JP2926600B2 - 超音波モータおよびその製造方法 - Google Patents
超音波モータおよびその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、振動子に振動を発生させて相対運動部材を
駆動する超音波モータに関する。
駆動する超音波モータに関する。
B.従来の技術 第５図は従来の超音波モータを示す斜視図、第６図は
その断面図である。
その断面図である。
ステータ（固定子）１は、りん青銅，ステンレスまた
はインバー等から成る弾性体1aに圧電体1bを一体的に接
着して成る。ステータ１には、その弾性体1aの外周体に
位置する中立軸近傍から径方向にフランジ部1dが一体成
形され、そのフランジ部1dが、環状の支持部材３の上面
に接着されている。支持部材３の外縁は、固定筒５（第
６図）とこの固定筒５に螺合された押え環４とに挟持さ
れている。
はインバー等から成る弾性体1aに圧電体1bを一体的に接
着して成る。ステータ１には、その弾性体1aの外周体に
位置する中立軸近傍から径方向にフランジ部1dが一体成
形され、そのフランジ部1dが、環状の支持部材３の上面
に接着されている。支持部材３の外縁は、固定筒５（第
６図）とこの固定筒５に螺合された押え環４とに挟持さ
れている。
一方、ロータ２は、ロータ母材2aにスライダ材2bを接
着して成り、固定筒５の内部に設置される。ロータ母材
2aには、その中立軸近傍から径方向にフランジ部2cが突
設され、その外縁に支持部材20が一体成形されている。
そして、加圧部材６による加圧力がボールベアリング８
を介して支持部材20、すなわちロータ２に伝達され、こ
れによりスライダ材2bの下面が弾性体1aの駆動面に加圧
接触される。ここで、ボールベアリング８は、押え環8a
と剛球8bとから成る。
着して成り、固定筒５の内部に設置される。ロータ母材
2aには、その中立軸近傍から径方向にフランジ部2cが突
設され、その外縁に支持部材20が一体成形されている。
そして、加圧部材６による加圧力がボールベアリング８
を介して支持部材20、すなわちロータ２に伝達され、こ
れによりスライダ材2bの下面が弾性体1aの駆動面に加圧
接触される。ここで、ボールベアリング８は、押え環8a
と剛球8bとから成る。
圧電体1bに交流電圧（駆動信号）を印加すると、これ
に屈曲振動が生じて弾性体1aに進行性振動波が発生し、
この振動波によりロータ２が摩擦駆動される。
に屈曲振動が生じて弾性体1aに進行性振動波が発生し、
この振動波によりロータ２が摩擦駆動される。
C.発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述の構成では、駆動中に振動波が弾
性体1aのフランジ部1dと支持部材３との接合部に伝わる
ため、弾性体1aと支持部材３とが分離し、これに起因し
て騒音が発生したり、効率が低下するという問題があっ
た。そこで、第７図に示すように、弾性体1aのフランジ
部1dの径を大きくし、その周縁部を直接押え環４と固定
筒５との間に挟持して支持すれば、弾性体1aとその支持
部材とが一体に形成されているため、両者が、分離する
ことはないが、以下に示すような問題が発生する。
性体1aのフランジ部1dと支持部材３との接合部に伝わる
ため、弾性体1aと支持部材３とが分離し、これに起因し
て騒音が発生したり、効率が低下するという問題があっ
た。そこで、第７図に示すように、弾性体1aのフランジ
部1dの径を大きくし、その周縁部を直接押え環４と固定
筒５との間に挟持して支持すれば、弾性体1aとその支持
部材とが一体に形成されているため、両者が、分離する
ことはないが、以下に示すような問題が発生する。
すなわち、この場合フランジ部1dの厚さｔは、弾性体
1aが効率よく振動するために薄く（0.3mm程度）形成す
る必要があるのに加えて、材料が上述したようにヤング
率が大きく固い難切削材であり、その材料を切削加工し
てフランジ部1dを形成するため、加工時にフランジ部1d
にそりやうねりが生じてしまう。このそりやうねりが生
じた状態でフランジ部1dを押え環４と固定筒５との間に
無理に挟持させると、フランジ部1dが弾性変形してそり
やうねりが解除されるが、その反作用として弾性体1aに
常時内部応力が発生し、その駆動面の平面性が損なわれ
てロータ２の回転効率が悪化するおそれがある。
1aが効率よく振動するために薄く（0.3mm程度）形成す
る必要があるのに加えて、材料が上述したようにヤング
率が大きく固い難切削材であり、その材料を切削加工し
てフランジ部1dを形成するため、加工時にフランジ部1d
にそりやうねりが生じてしまう。このそりやうねりが生
じた状態でフランジ部1dを押え環４と固定筒５との間に
無理に挟持させると、フランジ部1dが弾性変形してそり
やうねりが解除されるが、その反作用として弾性体1aに
常時内部応力が発生し、その駆動面の平面性が損なわれ
てロータ２の回転効率が悪化するおそれがある。
本発明の技術的課題は、弾性体と支持部材とが一体に
形成された構成でそのそりやうねりを防止した構成とす
ることにある。
形成された構成でそのそりやうねりを防止した構成とす
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、
駆動信号により励振される電気機械変換素子1b、および
接合面P2にて電気機械変換素子1bに接合され励振によっ
て駆動面P1に振動を発生する弾性体1aを有する振動子１
と、弾性体1aの駆動面P1に加圧接触され振動によって駆
動される相対運動部材２と、振動子１を固定支持する固
