JP7409658B2 - アクチュエータ - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、振動型アクチュエータの一形態である回転型の超音波モータに関する。図1は、本実施形態に係る超音波モータ1の構成例の概略を示す図である。図1は、超音波モータ1の構造が見えるように、各部が切断された状態を示している。
ステータ3及びロータ4の構成について、図2を参照してさらに詳しく説明する。図2は、ステータ3及びロータ4の接触部41の一部分の円周方向に沿った縦断面の一例を模式的に示す図である。図2では、各部の構成を模式的に示しており、寸法比などは実際と異なる。
本実施形態では、第1の凹部24の、第1の凸部23を基準とした深さ、幅及びピッチは、均一であり、第2の凹部26の、第2の凸部25を基準とした深さ、幅及びピッチは、均一である。ここで、均一とは、実質的に均一であることを意味し、厳密に均一であることのみならず、概ね均一であることをも含む。これら深さ、幅及びピッチを均一にすることで、超音波モータ1の設計も製造も容易となる。しかしながら、これに限らず、これらは、不均一であってもよい。すなわち、複数ある第1の凹部24の各々は、深さ又は幅が互いに異なってもよいし、それらの間隔が場所によって異なってもよい。また、複数ある第2の凹部26の各々は、深さ又は幅が互いに異なってもよいし、それらの間隔が場所によって異なってもよい。これら不均一な場所があることで振動系の共振のピークを減衰させたり分散させたりする調節ができるので、可聴域の耳障りな音を低減させることなどができる。
〈第1の凹部及び第2の凹部の体積〉
第1の凸部23の頂部の面を基準とした第1の凹部24の体積の合計、すなわち、第1の凹部24の溝部分の体積の合計を、第1の体積とする。第2の凸部25の頂部の面を基準とした第2の凹部26の体積の合計、すなわち、第2の凹部26の溝部分の体積の合計を、第2の体積とする。このとき、第1の体積は、第2の体積よりも大きい。このような構成により、弾性体11は、おおよそ第1の面21側で低弾性となり、第2の面22側で高弾性となり、弾性体11内で弾性が不均一となる。
第1の凸部23の頂部を基準とした第1の凹部24の深さを第1の深さH1とし、第2の凸部25の頂部を基準とした第2の凹部26の深さを第2の深さH2とし、第1の面21と第2の面22との間隔を高さHとする。このとき、図2に示す本実施形態の場合のように、
H1>H2、かつ
H1+H2<H
が成り立つことが好ましい。
第1の凹部24又は第2の凹部26は、体積が同じであれば、幅が大きいよりも深さが深い方が、第1の凸部23又は第2の凸部25が振動しやすくなるので好ましい。したがって、幅が広い溝が少数あるよりも、幅が狭い溝が多数ある方が好ましい。
本実施形態のように、振動波の進行方向、すなわち、弾性体11の円周方向について、第1の凹部24の位置と第2の凹部26の位置とはずれており、第1の凹部24と第2の凹部26とが弾性体11の厚さ方向に向き合って配置されることが少ないことが好ましい。このようなずれた配置にすることで、弾性体11の強度が確保される。
弾性体11と圧電素子15との接合に、熱硬化性接着剤が用いられてもよい。熱硬化性接着剤が用いられるとき、ステータ3の製造において、熱硬化性接着剤を介して弾性体11と圧電素子15とが重ね合わされた後、これらは加熱される。弾性体11の熱膨張係数と圧電素子15の熱膨張係数とは異なる。加熱による変形は、圧電素子15よりも弾性体11の方が大きいので、加熱により接着剤が硬化した後、ステータ3を冷却すると歪みが生じることになる。本実施形態では、弾性体11の接合面である第2の面22に第2の凹部26が設けられていることで、弾性体11の変形がある程度吸収されるので、熱膨張係数の差による歪みが小さくなる。その結果、圧電体12が割れることが防止されたり、接着後の歪みを除去するための加工時間が短縮されて製造効率が向上したりする。また、本実施形態によれば、圧電体12に時々発生する製造工程で発見が難しいマイクロクラックの発生率が大幅に低減するため、超音波モータ1の信頼性や寿命が向上する。弾性体11と圧電素子15との接合に、ロウ付け等が用いられても同様である。
2 ベース
3 ステータ
4 ロータ
5 シャフト
6 ベアリング
7 皿バネ
8 カバー
11 弾性体
12 圧電体
13 分極用電極
14 駆動電極
15 圧電素子
21 第1の面
22 第2の面
23 第1の凸部
24 第1の凹部
25 第2の凸部
26 第2の凹部
28 隙間
41 接触部
61 中立面
Claims (11)
- 第1の凸部及び第1の凹部が複数形成された第1の面と、第2の凸部及び第2の凹部が複数形成された前記第1の面と反対側の第2の面とを有する弾性体と、
圧電体と複数の電極とを有し、前記弾性体の前記第2の面に接合しており、各々の電極に位相の異なる電圧が印加されることで前記弾性体に進行性の振動波を生じさせるように構成された圧電素子と、
前記弾性体の前記第1の面に加圧接触しており、前記振動波によって前記弾性体に対して相対的に動くように構成された対向部材と
を備え、
前記第1の凹部の深さを第1の深さH1とし、
前記第2の凹部の深さを第2の深さH2とし、
前記第1の面と前記第2の面との間隔をHとしたときに、
H1>H2、かつ
H1+H2<H
である、
アクチュエータ。 - 第1の凸部及び第1の凹部が複数形成された第1の面と、第2の凸部及び第2の凹部が複数形成された前記第1の面と反対側の第2の面とを有する弾性体と、
圧電体と複数の電極とを有し、前記弾性体の前記第2の面に接合しており、各々の電極に位相の異なる電圧が印加されることで前記弾性体に進行性の振動波を生じさせるように構成された圧電素子と、
前記弾性体の前記第1の面に加圧接触しており、前記振動波によって前記弾性体に対して相対的に動くように構成された対向部材と
を備え、
少なくとも前記圧電体の分極の向きが互いに異なる区分と区分との境界に対応する位置には、前記第2の凹部が設けられている、
アクチュエータ。 - 第1の凸部及び第1の凹部が複数形成された第1の面と、第2の凸部及び第2の凹部が複数形成された前記第1の面と反対側の第2の面とを有する弾性体と、
圧電体と複数の電極とを有し、前記弾性体の前記第2の面に接合しており、各々の電極に位相の異なる電圧が印加されることで前記弾性体に進行性の振動波を生じさせるように構成された圧電素子と、
前記弾性体の前記第1の面に加圧接触しており、前記振動波によって前記弾性体に対して相対的に動くように構成された対向部材と
を備え、
前記第1の凹部の、前記第1の凸部を基準とした深さ、幅及びピッチは、概ね均一であり、
前記第2の凹部の、前記第2の凸部を基準とした深さ、幅又はピッチは、不均一である、
アクチュエータ。 - 前記弾性体において、前記第1の凸部を基準とした前記第1の凹部の体積の合計である第1の体積は、前記第2の凸部を基準とした前記第2の凹部の体積の合計である第2の体積よりも大きい、請求項1~3の何れかに記載のアクチュエータ。
- 前記第1の凹部の、前記第1の凸部を基準とした深さ、幅及びピッチは、概ね均一であり、
前記第2の凹部の、前記第2の凸部を基準とした深さ、幅及びピッチは、概ね均一である、
請求項1又は2に記載のアクチュエータ。 - 前記第1の凹部の深さを第1の深さH1とし、
前記第2の凹部の深さを第2の深さH2とし、
前記第1の面と前記第2の面との間隔をHとしたときに、
H1>H2、かつ
H1+H2<H
である、請求項2又は3に記載のアクチュエータ。 - 前記振動波の進行方向について、各々の前記第1の凹部の位置と、各々の前記第2の凹部の位置とはずれている、請求項1~6の何れかに記載のアクチュエータ。
- 前記振動波の進行方向について、前記第2の凹部の少なくとも何れか一つの位置は、前記第1の凹部の位置と一致している、請求項1~6の何れかに記載のアクチュエータ。
- 前記圧電体の分極の向きが互いに異なる区分と区分との境界の少なくとも何れか一か所に対応する位置には、前記第2の凹部が設けられている、請求項1~8の何れかに記載のアクチュエータ。
- 前記弾性体と前記圧電素子との接合に、熱硬化性接着剤又はロウ付けが用いられている、請求項1~9の何れかに記載のアクチュエータ。
- 前記第1の凹部は、前記第1の凸部の頂部をつなぐ面において、前記振動波の進行方向に対して垂直な方向に設けられた断面形状が長方形の溝であり、
前記第2の凹部は、前記第2の凸部の頂部をつなぐ面において、前記振動波の進行方向に対して垂直な方向に設けられた断面形状が長方形の溝である、
請求項1~10の何れかに記載のアクチュエータ。
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JP2002142473A (ja) | 2000-11-02 | 2002-05-17 | Canon Inc | 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置 |
JP2017108619A (ja) | 2015-11-27 | 2017-06-15 | キヤノン株式会社 | 超音波モータ、駆動制御システム、光学機器および振動子 |
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