置決めのためのガイド面2Adをもつために、組立
ても簡単となる。更に支持部2Aeの支持方向に突起2Aaを
もたないため、ステータ15の支持に対して安定した支持
を得ることができる。支持部2Aeはラジアル方向に長い
細片となるが固定部材１のフランジ1Aa上に接着固定す
る場合、その裏面の面積の大きい方を固定するので、問
題はない。

第5,6図は、本発明の第３実施例を示したものであ
る。この実施例も超音波モータのステータ支持構造の要
部のみを示してある。本実施例は支持部材2Bにステータ
15を確実に固定するために、上面の両端縁部にステータ
への固定用接着剤の溜り部2Bbを設けると共に、上面の
ステータ支持部2Bcをステータ15の円周方向に沿った、
幅の狭い凸起群としてある。本実施例の如く、接着剤の
溜り部2Bbを設けることによって接着剤の不均一による
複数の支持部材2Bの支持圧力のバラツキを小さくでき、
安定した支持によって効率を上げることができる。また
支持部2Bcを幅の狭い凸起群とすることによって、第１
実施例のものに較べ安定した支持ができる。なお、支持
部材2Bの裏面中央に嵌合用突起2Baを設け、同突起2Baを
固定部材１のフランジ1aの凹部1cに嵌着固定することは
第１実施例と同様である。

次に、第７図に本発明の第４実施例を示す。この実施
例は、上記第１〜第３実施例に示した、複数個で構成さ
れる支持部材2,2A,2Bを結合部材23で連結し、支持部材
２（2A,2B）を一体化した支持板22で構成したもので、
支持部材２（2A,2B）の上面にステータ15を支持してい
る。

この実施例によれば、支持部材２（2A,2B）の組立て
が第１〜第３実施例に較べ、遥かに簡単となる。また、
各支持部材が一体に形成されることにより組立てによる
各支持部材２（2A,2B）のバラツキが小さくなり、安定
した支持を得ることができる。また固定部材１が導電性
の材質であっても、ステータ15とほぼ内外径が同じ絶縁
性の支持部材２（2A,2B）を用いることで、前記第１電
極3a、第２電極3b、端子3cの絶縁を行なうことができ
る。さらに支持板22の固定部材１のフランジ1a側の面を
フランジ上面に接着すれば、安定した支持板と固定部材
の固着ができる。

なお、本実施例では、上記第１実施例の支持部材２の
突起2aをなくした形状の支持部材を連結しているが、同
様に上記第2,第３実施例の支持部材2A,2Bの突起2Aa,2Ba
をなくした形状の支持部材を結合部材23で連結しても良
いことは言う迄もない。

また、前記第２実施例で示した当接部2Ac,ガイド面2A
dを結合部材23に設けることも可能である。更に本実施
例では支持板22の平面部を固定部材１のフランジ1Aに接
するようにしているが、逆に平面部をステータ15側に接
して、支持板22の支持部側を固定部材１のフランジ1aに
接しても良いことは勿論である。

第８図は、更に本発明の第５実施例を示したものであ
る。本実施例は前記第１〜第３実施例における支持部材
２（2A,2B）の突起2a（2Aa,2Ba）を除去した支持部材を
結合部材23で、それぞれ連結し、一体の支持板24で支持
部材を構成してある。そして、支持板24の裏面の、支持
部材２（2A,2B）に対応する位置に対称的に突起23aを一
体に形成し、この突起23aを同定部材１のフランジ1aに
穿設した凹部1cに嵌着するようにしてある。

このように構成すれば、支持板24に突起23aをもち、
固定部材１のフランジ1aにこれに対応する凹部1cをもつ
ので、支持板24の位置決めが容易になる。また、上記突
起23aは結合部材23に対応する位置に設けてもよいこと
勿論である。

なお、上記各実施例における突起と凹部とは、これを
逆にし、支持部材に凹部をフランジに突部を設けてもよ
いことは言う迄もない。

また、突起23a,凹部1cは、第２実施例の如くラジアル
方向に設けても良い。このようにすると金属等の材質で
は固定部材に支持部材を組み込むとき、突起2Aaが固定
部材と干渉して組み込めないが、本実施例の様がゴム材
の場合は、ゴム材の弾性変形を利用して容易に組み込む
ことができる。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、 （１）ステータ支持による振動エネルギーの損失を小さ
くすることができ、また、支持の構造を小さなスペース
に収めることができる。更に組立てについても簡単，容
易に行なうことができる。ステータの回転止めが容易に
実現できる。

（２）支持構造が簡単ではあるが、安定な支持を行なう
ことができる。

等、従来の欠点を除去した超音波モータを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例を示す超音波モータの分
解斜視図、 第２図は、上記第１図の超音波モータの組立断面図、 第３図は、本発明の第２実施例を示す超音波モータの要
部の分解斜視図、 第４図は、上記第３図のステータ支持部材の組立断面
図、 第５図は、本発明の第３実施例を示す超音波モータの要
部の分解斜視図、 第６図は、上記第５図のステータ支持部材の組立断面
図、 第７図は、本発明の第４実施例を示す超音波モータの要
部の分解斜視図、 第８図は、本発明の第５実施例を示す超音波モータの要
部の分解斜視図である。 １……固定部材 1c,1Ac……凹部 2,2A,2B……支持部材 2a,2Aa,2Ba,23a……突起 ３……圧電素子 ４……弾性体 ６……ロータ 23……結合部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】弾性体と、該弾性体に固着された複数の圧
   電素子からなるステータと、 このステータに圧接されるロータと、 上記ステータを、上記ロータとの圧接面と対向する面に
   て不動に支持する固定部材と、 を具備し、上記圧電素子に交流駆動電圧を印加すること
   により、上記弾性体の、ロータとの圧接面に楕円振動を
   発生させ、上記ロータを上記固定部材に対し駆動する超
   音波モータにおいて、 上記ステータと固定部材との間に、振動減衰性を有する
   弾性材からなる複数の支持部材を上記ステータに接着固
   定して配置し、同支持部材のうちの少なくとも一個の、
   上記固定部材に接する面に、上記支持部材と一体の突起
   または凹部を設け、上記固定部材に、該突起または凹部
   と係合する凹部または突起を設けたことを特徴とする超
   音波モータ。
2. 【請求項２】上記複数の支持部材を結合部材により連結
   して一体的に構成したことを特徴とする請求項（１）記
   載の超音波モータ。