JP2929224B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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JP2929224B2
JP2929224B2 JP2244086A JP24408690A JP2929224B2 JP 2929224 B2 JP2929224 B2 JP 2929224B2 JP 2244086 A JP2244086 A JP 2244086A JP 24408690 A JP24408690 A JP 24408690A JP 2929224 B2 JP2929224 B2 JP 2929224B2
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ultrasonic motor
vibrator
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torsional
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洋 清水
哲男 吉田
力 増子
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TOOKIN KK
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TOOKIN KK
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は,OA機器・カメラ等に用いられる圧電振動子
の圧電振動を用いたいわゆる超音波モータに関し,特に
小型で比較的トルクの大きい小型モータの構造に関する
ものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a so-called ultrasonic motor using piezoelectric vibration of a piezoelectric vibrator used for OA equipment, cameras, etc., and particularly to a small-sized ultrasonic motor having a relatively large torque. It relates to the structure of the motor.

(従来の技術) 第6図は従来の縦−捩り型超音波モータの構造を示す
斜視図であり,圧電捩り複合振動子101と圧電縦振動子1
02とを含む縦−捩り複合振動子103の端部に,軸受け104
によって回転自在に支持されたローラ105をバネ106で加
圧接触させて構成している。
(Prior Art) FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a conventional longitudinal-twist type ultrasonic motor, in which a piezoelectric torsional composite vibrator 101 and a piezoelectric longitudinal vibrator 1 are shown.
02, the bearing 104
The roller 105 is rotatably supported by a spring 106 and is brought into pressure contact with the spring 105.

第7図は第6図に示す従来の縦−捩り型超音波モータ
に用いられる圧電捩り複合振動子101の構造を示す斜視
図である。第7図において,白抜きの矢印で示すよう
に,弦の方向に分極された4個の扇形の圧電セラミック
ス板107が円板あるいはリング状に,各々の分極の向き
が閉じるように端面に合わせて接合されている。
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of the piezoelectric torsional composite vibrator 101 used in the conventional longitudinal-twist type ultrasonic motor shown in FIG. In FIG. 7, four sector-shaped piezoelectric ceramic plates 107 polarized in the direction of the strings are aligned with the end face so that the directions of polarization are closed, as shown by the white arrows in FIG. Are joined.

第8図(a)および(b)は第6図の縦−捩り型超音
波モータの動作原理の説明図である。
8 (a) and 8 (b) are explanatory diagrams of the operation principle of the longitudinal-twist type ultrasonic motor of FIG.

第8図(a)および(b)において,縦−捩り複合振
動子の各軸に沿う方向の位置における捩り振動変位ξと
長さ方向の伸縮変位ξ′とロータ5の回転方向を示して
いる,各変位の向きは第8図中に示してあるので詳しい
説明は省略する。
FIGS. 8 (a) and 8 (b) show the torsional vibration displacement に お け る, the lengthwise expansion and contraction displacement ξ ′, and the rotational direction of the rotor 5 at positions along the respective axes of the longitudinal-torsional composite vibrator. Since the directions of the displacements are shown in FIG. 8, detailed description is omitted.

第6図の矢印108で示される回転方向を順方向とする
と,第8図(a)の実線109で示すように,順方向の場
合は,中央部から両端に移動するにつれて,その捩り変
位(ξ)の大きさはしだいに大きくなるとともに,両端
は互いに逆方向の捩り変位を呈する。一方,第8図
(a)の破線110で示す逆方向の場合も同様に,中央部
から両端に移動するにつれて,その捩り変位(ξ)は,
順方向と対称物となる。
Assuming that the rotation direction indicated by the arrow 108 in FIG. 6 is the forward direction, as shown by the solid line 109 in FIG. 8 (a), in the forward direction, the torsional displacement ( The size of ξ) gradually increases, and both ends exhibit torsional displacements in opposite directions. On the other hand, also in the case of the reverse direction shown by the broken line 110 in FIG. 8 (a), the torsional displacement (ξ) becomes
It is symmetric with the forward direction.

