JP3001957B2 - 円環型超音波モータ - Google Patents

円環型超音波モータ

Info

Publication number
JP3001957B2
JP3001957B2 JP2288689A JP28868990A JP3001957B2 JP 3001957 B2 JP3001957 B2 JP 3001957B2 JP 2288689 A JP2288689 A JP 2288689A JP 28868990 A JP28868990 A JP 28868990A JP 3001957 B2 JP3001957 B2 JP 3001957B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ultrasonic motor
vibrating body
concave portion
elastic
vibrating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2288689A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH04165970A (ja
Inventor
孝弘 西倉
正則 住原
克 武田
修 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2288689A priority Critical patent/JP3001957B2/ja
Priority to US07/783,192 priority patent/US5256928A/en
Publication of JPH04165970A publication Critical patent/JPH04165970A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3001957B2 publication Critical patent/JP3001957B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は圧電体の弾性振動を用いて駆動力を発生する
円環型超音波モータに関するものである。
従来の技術 近年、圧電セラミック等の圧電体を貼合わせた振動体
に弾性振動を励振し、これを駆動源とした超音波モータ
が、例えば一眼レフ用のレンズ駆動用モータなどの応用
として注目されている。
以下、図面を参照しながら円環型超音波モータの従来
技術について詳細に説明する。
第7図は径方向1次、周方向3次以上の振動モードで
励振される円環型超音波モータの径方向の振動変位分布
図で、第8図は従来の円環型超音波モータの切り欠き斜
面図である。
第8図において、円環状の弾性体8に円環状圧電体9
を貼合わせて振動体10を構成している。振動体10上には
円環状に等間隔に突起体11が設けられている。12は耐磨
耗性材料から成る摩擦材、13は弾性体であり、互いに貼
合わせて移動体14を構成している。移動体14は、その自
重あるいは負荷または図示しない圧接手段等により、摩
擦材12を介して振動体10に加圧接触している。
圧電体9に電界を印加すると振動体10の周方向に曲げ
振動の進行波が励振され、移動体14を駆動する。尚、同
図中の矢印は移動体14の回転方向を示す。
第9図は第8図の円環型超音波モータに使用した圧電
体9の電極構造の一例を示している。同図では円周方向
に9波の弾性波が励振されるようにしてある。
AおよびBはそれぞれ2分の1波長相当の小領域から
成る電極群で、Cは4分の3波長相当、Dは4分の1波
長相当の電極である。
電極CおよびDは電極群AとBに位置的に4分の1波
長(=90度)の位相差を作るために設けている。
電極AとB内の隣り合う小電極部は、厚み方向にかつ
反対方向に分極されている。
圧電体9の弾性体8との接着面は、第9図に示された
面と反対の面であり、電極はベタ電極である。駆動時に
は、電極群AおよびBは同図に斜線で示したように、そ
れぞれ短絡して用いられる。
以上のように構成された円環型超音波モータの圧電体
9の電極AおよびBに V1=V0×sin(ωt) ……(1) V2=V0×cos(ωt) ……(2) ただし、V0 :電圧の瞬間値 ω:角周波数 t :時間 で表される電圧V1およびV2をそれぞれ印加すれば、振動
体10には ξ=ξ×(cos(ωt)×cos(kx) +sin(ωt)×sin(kx)) =ξ×cos(ωt−kx) ……(3) ただし ξ :曲げ振動の振幅値 ξ0:曲げ振動の瞬時値 k :波数(2π/λ) λ :波長 x :位置 で表せる円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励振さ
れる。
第10図は振動体10の表面のA点が進行波の励起によっ
て、長軸2w、短軸2uの楕円運動をし、振動体10上に加圧
して設置された移動体14が、楕円の頂点近傍で接触する
ことにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向にv
=ω×uの速度で運動する様子を示している。
発明が解決しようとする課題 上記従来例においては、横方向変位uを拡大してモー
タの回転速度を向上させるために、弾性体8には多数の
突起体11が設けられている。
この場合、例えば各突起体の高さや幅などの寸法ばら
