JPH01107673A - 超音波モータ - Google Patents

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】 、産業上の利用分野 本発明は、超音波モータに関し、特に、分極された円筒
状圧電振動子の内外周面に電極を設け、該圧電振動子の
表面において励振される進行波により、該圧電振動子に
圧接したロータを回転させる超音波モータに関するもの
である。　　“従来の技術 従来、この種の超音波モータとして、第１θ図に示す構
成のものが提案されている。該モータに用いる円筒状の
圧電振動子ｌには、その内周面に周方向に分割して複数
の電極２を設けると共に、外周面にアース接続した電極
３を設け、上記複数の電極２を図示のように結線すると
共に隣接する電極は９０°移相器４を介して交流電源５
に接続し、隣接する電極２に９０°位相がズした高周波
電圧を印加するよとにより、圧電振動子Ｉの表面を伸縮
運動させて進行波を発生させている。このように進行波
が発生する圧電振動子ｌの外周面にロータを圧接して上
記進行波によりロータに回転力を与えるため、ロータを
２分割し、該２分割したロータ６Ａ、６Ｂをスプリング
７Ａ１７Ｂで連結して圧電振動子ｌの外周面に加圧して
当接させてい・る。

上記したように、従来の装置では、ロータを圧接させる
ために、ロータを２分割してスプリングを介設している
ため、部品点数が多くなり、組み付けに手数がかかると
共に、圧電振動子ｌの外周面に設けた電極３がロータ６
Ａおよび６Ｂとの摺接で摩耗が生じ、耐久性に問題があ
る。

発明の目的 本発明は、上記した問題に鑑みてなされたもので、円筒
状圧電振動子に対するロータの圧接機構を簡単とすると
共に、ロータとの摺接による電極の摩耗を解消し、かつ
、ロータの出力を向上してモータの効率アップを図るも
のである。

発明の構成 本発明は、上記した目的を達成するために、分極された
円筒状圧電振動子の周面に電極を設け、該圧電振動子に
対して一端開口の円筒状ロータを同心に外嵌し、該ロー
タを圧電振動子に対してバネで付勢してロータの端面を
圧電振動子の一端面に圧接すると共に内周面を圧電振動
子の外周面に当接し、圧電振動子の端面および周面に発
生する進行波によりロータの端面および周面を回転させ
、この端面と周面とに与えられる相乗した回転力により
２倍の出力でロータに取り付けたシャフトを回転させる
構成としたことを特徴とする超音波モータを提供するも
のである。

さらに、本発明は、圧電振動子を上下２段設け、各圧電
振動子の内周面に夫々電極を設け、これら電極を一方側
は９０°移相器を介して発信器に接続すると共に、上下
２段の圧電振動子の外周面に圧接するロータの周壁部を
アース接続した構成とし、２段の圧電振動子の外周面に
発生する進行波によりロータを回転することによりロー
タの回転力を増大し、かつ、ロータの周壁部をアース接
続とすることにより圧電振動子外周面に電極を設けなく
ても良いので電極の摩耗を防止するものであ及鼻鯉 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する
。

所定厚の円筒状に形成した圧電振動子１Ｏ１１１を設け
、これら圧電振動子１Ｏ１２を上下に連接して上下２段
に構成している。これら圧電振動子１Ｏ１１１の内周面
には円筒状に形成した電極１２）！３を取り付け、これ
ら電極！２．１３を第２図に示すように周方向に分離し
て分極方向を図示の如く、（＋）、（−）、（＋）、（
−）・・・とすると共に、電極１２と１３とのピッチを
ズラせた配置としている。上記電極１２と１３は、第４
図に示すように、増幅器２１．．２２に夫々接続し、こ
れら増幅器２１１２２を、増幅器２２側は９０°移相器
２３を介して発信器２４に接続している。

上記上下２段に連接した圧電振動子ｌ０１１１に対して
、底面開口の円筒状のロータ１４を外嵌し、その上端壁
部１４ａを圧電振動子！Ｏの上端面に、周壁部１４ｂを
連接する圧電振動子１０および１１の外周面に当接させ
ている。該ロータ１．４はその上端壁部１４ａをバネ１
５で圧電振動子１０側へ付勢することにより、上記ロー
タ１４が圧電振動子１０の端面への圧接することを確保
している。このように圧電振動子１０およびｌ！の外周
面に当接されるロータ１４を導電材で形成し、該ロータ
■４をアース接続することにより、圧電振動子ｌＯ１■
菫の外周面に電極を設けず、ロータ１４との摺接面に設
ける電極を無くして電極の摩損を防止している。

上記圧電振動子１０，１．１を用いたモータの構造は第
１図に示すように、内周面に電極１２．１３を取り付け
た上下２段の圧電振動子１０，１１をケーシング１９上
に吸振板２０を介して設置し、連接した圧電振動子ｔｏ
、ｔｔに対してロータＩ４を嵌合している。該ロータ１
４にはその軸芯位置に設けた孔１４ｃにシャフト１６を
取り付けており、該口＝り１４の上端壁部にバネ１５を
配置した状態でカバーケーシング１７を取り付け、バネ
１５でロータ１４を圧電振動子ＩＯに押圧している。ロ
ータ１４に取り付けたシャフト１６は、その下端をケー
シング１９の軸受部１９ａで回転自在に支持すると共に
、カバーケーシング１７のシャフト取出孔１７ａにベア
リング１８を介して回転自在支持してケーシング外方へ
突出させている。

