JP3247607B2 - 超音波モータ内蔵装置 - Google Patents
超音波モータ内蔵装置Info
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- JP3247607B2 JP3247607B2 JP10950896A JP10950896A JP3247607B2 JP 3247607 B2 JP3247607 B2 JP 3247607B2 JP 10950896 A JP10950896 A JP 10950896A JP 10950896 A JP10950896 A JP 10950896A JP 3247607 B2 JP3247607 B2 JP 3247607B2
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電素子を用い
て振動を発生し、この振動によりロータを回転駆動する
超音波モータを内蔵した装置に関するものである。
て振動を発生し、この振動によりロータを回転駆動する
超音波モータを内蔵した装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超音波モータは、２０ｋＨｚ以上の振動
を利用して低速回転時でも高トルクが得られ、減速用の
ギヤも必要ないために静かで構造も簡単である。また回
転軸としての部材を必要としないため、ステータ及びロ
ータを円筒形状にすることも可能である。この種の超音
波モータを開示した文献として特公平４−７７５５５号
公報、特開平６−５１１８１号公報がある。
を利用して低速回転時でも高トルクが得られ、減速用の
ギヤも必要ないために静かで構造も簡単である。また回
転軸としての部材を必要としないため、ステータ及びロ
ータを円筒形状にすることも可能である。この種の超音
波モータを開示した文献として特公平４−７７５５５号
公報、特開平６−５１１８１号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の超音波
モータでは、モータ本体部と筐体とが分離された部品で
構成される構造である。したがって筐体の内部にはモー
タ本体のステータを保持するための保持機構が必要であ
り、また給電のための端子を筐体を通して設ける必要が
ある。この結果、上記した従来の装置であると周辺構造
が複雑となり、また部品数、組み立て工数が多く高価と
なっている。
モータでは、モータ本体部と筐体とが分離された部品で
構成される構造である。したがって筐体の内部にはモー
タ本体のステータを保持するための保持機構が必要であ
り、また給電のための端子を筐体を通して設ける必要が
ある。この結果、上記した従来の装置であると周辺構造
が複雑となり、また部品数、組み立て工数が多く高価と
なっている。
【０００４】そこでこの発明は、モータ構造をそのまま
その周囲の部品の一部として構成するように工夫して、
構造も簡単であり、低コストであり、給電も容易な超音
波内蔵装置を提供することを目的とする。
その周囲の部品の一部として構成するように工夫して、
構造も簡単であり、低コストであり、給電も容易な超音
波内蔵装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、交流電圧を
印加されて振動を発生する圧電素子と、前記圧電素子の
振動を伝達するステータと、前記ステータと同軸的に配
置されて、当該ステータに押圧されて回転駆動されるロ
ータと、前記ステータとロータとを押圧する押圧手段と
を具備し、前記ステータが筐体となって機能することを
基本構成とするものである。この手段により、部品数、
組み立て工数も削減され、構造も簡単となり、低コス
ト、小形化が得られる。
印加されて振動を発生する圧電素子と、前記圧電素子の
振動を伝達するステータと、前記ステータと同軸的に配
置されて、当該ステータに押圧されて回転駆動されるロ
ータと、前記ステータとロータとを押圧する押圧手段と
を具備し、前記ステータが筐体となって機能することを
基本構成とするものである。この手段により、部品数、
組み立て工数も削減され、構造も簡単となり、低コス
ト、小形化が得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態
である。図１（Ａ）において、１１はステータであり有
底の円筒形であり筐体も兼ねている。このステータ１１
の底部の外面にはアース電極１２が接着等により設けら
れている。このアース電極１２に積層されるように同軸
的にリング状の圧電素子１３が設けられている。さらに
この圧電素子１３の上面には円周方向へ４分割された平
面電極１４が接着により設けられている（図１（Ｂ）参
照）。アース電極１２と平面電極には給電を行うための
リード線が接続されている。
面を参照して説明する。図１はこの発明の一実施の形態
である。図１（Ａ）において、１１はステータであり有
底の円筒形であり筐体も兼ねている。このステータ１１
の底部の外面にはアース電極１２が接着等により設けら
れている。このアース電極１２に積層されるように同軸
的にリング状の圧電素子１３が設けられている。さらに
この圧電素子１３の上面には円周方向へ４分割された平
面電極１４が接着により設けられている（図１（Ｂ）参
照）。アース電極１２と平面電極には給電を行うための
リード線が接続されている。
【０００７】ステータ１１の内部には、同軸的にロータ
１５が挿入されている。ロータ１５は、ステータ１１の
底部の内面に接触する鍔部１５ａと、ステータ１１の開
口側へ延長している軸部１５ｂで構成されている。ステ
ータ１１の開口側には、ロータ１５の軸部１５ｂが回転
自在に貫通したストッパー１１ａが設けられている。こ
のストッパー１１ａはその内側で弾性材であるスプリン
グ１１ｂを係止させるもので、このスプリング１１ｂが
配設され、リング部材１１ｃを押圧している。リング部
材１１ｃは、ベアリング１１ｄを介してロータ１５の鍔
部１５ａを、ステータ１１の底部に押し付けている。
１５が挿入されている。ロータ１５は、ステータ１１の
底部の内面に接触する鍔部１５ａと、ステータ１１の開
口側へ延長している軸部１５ｂで構成されている。ステ
ータ１１の開口側には、ロータ１５の軸部１５ｂが回転
自在に貫通したストッパー１１ａが設けられている。こ
のストッパー１１ａはその内側で弾性材であるスプリン
グ１１ｂを係止させるもので、このスプリング１１ｂが
配設され、リング部材１１ｃを押圧している。リング部
材１１ｃは、ベアリング１１ｄを介してロータ１５の鍔
部１５ａを、ステータ１１の底部に押し付けている。
【０００８】図１（Ｂ）は、上記圧電素子１３に駆動電
圧を印加するための原理図を示している。今、４分割さ
れた圧電素子とそれぞれの電極をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする
と、配置的に対向関係にある電極Ａ、Ｃには反転関係に
ある駆動信号が供給される。また、配置的に対向関係に
ある電極Ｂ、Ｃにも反転関係にある駆動信号が供給され
る。さらに、隣り合う駆動信号は、位相が９０°ずれた
関係に設定される。
圧を印加するための原理図を示している。今、４分割さ
れた圧電素子とそれぞれの電極をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする
と、配置的に対向関係にある電極Ａ、Ｃには反転関係に
ある駆動信号が供給される。また、配置的に対向関係に
ある電極Ｂ、Ｃにも反転関係にある駆動信号が供給され
る。さらに、隣り合う駆動信号は、位相が９０°ずれた
関係に設定される。
【０００９】このために、インバータ２３、２６が用い
られる。入力端子２１に与えられる交流信号は、スイッ
チ２２を介して、電極Ａに供給されるとともに、インバ
ータ２３を介して電極Ｃに供給される。また入力端子２
１の交流信号は、９０°位相器２４を介した後、スイッ
チ２５を介して電極Ｂに供給されるとともに、インバー
タ２６を介して電極Ｄに供給される。回転方向を切り換
えるときは、スイッチ２２をインバータ２７側に切り換
えられる。
られる。入力端子２１に与えられる交流信号は、スイッ
チ２２を介して、電極Ａに供給されるとともに、インバ
ータ２３を介して電極Ｃに供給される。また入力端子２
１の交流信号は、９０°位相器２４を介した後、スイッ
チ２５を介して電極Ｂに供給されるとともに、インバー
タ２６を介して電極Ｄに供給される。回転方向を切り換
えるときは、スイッチ２２をインバータ２７側に切り換
えられる。
【００１０】上記の構成のモータによると、上記交流信
号を与えることにより圧電素子１３を介してステータ１
１に対して、円周方向に進行波振動を発生することがで
きる。これによりロータ１５に回転動作が生じる。この
構成によると、ステータ１１は筐体を兼ねることにな
り、部品数、組み立て工数も削減され、構造も簡単とな
り、低コスト、小形化が得られる。
号を与えることにより圧電素子１３を介してステータ１
１に対して、円周方向に進行波振動を発生することがで
きる。これによりロータ１５に回転動作が生じる。この
構成によると、ステータ１１は筐体を兼ねることにな
り、部品数、組み立て工数も削減され、構造も簡単とな
り、低コスト、小形化が得られる。
【００１１】図２には、上記の超音波モータを内蔵した
ビデオカメラの構成例を示している。この構成では、ス
テータ１１の底部に開口部１１ｅが設けられ、この開口
部１１ｅの内側に撮像素子３１が配置されている。ま
た、このステータ１１に内蔵されるロータ３２は、軸状
ではなくリング状であり、故に同軸的に開口を有する。
そして、このロータ３２は、絞り機構３３と一体化され
ている。絞り機構については図３、図４で説明する。
ビデオカメラの構成例を示している。この構成では、ス
テータ１１の底部に開口部１１ｅが設けられ、この開口
部１１ｅの内側に撮像素子３１が配置されている。ま
た、このステータ１１に内蔵されるロータ３２は、軸状
ではなくリング状であり、故に同軸的に開口を有する。
そして、このロータ３２は、絞り機構３３と一体化され
ている。絞り機構については図３、図４で説明する。
【００１２】さらにこのステータ１１は、先端の開口部
が延長されており、その途中位置には、レンズ３４、３
５が設けられている。この構成のビデオカメラによる
と、圧電素子１３に駆動信号を与え、ロータ３２を回転
させると絞り機構３３を駆動して絞り調整を得ることが
できる。
が延長されており、その途中位置には、レンズ３４、３
５が設けられている。この構成のビデオカメラによる
と、圧電素子１３に駆動信号を与え、ロータ３２を回転
させると絞り機構３３を駆動して絞り調整を得ることが
できる。
【００１３】図３には、絞り機構の分解斜視図（図３
（Ａ））と、断面図（図３（Ｂ））を示している。また
図４（Ａ）と図４（Ｂ）には、絞り機構が解放された状
態と絞りきった状態を示している。
（Ａ））と、断面図（図３（Ｂ））を示している。また
図４（Ａ）と図４（Ｂ）には、絞り機構が解放された状
態と絞りきった状態を示している。
【００１４】上記絞り機構は、４枚羽の絞り機構であ
り、基本的には絞り羽根３０１が軸ピン３０２により台
座３０３に可動自在に取り付けられている。絞り羽根３
０１は、うすい銅版や樹脂で構成されている。絞り羽根
３０１には、それぞれガイド穴３０４が形成されてい
る。このガイド穴３０４には、回転板３０５に設けられ
たガイドピン３０６が台座３０３の長穴３０８を貫通し
た後で挿入されている。回転板３０５は、光路３０９を
軸心として回転できる。通常の光学系では突起３１０を
ソレノイドやガルバノメータ等で往復運動させて、回転
板３０５を回転させて、絞り羽根３０１を駆動してい
る。
り、基本的には絞り羽根３０１が軸ピン３０２により台
座３０３に可動自在に取り付けられている。絞り羽根３
０１は、うすい銅版や樹脂で構成されている。絞り羽根
３０１には、それぞれガイド穴３０４が形成されてい
る。このガイド穴３０４には、回転板３０５に設けられ
たガイドピン３０６が台座３０３の長穴３０８を貫通し
た後で挿入されている。回転板３０５は、光路３０９を
軸心として回転できる。通常の光学系では突起３１０を
ソレノイドやガルバノメータ等で往復運動させて、回転
板３０５を回転させて、絞り羽根３０１を駆動してい
る。
【００１５】光路を中心にして回転したガイドピン３０
６は、絞り羽根３０１に設けれているガイド穴３０４を
押すことにより、それぞれの絞り羽根３０１をその軸ピ
ン３０２を中心にして回転させている。図４（Ａ）の動
作状態は、絞りを開いた状態である。ガイド穴３０４
は、光路に対して放射方向へ傾斜を持たせてあるからガ
イドピン３０６が回転板３０５とともに回転移動する
と、カム溝の働きをして絞り羽根３０１の軸ピンを中心
とした回転が可能となる。これにより、図４（Ａ）ある
いは図４（Ｂ）に示すように絞りを開いた状態、閉じた
状態を作ることがでいる。よって、光路の面積が調整さ
れて光量調整が得られる。なお絞り機構は上記の形態に
限らず各種の形態が可能である。
６は、絞り羽根３０１に設けれているガイド穴３０４を
押すことにより、それぞれの絞り羽根３０１をその軸ピ
ン３０２を中心にして回転させている。図４（Ａ）の動
作状態は、絞りを開いた状態である。ガイド穴３０４
は、光路に対して放射方向へ傾斜を持たせてあるからガ
イドピン３０６が回転板３０５とともに回転移動する
と、カム溝の働きをして絞り羽根３０１の軸ピンを中心
とした回転が可能となる。これにより、図４（Ａ）ある
いは図４（Ｂ）に示すように絞りを開いた状態、閉じた
状態を作ることがでいる。よって、光路の面積が調整さ
れて光量調整が得られる。なお絞り機構は上記の形態に
限らず各種の形態が可能である。
【００１６】図５は、さらに別の実施の形態である。こ
の実施の形態では、ロータ４１の一方の面に撮像素子４
２を埋設している。これにより、撮像アングルを調整す
ることができる。撮像素子４２のパッケージ４２ａは絶
縁体であるセラミックあるいはプラスチック等の材質で
形成されている。そしてパッケージ４２ａの中に素子４
２ｂが埋設され、その外側にカバーガラスが設けられて
いる（図５（Ｂ）参照）。他の部分は、先の実施の形態
と同じであるから同一符号を付して説明は省略する。マ
イクロカメラ等の円筒形状をしたビデオカメラでは、従
来ではカメラ全体を回転させて所望の画像を得ていた
が、このような構成のカメラではカメラ筐体を固定した
状態で画像を回転させることができる。撮像素子４２の
端子はブラシ構造により外部のリード線と接続されてい
る。
の実施の形態では、ロータ４１の一方の面に撮像素子４
２を埋設している。これにより、撮像アングルを調整す
ることができる。撮像素子４２のパッケージ４２ａは絶
縁体であるセラミックあるいはプラスチック等の材質で
形成されている。そしてパッケージ４２ａの中に素子４
２ｂが埋設され、その外側にカバーガラスが設けられて
いる（図５（Ｂ）参照）。他の部分は、先の実施の形態
と同じであるから同一符号を付して説明は省略する。マ
イクロカメラ等の円筒形状をしたビデオカメラでは、従
来ではカメラ全体を回転させて所望の画像を得ていた
が、このような構成のカメラではカメラ筐体を固定した
状態で画像を回転させることができる。撮像素子４２の
端子はブラシ構造により外部のリード線と接続されてい
る。
【００１７】図６は、さらに別の実施の形態である。こ
の実施の形態では、ステータ１１の先端開口部に、同軸
的に軸穴を有する平坦部１１ｆが形成されている。そし
てこの平坦部１１ｆに鍔部が係止するように、ロータ５
１の軸がステータ１１内部に挿入されている。ステータ
１１の内部においては、ロータ５１の鍔部がステータ１
１の平坦部１１ｆに押圧されるように、スプリング１１
ｂ、リング１１ｃ等の押圧手段が設けられている。回転
摩擦を軽減するためのベアリング１１ｄ、さらには安定
した同軸回転を実現するためのベアリング機構５２等も
設けられている。
の実施の形態では、ステータ１１の先端開口部に、同軸
的に軸穴を有する平坦部１１ｆが形成されている。そし
てこの平坦部１１ｆに鍔部が係止するように、ロータ５
１の軸がステータ１１内部に挿入されている。ステータ
１１の内部においては、ロータ５１の鍔部がステータ１
１の平坦部１１ｆに押圧されるように、スプリング１１
ｂ、リング１１ｃ等の押圧手段が設けられている。回転
摩擦を軽減するためのベアリング１１ｄ、さらには安定
した同軸回転を実現するためのベアリング機構５２等も
設けられている。
【００１８】この実施の形態では、ロータ５１はターン
テーブルの役割を果たし、雲台として機能する。即ち、
上に乗せられたビデオカメラ６０をパン方向へ回転させ
ることができる。
テーブルの役割を果たし、雲台として機能する。即ち、
上に乗せられたビデオカメラ６０をパン方向へ回転させ
ることができる。
【００１９】
【発明の効果】上記したこの発明の超音波モータ内蔵装
置によれば、モータ構造をそのままその周囲の部品の一
部として構成するようにしたので、構造も簡単であり、
低コストであり、給電も容易となる。
置によれば、モータ構造をそのままその周囲の部品の一
部として構成するようにしたので、構造も簡単であり、
低コストであり、給電も容易となる。
【図１】この発明の一実施の形態を示す図。
【図２】この発明の他の実施の形態を示す図。
【図３】絞り機構の例を示す図。
【図４】絞り機構の動作説明図。
【図５】この発明のまた他の実施の形態を示す図。
【図６】この発明の他の実施の形態を示す図。
１１…ステータ １２…アース電極 １３…圧電素子 １４…平面電極 １５、３２、４１、５１…ロータ。
フロントページの続き (72)発明者 照井 孝 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝マルチメディア技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平４−193079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−234882（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−10593（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (5)
- 【請求項１】交流電圧を印加されて振動を発生する圧電
素子と、前記圧電素子の振動を伝達するステータと、前
記ステータと同軸的に配置されて、当該ステータに押圧
されて回転駆動されるロータと、前記ステータとロータ
とを押圧する押圧手段とを具備し、 前記ステータが筐体となっていることを特徴とする超音
波モータ内蔵装置。 - 【請求項２】交流電圧を印加されて振動を発生する圧電
素子と、前記圧電素子の振動を伝達するステータと、前