つきは、共振周波数ずれ・出力トルク・効率や騒音等の
モータ特性に直接影響する。従って、多数の突起体11の
加工は精度よく行なう必要がある。
さらに、移動体14は、突起体11との摩擦力により駆動
される。従って、移動体14の摩擦材12とそれに接触する
突起体11との平面精度が、モータ特性や騒音等に対して
重要な要素となっている。
この様に従来の円環型超音波モータにおいては、振動
体上に設けた突起体11と移動体を構成する摩擦材12とを
精度よく加工する必要がある。そのため機械加工時間、
加工精度さらにコストの観点からも問題がある。
また、振動体の静止状態における平面精度を向上さ
せ、振動体自身が不要振動の無い理想的な振動をすると
仮定しても、径方向には第7図のような振動変位量分布
を持ち、現実には、移動体との完全な接触状態を得るこ
とは不可能である。
さらに、接触状態の良否がモータ特性のばらつきや騒
音の発生源等のモータとして実用上大きな問題を有して
いる。
そこで、本発明は上記従来の問題を解決する円環型超
音波モータの提供を目的としている。
課題を解決するための手段 上記問題を解決する手段は、振動体に突起体部または
凹部を形成し、その形成面と接触する側の移動体を構成
する弾性体に凹部を設け、凹部を覆うように摩擦材を貼
合わせた移動体および振動体構成とするものである。
作 用 本発明の円環型超音波モータは、振動体の突起体部ま
たは凹部と接触する面の移動体を構成する弾性体に、突
起体の径方向の幅よりも広い円環状の凹部を設け、その
凹部を覆うように摩擦材を貼合わせた移動体構成とする
ことにより、凹部上の摩擦材に振動体の突起体部の加圧
力が加えられた時に、摩擦材の両端固定条件時の変形に
より突起体の面に沿う柔構造となるため、振動体と移動
体との接触が容易に確保できるものである。
また、上記柔構造のために進行波を発生する各定在波
振幅のアンバランスから生じる不要振動成分の吸収によ
り、騒音の発生を防止でき、ばらつきの少ない安定した
モータ特性を得ることができるものである。
実施例 以下、図面に従って本発明の実施例について詳細な説
明を行う。
(第1実施例) 第1図は本発明の円環型超音波モータの第1の実施例
における移動体の断面図である。
同図において、弾性体1には、振動体の突起体部に接
する側に突起体の径方向の幅よりも広い円環状の凹部4
を設け、さらに、凹部4面を少なくとも覆うように摩擦
材2が弾性体1に貼合わされて円環状の移動体3が構成
されている。
この移動体3に、突起体を有する振動体が第8図の場
合と同様に、摩擦材2を介して加圧することにより円環
型超音波モータが構成されている。
本実施例では、移動体を上記の様に構成したので、第
9図のA,B電極で発生する定在波間の振幅ばらつきによ
る不要振動や原理的に生じる径方向の振動変位の傾きが
凹部4を設けることにより、凹部4上の摩擦材2が振動
変位分布に沿うように変形することで吸収できる。
その結果、平面精度への許容範囲が拡大でき、機械加
工への制約や騒音の発生を無くすることができる。
(第2実施例) 第2図は本発明の円環型超音波モータの第2の実施例
における移動体の断面図、第3図は、本実施例における
振動体の平面図とその断面図である。
第2図において、移動体3は、凹部4を持つ弾性体1
に、凸部5を有する摩擦材2を貼り合わせて構成されて
いる。
また、第3図に示す様に、振動体7には、その外周縁
には到達しないように凹部6が設けられている。
上記凸部5の位置は、第3図に示した振動体7の凹部
6に相対して設けられるものである。
凹部6の形状は、例えば第4図(a),(b),
(c)等のように各種考えられるがこの形状に限定され
るものではない。
本構成の円環型超音波モータは、基本的には平板の円
環である。そして、振動体の変位量よりも深い凹部であ
ればよいため、実施例1や従来例のような突起体の加工
時に生じる歪等の機械加工上の課題(精度、コスト等)
が容易に解決される。
また、振動体と移動体とが何れも平板構成の時、振動
変位が微小であるため問題になる加圧接触位置の変動
が、摩擦材2の凸部5により特定できるため、軸の偏芯
等による加圧位置の変動の許容範囲が拡大され安定な接
触が得られる。
さらに、進行波を励振する各定在波の振幅量のばらつ
きによる不要振動を移動体3の弾性体に形成された凹部
4により吸収できるために、騒音の発生や平面精度不良
によるモータの出力トルクの低下を防ぐことができるも
のである。
一方、振動体7に設けた凹部6の数は、実施例1や従
来例の突起体に比べて、非常に浅くできるため自由に設
定できる。なぜなら、突起体の高さの2乗に反比例し、
厚みの比例関係で突起体の共振周波数が決定されるた
め、突起体の機械強度から振動体の駆動周波数の2倍以
上にする事が安定な特性を得るには必要である。そのた
め、凹部6の数の増加によりコギングが少なく低速回転
性などの安定したモータ特性を得ることができる。
(第3実施例) 本発明の第3の実施例を第5図に示す。
第5図に示す様に、本実施例では、振動体7に設けた
凹部6が、振動体7の外側に設けられて内周縁には到達
しないように形成されている。
本実施例では、振幅の最大点で駆動するためより高速
化がはかれ、同時に回転半径の比率倍程トルクの向上も
はかれるものである。
(第4実施例) 本発明の第4の実施例を第6図に示す。
本実施例では、凹部6は、内周縁と外周縁のいずれに
も到達しないように振動体の中央部に設けられている。
本実施例では、第2実施例と第3実施例の中間的特性
が得られるとともに、凹部6が第2実施例や第3実施例
の場合のように片側が負荷に対して自由端とならず、凹
部の機械的剛性が大きくなり負荷に対する安定性が向上
するものである。
尚、上記各実施例において、突起体の径方向幅を移動
体に設けられた凹部の径方向の幅より小さくすること
で、不要振動の吸収効果や面に沿う効果を大きくするこ
とができる。
さらに、第2実施例の凸部を有する摩擦材は、他の実
施例に適用してもなんら問題は生じない。
発明の効果 本発明では、移動体を構成する弾性体に突起体の径方
向の幅よりも広い円環状の凹部を設け、少なくとも凹部
を覆うように摩擦材を形成することにより、振動体の面
精度が悪くても摩擦材の変形により接触状態を改善する
ことができる。
また、進行波を発生する各定在波の振幅ばらつきによ
る不要振動を吸収することができるので騒音の発生を抑
制することができる。
さらに、振動体部に凹部を形成することにより、機械
加工上のコストや機械精度に対する制約条件を突起体を
形成する時よりも大幅に削減できる。また、凹部の数を
増加することによりコギング等のないモータ特性や安定
性の優れた円環型超音波モータが実現できるものであ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の円環型超音波モータの第1の実施例に
おける移動体の断面図、第2図は本発明の第2の実施例
2における移動体の断面図、第3図(a),(b)は第
2実施例2における振動体の平面図と断面図、第4図
(a),(b),(c)は、本発明に使用可能な凹部の
形状例を示す断面図、第5図(a),(b)は、本発明
の第3の実施例の振動体の平面図とその断面図、第6図
(a),(b)は、本発明の第4実施例の振動体の平面
図とその断面図、第7図は従来の円環型超音波モータの
径方向の振動変位分布図、第8図は従来円環型超音波モ
ータの切り欠き斜面図、第9図は第8図の円環型超音波
モータに用いた圧電体の形状と電極構造を示す平面図、
第10図は超音波モータの動作原理の説明図である。 2……摩擦材、3……移動体、4、6……凹部、5……
凸部、7……振動体、11……突起体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 克 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 実開 平2−22094(JP,U) 実開 昭60−141694(JP,U)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体
    と突起体を有する弾性体とから構成される振動体に径方
    向1次、周方向3次以上の弾性波を励振し、摩擦材と弾
    性体とから構成される移動体の摩擦材を、前記振動体の
    前記突起体に加圧接触することにより駆動する円環型超
    音波モータにおいて、前記移動体の前記弾性体の前記摩
    擦材側には前記摩擦材に少なくとも覆われ、かつ前記突
    起体の径方向幅より広い円環状の凹部を設けたことを特
    徴とする円環型超音波モータ。
  2. 【請求項2】圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体
    と弾性体とから構成される振動体に径方向1次、周方向
    3次以上の弾性波を励振し、摩擦材と弾性体とから構成
    される移動体を前記振動体に加圧接触することにより駆
    動する円環型超音波モータにおいて、前記振動体の弾性
    体には、外周縁及び/または内周縁に到達しない凹部を
    設けると共に、前記移動体の前記弾性体の前記摩擦材側
    には前記摩擦材に少なくとも覆われる円環状の凹部を設
    け、前記摩擦材には、前記振動体に設けられた前記凹部
    に相対する面に凸部を設けたことを特徴とする円環型超
    音波モータ。
  3. 【請求項3】振動体の弾性体に形成された凹部は、移動
    体との接触面の径方向の内径側にあり、外周縁には到達
    しないことを特徴とする請求項2記載の円環型超音波モ
    ータ。
  4. 【請求項4】振動体の弾性体に形成された凹部は、移動
    体との接触面の径方向の外径側にあり、内周縁には到達
    しないことを特徴とする請求項2記載の円環型超音波モ
    ータ。
  5. 【請求項5】振動体の弾性体に形成された凹部は、移動
    体との接触面にあり、前記振動体の外周縁及び内周縁に
    到達しないことを特徴とする請求項2記載の円環型超音
    波モータ。
JP2288689A 1990-10-26 1990-10-26 円環型超音波モータ Expired - Fee Related JP3001957B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2288689A JP3001957B2 (ja) 1990-10-26 1990-10-26 円環型超音波モータ
US07/783,192 US5256928A (en) 1990-10-26 1991-10-28 Ultrasonic motor with a vibrator having recesses

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2288689A JP3001957B2 (ja) 1990-10-26 1990-10-26 円環型超音波モータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04165970A JPH04165970A (ja) 1992-06-11
JP3001957B2 true JP3001957B2 (ja) 2000-01-24

Family

ID=17733419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2288689A Expired - Fee Related JP3001957B2 (ja) 1990-10-26 1990-10-26 円環型超音波モータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3001957B2 (ja)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0222094U (ja) * 1988-07-26 1990-02-14

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04165970A (ja) 1992-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0383309B1 (en) Vibration wave motor
JPH01129782A (ja) 超音波モータ
JP3001957B2 (ja) 円環型超音波モータ
JP3001956B2 (ja) 円板型超音波モータ
JPH01177877A (ja) 振動波モータ
JP2769151B2 (ja) 超音波モータ
JP2994023B2 (ja) 超音波モータ
JP2864479B2 (ja) 円環型超音波モータ
JPS60174078A (ja) 圧電モ−タ
JP3089750B2 (ja) 超音波モータ
JP4731737B2 (ja) 振動波モータ
JPS63240382A (ja) 超音波モ−タ
JP2507083B2 (ja) 超音波モ―タ
JP2543144B2 (ja) 超音波モ―タ
JP2537874B2 (ja) 超音波モ−タ
JP2746578B2 (ja) 超音波モータ
JP2885802B2 (ja) 超音波モータ
JP3065185B2 (ja) 超音波モータ
JPH0223074A (ja) 超音波モータ
JP2689425B2 (ja) 超音波モータ
JP2523634B2 (ja) 超音波モ−タ
JPH03145974A (ja) 振動波装置
JP2623863B2 (ja) 超音波モータ
JP2537848B2 (ja) 超音波モ−タ
JPH0479238B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071112

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees