JP5412308B2 - 超音波モータ - Google Patents
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Description
第1実施形態に係る超音波モータ100は、縦1次共振振動とねじれ2次共振振動の合成により楕円振動を発生させるものであり、図1、図2に示すように、振動子101及びロータ102を備える。
振動子101は、中心軸100c(回転軸)に垂直な断面が矩形状の長さ比率を有する、略直方体形状の圧電素子である。ロータ102は、略円板状をなし、その下面が振動子101の楕円振動発生面101aに設けた摩擦接触部材103a、103bに接し、振動子101の楕円振動発生面101aと直交する中心軸100cを回転軸として回転駆動される。
振動子101(圧電素子)の節近傍にはホルダ110が固着される。振動子101の楕円振動発生面101aとホルダ110との間には、シャフト105、ロータ102、ベアリング107、押圧バネ108、バネ押さえリング109が順に配置される。この配置は、中心軸100cに対して同心状に行われる。
図6(b)に示すように、第2圧電シート140には、その長手方向(図6の上下方向)の略中央に、+相の第1内部電極141aと+相の第2内部電極142aが、互いに対向するように離間して配置されている。
なお、図1、図2においては外部電極の図示を省略している。
第2実施形態に係る超音波モータは、縦1次共振振動とねじれ3次共振振動の合成により楕円振動を発生させる点が第1実施形態に係る超音波モータ100と異なる。圧電シート以外の構成は第1実施形態に係る超音波モータ100と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、圧電シート以外の構成についての詳細な説明は省略する。
図12(b)に示すように、第2圧電シート240には、+相の第1内部電極241a、+相の第2内部電極242a、+相の第3内部電極243a、及び+相の第4内部電極244aが形成されている。+相の第1内部電極241aと+相の第3内部電極243aは、第2圧電シート240の長手方向(図12の上下方向)上部において互いに対向するように離間して配置され、+相の第2内部電極242aと+相の第4内部電極244aは、第2圧電シート240の長手方向の下部において互いに対向するように離間して配置されている。
また、端部243bに形成された外部電極は、積層圧電素子220の右側面220R上の+相の第1外部電極群221R、及び+相の第5外部電極群225Rを構成し、端部244bに形成された外部電極は、積層圧電素子220の右側面220R上の+相の第4外部電極群224R、及び+相の第8外部電極群228Rを構成する(図13、図14)。
また、端部253bに形成された外部電極は、積層圧電素子220の右側面220R上の−相の第2外部電極群222R、及び−相の第6外部電極群226Rを構成し、端部254bに形成された外部電極は、積層圧電素子220の右側面220R上の−相の第3外部電極群223R、及び−相の第7外部電極群227Rを構成する(図13、図14)。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
第3実施形態に係る超音波モータは、縦1次共振振動とねじれ2次共振振動の合成により楕円振動を発生させるものであり、外部電極群を積層圧電素子320の底面に配置させるような内部電極パターンを備える点が第1実施形態に係る超音波モータ100と異なる。その他の構成は第1実施形態に係る超音波モータ100と同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、圧電シート以外の構成についての詳細な説明は省略する。
図18(b)に示すように、第2圧電シート340には、その長手方向(図18の上下方向)の略中央に、+相の第1内部電極341aと+相の第2内部電極342aが、互いに対向するように離間して配置されている。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態と同様である。
第4実施形態に係る超音波モータは、縦1次共振振動とねじれ3次共振振動の合成により楕円振動を発生させるものであり、外部電極群を積層圧電素子420の底面に配置させるような内部電極パターンを備える点が第2実施形態に係る超音波モータと異なる。その他の構成は第2実施形態に係る超音波モータと同様であって、同じ部材については同じ参照符号を使用し、圧電シート以外の構成についての詳細な説明は省略する。
図22(b)に示すように、第2圧電シート440には、+相の第1内部電極441a、+相の第2内部電極442a、及び+相の第4内部電極444aが形成されている。+相の第2内部電極442aと+相の第4内部電極444aは、第2圧電シート440の長手方向(図22の上下方向)の下部において互いに対向するように離間して配置されている。+相の第1内部電極441aは、+相の第2内部電極442aの上方に離間して配置されている。
なお、その他の構成、作用、効果については、第1実施形態又は第2実施形態と同様である。
100c 中心軸(回転軸)
101 振動子
101a 楕円振動発生面
101f 長辺
101s 短辺
102 ロータ
103a、103b 摩擦接触部材
105 シャフト
107 ベアリング
108 押圧バネ
109 バネ押さえリング
110 ホルダ
111 シャフト固定リング
120 積層圧電素子
120A、120B、120C、120D 領域
120L 左側面
120R 右側面
121L +相の第1外部電極群
121R +相の第1外部電極群
122L −相の第2外部電極群
122R −相の第2外部電極群
123L +相の第3外部電極群
123R +相の第3外部電極群
124L −相の第4外部電極群
124R −相の第4外部電極群
130 第1圧電シート
140 第2圧電シート
140L、140R 長辺
141a +相の第1内部電極
141b 端部
142a +相の第2内部電極
142b 端部
150 第3圧電シート
150L、150R 長辺
151a −相の第1内部電極
151b 端部
152a −相の第2内部電極
152b 端部
200c 中心軸(回転軸)
220 積層圧電素子
220A、220B、220C、220D 領域
220L 左側面
220R 右側面
221L +相の第1外部電極群
221R +相の第1外部電極群
222L −相の第2外部電極群
222R −相の第2外部電極群
223L −相の第3外部電極群
223R −相の第3外部電極群
224L +相の第4外部電極群
224R +相の第4外部電極群
225L +相の第5外部電極群
225R +相の第5外部電極群
226L −相の第6外部電極群
226R −相の第6外部電極群
227L −相の第7外部電極群
227R −相の第7外部電極群
228L +相の第8外部電極群
228R +相の第8外部電極群
230 第1圧電シート
240 第2圧電シート
240L、240R 長辺
241a +相の第1内部電極
241b 端部
242a +相の第2内部電極
242b 端部
243a +相の第3内部電極
243b 端部
244a +相の第4内部電極
244b 端部
250 第3圧電シート
250L、250R 長辺
251a −相の第1内部電極
251b 端部
252a −相の第2内部電極
252b 端部
253a −相の第3内部電極
253b 端部
254a −相の第4内部電極
254b 端部
300c 中心軸(回転軸)
320 積層圧電素子
320A、320B、320C、320D 領域
320U 底面
321L +相の第1外部電極群
321R +相の第1外部電極群
322L −相の第2外部電極群
322R −相の第2外部電極群
323L +相の第3外部電極群
323R +相の第3外部電極群
324L −相の第4外部電極群
324R −相の第4外部電極群
330 第1圧電シート
340 第2圧電シート
340U 底辺
341a +相の第1内部電極
341b 端部
342a +相の第2内部電極
342b 端部
350 第3圧電シート
350U 長辺
351a −相の第1内部電極
351b 端部
352a −相の第2内部電極
352b 端部
400c 中心軸(回転軸)
420 積層圧電素子
420A、420B、420C、420D 領域
420U 底面
421L +相の第1外部電極群
421R +相の第1外部電極群
422L −相の第2外部電極群
422R −相の第2外部電極群
423L +相の第3外部電極群
423R +相の第3外部電極群
424L −相の第4外部電極群
424R −相の第4外部電極群
430 第1圧電シート
440 第2圧電シート
440U 底辺
441a +相の第1内部電極
442a +相の第2内部電極
442b 端部
444a +相の第4外部電極群
444b 端部
450 第3圧電シート
450U 長辺
451a −相の第1内部電極
452a −相の第2内部電極
452b 端部
453a 結線用電極
454a −相の第4内部電極
454b 端部
Claims (3)
- 中心軸に垂直な断面が矩形状の長さ比率を有する振動子と、前記振動子の楕円振動発生面に接して前記振動子の前記楕円振動発生面と直交する前記中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備えた超音波モータであって、
前記振動子の前記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と、前記回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動又はねじれ3次共振振動とを合成することにより、前記楕円振動を形成してなり、
前記振動子の前記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と、前記回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動又はねじれ3次共振振動と、の共振周波数がほぼ一致するように、前記振動子の前記矩形状の長さ比率を設定し、
前記振動子は、前記中心軸に垂直な面内において複数の領域を有し、
前記複数の領域は、前記中心軸に沿った方向における変位が隣り合う領域で互いに異なり、
前記振動子は、その分極方向と垂直な方向に伸縮することを特徴とする超音波モータ。 - 前記複数の領域の各領域は単一の方向にそれぞれ変位し、これにより、前記回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動が形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
- 前記複数の領域の各領域は互いに異なる方向の複数の変位をそれぞれ含み、これにより、前記回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動が形成されることを特徴とする請求項1に記載の超音波モータ。
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