また,第6図に示す矢印111の方向の伸縮変位
(ξ′)は,第8図(b)の実線112で示すように,一
端側が伸び,他端側が縮み,その大きさは両端で最大と
なる。逆に,第8図(b)の破線113で示すように,一
端側が縮み,他端側が伸びる場合も同様にその変位
(ξ′)の大きさは,両端で最大となる。
The expansion and contraction displacement (ξ ') in the direction of the arrow 111 shown in FIG. 6 is, as shown by the solid line 112 in FIG. Becomes Conversely, as shown by the dashed line 113 in FIG. 8 (b), when one end side is contracted and the other end side is extended, the magnitude of the displacement (ξ ′) is similarly maximized at both ends.

(発明が解決しようとする課題) 第6図からわかるように従来の回転変換機構において
は,ロータ105の一端はシャフト114で軸受け104によっ
て回転自在に支持されており,ロータ圧接力はバネ106
で与える構造となっているため,ロータ面と振動子端面
との接触の状態が均一でなく回転が遅くなったり速くな
ったりするいわゆる回転むらが出来るという欠点があっ
た。
(Problems to be Solved by the Invention) As can be seen from FIG. 6, in the conventional rotation conversion mechanism, one end of the rotor 105 is rotatably supported by the bearing 104 by the shaft 114, and the rotor pressure contact force is adjusted by the spring 106.
Therefore, there is a disadvantage that the state of contact between the rotor surface and the end face of the vibrator is not uniform, and so-called uneven rotation occurs in which the rotation becomes slower or faster.

そこで,本発明の技術的課題は,以上の欠点を除去
し,小型で比較的トルクの大きい超音波モータを提供す
ることにある。
Accordingly, a technical object of the present invention is to provide a small-sized ultrasonic motor having a relatively large torque by eliminating the above-mentioned disadvantages.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば,中心軸を有する圧電セラミックス中
空円柱であって,少なくとも一端部が縦−捩り振動を行
う圧電縦−捩り振動子と,前記圧電縦−捩り振動子の振
動の節の部分に設けられた支持部材と,前記圧電セラミ
ックス中空円柱の縦−捩り振動を行う端部に設けられた
耐摩耗部材層と,前記中心軸の回りに回転可能に設けら
れ前記耐摩耗部材層に一端面が圧接されるリング状のロ
ータとを備えた超音波モータにおいて,前記ロータの内
径内に挿入される突出部を有する固定板と,前記固定板
と前記ロータの前記一端面に対向する他端面とに介在す
る弾性体と,前記固定板を前記中心軸方向に前記弾性体
を介して前記ロータの他端面に圧接するバネ部材とを有
することを特徴とする超音波モータが得られる。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, there is provided a piezoelectric ceramic hollow cylinder having a central axis, at least one end of which is configured to perform longitudinal-torsional vibration, and the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator. A support member provided at a node of vibration of the vibrator; a wear-resistant member layer provided at an end of the piezoelectric ceramic hollow cylinder which performs longitudinal-torsional vibration; and a rotatable member provided around the central axis. An ultrasonic motor having a ring-shaped rotor whose one end face is pressed against the wear-resistant member layer, wherein a fixing plate having a projection inserted into the inner diameter of the rotor; An elastic body interposed between the other end face opposing the one end face, and a spring member for pressing the fixed plate against the other end face of the rotor via the elastic body in the center axis direction. Sonic motor is obtained You.

本発明によれば,前記超音波モータにおいて,前記圧
電縦−捩り振動子は前記圧電セラミックス中空円柱の周
面の一部に,周方向及び長さ方向のうちのいずれか一方
の第1の交差指電極を施し,該第1の交差指電極を用い
て分極して形成された縦振動子と,前記圧電セラミック
ス中空円柱の外周面の残りの一部に前記中心軸方向に対
して傾斜する方向に第2の交差指電極を施し,該第2の
交差指電極を用いて分極して形成された捩り振動子とを
有することを特徴とする超音波モータが得られる。
According to the present invention, in the ultrasonic motor, the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator is provided on a part of a peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder in a first crosswise direction in one of a circumferential direction and a longitudinal direction. A vertical vibrator formed by applying a finger electrode and being polarized using the first interdigital electrode, and a direction inclining with respect to the central axis direction on the remaining part of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder. And a torsional vibrator formed by using the second interdigital electrode and polarizing by using the second interdigital electrode.

