JP3179601B2 - 振動波モータおよび振動波モータを備えた装置 - Google Patents
振動波モータおよび振動波モータを備えた装置Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0065—Friction interface
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/106—Langevin motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は振動波モータおよび振動
波モータを備えた装置に関するものである。
波モータを備えた装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に振動波モータの中で棒状に形成さ
れた振動子に使用している圧電素子(PZT)の分極パ
ターンおよびその配置図を示す。各圧電素子PZTは中
心線を境にして左右反転して分極処理が施されていて、
これらの圧電素子は2枚を一組としてA相とB相に分け
られ、90度の位相を違えて配置されている。なお、最
下部の圧電素子は振動検出用(S相)に用いられ、また
図には示さなかったが各圧電素子間には電極板が挿入さ
れている。
れた振動子に使用している圧電素子(PZT)の分極パ
ターンおよびその配置図を示す。各圧電素子PZTは中
心線を境にして左右反転して分極処理が施されていて、
これらの圧電素子は2枚を一組としてA相とB相に分け
られ、90度の位相を違えて配置されている。なお、最
下部の圧電素子は振動検出用(S相)に用いられ、また
図には示さなかったが各圧電素子間には電極板が挿入さ
れている。
【0003】以下図3にしたがって駆動原理を説明す
る。A相だけに交流電圧を印加すると、圧電素子の伸縮
によって振動子1には紙面に水平な方向の一次曲げ固有
振動が励起され、B相だけに交流電圧を印加すると、紙
面に垂直な方向へ振動する。
る。A相だけに交流電圧を印加すると、圧電素子の伸縮
によって振動子1には紙面に水平な方向の一次曲げ固有
振動が励起され、B相だけに交流電圧を印加すると、紙
面に垂直な方向へ振動する。
【0004】A相によって励起された水平方向の振動
と、B相による垂直方向の振動を時間的にも90度位相
を違えて加えると、振動子1には長手軸に対して右又は
左回りの縁運動が発生する。振動子1は変位拡大用の周
溝1qを有するため、振動子1の先端には図3に示した
ような首振運動が生じる。ロータとの接触面(振動子上
面)から見ると、この振動は1波の進行波に相当する。
この振動子に、接触バネを有するロータ2を加圧接触さ
せると、ロータは波頭付近の1箇所のみでステータと接
触し、逆方向に回転する。出力はロータ上部で玉軸受3
の外周側に取り付けたギア4により取り出される。
と、B相による垂直方向の振動を時間的にも90度位相
を違えて加えると、振動子1には長手軸に対して右又は
左回りの縁運動が発生する。振動子1は変位拡大用の周
溝1qを有するため、振動子1の先端には図3に示した
ような首振運動が生じる。ロータとの接触面(振動子上
面)から見ると、この振動は1波の進行波に相当する。
この振動子に、接触バネを有するロータ2を加圧接触さ
せると、ロータは波頭付近の1箇所のみでステータと接
触し、逆方向に回転する。出力はロータ上部で玉軸受3
の外周側に取り付けたギア4により取り出される。
【0005】また、棒状振動波モータでは、支持ピン棒
5(軸先端)−フランジ6系も一体として振動子の固有
モードをFEM解析し、フランジ6の振動振幅が非常に
小さくなるようにしているので、円環型の振動子と較べ
支持損失は極めて小さいものとなっている。
5(軸先端)−フランジ6系も一体として振動子の固有
モードをFEM解析し、フランジ6の振動振幅が非常に
小さくなるようにしているので、円環型の振動子と較べ
支持損失は極めて小さいものとなっている。
【0006】一方、ロータ2はロータ本環の下部にバネ
構造の接触バネ7が形成され、この接触バネ7は円環型
と同様に固有振動数が振動子の加振周波数よりも十分高
く、振動に追従することができるようにしている。ま
た、ロータ本環は慣性質量が十分大きく、振動子の加振
によって振動が励起されないようにしている。
構造の接触バネ7が形成され、この接触バネ7は円環型
と同様に固有振動数が振動子の加振周波数よりも十分高
く、振動に追従することができるようにしている。ま
た、ロータ本環は慣性質量が十分大きく、振動子の加振
によって振動が励起されないようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】振動波モータの短所の
一つとしてモータ効率が低いことが挙げられており、一
般に棒状の振動波モータにおいては振動子の支持をステ
ンレス等の金属ピンを使用した弾性体により行っている
ため、支持損失は小さく、また振動子やロータも真鍮や
アルミ等の内部振動減衰の少ない材料で構成しているた
め、これらの内部損失も小さい。
一つとしてモータ効率が低いことが挙げられており、一
