JP3234931B2 - 圧電体駆動式モータと駆動方法 - Google Patents
圧電体駆動式モータと駆動方法Info
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- JP3234931B2 JP3234931B2 JP35516592A JP35516592A JP3234931B2 JP 3234931 B2 JP3234931 B2 JP 3234931B2 JP 35516592 A JP35516592 A JP 35516592A JP 35516592 A JP35516592 A JP 35516592A JP 3234931 B2 JP3234931 B2 JP 3234931B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、楕円形のロータを圧電
体の伸縮作用により押してロータを回転させるようにし
た圧電体駆動式モータとその駆動方法に関する。
体の伸縮作用により押してロータを回転させるようにし
た圧電体駆動式モータとその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気的に回転させるモータとして
は、磁石を使用してフレミングの法則を利用して回転さ
せるものが一般的であり、最近では圧電体を使用した超
音波モータが知られている。超音波モータの中にはその
開発初期の頃、圧電体が円形ロータをその接線に近い方
向に押すことにより、円形ロータを回転するものが提案
された。また最近では、圧電体により円盤形弾性体の周
辺部に沿って表面波を生じさせ、その円盤形弾性体に重
ねた円盤状のロータを表面波により回転させるものが作
成されるようになってきた。さらに表面波によるロータ
を回転させるモータには、表面波を生じさせる弾性体及
びロータがリング形のものも作成されている。
は、磁石を使用してフレミングの法則を利用して回転さ
せるものが一般的であり、最近では圧電体を使用した超
音波モータが知られている。超音波モータの中にはその
開発初期の頃、圧電体が円形ロータをその接線に近い方
向に押すことにより、円形ロータを回転するものが提案
された。また最近では、圧電体により円盤形弾性体の周
辺部に沿って表面波を生じさせ、その円盤形弾性体に重
ねた円盤状のロータを表面波により回転させるものが作
成されるようになってきた。さらに表面波によるロータ
を回転させるモータには、表面波を生じさせる弾性体及
びロータがリング形のものも作成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のよう
に、圧電体を使用した超音波モータが各種提案されてい
るが、圧電体の伸縮によりロータを直接押す形式のモー
タは出力効率を向上しにくい。また、表面波によりロー
タを回転させる形式のものは、表面波を生じさせる弾性
体の固有振動数や、ロータを弾性体に圧接させる力の調
節がモータの回転に微妙に影響し、それらの調節が困難
なために製造コストが高くなるという問題があった。本
発明は、圧電体の伸縮を利用して従来と異なる方式によ
りロータを回転するものであり、モータの出力効率を向
上するとともに、容易に製造できるようにすることを目
的とする。
に、圧電体を使用した超音波モータが各種提案されてい
るが、圧電体の伸縮によりロータを直接押す形式のモー
タは出力効率を向上しにくい。また、表面波によりロー
タを回転させる形式のものは、表面波を生じさせる弾性
体の固有振動数や、ロータを弾性体に圧接させる力の調
節がモータの回転に微妙に影響し、それらの調節が困難
なために製造コストが高くなるという問題があった。本
発明は、圧電体の伸縮を利用して従来と異なる方式によ
りロータを回転するものであり、モータの出力効率を向
上するとともに、容易に製造できるようにすることを目
的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成した圧電体駆動式モータとその駆動方法である。圧電
体駆動式モータは、弾性変形可能な断面円形の筒体内
に、外周が楕円形のロータを挿入してロータの長半径部
が筒体内周面を摺動して回転できるようになっている。
筒体の外周に放射状に複数個の圧電体を配置し、圧電体
は筒体の半径方向に伸縮するように構成するとともに、
圧電体駆動装置により各圧電体を駆動できるように構成
し、複数の圧電体が順次駆動されることによりロータが
筒体を介して押されてロータが回転するようになってい
る。圧電体駆動式モータの駆動方法は、円周上に複数の
圧電体を放射状に配置して、その中に楕円形のロータを
回転可能に設け、放射状の圧電体はそれらが配置される
円周の直径方向に配置した２つを一対とし、各対の圧電
体を圧電駆動装置により円周方向に順に駆動させ、圧電
体がロータを両側から押しつけることによりロータを回
転させるようにした。またモータの起動時には、ロータ
の長半径部の位置を検出し、その検出情報に基づき最初
に駆動すべき圧電体を駆動装置により駆動する。
成した圧電体駆動式モータとその駆動方法である。圧電
体駆動式モータは、弾性変形可能な断面円形の筒体内
に、外周が楕円形のロータを挿入してロータの長半径部
が筒体内周面を摺動して回転できるようになっている。
筒体の外周に放射状に複数個の圧電体を配置し、圧電体
は筒体の半径方向に伸縮するように構成するとともに、
圧電体駆動装置により各圧電体を駆動できるように構成
し、複数の圧電体が順次駆動されることによりロータが
筒体を介して押されてロータが回転するようになってい
る。圧電体駆動式モータの駆動方法は、円周上に複数の
圧電体を放射状に配置して、その中に楕円形のロータを
回転可能に設け、放射状の圧電体はそれらが配置される
円周の直径方向に配置した２つを一対とし、各対の圧電
体を圧電駆動装置により円周方向に順に駆動させ、圧電
体がロータを両側から押しつけることによりロータを回
転させるようにした。またモータの起動時には、ロータ
の長半径部の位置を検出し、その検出情報に基づき最初
に駆動すべき圧電体を駆動装置により駆動する。
【０００５】
【作用】上記の圧電体駆動式モータと駆動方法では、放
射状の圧電体を円周方向に順に駆動させるので、初め楕
円形のロータの長半径部の回転方向後側に位置する一対
の圧電体を駆動させれば、それがロータを押して少し回
転させる。少し回転した位置では、次の一対の圧電体が
駆動されるので、さらにロータは少し回転する。このよ
うに次々に圧電体によりロータは押されて回転する。複
数の圧電体のうち、モータ起動時にどれを最初に駆動す
るかは、楕円形のロータの長半径部の位置を検出して決
定する。そして検出情報に基づき、長半径部の後側の圧
電体を最初に駆動する。なおロータの長半径部の検出
は、圧電体全てを伸長させてロータを押させ、各圧電体
に作用する応力により生じる電流変化を比較することに
より知ることができる。
射状の圧電体を円周方向に順に駆動させるので、初め楕
円形のロータの長半径部の回転方向後側に位置する一対
の圧電体を駆動させれば、それがロータを押して少し回
転させる。少し回転した位置では、次の一対の圧電体が
駆動されるので、さらにロータは少し回転する。このよ
うに次々に圧電体によりロータは押されて回転する。複
数の圧電体のうち、モータ起動時にどれを最初に駆動す
るかは、楕円形のロータの長半径部の位置を検出して決
定する。そして検出情報に基づき、長半径部の後側の圧
電体を最初に駆動する。なおロータの長半径部の検出
は、圧電体全てを伸長させてロータを押させ、各圧電体
に作用する応力により生じる電流変化を比較することに
より知ることができる。
【０００６】
【実施例】本発明の圧電体駆動式モータの実施例を図
１、２により説明する。弾性変形可能な断面円形の筒体
１内に、楕円形のロータ２が回転可能に設けられ、ロー
タ２の長半径部２ａが筒体１の内周面を摺動して回転で
きるようになっている。筒体１は、二重筒に形成されて
各筒部間に全周に亘ってボールベアリング３が設けら
れ、後記する圧電体４により筒体１の一部が押される
と、内側に少し撓む様になっている。なお筒体１はベア
リングを有しない１つの筒で構成してもよく、また筒体
１を設けることなく圧電体４がロータ２の長半径部を直
接略半径方向に押すようにしてもよい。またロータ２
に、出力軸７が取付けられて一体に回転するようになっ
ている。
１、２により説明する。弾性変形可能な断面円形の筒体
１内に、楕円形のロータ２が回転可能に設けられ、ロー
タ２の長半径部２ａが筒体１の内周面を摺動して回転で
きるようになっている。筒体１は、二重筒に形成されて
各筒部間に全周に亘ってボールベアリング３が設けら
れ、後記する圧電体４により筒体１の一部が押される
と、内側に少し撓む様になっている。なお筒体１はベア
リングを有しない１つの筒で構成してもよく、また筒体
１を設けることなく圧電体４がロータ２の長半径部を直
接略半径方向に押すようにしてもよい。またロータ２
に、出力軸７が取付けられて一体に回転するようになっ
ている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】筒体１の外周に複数の圧
電体４が放射状に等間隔に配置されて保持リング８に取
付けられ、各圧電体４は筒体１の半径方向に伸縮作動さ
れるように構成され、放射状の圧電体４は筒体１の直径
方向の２つが１対として同時に駆動される。各圧電体４
の駆動は、圧電体駆動装置５により駆動され、圧電体駆
動装置５は放射状の圧電体４を円周方向に順に微小時間
づつ駆動させるようになっている。このように放射状の
圧電体４を順に駆動することにより、楕円形のロータの
長半径部の回転方向後側を押して、少しずつ回転させる
ようになっている。
電体４が放射状に等間隔に配置されて保持リング８に取
付けられ、各圧電体４は筒体１の半径方向に伸縮作動さ
れるように構成され、放射状の圧電体４は筒体１の直径
方向の２つが１対として同時に駆動される。各圧電体４
の駆動は、圧電体駆動装置５により駆動され、圧電体駆
動装置５は放射状の圧電体４を円周方向に順に微小時間
づつ駆動させるようになっている。このように放射状の
圧電体４を順に駆動することにより、楕円形のロータの
長半径部の回転方向後側を押して、少しずつ回転させる
ようになっている。
【０００８】またモータの起動時に楕円形のロータ２の
長半径部がどこにあるかを検出するために、圧電体駆動
装置５は検出回路６を備えており、それにより起動時に
全ての圧電体４を駆動してロータ２側に押し付け、その
ときの各圧電体４に生じる応力に応じて生じる電流の変
化で、ロータ２の長半径部の位置を知ることができるよ
うに構成している。そしてその検出回路６の検出情報に
より、圧電体駆動装置５は楕円形のロータ２の長半径部
の回転方向の後側の位置の一対の圧電体４を最初に駆動
するようになっている。前記実施例では、筒体１の外周
面が断面円形であったが、筒体１の外周面は図３に示す
ように正多角形状に形成してもよく、その場合、各辺部
に薄板状の圧電体４を取付ける。また、圧電体４は、筒
体１を介することなく直接ロータ２を押すようにしても
よい。さらに起動時にロータ２の長半径部２ａの位置を
検出する検出回路６の代わりに、ロータ２の側面に例え
ば磁石を設け、それに対向した位置に複数個の磁気セン
サを設けて、磁気センサからの信号によりロータの長半
径部の位置の情報を圧電体駆動装置５に入力させるよう
にしてもよい。
長半径部がどこにあるかを検出するために、圧電体駆動
装置５は検出回路６を備えており、それにより起動時に
全ての圧電体４を駆動してロータ２側に押し付け、その
ときの各圧電体４に生じる応力に応じて生じる電流の変
化で、ロータ２の長半径部の位置を知ることができるよ
うに構成している。そしてその検出回路６の検出情報に
より、圧電体駆動装置５は楕円形のロータ２の長半径部
の回転方向の後側の位置の一対の圧電体４を最初に駆動
するようになっている。前記実施例では、筒体１の外周
面が断面円形であったが、筒体１の外周面は図３に示す
ように正多角形状に形成してもよく、その場合、各辺部
に薄板状の圧電体４を取付ける。また、圧電体４は、筒
体１を介することなく直接ロータ２を押すようにしても
よい。さらに起動時にロータ２の長半径部２ａの位置を
検出する検出回路６の代わりに、ロータ２の側面に例え
ば磁石を設け、それに対向した位置に複数個の磁気セン
サを設けて、磁気センサからの信号によりロータの長半
径部の位置の情報を圧電体駆動装置５に入力させるよう
にしてもよい。
【０００９】次に、上記構成の圧電体駆動式モータに関
する駆動方法を前記図１により説明する。モータの起動
時に、検出回路６により全ての圧電体４を駆動してロー
タ２側に伸長させる。その場合、ロータ２の長半径部に
近い一対の圧電体４はロータを押すため応力が生じ、そ
れにともない電流も変化する。よってその変化によりロ
ータ２の長半径部２ａの位置を検出し、その検出信号に
基づき、圧電体駆動装置５はロータ２の長半径部２ａの
後側に位置する圧電体４を最初に駆動する。その場合、
ロータ２の直径上の一対の圧電体４を同時に微小時間駆
動する。さらに、圧電体駆動装置５は、順次円周方向に
一対の圧電体４を微小時間ずつ駆動して各圧電体４が少
しずつ円周方向にロータ２を押して回転させる。なおこ
の駆動方法において、前記のように圧電体４でロータ２
を直接押す形式にしても良く、あるいはロータ２の長半
径を磁石と磁気センサで検出するようにしてもよい。
する駆動方法を前記図１により説明する。モータの起動
時に、検出回路６により全ての圧電体４を駆動してロー
タ２側に伸長させる。その場合、ロータ２の長半径部に
近い一対の圧電体４はロータを押すため応力が生じ、そ
れにともない電流も変化する。よってその変化によりロ
ータ２の長半径部２ａの位置を検出し、その検出信号に
基づき、圧電体駆動装置５はロータ２の長半径部２ａの
後側に位置する圧電体４を最初に駆動する。その場合、
ロータ２の直径上の一対の圧電体４を同時に微小時間駆
動する。さらに、圧電体駆動装置５は、順次円周方向に
一対の圧電体４を微小時間ずつ駆動して各圧電体４が少
しずつ円周方向にロータ２を押して回転させる。なおこ
の駆動方法において、前記のように圧電体４でロータ２
を直接押す形式にしても良く、あるいはロータ２の長半
径を磁石と磁気センサで検出するようにしてもよい。
【００１０】
【発明の効果】本発明の圧電体躯動式モータとその駆動
方法によれば、楕円形ロータの外周に放射状に配置した
圧電体を、円周方向の順に駆動してロータの長半径部の
後側を押して回動するので、従来の表面波利用の超音波
モータのような弾性体の固有振動数の調整やロータの圧