本発明によれば,前記したいずれかの超音波モータに
おいて,前記支持部材は前記圧電縦−捩り振動子の一端
部に設けられていることを特徴とする超音波モータが得
られる。
According to the present invention, in any of the above-described ultrasonic motors, the ultrasonic motor is characterized in that the support member is provided at one end of the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator.

(作 用) 本発明の超音波モータにおいては,ロータの内径面内
に固定板の突出部を挿入するとともに弾性体を介在させ
て,この固定板をバネによりロータに軸方向に圧接する
ことにより,耐磨耗部材層に均一に接触させ,圧電縦−
捩り振動子の端面の縦−捩り振動は,回転むらのない均
一なロータの回転に変換される。
(Operation) In the ultrasonic motor of the present invention, the protrusion of the fixed plate is inserted into the inner diameter surface of the rotor, and an elastic body is interposed. The fixed plate is pressed against the rotor in the axial direction by a spring. , Make uniform contact with the wear-resistant member layer,
The longitudinal-torsional vibration of the end face of the torsional vibrator is converted into uniform rotation of the rotor without rotation unevenness.

(実施例) 以下,本発明の超音波モータについて図面を用いて詳
しく説明する。
(Example) Hereinafter, an ultrasonic motor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の縦−捩り型超音波モータの一構造例
を示す軸方向で切断した半断面図である。第1図におい
て,縦−捩り複合振動子10の捩り振動子の端部を第1の
軸受け12を含む支持具13で固定して1/4波長で捩り振動
を励振可能とし,前記圧電縦振動子10の端面に耐摩耗部
材層14を形成し,リング状のロータ15及び弾性体16を挟
み,更に,ロータ固定板17の突出部17aを前記ロータ内
径15a内にはめ込んで板バネ18で圧接されている。した
がって,動作の際には,第1の軸受け12と第2の軸受け
19を貫通するシャフト20とロータ15とが一体となって回
転する。
FIG. 1 is a half sectional view cut along the axial direction showing an example of the structure of the longitudinal-torsion type ultrasonic motor of the present invention. In FIG. 1, the end of the torsional vibrator of the longitudinal-torsional composite vibrator 10 is fixed with a support 13 including a first bearing 12 so that torsional vibration can be excited at 1/4 wavelength. A wear-resistant member layer 14 is formed on the end face of the rotor 10, a ring-shaped rotor 15 and an elastic body 16 are sandwiched, and a protruding portion 17a of a rotor fixing plate 17 is fitted into the rotor inner diameter 15a and pressed by a leaf spring 18. Have been. Therefore, in operation, the first bearing 12 and the second bearing 12
The shaft 20 and the rotor 15 penetrating through 19 rotate integrally.

第2図は第1図の超音波モータに用いられる縦−捩り
複合振動子10の構造例を示す斜視図である。第2図にお
いて,プレス成形により形成された圧電セラミックス中
空円柱11の外周面の一端部周辺に長さ方向に対して垂
直,即ち,周方向に沿って平行に第1の交差指電極31a,
31bが形成されている。電極31aは,長さ方向に設けられ
た図示しない接続電極で接続され,一方,電極31bも接
続電極31bも接続電極32により接続されている。これら
の電極31a,31b,及び32は導電材料を含むペーストを印刷
することにより形成されている。
FIG. 2 is a perspective view showing a structural example of the longitudinal-torsion composite vibrator 10 used in the ultrasonic motor of FIG. In FIG. 2, first interdigital electrodes 31a, 31a, which are perpendicular to the longitudinal direction, that is, parallel to the circumferential direction, around one end of the outer peripheral surface of the hollow columnar piezoelectric ceramic 11 formed by press molding.
31b is formed. The electrode 31a is connected by a connection electrode (not shown) provided in the length direction, while both the electrode 31b and the connection electrode 31b are connected by the connection electrode 32. These electrodes 31a, 31b, and 32 are formed by printing a paste containing a conductive material.

