JPH01107669A - 超音波リニアモータ - Google Patents

超音波リニアモータ

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JPH01107669A
JPH01107669A JP62310673A JP31067387A JPH01107669A JP H01107669 A JPH01107669 A JP H01107669A JP 62310673 A JP62310673 A JP 62310673A JP 31067387 A JP31067387 A JP 31067387A JP H01107669 A JPH01107669 A JP H01107669A
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内野 研二
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
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    • HELECTRICITY
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    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
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    • H02N2/003Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Linear Motors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、圧電振動子または電歪振動子を用いたリニア
モータに関する。
「従来技術およびその問題点」 圧電振動子や電歪振動子を利用したモータは、従来各種
提案されているが、特開昭58−148682号は振動
子の界面に励振される横波と縦波の合成された進行波に
よって駆動力を得るモータを提案している。この超音波
振動を利用したモータは、その進行波を縦波と横波を合
成しで得でいるために、電歪素子に特定の分極処理を施
し、これらに位相の異なる二つ以上の周波電圧を撮動子
に印加しなければならない、このためその製造工程が複
雑で、また電源回路も複雑なものを要した。
「発明の目的」 本発明は、以上の超音波モーフとは異なる動作原理によ
って作動し、製造が容易で、かつ振動子として特別なも
のを要しない、新規な超音波りニアモータを得ることを
目的とする。
「発明の概要」 本発明のリニアモーフは、共振周波数の異なる二本の駆
動足に、圧電振動子または電歪振動子によって振動を与
えると、二本の駆動足の一方がたわみ共振をして−いる
とき、他方の足はたわみ振動をせず、その結果、リニア
な駆動力が得られることに着目してなされたものである
すなわち本発明は、弾性体からなる移動子に、運動方向
に離間させて、共振周波数の異なる二本の駆動足を設け
、この移動子に、二本の駆動足に振動を与える圧電振動
子または電歪振動子を設け、この圧電振動子または電歪
振動子に所定の周波電圧を印加することを特徴としてい
る。二本の駆動足の一方の足のたわみ共振と他方の足の
たわみ振動は、二本の駆動足の共振周波数、および圧電
振動子または電歪振動子に加える周波電圧の周波数によ
って変化する。よって周波数を変化させることによって
、移動速度の調整および移動方向の変換を行なうことが
できる。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第1図、第
2図は本発明による超音波リニアモータの第一の実施例
を示すものである。移動子10は、左右の駆動足11.
12と、この駆動足11.12の高ざ方向の中間部を接
続する接続部13を有しで、略H字状をしている。この
駆動足11と12は、接続部13からの一方の突出部が
走行足11a、12aを構成し、その下端面が走行面2
0と接触する。また他方の突出部は伝達足11b、12
1)を構成し、その間にスペーサ14を介して圧電振動
子または電歪振動子(以下単に振動子という)15が挟
着されている。これらの要素の接着は例えばエポキシ樹
脂系の接着材によって行なうことができる。
移動子10は、弾性材料、例えばアルミニウム、黄銅、
ステンレス、鉄、合成樹脂材料、セラミック材料、ガラ
く材料、あるいはこれら11合した複合材料等、振動を
良好に伝達し得る弾性材料(音響材料)から構成される
また振動子15は、積層型の圧電または電歪素子、単板
の圧電または電歪素子から構成されるもので、駆動周波
電圧を加えると、それ自体がその周波電圧の周波数に応
じた周波数で伸縮する。そしてこの伸縮(振動)が、伝
達足11bと伝達足12bを介し、走行足11aと走行
足12aに増幅されて伝達される。第1図、第2図の実
施例の移動子10の8字形状は、振動子15の振動を増
幅して走行足11a、12aに伝達するモめに効果的で
ある。
そして本発明は、以上の移動子10の駆動足11と12
の共振周波数を異ならせたうえで、撮動子15に所定の
周波数の駆動電圧を加えるようにしたものである。駆動
足11と12の共振周波数は、例えばその厚さを違える
ことにより異ならせることができる。この共振周波数は
、振動子15−に加える駆動電圧の周波数を勘案しで決
定する0例えば振動子15に加える駆動電圧の周波数を
50 k Hzおよび45kHzとするときには、駆動
足11と12の一方(例えば駆動足11)の共振周波数
を50k)lz%駆動足12を45kHzとする。この
ように駆動足11と12の共振周波数を撮動子15に加
える駆動電圧の周波数と同一に設定すると、最も効率的
に、駆動足11と12を振動させてリニアな駆動力を得
ることができる。
上記構成の本超音波リニアモータは、振動子15に50
 k fl zの駆動周波数の駆動電圧を与えると、移
動子10が第3図(A)に示すように左行し、45k)
Izの駆動電圧を与えると同図CB)に示すように右行
する。
その理由は次の通りであると考えられる。いま振動子1
5に所定の駆動電圧を与えると、駆動足11と12は上
下に振動(たて振動)する、ところが、左右の駆動足1
1と12は、その共振周波数が異なるため、これと同一
の共振周波数をもつ一方の駆動足11(12)はたわみ
共振するが、共振周波数の異なる他方の駆動足12(1
1)はたわみ振動しない、このたて振動とたわみ振動は
合成されて楕円運動となる。このため、一方の駆動足1
1(12)は左右への推力となるが、他方の駆動足12
(11)はたて振動のみの運動であって浮力としで作用
する。つまり左右の運動の妨げにはならず、その結果、
リニアな駆動力が得られる。そして、移動子10の移動
方向は、振動子15に与えられる駆動電圧の周波数を、
駆動足11の共振周波数と同一にするか、駆動足12の
共振周波数と同一にするかによって、設定することがで
きる。
なお、上記の動作原理は一つの推論であるが、本すニア
モークは、実際に駆動することができ、したがって、動
作原理が仮に以上とは異なっていたとしても、本発明の
範囲は狭められない。
第4図は、本発明の第二の実施例を示すものである。こ
の実施例は、駆動足(走行足)11.12の一端部に接
続部13を設け、この接続部13の基部側において、駆
動足11と12の間に振動子15を挟着しでなるもので
ある。この実施例によっても、移動子10のリニアな駆
動が原理的に実現可能である。
第5図は、本発明の第三の実施例を示すものである。こ
の実施例は、駆動足(走行足)11.12の一端部に接
続部13を設けるのは第二の実施例と同じであるが、振
動子157&この接続部13上に設けである点が異なる
駆動足11と12の共振周波数自体は、その足の長さの
変更、材質の変更等によって、任意の値とすることがで
き、よって振動子15に与える駆動周波数と相俟ち、所
要の移動特性のりニアモータを得ることができる。
なお駆動足11と12の高さおよび間隔は、以上の動作
が得られるように定めればよいが、その高ざhを約10
mm、間隔lを約20mmとしたところ、よい結果が得
られた。
「発明の効果」 以上のように本発明の超音波リニアモータは、従来の超
音波モータとは異なる動作原理を持つものであって、し
かも極めて簡単な構造の移動子と、特別な分極処理を要
しない圧電撮動子または電歪振動子とによって構成する
ことができる。また移動方向の変更も圧電振動子または
電歪振動子に加える駆動電圧の周波数の変更で行なうこ
とができ、製造および使用が容易な新規なりニアモータ
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の超音波リニアモータの第一の実施例を
示す正面図、第2図は第1図における移動子の斜視図、
第3図(A)、CB)は本発明によるリニアモータの動
作原理を示す、駆動足の変形の様子を拡大して描いた模
式図、第4図は本発明の第二の実施例を示す正面図、第
5図は本発明の第三の実施例を示す正面図である。 10・・・移動子、11.12・・・駆動足、11a。 12 a−・・走行足、11b、12b−・・伝達足、
13・・・接続部、15・・・振動子、20−・・走行
面。 特許出願人  アルプス電気株式会社 同代理人    三 浦 邦 夫 同   松井 茂

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)弾性体からなる移動子に、運動方向に離間させて
    、共振周波数の異なる二本の駆動足を設け、かつこの移
    動子に、上記二本の駆動足に振動を与える圧電振動子ま
    たは電歪振動子を設け、この圧電振動子または電歪振動
    子に所定の周波電圧を印加することを特徴とする超音波
    リニアモータ。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、移動子は、二本
    の駆動足の中間に、両足を接続する接続部を有し、この
    接続部の一方の側の駆動足の間に圧電振動子または電歪
    振動子が挟着され、他方の側の駆動足が走行面に当接す
    る超音波リニアモータ。
  3. (3)特許請求の範囲第1項において、移動子は、二本
    の駆動足の端部に、両足を接続する接続部を有し、この
    二本の駆動足の接続部側の基部の間に、圧電振動子また
    は電歪振動子が挟着されている超音波リニアモータ。
  4. (4)特許請求の範囲第1項において、移動子は、二本
    の駆動足の端部に、両足を接続する接続部を有し、この
    接続部上に圧電振動子または電歪振動子が配設されてい
    る超音波リニアモータ。
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