定部材4,5とを備えた超音波モータに適用される。
駆動信号により励振される電気機械変換素子1b、および
接合面P2にて電気機械変換素子1bに接合され励振によっ
て駆動面P1に振動を発生する弾性体1aを有する振動子１
と、弾性体1aの駆動面P1に加圧接触され振動によって駆
動される相対運動部材２と、振動子１を固定支持する固
定部材4,5とを備えた超音波モータに適用される。
そして、請求項１の発明は、上記駆動面P1が形成され
た主振動部と、主振動部の外周面もしくは内周面に一体
成形されて固定部材4,5に固定支持される支持部30とを
弾性体1bに設け、支持部30の上記外周面もしくは内周面
との連接部が主振動部の端面からずれた位置となるよう
にし、支持部30の固定部材（例えば４）との接触面を、
主振動部の上記いずれかの端面と同時に平面研磨してこ
の端面と同一平面に形成し、これにより上記問題点を解
決する。
た主振動部と、主振動部の外周面もしくは内周面に一体
成形されて固定部材4,5に固定支持される支持部30とを
弾性体1bに設け、支持部30の上記外周面もしくは内周面
との連接部が主振動部の端面からずれた位置となるよう
にし、支持部30の固定部材（例えば４）との接触面を、
主振動部の上記いずれかの端面と同時に平面研磨してこ
の端面と同一平面に形成し、これにより上記問題点を解
決する。
E.作用 請求項１の発明では、弾性体の支持部が主振動部と一
体成形されているため、従来のように弾性体と支持部と
が分離することがなく騒音および効率の低下が防止され
る。また支持部の固定部材との接触面が主振動部の一端
面と同一平面に形成されているので、主振動部の一端面
を平面研磨下降する際に支持部の接触面を同時に平面研
磨することができ、研磨作業の効率向上が図れる。
体成形されているため、従来のように弾性体と支持部と
が分離することがなく騒音および効率の低下が防止され
る。また支持部の固定部材との接触面が主振動部の一端
面と同一平面に形成されているので、主振動部の一端面
を平面研磨下降する際に支持部の接触面を同時に平面研
磨することができ、研磨作業の効率向上が図れる。
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。
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図により本発明の一実施例を説明する。
なお、第５図および第６図と同様な箇所には同一の符号
を付して説明する。
なお、第５図および第６図と同様な箇所には同一の符号
を付して説明する。
第１図は本発明に係る超音波モータの分解図、第２図
その組立図である。ステータ（固定子）１は、リング上
弾性体1aと、この弾性体1aの接合面P2に接着されたリン
グ上圧電体1bとから構成されている。弾性体1aの駆動面
P1は、平面研磨加工によりその平面度の公差が0.5μｍ
以下とされている。また弾性体1aには、その外周面から
径方向にフランジ状の支持部材30が切削加工により削り
出され一体的に形成されている。この支持部材30は、弾
性体1aの外周面に連設される厚さが約0.3mmの薄板部31
と、この薄板部31に連設される肉厚部32とを有し、肉厚
部32の厚さは、薄板部31より十分厚くされる。また本実
施例では、肉厚部32の下端面P3が弾性体1aの接合面P2と
同一平面とされる。
その組立図である。ステータ（固定子）１は、リング上
弾性体1aと、この弾性体1aの接合面P2に接着されたリン
グ上圧電体1bとから構成されている。弾性体1aの駆動面
P1は、平面研磨加工によりその平面度の公差が0.5μｍ
以下とされている。また弾性体1aには、その外周面から
径方向にフランジ状の支持部材30が切削加工により削り
出され一体的に形成されている。この支持部材30は、弾
性体1aの外周面に連設される厚さが約0.3mmの薄板部31
と、この薄板部31に連設される肉厚部32とを有し、肉厚
部32の厚さは、薄板部31より十分厚くされる。また本実
施例では、肉厚部32の下端面P3が弾性体1aの接合面P2と
同一平面とされる。
ここで、弾性体1aの接合面P2は圧電体1bを接着接合し
たときに、圧電体1bのすべての電極と導通をとるため平
面研磨加工により駆動面P1と同程度の平面度に仕上げる
必要がある。本実施例では、この接合面P2と肉厚部32の
下端面P3とが同一平面とされているので、接合面P2を平
面研磨する際に端面P3も同時に平面研磨できる。また、
平面研磨された端面P3が当接される押え環４の面P5も同
様に平面研磨される。
たときに、圧電体1bのすべての電極と導通をとるため平
面研磨加工により駆動面P1と同程度の平面度に仕上げる
必要がある。本実施例では、この接合面P2と肉厚部32の
下端面P3とが同一平面とされているので、接合面P2を平
面研磨する際に端面P3も同時に平面研磨できる。また、
平面研磨された端面P3が当接される押え環４の面P5も同
様に平面研磨される。
一方、ロータ（移動子）２は、リング状のロータ母材
2aと、このロータ母材2aに接着されるスライダ材2bとか
ら構成され、ステータ１の振動により励振され、ステー
タ１と同周波数の進行波が発生する。ここで、スライダ
材2bの組成（重量比）は、例えば、 ポリテトラフルオロエチレン……80％ ガラス繊維 ……15％ 二硫化モリブデン …… 5％ となっている。このスライダ材2bの下面P6は、弾性体1a
の駆動面P1と均一に接触するようにロータ母材2aに接着
された後、この駆動面P1と同程度の平面度に研磨加工さ
れる。
2aと、このロータ母材2aに接着されるスライダ材2bとか
ら構成され、ステータ１の振動により励振され、ステー
タ１と同周波数の進行波が発生する。ここで、スライダ
材2bの組成（重量比）は、例えば、 ポリテトラフルオロエチレン……80％ ガラス繊維 ……15％ 二硫化モリブデン …… 5％ となっている。このスライダ材2bの下面P6は、弾性体1a
の駆動面P1と均一に接触するようにロータ母材2aに接着
された後、この駆動面P1と同程度の平面度に研磨加工さ
れる。
第２図に示すように弾性体1aの接合面P2に圧電体1bを
接着した後、支持部材30の肉厚部32の上下端面P4,P3が
固定筒５の面P7および押え環４の面P5に挟持されるよう
に押え環４を固定筒５に螺合する。このとき、肉厚部32
の下端面P3および押え環４の面P5が平面研磨加工されて
いるので、研磨加工が困難な固定筒５の面P7を旋盤加工
のみとしても、すなわち面P7の平面度が高くなくても弾
性体1aの駆動面P1の平面度が低下することがない。
接着した後、支持部材30の肉厚部32の上下端面P4,P3が
固定筒５の面P7および押え環４の面P5に挟持されるよう
に押え環４を固定筒５に螺合する。このとき、肉厚部32
の下端面P3および押え環４の面P5が平面研磨加工されて
いるので、研磨加工が困難な固定筒５の面P7を旋盤加工
のみとしても、すなわち面P7の平面度が高くなくても弾
性体1aの駆動面P1の平面度が低下することがない。
またロータ母材2aにはスライダ材2bが接着され、上述
した押圧部材６（第５図）によりスライダ材2bの下面P6
が弾性体1aの駆動面P1に加圧接触される。
した押圧部材６（第５図）によりスライダ材2bの下面P6
が弾性体1aの駆動面P1に加圧接触される。
この状態で圧電体1bに交流電圧（駆動信号）が印加さ
れると、圧電体1bに屈曲振動が生じて弾性体1aの駆動面
に進行振動波が発生し、この振動波によりロータ２が駆
動される。このとき支持部材30および弾性体1aに作用す
る振動波の振幅は、第３図に示すようになっている。す
なわち薄板部31と肉厚部32の連接部分では肉厚部32が固
定されているため振幅は殆ど零であり、弾性体1aに近づ
くほど薄板部31の振幅は増加する。そして、弾性体1aの
中央部分付近の振幅が最も大きくなる。したがって、厚
さの厚い肉厚部32を設けてもロータ２の駆動効率が従来
と比べて低下することがない。
れると、圧電体1bに屈曲振動が生じて弾性体1aの駆動面
に進行振動波が発生し、この振動波によりロータ２が駆
動される。このとき支持部材30および弾性体1aに作用す
る振動波の振幅は、第３図に示すようになっている。す
なわち薄板部31と肉厚部32の連接部分では肉厚部32が固
定されているため振幅は殆ど零であり、弾性体1aに近づ
くほど薄板部31の振幅は増加する。そして、弾性体1aの
中央部分付近の振幅が最も大きくなる。したがって、厚
さの厚い肉厚部32を設けてもロータ２の駆動効率が従来
と比べて低下することがない。
以上のように、支持部材30を弾性体1aと一体成形によ
り形成したので従来のように弾性体1aと支持部材が分離
することがない。また、支持部材30に肉厚部32を設けた
ので機械加工時に薄板部31のそりやうねりが防止され、
弾性体1aの駆動面P1の平面性を損なうことがない。
り形成したので従来のように弾性体1aと支持部材が分離
することがない。また、支持部材30に肉厚部32を設けた
ので機械加工時に薄板部31のそりやうねりが防止され、
弾性体1aの駆動面P1の平面性を損なうことがない。
さらに、弾性体1aの接合面P2と肉厚部32aの端面P3と
を同一平面としたので、接合面P2を平面研磨する際に端
面P3も同時に平面研磨でき、研磨作業の効率向上が図れ
る。すなわち、平面研磨加工は、予め高い平面度に仕上
げられた研磨板上で被加工物を公転させながら研磨する
ものであり、面P2,P3に段差をつけて研磨するには段差
の低い側の面の作業が困難かつ非能率的である。本実施
例によれば、１回の研磨作業で面P2,P3を同時に平面加
工できるため、面P2,P3に段差をつけて加工する場合と
比較して極めて能率的であり量産性を期待できる。
を同一平面としたので、接合面P2を平面研磨する際に端
面P3も同時に平面研磨でき、研磨作業の効率向上が図れ
る。すなわち、平面研磨加工は、予め高い平面度に仕上
げられた研磨板上で被加工物を公転させながら研磨する
ものであり、面P2,P3に段差をつけて研磨するには段差
の低い側の面の作業が困難かつ非能率的である。本実施
例によれば、１回の研磨作業で面P2,P3を同時に平面加
工できるため、面P2,P3に段差をつけて加工する場合と
比較して極めて能率的であり量産性を期待できる。
また第４図は、支持部材40の肉厚部42を弾性体1aの駆
動面P1側にも突出させその上端面P4を駆動面P1と同一平
面とした別実施例を示している。この場合には、駆動面
P1を平面研磨加工する際に端面P4の平面研磨も同時に行
なえる。
動面P1側にも突出させその上端面P4を駆動面P1と同一平
面とした別実施例を示している。この場合には、駆動面
P1を平面研磨加工する際に端面P4の平面研磨も同時に行
なえる。
なお、例えば上述の押え環４と固定筒５の位置を上下
逆にしてステータ１を固定する場合には、押え環４の面
P5と当接される上端面P4を駆動面P1と同一平面とすれば
よい。また支持部材30は、肉厚部の端面P3,P4を駆動面P
1あるいは接合面P2と同一平面としなくてもよい。すな
わち、面P2とP3あるいはP1とP4を別々に平面研磨加工す
るようにしても、肉厚部を設けただけで薄板部31のそり
やうねりを防止できる。さらに以上では、回転型超音波