この交差周電極31a,31b,32を用いて分極処理を施すと
分極方向は前記第1の交差指電極の長さ方向と直角な方
向となる。この状態で前記第1の交差指電極31a,31b,31
cに交流電圧を印加すると,電圧の極性が分極時の電圧
の極性と同じ場合は分極の方向に伸び歪が発生し,電圧
の極性が分極時の極性と逆の場合は分極の方向に縮み歪
が発生する。この結果として圧電セラミックス中空円柱
11は長さ方向に伸縮する。また,圧電セラミックス中空
円柱11の第1の交差指電極が設けられた他の部分の外周
面に長さ方向に対して45゜傾けた第2の交差指電極33a,
33bが形成されている。これらの電極33a,33b及び32は導
電材料を含むペーストを圧電セラミックス中空円柱11印
刷することにより形成されている。
When the polarization process is performed using the intersecting circumferential electrodes 31a, 31b, and 32, the polarization direction becomes a direction perpendicular to the length direction of the first interdigital electrode. In this state, the first interdigital electrodes 31a, 31b, 31
When an AC voltage is applied to c, when the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage at the time of polarization, an elongation strain occurs in the direction of the polarization. Distortion occurs. As a result, the piezoelectric ceramic hollow cylinder
11 expands and contracts in the length direction. Further, the second interdigital electrode 33a, which is inclined by 45 ° with respect to the length direction, on the outer peripheral surface of the other portion of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 where the first interdigital electrode is provided,
33b are formed. These electrodes 33a, 33b and 32 are formed by printing a paste containing a conductive material on the hollow column 11 of the piezoelectric ceramic.

第2の交差指電極33a,33bの各々は,円周方向に沿っ
て設けられた共通電極33c,33dによって接続されてい
る。尚,共通電極33cは第1の交差指電極31aの最下端の
部分と同一である。これらの電極33a,33b,33c,および33
dは導電材料を含むペーストを圧電セラミックス中空円
柱11印刷することにより形成されている。
Each of the second interdigital electrodes 33a, 33b is connected by common electrodes 33c, 33d provided along the circumferential direction. The common electrode 33c is the same as the lowermost portion of the first interdigital electrode 31a. These electrodes 33a, 33b, 33c, and 33
d is formed by printing a paste containing a conductive material on the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11.

この第2の交差指電極33a,33bによって分極処理を施
すと分極方向は前記第2の交差指電極33a,33bの長さ方
向と直角な方向となる。この状態で前記第2の交差指電
極33a,33bに交流電圧を印加すると,電圧の極性が分極
の方向と同じ場合には分極の方向に伸び歪が発生し,電
圧の極性が分極の方向と逆の場合には分極の方向に縮み
歪みが発生する。分極方向に伸びあるいは縮み歪が発生
した場合,分極方向と直角な方向にはこれらと反対に縮
み歪あるいは伸び歪が発生する。
When the polarization process is performed by the second interdigital electrodes 33a and 33b, the polarization direction is perpendicular to the length direction of the second interdigital electrodes 33a and 33b. When an AC voltage is applied to the second interdigital electrodes 33a and 33b in this state, if the polarity of the voltage is the same as the direction of the polarization, an elongation strain occurs in the direction of the polarization, and the polarity of the voltage becomes the same as the direction of the polarization. In the opposite case, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. When elongation or contraction occurs in the polarization direction, contraction or elongation occurs in the direction perpendicular to the polarization direction.

以上の結果として前記圧電セラミックス中空円柱11に
捩り変位が発生する。
As a result, torsional displacement occurs in the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11.

尚,第2図で示される第1の交差指電極31a,31bの代
わりに第3図(a)で示される長さ方向に沿って,設け
られた交差指電極51a,51bを有し,一つおきに共通電極5
2a,52bで接続し,この交差指電極51a,52aを用いて分極
処理を施した縦振動子,及び第3図(b)で示される,
外表面全体に電極を有する縦振動子のいずれか一方で構
成しても,第2図の縦−捩り振動子と同様な効果が得ら
れる。
In addition, instead of the first interdigital electrodes 31a and 31b shown in FIG. 2, there are interdigital electrodes 51a and 51b provided along the length direction shown in FIG. Every other common electrode 5
2a, 52b, and a longitudinal vibrator subjected to polarization processing using the interdigital electrodes 51a, 52a, and shown in FIG. 3 (b).
The same effect as that of the longitudinal-torsional vibrator shown in FIG. 2 can be obtained even if one of the longitudinal vibrators having electrodes on the entire outer surface is formed.

第4図は本発明の縦−捩り型超音波モータの別の構造
例を示す斜視図である。第2図において,縦−捩り複合
振動子10′の中央の振動の節部を支持リング21で固定
し,前記圧電縦−捩り振動子複合振動子10′の両端面に
耐摩耗部材層22,22′を形成し,リング状のロータ23,2
3′及び弾性体24,24′を挟み,更に前記ロータ内径には
め込み可能な突出部に有するロータ固定板25,25′を板
バネ26,26′で圧接し,前記圧電縦−捩り複合振動子
と,この振動子の両端に設けられた前記ロータ23,23′
を共に貫通するシャフト27とこれらのロータ23,23′が
一体で回転する。
FIG. 4 is a perspective view showing another structural example of the longitudinal-twist type ultrasonic motor of the present invention. In FIG. 2, a central node of vibration of the longitudinal-torsional composite vibrator 10 'is fixed by a support ring 21, and wear-resistant member layers 22, 22 ′ and a ring-shaped rotor 23,2
3 'and the elastic members 24, 24' are sandwiched therebetween, and the rotor fixing plates 25, 25 'having protrusions which can be fitted into the rotor inner diameters are pressed against each other by leaf springs 26, 26'. And the rotors 23, 23 'provided at both ends of the vibrator.
, And the rotors 23 and 23 ′ integrally rotate.

これらの場合のロータ面と振動子端面の接触状態は振
動端面とロータ面とに自由度が生じるため定常的にほぼ
均一な状態となる。
In these cases, the state of contact between the rotor surface and the end face of the vibrator is steadily and substantially uniform because the degree of freedom is generated between the end face of the vibrator and the rotor surface.

第5図は第4図の超音波モータに用いられる縦−捩り
複合振動子10′の構造例を示す斜視図である。第4図に
おいて,プレス成形技術により形成された圧電セラミッ
クス中空円柱11′の外周面の両端部周辺に長さ方向に対
して平行あるいは垂直に第1の交差指電極対31a,31b及
び31a′,31b′が夫々印刷により形成されている。
FIG. 5 is a perspective view showing a structural example of a longitudinal-torsion composite vibrator 10 'used in the ultrasonic motor of FIG. In FIG. 4, first interdigital electrode pairs 31a, 31b and 31a ', which are parallel or perpendicular to the longitudinal direction, around both ends of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11' formed by the press molding technique. 31b 'are respectively formed by printing.

第2図と同様に,交差指電極31a,31bは各々長さ方向
に設けられた接続電極32により接続され,交差指電極31
a′,31b′も同様に,各々長さ方向に設けられた接続電
極32′により接続されている。
2, the interdigital electrodes 31a and 31b are connected by connecting electrodes 32 provided in the longitudinal direction, respectively.
Similarly, a 'and 31b' are connected by connection electrodes 32 'provided in the length direction, respectively.

この第1の交差指電極の対31a,31b及び31a′,31b′を
用いて分極処理を施すと分極方向は前記第1の交差指電
極31a,31b及び31a′,31b′の長さ方向と直角な方向とな
る。この状態で第1の交差指電極の対31a,31b及び31
a′,31b′に交流電圧を印加すると,電圧の極性が分極
時の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸び歪が発生
し,電圧の極性が分極時の極性と逆の場合は分極の方向
に縮み歪が発生する。この結果として圧電セラミックス
中空円柱11′は長さ方向に伸縮する。また,圧電セラミ
ックス中空円柱11′の第1の交差指電極対31a,31b及び3
1a,31bの間の部分に長さ方向に対して45゜傾けた第2の
交差指電極33a,33bが形成されている。
When the polarization process is performed using the pair of first interdigital electrodes 31a, 31b and 31a ', 31b', the polarization direction is the same as the length direction of the first interdigital electrodes 31a, 31b and 31a ', 31b'. It is a right angle direction. In this state, the first interdigital electrode pairs 31a, 31b and 31
When an AC voltage is applied to a 'and 31b', elongation strain occurs in the direction of polarization when the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage during polarization, and polarization occurs when the polarity of the voltage is opposite to the polarity during polarization. Shrinkage occurs in the direction of. As a result, the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 'expands and contracts in the length direction. Also, the first interdigital electrode pairs 31a, 31b and 3 of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 '
Second interdigital electrodes 33a and 33b inclined by 45 ° with respect to the length direction are formed in a portion between 1a and 31b.

第2図と同様に第2の交差指電極33a,33bの各々は周
方向に沿って設けられた共通電極33c,33c′によって,
第2の交差指電極の一方33aの一端側は共通電極33c,第
2の交差指電極の他方33bは,前記一端側の反対側の他
端側と共通電極33c′によって接続されている。
As in FIG. 2, each of the second interdigital electrodes 33a, 33b is formed by common electrodes 33c, 33c 'provided along the circumferential direction.
One end of one of the second interdigital electrodes 33a is connected to a common electrode 33c, and the other of the second interdigital electrodes 33b is connected to the other end opposite to the one end by a common electrode 33c '.

尚,共通電極33c,33c′は,第1の交差指電極31a,31
a′の中央側の部分と同一である。この第2の交差指電
極33a,33bによって分極処理を施すと分極方向は第2交
差指電極33a,33bの長さ方向と直角な方向となる。
The common electrodes 33c, 33c 'are connected to the first interdigital electrodes 31a, 31.
It is the same as the central part of a '. When the polarization process is performed by the second interdigital electrodes 33a and 33b, the polarization direction becomes a direction perpendicular to the length direction of the second interdigital electrodes 33a and 33b.

この状態で第2の交差指電極33a,33b間に交流電圧を
印加すると,電圧の極性が分極の方向と同じ場合には分
極の方向に伸び歪が発生し,電圧の極性が分極の方向と
逆の方向には分極の方向に縮み歪が発生する。分極方向
に伸びあるいは縮み歪が発生した場合,分極方向と直角
な方向にはこれらと反対に縮み歪あるいは伸び歪が発生
する。
When an AC voltage is applied between the second interdigital electrodes 33a and 33b in this state, when the polarity of the voltage is the same as the direction of the polarization, an elongation strain occurs in the direction of the polarization, and the polarity of the voltage becomes the same as the direction of the polarization. In the opposite direction, shrinkage strain occurs in the direction of polarization. When elongation or contraction occurs in the polarization direction, contraction or elongation occurs in the direction perpendicular to the polarization direction.

以上の結果として前記圧電セラミックス中空円柱11′
に捩り変位が発生する。
As a result of the above, the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 '
Causes torsional displacement.

尚,第2図の圧電縦−捩り振動子と同様に,第5図で
示される第1の交差指電極31a,31b及び31a′,31b′を第
3図(a),(b)で示される縦振動子で構成しても同
様な効果が得られる。
The first interdigital electrodes 31a, 31b and 31a ', 31b' shown in FIG. 5 are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), similarly to the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator of FIG. A similar effect can be obtained by using a vertical vibrator.