接力の調整などの問題がなく、所定の出力を出させるの
が容易である。
方法によれば、楕円形ロータの外周に放射状に配置した
圧電体を、円周方向の順に駆動してロータの長半径部の
後側を押して回動するので、従来の表面波利用の超音波
モータのような弾性体の固有振動数の調整やロータの圧
接力の調整などの問題がなく、所定の出力を出させるの
が容易である。
【図１】本発明の圧電体駆動式モータの概略図である。
【図２】圧電体駆動式モータの側断面図である。
【図３】異なる形状の筒体の正面図である。
１ 筒体 ２ ロータ ３ ベアリング ４ 圧電体 ５ 圧電体駆動装置
Claims (3)
- 【請求項１】 保持リングと、 上記保持リングの内面に放射状に配置されて取付けられ
る複数個の圧電体と、 上記圧電体の中央に回転可能に配置され、上記圧電体伸
張時には上記圧電体の中心方向先端部が接触可能な長半
径部を有する断面楕円形のロータと、 上記圧電体を順次伸縮駆動する圧電体駆動装置からなる
圧電体駆動式モータであって、 上記圧電体は、駆動時には上記ロータの回転軸を中心と
する放射方向に伸縮し、かつ、上記圧電体の半径方向内
側端部が上記ロータの２つの長半径部の回転方向後部を
同時に順次押すことによって上記ロータが内周面を摺動
して回転することを特徴とする圧電体躯動式モータ。 - 【請求項２】 保持リングと、 上記保持リングの内面に放射状に配置されて取付けられ
る複数個の圧電体と、 上記圧電体の中央に配置され、上記圧電体伸張時には押
圧されて弾性変形可能な筒体と、 上記筒体内側に回転可能に配置され、上記圧電体伸張時
には上記圧電体の中心方向先端部が接触可能な長半径部
を有する断面楕円形のロータと、 上記圧電体を順次伸縮駆動する圧電体駆動装置からなる
圧電体駆動式モータであって、 上記圧電体は、駆動時には上記ロータの回転軸を中心と
する放射方向に伸縮し、かつ、上記圧電体によって押圧
されて弾性変形した筒体を介して上記ロータの２つの長
半径部の回転方向後部を同時に順次押すことによって上
記ロータが内周面を摺動して回転することを特徴とする
圧電体躯動式モータ。 - 【請求項３】 モータ起動時に全圧電体を一旦駆動し
て、ロータの長半径部と圧電体の接触位置を検出して、
その検出情報に基づき接触位置のロータ回転方向後側に
位置する圧電体を最初に駆動することを特徴とする請求
項１または２に記載の圧電体駆動式モータの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35516592A JP3234931B2 (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 圧電体駆動式モータと駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35516592A JP3234931B2 (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 圧電体駆動式モータと駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06189570A JPH06189570A (ja) | 1994-07-08 |
| JP3234931B2 true JP3234931B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=18442321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35516592A Expired - Fee Related JP3234931B2 (ja) | 1992-12-17 | 1992-12-17 | 圧電体駆動式モータと駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3234931B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100704379B1 (ko) * | 2005-08-26 | 2007-04-06 | 창원대학교 산학협력단 | 초음파 모터의 진동자 및 이를 이용한 초음파 모터 |
| CN112713804B (zh) * | 2020-12-11 | 2021-11-05 | 南京航空航天大学 | 一种压电驱动旋转型电机及其工作方法 |
-
1992
- 1992-12-17 JP JP35516592A patent/JP3234931B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06189570A (ja) | 1994-07-08 |
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