モータについて説明したが、リニア型の超音波モータに
も本発明を適用できる。
逆にしてステータ１を固定する場合には、押え環４の面
P5と当接される上端面P4を駆動面P1と同一平面とすれば
よい。また支持部材30は、肉厚部の端面P3,P4を駆動面P
1あるいは接合面P2と同一平面としなくてもよい。すな
わち、面P2とP3あるいはP1とP4を別々に平面研磨加工す
るようにしても、肉厚部を設けただけで薄板部31のそり
やうねりを防止できる。さらに以上では、回転型超音波
モータについて説明したが、リニア型の超音波モータに
も本発明を適用できる。
さらにまた、上述の支持部材を弾性体1aの外周面に形
成した例を示したが、この支持部材を内周面に形成し、
弾性体1aの内側で固定部材により固定保持するようにし
てもよい。
成した例を示したが、この支持部材を内周面に形成し、
弾性体1aの内側で固定部材により固定保持するようにし
てもよい。
ここで、スライダ材2bの材質について詳述する。
本出願人は、第１表に示すNo.1〜No.6の６種類のスラ
イダ材から最適なスライダ材を選択するにあたって、そ
れぞれについてまず性能試験を行った。その際、ステー
タを構成する弾性体はインバー材（36％Ni鉄系合金）を
用いた。この性能試験で第２表に示すように各スライダ
材の最高効率（％）が得られ、その結果からNo.1,No.4
〜No.6のスライダ材が効率においてほぼ同程度に優れて
いることが分かった。そこで本出願人は、これらNo.1,N
o.4〜No.6のスライダ材について耐久磨耗試験を行い、
同表に示すような結果を得た。そして、磨耗量と耐久回
転数からみてNo.5およびNo.6のスライダ材が優れている
ことを見出した。
イダ材から最適なスライダ材を選択するにあたって、そ
れぞれについてまず性能試験を行った。その際、ステー
タを構成する弾性体はインバー材（36％Ni鉄系合金）を
用いた。この性能試験で第２表に示すように各スライダ
材の最高効率（％）が得られ、その結果からNo.1,No.4
〜No.6のスライダ材が効率においてほぼ同程度に優れて
いることが分かった。そこで本出願人は、これらNo.1,N
o.4〜No.6のスライダ材について耐久磨耗試験を行い、
同表に示すような結果を得た。そして、磨耗量と耐久回
転数からみてNo.5およびNo.6のスライダ材が優れている
ことを見出した。
次に本出願人は、このNo.5およびNo.6のスライダ材に
ついて加速反応試験を行った。すなわち超音波モータで
は、スライダ材を弾性体に常に一定の加圧力で接触させ
ており、このことから長期間駆動せずにおくとスライダ
材が弾性体に固着して駆動できなくなるおそれがある。
そこで本試験は、この固着の有無を確かめために、No.5
およびNo.6のスライダ材を一定加圧力で弾性体に接触さ
せた状態で湿度90％、温度80℃の雰囲気中に放置した。
その結果、No.5のスライダ材は固着反応を示したが、N
o.6のスライダ材は固着反応を示さず、実験後も通常通
りに駆動することができた。また上記全試験終了後、N
o.6のスライダ材を用いた場合の性能（効率）は第２表
に示した結果とほとんど同一であった。
ついて加速反応試験を行った。すなわち超音波モータで
は、スライダ材を弾性体に常に一定の加圧力で接触させ
ており、このことから長期間駆動せずにおくとスライダ
材が弾性体に固着して駆動できなくなるおそれがある。
そこで本試験は、この固着の有無を確かめために、No.5
およびNo.6のスライダ材を一定加圧力で弾性体に接触さ
せた状態で湿度90％、温度80℃の雰囲気中に放置した。
その結果、No.5のスライダ材は固着反応を示したが、N
o.6のスライダ材は固着反応を示さず、実験後も通常通
りに駆動することができた。また上記全試験終了後、N
o.6のスライダ材を用いた場合の性能（効率）は第２表
に示した結果とほとんど同一であった。
最後にNo.6のスライダ材と、りん青銅製およびステン
レス（SUS301）製のステータとを組み合わせた実験を試
みた。その結果、No.6のスライダ材とりん青銅とは確実
に固着してしまい、またNo.6のスライダ材とステンレス
とは固着する場合としない場合とがあった。
レス（SUS301）製のステータとを組み合わせた実験を試
みた。その結果、No.6のスライダ材とりん青銅とは確実
に固着してしまい、またNo.6のスライダ材とステンレス
とは固着する場合としない場合とがあった。
以上からNo.6、すなわちPTFE（80重量％）＋ガラス繊
維（15重量％）＋二硫化モリブデン（５重量％）から成
る材料がスライダ材として最も適しているということ、
またNo.6のスライダ材と組み合わせられるステータの材
料としては、インバー材を用いるならば、雰囲気（条
件）に関係なく使用できること、ステンレスを用いるな
らば、用途の条件を限定する必要があることがそれぞれ
分かった。
維（15重量％）＋二硫化モリブデン（５重量％）から成
る材料がスライダ材として最も適しているということ、
またNo.6のスライダ材と組み合わせられるステータの材
料としては、インバー材を用いるならば、雰囲気（条
件）に関係なく使用できること、ステンレスを用いるな
らば、用途の条件を限定する必要があることがそれぞれ
分かった。
さらに以上の実験から以下のことが分かる。
まず、スライダの材質がモータの駆動効率に与える影
響については、今のところあまり明確にはできないのが
現状である。ただ、No.1,No.2,No,3のスライダ材が共に
ケブラー繊維を含有していて、そのうちのNo.2,No.3の
スライダ材だけが効率が悪いので、原因はケブラー繊維
にあるのではなくポリエステル樹脂やエポキシ樹脂の含