(発明の効果) 以上説明したように,本発明の超音波モータにおいて
は,駆動力を発生するための圧電振動子の形状が単純
で,通常一般的に適用されているプレス成形技術により
容易に製造することが可能な圧電セラミックス中空円柱
を用いて,この外周面にこれも一般的な技術である電極
印刷を施すことにより圧電捩り振動子及び圧電縦振動子
が得られるため,製造が容易で,接着工程や複雑な加工
工程による特性のばらつきの少ない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,ロータ面
と振動子端面に面接触の自由度を持たせたため負荷変動
の少ない,回転むらのきわめて少ない小型で比較的トル
クの大きな超音波モータが得られる。
(Effects of the Invention) As described above, in the ultrasonic motor according to the present invention, the shape of the piezoelectric vibrator for generating the driving force is simple, and the ultrasonic vibrator can be easily formed by the generally used press molding technique. A piezoelectric torsional vibrator and a piezoelectric longitudinal vibrator can be obtained by applying electrode printing, which is also a common technique, to the outer peripheral surface of a piezoelectric ceramic hollow cylinder that can be manufactured. Thus, an ultrasonic motor having a small variation in characteristics due to a bonding process and a complicated processing process can be obtained. Further, in the ultrasonic motor of the present invention, since the rotor surface and the end face of the vibrator are provided with a degree of freedom of surface contact, a small ultrasonic motor having a small load fluctuation, a very small rotation unevenness and a relatively large torque can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の縦−捩り型超音波モータの一一構造例
を示す部分断面図,第2図は第1図の超音波モータに用
いられる圧電縦−捩り複合振動子の構造を示す図,第3
図(a)及び(b)は本発明の超音波モータに用いられ
る別のタイプの縦振動子の構造例を示す斜視図,第4図
は本発明の縦−捩り型超音波モータの別の構造例に示す
部分断面図,第5図は第4図の超音波モータに用いられ
る圧電縦−捩り複合振動子の構造例を示す斜視図,第6
図は従来の縦−捩り型超音波モータの構造を示す部分断
面図,第7図は第6図の超音波モータに用いられる圧電
捩り複合振動子の構造例を示す斜視図,第8図(a)及
び(b)は縦−捩り型超音波モータの動作原理の説明図
である。 図中,12,19は軸受け,18,25,25′はバネ,10,10′は縦−
捩り複合振動子,11,11′は圧電セラミックス中空円柱,1
3は支持具,14,22,22′は耐摩耗部材層,15,23,23′はロ
ータ,16,24,24′は弾性耐,17,25,25′はロータ固定板,2
0,27はシャフト,21は支持リング,31,31b及び31a′,31
b′は第1の交差指電極,33a,33bは第2の交差指電極,3
2,32′は接続電極,33c,33c′,33dは共通電極,101は圧電
捩り複合振動子,102は圧電縦振動子,103は縦−捩り複合
振動子,104は軸受け,105はロータ,106はバネ,107は圧電
セラミックス板,114はシャフト。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing one structural example of a longitudinal-twist type ultrasonic motor of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of a piezoelectric longitudinal-torsion composite vibrator used in the ultrasonic motor of FIG. Figure, 3rd
4A and 4B are perspective views showing an example of the structure of another type of longitudinal vibrator used in the ultrasonic motor of the present invention. FIG. 4 is another perspective view of the longitudinal-twist type ultrasonic motor of the present invention. FIG. 5 is a partial sectional view showing a structural example. FIG. 5 is a perspective view showing a structural example of a piezoelectric longitudinal-torsion composite vibrator used in the ultrasonic motor shown in FIG.
FIG. 7 is a partial sectional view showing the structure of a conventional longitudinal-torsion type ultrasonic motor, FIG. 7 is a perspective view showing a structural example of a piezoelectric torsional composite vibrator used in the ultrasonic motor of FIG. 6, and FIG. (a) and (b) are explanatory diagrams of the operation principle of the longitudinal-twist type ultrasonic motor. In the figure, 12, 19 are bearings, 18, 25, 25 'are springs, and 10, 10' are vertical-
The torsional composite vibrator, 11 and 11 'are piezoelectric ceramic hollow cylinders, 1
3 is a support, 14, 22, 22 'is a wear-resistant member layer, 15, 23, 23' is a rotor, 16, 24, 24 'is elastic, 17, 25, 25' is a rotor fixing plate, 2
0 and 27 are shafts, 21 is a support ring, 31, 31b and 31a ', 31
b 'is the first interdigital electrode, 33a and 33b are the second interdigital electrodes, 3
2, 32 'are connection electrodes, 33c, 33c', 33d are common electrodes, 101 is a piezoelectric torsional composite vibrator, 102 is a piezoelectric vertical vibrator, 103 is a longitudinal-torsional composite vibrator, 104 is a bearing, 105 is a rotor, 106 is a spring, 107 is a piezoelectric ceramic plate, and 114 is a shaft.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−163982(JP,A) 特開 平2−228275(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02N 2/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-163982 (JP, A) JP-A-2-228275 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02N 2/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中心軸を有する圧電セラミックス中空円柱
であって,少なくとも一端部が縦−捩り振動を行う圧電
縦−捩り振動子と, 前記圧電縦−捩り振動子の振動の
節の部分に設けられた支持部材と,前記圧電セラミック
ス中空円柱の縦−捩り振動を行う端部に設けられた耐摩
耗部材層と,前記中心軸の回りに回転可能に設けられ前
記耐摩耗部材層に一端面が圧接されるリング状のロータ
とを備えた超音波モータにおいて, 前記ロータの内径内に挿入される突出部を有する固定板
と,前記固定板と前記ロータの前記一端面に対向する他
端面とに介在する弾性体と,前記固定板を前記中心軸方
向に前記弾性体を介して前記ロータの他端面に圧接する
バネ部材とを有することを特徴とする超音波モータ。
1. A piezoelectric ceramic hollow cylinder having a central axis, at least one end of which is provided with a piezoelectric longitudinal-torsional vibrator that performs longitudinal-torsional vibration, and provided at a node of vibration of the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator. A support member provided, a wear-resistant member layer provided at an end of the piezoelectric ceramic hollow cylinder that performs longitudinal-torsional vibration, and an end surface provided at the wear-resistant member layer rotatably provided around the central axis. An ultrasonic motor having a ring-shaped rotor to be pressed into contact with a fixed plate having a protruding portion inserted into the inner diameter of the rotor, and a second end face facing the one end face of the fixed plate and the rotor. An ultrasonic motor, comprising: an interposed elastic body; and a spring member that presses the fixed plate against the other end surface of the rotor via the elastic body in the center axis direction.
【請求項2】第1の請求項記載の超音波モータにおい
て,前記圧電縦−捩り振動子は前記圧電セラミックス中
空円柱の周面の一部に,周方向及び長さ方向のうちのい
ずれか一方に第1の交差指電極を施し,該第1の交差指
電極を用いて分極して形成された縦振動子と,前記圧電
セラミックス中空円柱の外周面の残りの一部に前記中心
軸方向に対して傾斜する方向に第2の交差指電極を施
し,該第2の交差指電極を用いて分極して形成された捩
り振動子とを有することを特徴とする超音波モータ。
2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein said piezoelectric longitudinal-torsional vibrator is provided on a part of a peripheral surface of said piezoelectric ceramic hollow cylinder in one of a circumferential direction and a longitudinal direction. A first interdigital electrode, and a vertical vibrator formed by polarization using the first interdigital electrode, and the remaining part of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder in the central axis direction. An ultrasonic motor comprising: a second interdigital electrode provided in a direction inclined with respect to the torsion transducer; and a torsional vibrator formed by polarization using the second interdigital electrode.
【請求項3】第1又は第2の請求項記載の超音波モータ
において,前記支持部材は前記圧電縦−捩り振動子の一
端部に設けられていることを特徴とする超音波モータ。
3. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein said support member is provided at one end of said piezoelectric longitudinal-torsional vibrator.
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