般に棒状の振動波モータにおいては振動子の支持をステ
ンレス等の金属ピンを使用した弾性体により行っている
ため、支持損失は小さく、また振動子やロータも真鍮や
アルミ等の内部振動減衰の少ない材料で構成しているた
め、これらの内部損失も小さい。
【0008】したがって、ロータとステータとの接触部
における滑りによる損失がモータ中でのエネルギ損失の
支配的要因であり、これを少なくしてモータ効率を向上
させることが本発明の目的である。
における滑りによる損失がモータ中でのエネルギ損失の
支配的要因であり、これを少なくしてモータ効率を向上
させることが本発明の目的である。
【0009】上記した接触部における滑りは、ロータの
回転軸を中心とした円柱座標系で考えれば、径方向の滑
りと周方向の滑りに分けることができる。なお、径方向
における滑り防止対策としては、特開昭61−2248
82号、特開昭63−174581号等に開示されてい
るのに対し、周方向における滑り防止については従来何
等の対策も施されていなかった。
回転軸を中心とした円柱座標系で考えれば、径方向の滑
りと周方向の滑りに分けることができる。なお、径方向
における滑り防止対策としては、特開昭61−2248
82号、特開昭63−174581号等に開示されてい
るのに対し、周方向における滑り防止については従来何
等の対策も施されていなかった。
【0010】ここで、周方向における滑りのメカニズム
を以下に説明する。
を以下に説明する。
【0011】図4の(a)は、ある時刻における振動子
の接触面における振動変位に対応した周方向速度を矢印
の長さおよび向きで示し、図4の(b)にその時の周方
向速度分布を示しており、ステータである振動子の接触
面に形成される振動は波頭付近での速度が速い。
の接触面における振動変位に対応した周方向速度を矢印
の長さおよび向きで示し、図4の(b)にその時の周方
向速度分布を示しており、ステータである振動子の接触
面に形成される振動は波頭付近での速度が速い。
【0012】一方、振動子に接触しているロータである
移動体の接触部の様子を図5に示す。図5において、実
線で示す波形が振動子の変位、破線はロータの変位を示
している。ここで、振動子とロータの接触する面におけ
るA、B2点での各々の速度をVas(A点における振動
子の速度),Var(A点おけるロータの速度),Vbs
(B点における振動子の速度),Vbr(B点における
ロータの速度)とする。
移動体の接触部の様子を図5に示す。図5において、実
線で示す波形が振動子の変位、破線はロータの変位を示
している。ここで、振動子とロータの接触する面におけ
るA、B2点での各々の速度をVas(A点における振動
子の速度),Var(A点おけるロータの速度),Vbs
(B点における振動子の速度),Vbr(B点における
ロータの速度)とする。
【0013】ロータは慣性力等によりある一定の周速度
v0 で回転しているが、ロータ接触面は振動子の振動面
に対し有限な長さで接触しているため、振動子からは同
時に各接触点において異なる周速度vas〜vbsの送りを
受けることになる。したがって、ロータの周速度がv0
以外の接触部では滑りを生じることになる。例えば、点
Aでは相対速度vas−v0 、点Bでは相対速度v0 −v
bsの滑りを生じる。
v0 で回転しているが、ロータ接触面は振動子の振動面
に対し有限な長さで接触しているため、振動子からは同
時に各接触点において異なる周速度vas〜vbsの送りを
受けることになる。したがって、ロータの周速度がv0
以外の接触部では滑りを生じることになる。例えば、点
Aでは相対速度vas−v0 、点Bでは相対速度v0 −v
bsの滑りを生じる。
【0014】この周方向(駆動方向)の滑りに摩擦力を
掛け合わせたものが摺動部の損失パワーとなり、本発明
の目的はこの損失パワーを低減又は防止することにあ
る。
掛け合わせたものが摺動部の損失パワーとなり、本発明
の目的はこの損失パワーを低減又は防止することにあ
る。
【0015】上記した速度差が生じる理由を図7ないし
図10を用いてさらに説明する。
図10を用いてさらに説明する。
【0016】図7はロータに形成される接触バネにおけ
る曲げの中立面(点線で示す)Nの径方向分布を示し、
図8はその時の周方向における曲げ変形の状態を示し、
ロータの接触バネにおける接触面での周方向歪みは、図
8に示すように振動子との接触状態下において、中立面
を中心に波頭付近では縮み(速度が遅い)、接触が離れ
る付近では伸びる(速度が速い)。そして、振動が進行
した時の接触面上の点位置の時間的変遷を図9に示して
いる。ここで、Tを振動の一周期で進行波が一波長分進
む時間とし、振動子の振動は紙面上左から右へ、ロータ
は右から左へ進むものとする。
る曲げの中立面(点線で示す)Nの径方向分布を示し、
図8はその時の周方向における曲げ変形の状態を示し、
ロータの接触バネにおける接触面での周方向歪みは、図
8に示すように振動子との接触状態下において、中立面
を中心に波頭付近では縮み(速度が遅い)、接触が離れ
る付近では伸びる(速度が速い)。そして、振動が進行