有にあるのではないかという推定ができる。
響については、今のところあまり明確にはできないのが
現状である。ただ、No.1,No.2,No,3のスライダ材が共に
ケブラー繊維を含有していて、そのうちのNo.2,No.3の
スライダ材だけが効率が悪いので、原因はケブラー繊維
にあるのではなくポリエステル樹脂やエポキシ樹脂の含
有にあるのではないかという推定ができる。
次に磨耗試験に関しては、低摩擦係数の素材の使用に
より結果が良くなっていることがはっきりわかる。すな
わち、No.1のスライダ材は低摩擦係数の素材を全く含有
していないので磨耗量が一番多い。No.4のスライダ材は
PTFEという低摩擦係数の素材を含有するものの、その重
量％が３％と少ないため磨耗量は中程度に留まっている
が、通常の使用では充分に耐磨耗性があると言える。こ
れに対しNo.5のスライダ材はPTFEを30重量％、No.6のス
ライダ材はPTFEを30重量％、No.6のスライダ材はPTFEを
80重量％と共に多く含有しており、これにより磨耗量も
僅少であった。
より結果が良くなっていることがはっきりわかる。すな
わち、No.1のスライダ材は低摩擦係数の素材を全く含有
していないので磨耗量が一番多い。No.4のスライダ材は
PTFEという低摩擦係数の素材を含有するものの、その重
量％が３％と少ないため磨耗量は中程度に留まっている
が、通常の使用では充分に耐磨耗性があると言える。こ
れに対しNo.5のスライダ材はPTFEを30重量％、No.6のス
ライダ材はPTFEを30重量％、No.6のスライダ材はPTFEを
80重量％と共に多く含有しており、これにより磨耗量も
僅少であった。
このように、第２表に示される如くスライダ材にPTFE
等の低摩擦係数の素材を３重量％〜100重量％含有させ
ることで磨耗量を抑えることができる。さらにNo.4〜N
o.6のスライダ材の如く、少なくともPTFEを含有する材
料にて構成されていれば、モータの駆動効率も高くでき
るものと推定できる。
等の低摩擦係数の素材を３重量％〜100重量％含有させ
ることで磨耗量を抑えることができる。さらにNo.4〜N
o.6のスライダ材の如く、少なくともPTFEを含有する材
料にて構成されていれば、モータの駆動効率も高くでき
るものと推定できる。
なお、以上の考察により、上記PTFE以外にもペルフル
オロアルコキシふっ素樹脂（PFA）やエチレン四ふっ化
エチレン共重合体（ETFE）等のふっ素樹脂系の代替材料
が考えられる。また、その量としては３〜100重量％の
範囲内で特に30重量％以上が好適と考えられる。
オロアルコキシふっ素樹脂（PFA）やエチレン四ふっ化
エチレン共重合体（ETFE）等のふっ素樹脂系の代替材料
が考えられる。また、その量としては３〜100重量％の
範囲内で特に30重量％以上が好適と考えられる。
さらに耐久性に関しては、No.6のスライダ材のみが往
復80万回転以上と他のスライダ材に比べ圧倒的に優れて
いる。これはNo.6のスライダ材がPTFEという低摩擦係数
の素材を80重量％と極めて多く含有していることに加え
て、二硫化モリブデンという潤滑性のある素材をも含有
していることに起因するものと考えられる。このよう
に、PTFEという低摩擦係数の素材を50重量％以上含有す
る母材に、二硫化モリブデンという潤滑性のある素材を
１〜20重量％程度充填してスライダ材を構成すれば、高
効率で耐磨耗性が高くかつ耐久性の高い超音波モータと
することができる。
復80万回転以上と他のスライダ材に比べ圧倒的に優れて
いる。これはNo.6のスライダ材がPTFEという低摩擦係数
の素材を80重量％と極めて多く含有していることに加え
て、二硫化モリブデンという潤滑性のある素材をも含有
していることに起因するものと考えられる。このよう
に、PTFEという低摩擦係数の素材を50重量％以上含有す
る母材に、二硫化モリブデンという潤滑性のある素材を
１〜20重量％程度充填してスライダ材を構成すれば、高
効率で耐磨耗性が高くかつ耐久性の高い超音波モータと
することができる。
なお耐久性だけに関していうならば、以上の考察によ
り上記二硫化モリブデン以外にもカーボン等の潤滑性の
ある代替材料が考えられる。またその量としては、あく
までもその潤滑性を目的とするため、１〜20重量％内で
特に10重量％程度が好適と考えられる。
り上記二硫化モリブデン以外にもカーボン等の潤滑性の
ある代替材料が考えられる。またその量としては、あく
までもその潤滑性を目的とするため、１〜20重量％内で
特に10重量％程度が好適と考えられる。
また固着に関しては、各スライダを構成する素材とス
テータの素材とによって理由付けができる。すなわちN
o.6のスライダ材は、PTFEというふっ素樹脂および二硫
化モリブデンという潤滑性のある素材（いずれも固着性
のない材料）に加えて、そもそも固着性のほとんどない
素材であるガラス繊維という無機物質が充填されて構成
されている。このようなスライダ材に対してステータも
錆等の化学変化に極めて強いインバー材が使用されてい
るので、この両者を組合せても固着反応は起こらなかっ
たのである。
テータの素材とによって理由付けができる。すなわちN
o.6のスライダ材は、PTFEというふっ素樹脂および二硫
化モリブデンという潤滑性のある素材（いずれも固着性
のない材料）に加えて、そもそも固着性のほとんどない
素材であるガラス繊維という無機物質が充填されて構成
されている。このようなスライダ材に対してステータも
錆等の化学変化に極めて強いインバー材が使用されてい
るので、この両者を組合せても固着反応は起こらなかっ
たのである。
インバー材以外のステータ（りん青銅、SUS301）とN
o.6のスライダ材との組合せで固着もしくはその傾向が
あったのは、りん青銅が化学変化に強くないこと、また
SUS301インバー材ほどは化学変化に強くないことによる
ものであろう。次にNo.5のスライダ材が固着したのは、
その含有されるエコノールE101が固着性を有していたた
めと考えられる。
o.6のスライダ材との組合せで固着もしくはその傾向が
あったのは、りん青銅が化学変化に強くないこと、また
SUS301インバー材ほどは化学変化に強くないことによる
ものであろう。次にNo.5のスライダ材が固着したのは、
その含有されるエコノールE101が固着性を有していたた
めと考えられる。
なお固着だけに関していうならば、以上の考察によ
り、上記組成以外にも各種無機物質例えば酸化チタン、
チタン酸カリ等の代替材料で考えられる。
り、上記組成以外にも各種無機物質例えば酸化チタン、
チタン酸カリ等の代替材料で考えられる。
以上述べたように、本件発明の実施例によれば、ニッ
ケル鉄系合金から構成されるステータにより駆動される
ロータのスライダ材を、ふっ素樹脂を３〜100重量％含
有するように構成すれば、第２表に示される如く高効率
でかつ磨耗の少ないモータを提供でき、特に長時間の使
用を要求される製品に適している。
ケル鉄系合金から構成されるステータにより駆動される
ロータのスライダ材を、ふっ素樹脂を３〜100重量％含
有するように構成すれば、第２表に示される如く高効率
でかつ磨耗の少ないモータを提供でき、特に長時間の使
用を要求される製品に適している。
さらにスライダ材を、ふっ素樹脂（50重量％以上）お
よび潤滑材（１〜20重量％程度）を含有する材料で構成
すれば、第２表に示される如く高効率、かつ磨耗が少な
く、かつ耐久性が高いモータを提供できる。
よび潤滑材（１〜20重量％程度）を含有する材料で構成
すれば、第２表に示される如く高効率、かつ磨耗が少な
く、かつ耐久性が高いモータを提供できる。
さらにスライダ材を、ふっ素樹脂（３〜80重量％）お
よび潤滑材（１〜20重量％程度）および無機材（１〜30
重量％程度）を含有する材料で構成すれば、第２表に示
される如く高効率、かつ磨耗が少なく、かつ耐久性が高
い、かつステータとスライダ材が固着しないモータを提
供でき、特にカメラ等のメインテナンス・フリーの製品
に適している。また、カメラ等のメインテナンス・フリ
ーの製品に使用される場合には、上記試験項目の中で特
に固着が重要視される。その場合にはNo.6のスライダ材
のように、非固着性の材料のみから構成される材料が適
している。
よび潤滑材（１〜20重量％程度）および無機材（１〜30
重量％程度）を含有する材料で構成すれば、第２表に示
される如く高効率、かつ磨耗が少なく、かつ耐久性が高
い、かつステータとスライダ材が固着しないモータを提
供でき、特にカメラ等のメインテナンス・フリーの製品
に適している。また、カメラ等のメインテナンス・フリ
ーの製品に使用される場合には、上記試験項目の中で特
に固着が重要視される。その場合にはNo.6のスライダ材
のように、非固着性の材料のみから構成される材料が適
している。
以上の実施例の構成において、圧電体が電気機械変換
素子を、ステータが振動子を、ロータが移動子をそれぞ
れ構成する。
素子を、ステータが振動子を、ロータが移動子をそれぞ
れ構成する。
G.発明の効果 請求項１の発明によれば、弾性体の支持部を主振動部
と一体成形したので、従来のように弾性体と支持部とが
分離することがなく騒音および効率の低下が防止され
る。また支持部の固定部材との接触面が主振動部の一端
面と同一平面に形成されているので、主振動部の一端面
を平面研磨加工する際に支持部の接触面を同時に平面研
磨することができ、研磨作業の効率向上が図れる。
と一体成形したので、従来のように弾性体と支持部とが
分離することがなく騒音および効率の低下が防止され
る。また支持部の固定部材との接触面が主振動部の一端
面と同一平面に形成されているので、主振動部の一端面
を平面研磨加工する際に支持部の接触面を同時に平面研
磨することができ、研磨作業の効率向上が図れる。
特に請求項４の発明では、支持部の固定部材との両接
触面を主振動部の接合面および駆動面とそれぞれ同一平
面に形成したので、主振動部の接合面を平面研磨する際
に支持部の第１の接触面を同時に平面研磨できるととも
に、主振動部の駆動面を平面研磨する際に支持部の第２
の接触面を同時に平面研磨でき、更なる研磨作業の効率
向上が図れる。
触面を主振動部の接合面および駆動面とそれぞれ同一平
面に形成したので、主振動部の接合面を平面研磨する際
に支持部の第１の接触面を同時に平面研磨できるととも
に、主振動部の駆動面を平面研磨する際に支持部の第２
の接触面を同時に平面研磨でき、更なる研磨作業の効率
向上が図れる。
第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図は本
発明に係る超音波モータの構成を示す分解図、第２図は
その組立図、第３図は弾性体の各部分に作用する振動波
の振幅を示す図、第４図は支持部材の変形例を示す図で
ある。 第５図〜第７図は従来例を示し、第５図は超音波モータ
の構成を示す斜視図、第６図はその断面図、第７図は支
持部材の構成を説明する図である。 1:ステータ、1a:弾性体 1b:圧電体、2:ロータ 2a:ロータ母材、2b:スライダ材 4:押え環、5:固定筒 30:支持部材、31:薄板部 32:肉厚部、P1:駆動面 P2:接合面、P3,P4:端面
発明に係る超音波モータの構成を示す分解図、第２図は
その組立図、第３図は弾性体の各部分に作用する振動波
の振幅を示す図、第４図は支持部材の変形例を示す図で
ある。 第５図〜第７図は従来例を示し、第５図は超音波モータ
の構成を示す斜視図、第６図はその断面図、第７図は支
持部材の構成を説明する図である。 1:ステータ、1a:弾性体 1b:圧電体、2:ロータ 2a:ロータ母材、2b:スライダ材 4:押え環、5:固定筒 30:支持部材、31:薄板部 32:肉厚部、P1:駆動面 P2:接合面、P3,P4:端面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−77385（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−9490（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H02N 2/10 - 2/16
Claims (6)
- 【請求項１】駆動信号により励振される電気機械変換素
子と、接合面にて前記電気機械変換素子に接合され前記
励振によって駆動面に振動を発生する弾性体とを有する
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、 前記振動子を固定支持する固定部材とを備えた音波モー
タにおいて、 前記弾性体は前記駆動面が形成された主振動部と、前記
主振動部の外周面もしくは内周面に一体成形されて前記
固定部材に固定支持される支持部とを有し、 前記支持部は、前記外周面もしくは前記内周面との連接
部が前記主振動部の端面からずれた位置となるように設
けられ、かつ前記固定部材との接触面が、前記主振動部
のいずれかの端面と同時に平面研磨されて該端面と同一
平面に形成されていることを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】前記支持部の前記固定部材との接触面は、
前記弾性体の前記接合面と同一平面に形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 - 【請求項３】前記支持部の前記固定部材との接触面は、
前記弾性体の前記駆動面と同一平面に形成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の超音波モータ。 - 【請求項４】駆動信号により励振される電気機械変換素
子と、接合面にて前記電気機械変換素子に接合され前記
励振によって駆動面に振動を発生する弾性体とを有する
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、 前記振動子を固定支持する固定部材とを備えた超音波モ
ータにおいて、 前記弾性体は前記駆動面および前記接合面が形成された
主振動部と、前記固定部材に第１の接触面とその反対側
の第２の接触面とで接触して固定支持される支持部とを
有し、 前記支持部は前記主振動部の外周面もしくは内周面に一
体成形され、前記第１の接触面は、前記主振動部の前記
接合面と同時に平面研磨されて該接合面と同一平面に形
成され、前記第２の接触面は、前記主振動部の前記駆動
面と同時に平面研磨されて該駆動面と同一平面に形成さ
れていることを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項５】駆動信号により励振される電気機械変換素
子と、接合面にて前記電気機械変換素子に接合され前記
励振によって駆動面に振動を発生する弾性体とを有する
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、前記振動子を固定
支持する固定部材とを備えた超音波モータの製造方法に
おいて、 前記弾性体を、前記駆動面が形成された主振動部と、前
記主振動部の外周面もしくは内周面に一体成形されて前
記固定部材に固定支持される支持部とで構成し、 前記支持部における前記固定部材との接触面を、前記主
振動部の一端面と同時に平面研磨することで該端面と同
一平面に形成したことを特徴とする超音波モータの製造
方法。 - 【請求項６】駆動信号により励振される電気機械変換素
子と、接合面にて前記電気機械変換素子に接合され前記
励振によって駆動面に振動を発生する弾性体とを有する
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、前記振動子を固定
支持する固定部材とを備えた超音波モータの製造方法に
おいて、 前記弾性体を、前記駆動面および前記接合面が形成され
た主振動部と、前記固定部材に第１の接触面とその反対
側の第２の接触面とで接触して固定支持される支持部材
とで構成し、 前記支持部を、前記主振動部の外周面もしくは内周面と
一体成形するとともに、前記第１の接触面を前記主振動
部の前記接合面と同時に平面研磨することで該接合面と
同一平面に形成し、前記第２の接触面を前記主振動部の
前記駆動面と同時に平面研磨することで該駆動面と同一
平面に形成することを特徴とする超音波モータの製造方
法。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1332299A JP2926600B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-21 | 超音波モータおよびその製造方法 |
| US07/475,000 US5066884A (en) | 1989-02-10 | 1990-02-05 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| EP94113058A EP0631334B1 (en) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| DE69030928T DE69030928T3 (de) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultraschallmotor mit hoher Antriebseffizienz |
| EP90301410A EP0382563B2 (en) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| DE69032288T DE69032288T2 (de) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultraschallmotor mit hoher Antriebseffizienz |
| EP97200552A EP0783186A1 (en) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| DE69033095T DE69033095T2 (de) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultraschallmotor mit hoher Antriebseffizienz |
| EP94113057A EP0627774B1 (en) | 1989-02-10 | 1990-02-09 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| US08/484,861 US5661360A (en) | 1989-02-10 | 1995-06-07 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| US08/473,903 US5686776A (en) | 1989-02-10 | 1995-06-07 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
| US08/999,698 US5990597A (en) | 1989-02-10 | 1997-06-27 | Ultrasonic motor having high drive efficiency |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1-32085 | 1989-02-10 | ||
| JP3208589 | 1989-02-10 | ||
| JP1332299A JP2926600B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-21 | 超音波モータおよびその製造方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2095576A Division JPH03195382A (ja) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | 超音波モータ |
| JP8341079A Division JPH09172789A (ja) | 1996-12-20 | 1996-12-20 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02290171A JPH02290171A (ja) | 1990-11-30 |
| JP2926600B2 true JP2926600B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=26370598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1332299A Expired - Lifetime JP2926600B2 (ja) | 1989-02-10 | 1989-12-21 | 超音波モータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926600B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5726518A (en) * | 1992-07-22 | 1998-03-10 | Nikon Corporation | Supporting device of relative moving element of vibration actuator or vibration motor |
| JP3307020B2 (ja) * | 1992-10-19 | 2002-07-24 | 株式会社ニコン | 超音波モータ |
| JP2011166901A (ja) | 2010-02-08 | 2011-08-25 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ、これを備えるレンズ鏡筒及びカメラ |
-
1989
- 1989-12-21 JP JP1332299A patent/JP2926600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02290171A (ja) | 1990-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 11 |