上記した構成の超音波モータにおいては、増幅器２１．
２２より第５図に示すように９０°位相のずれた高周波
電圧が電極１２と１３とに印加されることにより、圧電
振動子ｔｏＳ　ｔｔに屈曲振動が発生される。該屈曲振
動は、第６図に示すように、圧電振動子１０．１１の上
下端面１０ａ、１１ａに上下方向の伸縮を生じさせると
共に、周壁部１０ｂ、ｌｌｂに周方向の伸縮を生じさせ
る。

上記端面側の伸縮により第７図（Ｉ）に示すように端面
に進行波が発生して端面に圧接されるロータ端面１４ａ
を回転移動させると共に、上記周面側の伸縮により第７
図（ｎ）に示すように周方向に進行波を発生し、圧接す
るロータ周壁部１４ｂを周方向に回転させる。

上記圧電振動子１Ｏ１１１の外周面に生じる進行波は第
８図に示す通りであり、この進行波のピッチ、が上下圧
電振動子１０と１１で異なることにより、圧電振動子を
１段の場合と比較して略２倍の接触面積となるので回転
力がロータ周壁部１４ｂに与えられる。また、圧電振動
子ｔｏ、ｔｔの上下面に生じる進行波は第９図に示すご
とく、上段の圧電振動子１０の上面に相乗的な進行波を
発生するので回転力がロータ１４に与えられる。

本発明は上記実施例に限定されず、圧電振動子を１段と
してもよく、その場合にも、１つの圧電振動子の端面と
周面との両方の進行波によりロータを回転させるように
すると、いずれか一方の進行波でロータを回転していた
場合と比較して出力を大きく出来る。また、圧電振動子
の外周面に電極を配置すると共にロータ周壁部を圧電振
動子の内孔面に嵌合して、ロータ周壁部と電極の位置を
互いに置き換えるようにしてもよい。

発明の効果 以上の説明より明らかなように、本発明によれば、圧電
振動子の周面に電極を設は分極させた圧電振動子に対し
て、一端開口の円筒状としたロータを嵌合し、圧電振動
子の進行波が発生する端面および周面の両方にロータの
端面と周面を圧接してロータに回転力を伝える構成とし
、たことにより、一方の進行波によりロータを回転する
場合と比較してより大きな出力を得ることが出来、モー
タの効率がアップする。しかも、従来のように周面で圧
接させる場合に比較して、端面側をバネで付勢してロー
タを圧電振動子に圧接しているため、簡単に圧接するこ
とが出来、部品点数および組付工数を削減することが出
来る。また、ロータ自体をアース接続してロータと摺接
する圧電振動子の周面に電極を設けない場合には、電極
の摩耗による耐久性の低下を防止出来るなどの種々の利
点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるモータの断面図、第２図は第１
図の分解斜視図、第３図は圧電振動子の一部破断斜視図
、第４図は上記電極を展開した状態を示すと共に発信器
への接続状態を示す図面、第５図は上記電極へ印加され
た高周波電圧のタイミングチャート、第６図は圧電振動
子の伸縮作動の原理を示す斜視図、第７図（１）および
第７図（ＩＩ）は圧電振動子に発生する進行波によるロ
ータの回転を原理的に示す図面、第８図は圧電振動子の
外周部に発生する進行波によりロータ１４が回転する状
態を示す平面図、第９図は圧電振動子の上下面に発生す
る進行波によりロータ１４が回転する状態を示す正面図
、第１θ図は従来例を示す図面である。 １０．１１・・圧電振動子、 １２．１３・・電極、　　１４・・ロータ、１５・・バ
ネ、　　　　　１６・・シャフト、２１．２２・・増幅
器、 ２３・・９０°移相器、２４・・発信器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）分極された円筒状圧電振動子の周面に電極を設け
   、該圧電振動子に対して一端開口の円筒状ロータを同心
   に嵌合し、該ロータを圧電振動子に対してバネで付勢し
   てロータの端面を圧電振動子の一端面に圧接すると共に
   内周面を圧電振動子の外周面に当接し、圧電振動子の端
   面および周面に発生する進行波によりロータの端面およ
   び周面を回転させ、この端面と周面とに与えられる相乗
   した回転力によりロータを回転させる構成としたことを
   特徴とする超音波モータ。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の超音波モータにおい
   て、圧電振動子を上下２段設け、各圧電振動子の内周面
   に夫々電極を設け、これら電極を一方側は９０゜移相器
   を介して発信器に接続すると共に、上下２段の圧電振動
   子の外周面に圧接するロータの周壁部をアース接続した
   ことを特徴とする超音波モータ。