した時の接触面上の点位置の時間的変遷を図9に示して
いる。ここで、Tを振動の一周期で進行波が一波長分進
む時間とし、振動子の振動は紙面上左から右へ、ロータ
は右から左へ進むものとする。
【0017】図9において、点P6 に着目すると、t=
1/10Tでは左から右へ運動しており、ロータ全体は
右から左へ周速度vr で運動し、変形の中心点P6 は変
形による速度Δvp6 を合わせ持っている。なお、t=
2/10Tにおける点P4 の変形による速度Δv4 はΔ
p6 と逆向きになる。このようにして順次変形していっ
た場合の速度分布を図10に示しており、ロータの周速
度の方向を正としている。
1/10Tでは左から右へ運動しており、ロータ全体は
右から左へ周速度vr で運動し、変形の中心点P6 は変
形による速度Δvp6 を合わせ持っている。なお、t=
2/10Tにおける点P4 の変形による速度Δv4 はΔ
p6 と逆向きになる。このようにして順次変形していっ
た場合の速度分布を図10に示しており、ロータの周速
度の方向を正としている。
【0018】一方、振動子の接触面の周速度の分布は、
図11に示すように正弦波状態であるが、振動子の周速
度とロータの周速度の差Δvは、接触領域において図1
2に示す分布状態となる。
図11に示すように正弦波状態であるが、振動子の周速
度とロータの周速度の差Δvは、接触領域において図1
2に示す分布状態となる。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した摺動損
失を防止又は低減することを目的とし、これを実現する
ためには振動子とロータの接触面における両者間の速度
差を無くすか、小さくすれば良い。換言すれば任意の2
点におけるロータの接触面と振動子の接触面の周方向相
対速度差Δvと、該2点における振動子本体の周方向振
動速度差ΔVとの間に、ΔV>Δvとすることである。
すなわち、第1の発明は、振動子に設けられた電気−機
械エネルギー変換素子に電気信号を印加することによ
り、該振動子の駆動部に円又は楕円運動を生じさせ、該
振動子に押圧した接触部材と該振動子とを相対移動させ
る振動波モータにおいて、接触部の任意の2点間におけ
る該接触部材の接触面と該振動子の接触面との周方向相
対速度差Δvと、該2点における振動子本体の周方向振
動速度差ΔVとの間にΔV>Δvなる関係を有すること
を特徴とするものである。また第2の発明は、振動子に
設けられた電気−機械エネルギー変換素子に電気信号を
印加することにより、該振動子の駆動部に円又は楕円運
動を生じさせ、該振動子に押圧した接触部材と該振動子
とを相対移動させる振動波モータにおいて、 前記接触
部材は前記振動子との接触部近傍が接触バネに形成さ
れ、前記接触バネの曲げの中立面は、前記振動子との接
触面を越えた前記振動子側の位置にあることを特徴とす
るものである。
失を防止又は低減することを目的とし、これを実現する
ためには振動子とロータの接触面における両者間の速度
差を無くすか、小さくすれば良い。換言すれば任意の2
点におけるロータの接触面と振動子の接触面の周方向相
対速度差Δvと、該2点における振動子本体の周方向振
動速度差ΔVとの間に、ΔV>Δvとすることである。
すなわち、第1の発明は、振動子に設けられた電気−機
械エネルギー変換素子に電気信号を印加することによ
り、該振動子の駆動部に円又は楕円運動を生じさせ、該
振動子に押圧した接触部材と該振動子とを相対移動させ
る振動波モータにおいて、接触部の任意の2点間におけ
る該接触部材の接触面と該振動子の接触面との周方向相
対速度差Δvと、該2点における振動子本体の周方向振
動速度差ΔVとの間にΔV>Δvなる関係を有すること
を特徴とするものである。また第2の発明は、振動子に
設けられた電気−機械エネルギー変換素子に電気信号を
印加することにより、該振動子の駆動部に円又は楕円運
動を生じさせ、該振動子に押圧した接触部材と該振動子
とを相対移動させる振動波モータにおいて、 前記接触
部材は前記振動子との接触部近傍が接触バネに形成さ
れ、前記接触バネの曲げの中立面は、前記振動子との接
触面を越えた前記振動子側の位置にあることを特徴とす
るものである。
【0020】このことを分かりやすく図5を例にして説
明すれば、 Δv=(vas−var)−(vbs−vbr) ΔV=vas−vbs つまり、ロータに着目した場合には、var>vbr のよ
うに波頭付近の周速度を速くすればよいことになる。
明すれば、 Δv=(vas−var)−(vbs−vbr) ΔV=vas−vbs つまり、ロータに着目した場合には、var>vbr のよ
うに波頭付近の周速度を速くすればよいことになる。
【0021】なお、振動子本体の周速度とは、実施例で
説明するように振動子に接触バネが設けられていない場
合には接触面の周速度であり、接触バネが設けられてい
る場合には接触バネが摩擦力により変形していないとき
(ロータと接触していない状態)の接触面の周速度分布
を示す。
説明するように振動子に接触バネが設けられていない場
合には接触面の周速度であり、接触バネが設けられてい
る場合には接触バネが摩擦力により変形していないとき
(ロータと接触していない状態)の接触面の周速度分布
を示す。
【0022】以上のような関係を満足させるための手段
としては、 :摺動面を複数の面で構成し、各分割面を周方向にお
いて独立に変位可能とすることで、周方向のスリップを
防止する。
としては、 :摺動面を複数の面で構成し、各分割面を周方向にお
いて独立に変位可能とすることで、周方向のスリップを
防止する。
【0023】:振動子本体の接触面における周方向速
度分布に、ロータ接触面の周方向速度分布を近付け、両
者の速度差を小さくする。
度分布に、ロータ接触面の周方向速度分布を近付け、両
者の速度差を小さくする。
【0024】そして、このことを具現化する構成として
は、上記したの接触バネの摺動面を複数分割する手段
に対しては、各分割接触面に周方向の可撓性を与えるこ
とにより実現できる。
は、上記したの接触バネの摺動面を複数分割する手段
に対しては、各分割接触面に周方向の可撓性を与えるこ
とにより実現できる。
【0025】接触バネ材料は、樹脂を使用することもで
きるが、金属等の内部減衰の小さい材料で構成すること
が望ましい。例えば、従来の接触バネを周方向に細かく
分割することによっても実現できるが、この場合細分化
された各分割接触面は駆動周波数に対して十分に応答で
きることが要求される。
きるが、金属等の内部減衰の小さい材料で構成すること
が望ましい。例えば、従来の接触バネを周方向に細かく
分割することによっても実現できるが、この場合細分化
された各分割接触面は駆動周波数に対して十分に応答で
きることが要求される。
【0026】また、各分割接触面の周方向の長さは短い
程よく、これは接触面が短い程接触面内に生じる速度差
が小さくなるため、面内での摺動損失が減ることによ
る。
程よく、これは接触面が短い程接触面内に生じる速度差
が小さくなるため、面内での摺動損失が減ることによ
る。
【0027】できれば速度差が接触面の材料内部での剪
断変形により完全に吸収できる範囲内の大きさが望まし
い。この大きさは接触部材料、摩擦力、速度差等により
異なり、金属材料では極めて小さい。樹脂やゴムを用い
ればこの領域は増え、各分割接触面を大きくとれる利点
はあるが、軸方向にも柔らかいため、駆動振動に対する
沈み込みが大きく、モータ回転数の低下を招く。
断変形により完全に吸収できる範囲内の大きさが望まし
い。この大きさは接触部材料、摩擦力、速度差等により
異なり、金属材料では極めて小さい。樹脂やゴムを用い
ればこの領域は増え、各分割接触面を大きくとれる利点
はあるが、軸方向にも柔らかいため、駆動振動に対する
沈み込みが大きく、モータ回転数の低下を招く。
【0028】振動変位方向に繊維を添加するなど、径方
向に剛、周方向に柔なる異方性を基せることが望まし
い。
向に剛、周方向に柔なる異方性を基せることが望まし
い。
【0029】また、各分割接触面を構成する各切片の接
触面間の距離が大きく離れていることは好ましくはな
い。つまり、図6に示すように、接触面間距離が大きく
離れていると、周方向速度の大きい波頭付近と接触のな
い時間が生じてしまうためで、このときモータ回転速度
は低下し、取り出されるエネルギが少なくなる分、モー
タ効率が悪化することになる。
触面間の距離が大きく離れていることは好ましくはな
い。つまり、図6に示すように、接触面間距離が大きく
離れていると、周方向速度の大きい波頭付近と接触のな
い時間が生じてしまうためで、このときモータ回転速度
は低下し、取り出されるエネルギが少なくなる分、モー
タ効率が悪化することになる。
【0030】したがって、駆動振動の1波長の中に多数
の小接触切片が存在していることが必要といえる。
の小接触切片が存在していることが必要といえる。
【0031】ところで、ロータ接触面を複数の面で構成
するものについては特開昭61−150677号、接触
バネを周方向分割するものについては特開平4−916
72号があるが、これらは加工状生じる接触面の面変形
にならうためのものであり、1波長中の分割数は粗く、
また面変形にならうものであるから、分割された各バネ
部材は接触面外、例えば棒状振動波モータでは軸方向へ
の可撓性が要求されるものであって、本発明の目的、構
成とも相違する。
するものについては特開昭61−150677号、接触
バネを周方向分割するものについては特開平4−916
72号があるが、これらは加工状生じる接触面の面変形
にならうためのものであり、1波長中の分割数は粗く、
また面変形にならうものであるから、分割された各バネ
部材は接触面外、例えば棒状振動波モータでは軸方向へ
の可撓性が要求されるものであって、本発明の目的、構
成とも相違する。
【0032】一方、上記したの振動子本体の接触面に
おける周方向速度分布に、ロータ接触面の周方向速度分
布を近付け、両者の速度差を小さくする手段としては、
接触バネの曲げの中立面が接触面外に存在すれば、接触
面上の点位置の時間的変遷は図13に示すようになり、
このときの曲げ変形による周速度の分布は図14のよう
になる。このときの周速度分布は図11に近くなり、ロ
ータと振動子の両接触面間の速度差を小さくすることが
できる。
おける周方向速度分布に、ロータ接触面の周方向速度分
布を近付け、両者の速度差を小さくする手段としては、
接触バネの曲げの中立面が接触面外に存在すれば、接触
面上の点位置の時間的変遷は図13に示すようになり、
このときの曲げ変形による周速度の分布は図14のよう
になる。このときの周速度分布は図11に近くなり、ロ
ータと振動子の両接触面間の速度差を小さくすることが
できる。
【0033】
【実施例】図1は本発明の実施例を示す。
【0034】本実施例は棒状振動波モータに係り、接触
部材としてのロータ2の下部に形成している接触バネ2
aは軸方向への可撓性を有しており、接触面の加工上生
じる面変形を吸収し、振動に対し適当に沈み込ませるよ
うにしている。そして、薄肉に形成された外周部2bを
接触部とし、該接触部の接触面よりも下方に突出するよ
うに根本部を形成し、図13に示すようにロータ2の接
触位置での曲げの中立面Nを該接触面よりも下げるよう
にし、振動子接触面での周速度分布とロータ接触面での
周速度分布を近づけ、両速度差を緩和している。
部材としてのロータ2の下部に形成している接触バネ2
aは軸方向への可撓性を有しており、接触面の加工上生
じる面変形を吸収し、振動に対し適当に沈み込ませるよ
うにしている。そして、薄肉に形成された外周部2bを
接触部とし、該接触部の接触面よりも下方に突出するよ
うに根本部を形成し、図13に示すようにロータ2の接
触位置での曲げの中立面Nを該接触面よりも下げるよう
にし、振動子接触面での周速度分布とロータ接触面での
周速度分布を近づけ、両速度差を緩和している。
【0035】すなわち、図13と図9とを比較すると、
従来例を示す図9では、波頭付近での接触面の速度が遅
いのに対し、本実施例の図13では波頭付近での接触面
の速度が速く、したがって、図4の(b)に示す振動子
の周速度分布と似るため、周方向の滑りが少なくなる
(Δv≒0)。
従来例を示す図9では、波頭付近での接触面の速度が遅
いのに対し、本実施例の図13では波頭付近での接触面
の速度が速く、したがって、図4の(b)に示す振動子
の周速度分布と似るため、周方向の滑りが少なくなる
(Δv≒0)。
【0036】一方、本実施例はロータのみならず振動子
に対しても周方向滑りの防止対策を施しており、振動子
1の駆動部に形成した接触バネ1aについては径方向へ
の可撓性を有する構造として径方向のスリップを防止
し、接触バネ1aの先端部を周方向に沿って細分化して
多数の突起1bを形成し、該複数の突起1bは周方向可
撓性を有する構造とすることで周方向の滑りを防止す
る。
に対しても周方向滑りの防止対策を施しており、振動子
1の駆動部に形成した接触バネ1aについては径方向へ
の可撓性を有する構造として径方向のスリップを防止
し、接触バネ1aの先端部を周方向に沿って細分化して
多数の突起1bを形成し、該複数の突起1bは周方向可
撓性を有する構造とすることで周方向の滑りを防止す
る。
【0037】なお、ロータ2の接触位置での曲げの中立
面Nを該接触面よりも下げる方法としては、図16に示
すように、厚肉にする根本部をロータの材質より高剛性
材料の別部材2cを接合するようにしてもよい。
面Nを該接触面よりも下げる方法としては、図16に示
すように、厚肉にする根本部をロータの材質より高剛性
材料の別部材2cを接合するようにしてもよい。
【0038】また、図21に示すように、ロータの接触
バネを軸方向下方の延出端部から上方に一旦戻し、その
戻り端部2jを接触部とすることによってもロータ2の
接触位置での曲げの中立面Nを該接触面よりも下げるこ
とができる。
バネを軸方向下方の延出端部から上方に一旦戻し、その
戻り端部2jを接触部とすることによってもロータ2の
接触位置での曲げの中立面Nを該接触面よりも下げるこ
とができる。
【0039】図17は本発明の第2実施例を示す。
【0040】本実施例のロータ2は、バネ荷重を支える
金属製の内周基部2Bの外周に、合成樹脂からなるギヤ
4を有する外周部2Aを接合した出力部材兼用型で、外
周部2Aの下部には、図18の展開図に示すように、台
形断面を有する接触バネ2eを形成し、周波数応答性を
良好なものとしており、また、該接触バネ2eは周方向
と径方向の両方向にバネ性を有するよう形成されてい
る。
金属製の内周基部2Bの外周に、合成樹脂からなるギヤ
4を有する外周部2Aを接合した出力部材兼用型で、外
周部2Aの下部には、図18の展開図に示すように、台
形断面を有する接触バネ2eを形成し、周波数応答性を
良好なものとしており、また、該接触バネ2eは周方向
と径方向の両方向にバネ性を有するよう形成されてい
る。
【0041】この接触バネ2eはロータ2の外周縁に形
成しているため、振動子1の接触バネ2dはフランジ上
に形成し、ロータ2の接触バネ2eとの当接を確保でき
るようにしている。
成しているため、振動子1の接触バネ2dはフランジ上
に形成し、ロータ2の接触バネ2eとの当接を確保でき
るようにしている。
【0042】図19は本発明の第3実施例を示す。
【0043】本実施例は円環型の振動波モータに係り、
図19の(a)はそのロータの一部を示す斜視図、同図
の(b)はその拡大断面図である。
図19の(a)はそのロータの一部を示す斜視図、同図
の(b)はその拡大断面図である。
【0044】本実施例では、ロータ20の内周部に下方
に向けて突出した接触バネ21に、周方向に沿って周方
向の変位を拡大するための突起21を形成し、周方向に
おける速度差を吸収できるようにしている。
に向けて突出した接触バネ21に、周方向に沿って周方
向の変位を拡大するための突起21を形成し、周方向に
おける速度差を吸収できるようにしている。
【0045】また、円環型の振動波モータはその振動子
の駆動面に周方向変位拡大用の多数のスリットを形成し
ているものが一般的となっていることから、該スリット
間の溝にロータ20の突起21が落ち込まないように
し、しかも周方向には適度なバネ性を確保するために、
図19の(b)に示すように開口幅22を狭くした円形
の隙間23を形成している。
の駆動面に周方向変位拡大用の多数のスリットを形成し
ているものが一般的となっていることから、該スリット
間の溝にロータ20の突起21が落ち込まないように
し、しかも周方向には適度なバネ性を確保するために、
図19の(b)に示すように開口幅22を狭くした円形
の隙間23を形成している。
【0046】さらに、円環型振動波モータの振動子に対
し、図22に示すように、振動拡大用の突起1Aの接触
面部に周方向に変位可能なバネ1Bを形成するようにし
てもよい。
し、図22に示すように、振動拡大用の突起1Aの接触
面部に周方向に変位可能なバネ1Bを形成するようにし
てもよい。
【0047】なお、円環型振動波モータにおいては、振
動子の形状を長円形にして直線部を設け、この直線部に
物体を押し付けることによりリニアモータとしたものが
既に提案されているが、この場合についても該物体の接
触バネの構造を同様とすることができる。
動子の形状を長円形にして直線部を設け、この直線部に
物体を押し付けることによりリニアモータとしたものが
既に提案されているが、この場合についても該物体の接
触バネの構造を同様とすることができる。
【0048】図20は本発明の第4実施例を示す。
【0049】本実施例は、棒状振動波モータをリニアモ
ータに使用した場合で、振動子1を支持ピン5を介して
フランジ6により不図示の取り付け部材に固定し、案内
軸9に対してボール8を介してスライド可能なスライド
部材7を振動波モータのロータ2により駆動するように
したもので、ロータ2には径方向に突出していて、軸方
向に可撓性を有する接触バネ2gを有し、該接触バネの
端部には耐摩耗性を有する樹脂により転写法等で突起2
iが形成されている。この突起2iは三角形断面に形成
され、スライド部材7の移動方向に対して可撓性を有し
ている。
ータに使用した場合で、振動子1を支持ピン5を介して
フランジ6により不図示の取り付け部材に固定し、案内
軸9に対してボール8を介してスライド可能なスライド
部材7を振動波モータのロータ2により駆動するように
したもので、ロータ2には径方向に突出していて、軸方
向に可撓性を有する接触バネ2gを有し、該接触バネの
端部には耐摩耗性を有する樹脂により転写法等で突起2
iが形成されている。この突起2iは三角形断面に形成
され、スライド部材7の移動方向に対して可撓性を有し
ている。
【0050】図20は上記した各実施例の中で第1実施
例の振動波モータを駆動源とするレンズ鏡筒のAF駆動
系を示し、振動波モータの回転力を減速ギア31を介し
てレンズ保持枠30を駆動するもので、振動波モータの
駆動力は入力ギア31Aを介して出力ギア31Bに伝達
され、レンズ保持枠30を回転する。
例の振動波モータを駆動源とするレンズ鏡筒のAF駆動
系を示し、振動波モータの回転力を減速ギア31を介し
てレンズ保持枠30を駆動するもので、振動波モータの
駆動力は入力ギア31Aを介して出力ギア31Bに伝達
され、レンズ保持枠30を回転する。
【0051】
【発明の効果】本発明によれば、摺動損失の低減化が図
れ、モータ効率の向上・耐摩耗性の向上・鳴きの発生防
止等が実現できる。
れ、モータ効率の向上・耐摩耗性の向上・鳴きの発生防
止等が実現できる。
【図1】本発明の第1実施例を示す図。
【図2】圧電素子の分極パターンを示す図。
【図3】棒状振動波モータの構成を示す図。
【図4】(a)は振動子の振動変位と周速度との関係を
示す図、(b)は1波長又は1周期における周速度分布
を示す図。
示す図、(b)は1波長又は1周期における周速度分布
を示す図。
【図5】ロータの接触状態を示す図。
【図6】ロータの接触状態を示す図。
【図7】ロータの中立面を示す図。
【図8】接触による中立面の周方向展開図。
【図9】接触面の表面の点の移動状態を示す図。
【図10】ロータ接触面の周速度分布を示す図。
【図11】振動子接触面の周速度分布を示す図。
【図12】ロータと振動子の両接触面間の周速度差
【図13】第1実施例によるロータの接触面の表面の点
の移動。
の移動。
【図14】第1実施例におけるロータ接触面の周速度分
布を示す図。
布を示す図。
【図15】第1実施例における振動子の周方向接触バネ
の変形状態を示す図。
の変形状態を示す図。
【図16】第1実施例の変形例を示すロータの斜視図。
【図17】第2実施例を示す図。
【図18】図17のロータ接触バネの展開図。
【図19】第3実施例を示す円環型振動波モータのロー
タの一部を示す図。
タの一部を示す図。
【図20】第4実施例を示す図。
【図21】第1実施例の変形例を示すロータの一部断面
図。
図。
【図22】第3実施例の変形例を示す図。
【図23】第1実施例の振動波モータをAFモータとし
て用いたレンズ鏡筒の断面図。
て用いたレンズ鏡筒の断面図。
1 振動子 2 ロータ 3 玉軸受 4 ギア 5 支持ピン 6 フランジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−150781(JP,A) 特開 平4−331482(JP,A) 特開 平4−145881(JP,A) 特開 平3−15278(JP,A) 特開 平1−144368(JP,A) 特開 平5−292764(JP,A) 特開 平6−113566(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00
Claims (6)
- 【請求項1】 振動子に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気信号を印加することにより、該振動子
の駆動部に円又は楕円運動を生じさせ、該振動子に押圧
した接触部材と該振動子とを相対移動させる振動波モー
タにおいて、 接触部の任意の2点間における該接触部材の接触面と該
振動子の接触面との周方向相対速度差Δvと、該2点に
おける振動子本体の周方向振動速度差ΔVとの間にΔV
>Δvなる関係を有することを特徴とする振動波モー
タ。 - 【請求項2】 前記周方向相対速度差Δv≒0であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の振動波モータ。 - 【請求項3】 前記振動子及び前記振動子と相対移動す
る前記接触部材の一方又は双方に接触バネを有し、前記
接触バネが一波長中に複数の接触面を有し、かつ接触面
に周方向の可撓性を持たせて周方向に独立に変位できる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の振動波モー
タ。 - 【請求項4】 前記接触バネは周方向に細分割されてい
ることを特徴とする請求項3に記載の振動波モータ。 - 【請求項5】 振動子に設けられた電気−機械エネルギ
ー変換素子に電気信号を印加することにより、該振動子
の駆動部に円又は楕円運動を生じさせ、該振動子に押圧
した接触部材と該振動子とを相対移動させる振動波モー
タにおいて、 前記接触部材は前記振動子との接触部近傍が接触バネに
形成され、前記接触バネの曲げの中立面は、前記振動子
との接触面を超えた前記振動子側の位置にあることを特
徴とする振動波モータ。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれかに記載の振動
波モータを駆動源として有することを特徴とする振動波
モータを備えた装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33738792A JP3179601B2 (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 振動波モータおよび振動波モータを備えた装置 |
DE69328233T DE69328233T2 (de) | 1992-12-17 | 1993-12-16 | Durch Vibrationen angetreibener Motor oder Antrieb |
EP93120334A EP0602648B1 (en) | 1992-12-17 | 1993-12-16 | A vibration driven motor or actuator |
US08/538,038 US5917270A (en) | 1992-12-17 | 1995-10-02 | Vibration driven motor or actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33738792A JP3179601B2 (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 振動波モータおよび振動波モータを備えた装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06189567A JPH06189567A (ja) | 1994-07-08 |
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Family
ID=18308156
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---|---|---|---|
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---|---|
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EP (1) | EP0602648B1 (ja) |
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US6198201B1 (en) | 1998-06-03 | 2001-03-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave apparatus |
JP4328412B2 (ja) | 1999-05-14 | 2009-09-09 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータおよび振動型駆動装置 |
JP3526298B2 (ja) | 2001-01-22 | 2004-05-10 | キヤノン株式会社 | 振動体および振動波駆動装置 |
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DE10146703A1 (de) * | 2001-09-21 | 2003-04-10 | Elliptec Resonant Actuator Ag | Piezomotor mit Führung |
US20040113519A1 (en) * | 2002-12-12 | 2004-06-17 | Charles Mentesana | Micro-beam friction liner and method of transferring energy |
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JPS59201685A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
JPS6013481A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
JPS60170472A (ja) * | 1984-02-10 | 1985-09-03 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
US4831305A (en) * | 1984-04-02 | 1989-05-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
JPS61150677A (ja) * | 1984-12-24 | 1986-07-09 | Canon Inc | 振動波モ−タ− |
US4752711A (en) * | 1985-03-29 | 1988-06-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave motor |
JPS61224882A (ja) * | 1985-03-29 | 1986-10-06 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
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JPS63224679A (ja) * | 1987-03-10 | 1988-09-19 | Marcon Electronics Co Ltd | 超音波モ−タ |
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US5204577A (en) * | 1989-05-15 | 1993-04-20 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor improved in driving efficiency |
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- 1992-12-17 JP JP33738792A patent/JP3179601B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-12-16 EP EP93120334A patent/EP0602648B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-12-16 DE DE69328233T patent/DE69328233T2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1995-10-02 US US08/538,038 patent/US5917270A/en not_active Expired - Lifetime
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