記ステータと同軸的に配置されて、当該ステータに押圧
されて回転駆動されるロータと、前記ステータとロータ
とを押圧する押圧手段とを具備し、 前記ステータにより構成され、このステータが前記ロー
タを同軸的に収容するように筒形に構成されるととも
に、先端が開口し、底部に同軸的に第１の開口が設けら
れた筐体部と、 前記ロータに同軸的に設けられた第２の開口と、 前記筐体部の前記先端側に同軸的に設けられた集光レン
ズと、 前記筐体部の前記第１の開口に設けられており、前記集
光レンズで取り込まれた光学像が前記第２の開口、第１
の開口を通して結像される撮像素子とを具備することを
特徴とする超音波モータ内蔵装置。 - 【請求項３】前記ロータの前記第２の開口は、前記ロー
タが回転駆動されることによりその開口面積を可変され
る絞り機能を有したことを特徴とする請求項２記載の超
音波モータ内蔵装置。 - 【請求項４】交流電圧を印加されて振動を発生する圧電
素子と、前記圧電素子の振動を伝達するステータと、前
記ステータと同軸的に配置されて、当該ステータに押圧
されて回転駆動されるロータと、前記ステータとロータ
とを押圧する押圧手段とを具備し、 前記ステータにより構成され、このステータが前記ロー
タを同軸的に収容するように筒形に構成されるととも
に、先端が開口し、底部に同軸的に開口が設けられた筐
体部と、 前記筐体部の前記先端側に同軸的に設けられた集光レン
ズと、 前記筐体部の前記開口に設けられており、前記集光レン
ズで取り込まれた光学像が前記開口を通して結像される
とともに前記ロータに固着された撮像素子とを具備する
ことを特徴とする超音波モータ内蔵装置。 - 【請求項５】交流電圧を印加されて振動を発生する圧電
素子と、前記圧電素子の振動を伝達するステータと、前
記ステータと同軸的に配置されて、当該ステータに押圧
されて回転駆動されるロータと、前記ステータとロータ
とを押圧する押圧手段とを具備し、 前記ステータにより構成され、このステータが前記ロー
タを同軸的に収容するように筒形に構成されるととも
に、先端が開口し、底部に同軸的に開口が設けられた筐
体部と、 前記ロータの延長された一部により構成され、カメラを
支持するためのカメラ支持部とを具備することを特徴と
する超音波モータ内蔵装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10950896A JP3247607B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 超音波モータ内蔵装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10950896A JP3247607B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 超音波モータ内蔵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09298890A JPH09298890A (ja) | 1997-11-18 |
| JP3247607B2 true JP3247607B2 (ja) | 2002-01-21 |
Family
ID=14512050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10950896A Expired - Fee Related JP3247607B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 超音波モータ内蔵装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3247607B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7671510B2 (en) | 2005-12-13 | 2010-03-02 | Hitachi Maxell, Ltd. | Ultrasonic actuator, driving method of the ultrasonic actuator, lens driver, and portable device |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP10950896A patent/JP3247607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09298890A (ja) | 1997-11-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |