JPH01107678A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH01107678A JPH01107678A JP62264686A JP26468687A JPH01107678A JP H01107678 A JPH01107678 A JP H01107678A JP 62264686 A JP62264686 A JP 62264686A JP 26468687 A JP26468687 A JP 26468687A JP H01107678 A JPH01107678 A JP H01107678A
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- ultrasonic motor
- piezoelectric elements
- ring
- convex portion
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- Pending
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 4
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、圧電素子を利用した超音波モータに関する。
（従来の技術）
圧電素子を用いた超音波モータの研究、開発が行われて
いるが、その原理、構造もさまざまである。例えば、弾
性進行波を利用し回転運動を行う超音波モータは、第１
３図にその分解斜視図′を示すように、弾性体リング２
１に複数個の圧電素子２２を取り付け、この圧電素子２
２を位相の異なる信号で順次駆動すると、弾性体リング
２１には楕円運動を行う弾性進行波が発生し、この弾性
進行波によって弾性体リング２１に加圧接触させたロー
タ２３を回転させるものである。このような構成カニら
なる超音波モータでは、圧電素子２２をそれぞれ位相の
異なる信号で駆動しなければならず、このため駆動回路
が複雑となり大形化せざるを得なかった。
いるが、その原理、構造もさまざまである。例えば、弾
性進行波を利用し回転運動を行う超音波モータは、第１
３図にその分解斜視図′を示すように、弾性体リング２
１に複数個の圧電素子２２を取り付け、この圧電素子２
２を位相の異なる信号で順次駆動すると、弾性体リング
２１には楕円運動を行う弾性進行波が発生し、この弾性
進行波によって弾性体リング２１に加圧接触させたロー
タ２３を回転させるものである。このような構成カニら
なる超音波モータでは、圧電素子２２をそれぞれ位相の
異なる信号で駆動しなければならず、このため駆動回路
が複雑となり大形化せざるを得なかった。
また、弾性体リング２１に生ずる弾性進行波の振幅が微
少であるため、この変位を拡大するとか、効率改善をし
なければならないなどの種々の問題点があった。
少であるため、この変位を拡大するとか、効率改善をし
なければならないなどの種々の問題点があった。
（発明が解決しようとする問題点）
この発明では、駆動回路構成が簡易であり、出力効率の
高い、かつ小形化できる超音波モータを提供するもので
ある。
高い、かつ小形化できる超音波モータを提供するもので
ある。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
この発明になる超音波モータは、弾性体に取り付けた圧
電素子のｎ番目と（ｎ ＋１ ）番目の中心間距離を１
とするとき、弾性体がｎ番目あるいは（ｎ＋１）番目の
圧 Ｊ子の中心から１／４ｊのところに凸部を有するこ
とを特徴とするものである。
電素子のｎ番目と（ｎ ＋１ ）番目の中心間距離を１
とするとき、弾性体がｎ番目あるいは（ｎ＋１）番目の
圧 Ｊ子の中心から１／４ｊのところに凸部を有するこ
とを特徴とするものである。
（作用）
この発明になる超音波モータは、弾性体に設けた凸部が
ｎｉ目と（ｎ ＋ １． ）番目の圧電素子の１／４の
ところにあるため、凸部に生ずるベクトルを効率よく移
動体に伝達できるものであり、小形で高効率の超音波上
〜りを提供でき、さらに超音波モータの駆動回路も小形
で簡易なものとすることができる。
ｎｉ目と（ｎ ＋ １． ）番目の圧電素子の１／４の
ところにあるため、凸部に生ずるベクトルを効率よく移
動体に伝達できるものであり、小形で高効率の超音波上
〜りを提供でき、さらに超音波モータの駆動回路も小形
で簡易なものとすることができる。
（実施例）
実施例１
第１図に分解斜視図を示すように、本実施例の超音波モ
ータは、凸部２を有する弾性体リング１．圧電素子３．
ロータ４からなり、前記圧電索子３は、前記弾性体リン
グ１の下面部に固定され、前記ロータ４は、前記弾性体
リング１の凸部２に加圧接触される。第２図は弾性体リ
ング１の凸部２と圧電素子３の位置関係を平面的に示し
たものであるが、該圧電素子３は等間隔でその中心間距
離が１となるように弾性体リング１に取り付けられてお
り、この弾性体リング１の凸部２がこの凸部２の中心と
圧電素子３の中心とが１／４Ｉなる距離となるように等
間隔で設けられている。そして前記凸部２の幅は１／１
０．１１である。この凸部２と圧電素子３の距離１／４
Ｊｌは、第２図に示す圧電素子３聞の距離ρと、該圧電
素子３の中心と弾性体リング１の凸部２の中心までの距
離を１゜とじたとき、１ｏ／１とロータ４の回転数との
関係を示した第３図の特性から決定したものである。ま
た、互いに隣り合う圧電素子の分極方向は逆となるよう
に分極処理を行っている。
ータは、凸部２を有する弾性体リング１．圧電素子３．
ロータ４からなり、前記圧電索子３は、前記弾性体リン
グ１の下面部に固定され、前記ロータ４は、前記弾性体
リング１の凸部２に加圧接触される。第２図は弾性体リ
ング１の凸部２と圧電素子３の位置関係を平面的に示し
たものであるが、該圧電素子３は等間隔でその中心間距
離が１となるように弾性体リング１に取り付けられてお
り、この弾性体リング１の凸部２がこの凸部２の中心と
圧電素子３の中心とが１／４Ｉなる距離となるように等
間隔で設けられている。そして前記凸部２の幅は１／１
０．１１である。この凸部２と圧電素子３の距離１／４
Ｊｌは、第２図に示す圧電素子３聞の距離ρと、該圧電
素子３の中心と弾性体リング１の凸部２の中心までの距
離を１゜とじたとき、１ｏ／１とロータ４の回転数との
関係を示した第３図の特性から決定したものである。ま
た、互いに隣り合う圧電素子の分極方向は逆となるよう
に分極処理を行っている。
このような構成からなる超音波モータにおいて、圧電素
子３を同一の信号にて各々駆動させると、弾性体リング
１には弾性定在波が発生し凸部２は円弧状の往復運動を
行う。このために前記凸部２に接触しているロータ、４
にはその接触面と水平なベクトルが働き、これによりロ
ータ４は回転する。この凸部２の他の例を第４図〜第１
０図に拡大して示すが１．凸部２は第４図２ａおよび第
５図２ｂに承りように段差を有するものでもよく、第６
図２ｃのように上部が大きいもの、第７図２ｄのように
上面部が細分化されているもの、第８図２０および第９
図２ｆに示すように勾配を有するもの、第１０．図２ｇ
に示すように細分された勾配を有するもの、さらに段差
状の勾配を有するものなど、上記の組合せでもよい。
子３を同一の信号にて各々駆動させると、弾性体リング
１には弾性定在波が発生し凸部２は円弧状の往復運動を
行う。このために前記凸部２に接触しているロータ、４
にはその接触面と水平なベクトルが働き、これによりロ
ータ４は回転する。この凸部２の他の例を第４図〜第１
０図に拡大して示すが１．凸部２は第４図２ａおよび第
５図２ｂに承りように段差を有するものでもよく、第６
図２ｃのように上部が大きいもの、第７図２ｄのように
上面部が細分化されているもの、第８図２０および第９
図２ｆに示すように勾配を有するもの、第１０．図２ｇ
に示すように細分された勾配を有するもの、さらに段差
状の勾配を有するものなど、上記の組合せでもよい。
このようにすると、凸部２がロータ４に接する面積を大
きくどれるなどの利点があり、より大きなトルクを有し
、伝達効率が浸れていることが確認された。
きくどれるなどの利点があり、より大きなトルクを有し
、伝達効率が浸れていることが確認された。
また、この実施例では圧電素子の分極方向を交互に違わ
せて各圧電素子に同一の駆動信号を印加する旨述べたが
、従来のように例えば９０°の位相差を有する信号を圧
電素子に順次印加し駆動してもよい。
せて各圧電素子に同一の駆動信号を印加する旨述べたが
、従来のように例えば９０°の位相差を有する信号を圧
電素子に順次印加し駆動してもよい。
実施例２
第１１図にリニア型の超音波モータの側面図を示すが、
前述の実施例と同様に弾性体レール１１には凸部１２が
形成されてあり、前記弾性体レール１１の前記凸部１２
がある面の反対面に縦効果の圧電素子１３をベース１５
との間に固着させである。なお１４はスライダである。
前述の実施例と同様に弾性体レール１１には凸部１２が
形成されてあり、前記弾性体レール１１の前記凸部１２
がある面の反対面に縦効果の圧電素子１３をベース１５
との間に固着させである。なお１４はスライダである。
前記圧電素子１３はｗ４層型のものであり、交互に伸縮
するように極性を変えて電圧を印加している。つまり、
奇数番目の圧電素子が伸びるとき、偶数番目の圧電素子
は縮むようになっている。
するように極性を変えて電圧を印加している。つまり、
奇数番目の圧電素子が伸びるとき、偶数番目の圧電素子
は縮むようになっている。
このようなリニア型の超音波℃−夕を用い、前記凸部１
２の幅ｊ！１を変化させたときのスライダ１４の移動速
度を測定したのが第１２図である。第１２図の横軸は圧
電素子１３の間隔１と凸部の幅ρ の比である。図より
４１１／ｆＪが０．５、つまりＩＩ １＝１／２４１あ
たりからスライダの移動速度が急に落ち始めるのがわか
る。
２の幅ｊ！１を変化させたときのスライダ１４の移動速
度を測定したのが第１２図である。第１２図の横軸は圧
電素子１３の間隔１と凸部の幅ρ の比である。図より
４１１／ｆＪが０．５、つまりＩＩ １＝１／２４１あ
たりからスライダの移動速度が急に落ち始めるのがわか
る。
また、ｐｌの幅は小さくてもスライダの移動速度の低下
はないが、力学的強度の点から、ある程度の強度を確保
する必要があり、１の大ぎさにもよるが、１／４０ぐら
いが適当であった。
はないが、力学的強度の点から、ある程度の強度を確保
する必要があり、１の大ぎさにもよるが、１／４０ぐら
いが適当であった。
なお、このリニア型超音波モータにおいても、前記回転
型における圧電素子間の距離１と、凸部の中心と圧電素
子の中心との距離ｊ。から、１ｏ／１は１／４がもつと
も効率よく伝達できることを確認している。
型における圧電素子間の距離１と、凸部の中心と圧電素
子の中心との距離ｊ。から、１ｏ／１は１／４がもつと
も効率よく伝達できることを確認している。
［発明の効果］
この発明になる超音波モータによれば、従来のように圧
電素子にそれぞれ位相の異なる駆動信号を印加して動作
させなければならないという必要はなく、各圧電素子に
同一の信号を印加しても動作し、さらには効率よく移動
体へ力を伝達することができ、超音波モータ本体も駆動
回路も小形でシンプルなものとなる。
電素子にそれぞれ位相の異なる駆動信号を印加して動作
させなければならないという必要はなく、各圧電素子に
同一の信号を印加しても動作し、さらには効率よく移動
体へ力を伝達することができ、超音波モータ本体も駆動
回路も小形でシンプルなものとなる。
第１図〜第１２図は本発明の実施例を示し、第１図は回
転型超音波モータの分解斜視図、第２図は第１図の超音
波モータの圧電素子と凸部の位置関係を示す展開図、第
３図は圧電素子と凸部との距離と回転数との関係を示す
曲線図、第１図〜第１２図は凸部の構造をそれぞれ示す
拡大図、 第１１図は池の実施例に係るリニア型の超音
波モータの側面図、第１２図は第１１図の超音波モータ
の凸部の幅を変化させたときのスライダの移動速度を示
す特性曲線図、第１３図は従来の超音波モータを示す分
解斜視図である。 １・・・・・・弾性体リング ２・・・・・・凸部
３・・・・・・圧電素子 ４・・・・・・〇−
タ１１・・・・・・弾性体レール １２・・・・・・
凸部１３・・・・・・圧電素子 １４・・・・・
・スライダ１５・・・・・・ベース 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社 回転型超音波モータの分解斜視図 第 １ 図 圧電素子と凸部の位１１１［！係を示す展開図筒 ２
図 １ ｏ／ｆＪ 第 ３ 図 凸部の構造を示す拡大図凸部の構造を示す拡大図第
４ 図 第 ５ 図凸部の構造
を示す拡大図 凸部の構造を示す拡大図第 ６ 図
第 ７ 間第 ８ 図
第 ９ 図凸部の構造を示す拡大図 第 １０ 図 第 １１ 図 １１／Ｉ 第 １２ 図 第 １３ 図
転型超音波モータの分解斜視図、第２図は第１図の超音
波モータの圧電素子と凸部の位置関係を示す展開図、第
３図は圧電素子と凸部との距離と回転数との関係を示す
曲線図、第１図〜第１２図は凸部の構造をそれぞれ示す
拡大図、 第１１図は池の実施例に係るリニア型の超音
波モータの側面図、第１２図は第１１図の超音波モータ
の凸部の幅を変化させたときのスライダの移動速度を示
す特性曲線図、第１３図は従来の超音波モータを示す分
解斜視図である。 １・・・・・・弾性体リング ２・・・・・・凸部
３・・・・・・圧電素子 ４・・・・・・〇−
タ１１・・・・・・弾性体レール １２・・・・・・
凸部１３・・・・・・圧電素子 １４・・・・・
・スライダ１５・・・・・・ベース 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社 回転型超音波モータの分解斜視図 第 １ 図 圧電素子と凸部の位１１１［！係を示す展開図筒 ２
図 １ ｏ／ｆＪ 第 ３ 図 凸部の構造を示す拡大図凸部の構造を示す拡大図第
４ 図 第 ５ 図凸部の構造
を示す拡大図 凸部の構造を示す拡大図第 ６ 図
第 ７ 間第 ８ 図
第 ９ 図凸部の構造を示す拡大図 第 １０ 図 第 １１ 図 １１／Ｉ 第 １２ 図 第 １３ 図
Claims (6)
- （１）弾性体に圧電素子を取り付け、該圧電素子を駆動
することにより前記弾性体に生ずる波動を利用して物体
を摺動させる超音波モータにおいて、前記弾性体に取り
付けた圧電素子のｎ番目と（ｎ＋１）番目の中心間距離
をｌとするとき、弾性体がｎ番目あるいは（ｎ＋１）番
目の圧電素子の中心から１／４１のところに凸部を有す
ることを特徴とする超音波モータ。 - （２）凸部の幅が１／３１〜１／４０１であることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超音波モータ
。 - （３）凸部面が細分されていることを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項または第（２）項記載の超音波モー
タ。 - （４）凸部面が勾配を有していることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項〜第（３）項のいずれかに記載の
超音波モータ。 - （５）各圧電素子は一体構成からなり、少なくとも一方
に設けられた電極が分離されており、個々の圧電素子を
形成することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜
第（４）項のいずれかに記載の超音波モータ。 - （６）互いに隣り合う圧電素子の分極方向が逆であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項〜第（５）項
のいずれかに記載の超音波モータ。（７）各圧電素子を
同一の信号にて駆動することを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項〜第（６）項のいずれかに記載の超音波モ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264686A JPH01107678A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62264686A JPH01107678A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01107678A true JPH01107678A (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=17406787
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62264686A Pending JPH01107678A (ja) | 1987-10-19 | 1987-10-19 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01107678A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02287281A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Seiko Instr Inc | 超音波モータ及び超音波モータを有するアナログ式電子時計 |
| EP0424139A2 (en) * | 1989-10-20 | 1991-04-24 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor |
| EP0424140A2 (en) * | 1989-10-20 | 1991-04-24 | Seiko Epson Corporation | Electronic timepiece |
| US5247220A (en) * | 1989-10-20 | 1993-09-21 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor |
| US5402030A (en) * | 1989-12-13 | 1995-03-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven apparatus |
| WO1997039520A3 (en) * | 1996-04-17 | 1997-11-20 | California Inst Of Techn | High torque ultrasonic motor system |
| KR100768890B1 (ko) * | 2006-06-12 | 2007-10-19 | (주)피에조테크놀리지 | 소형 초음파 리니어 액추에이터의 지지 구조체 |
| JP2010263729A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Canon Inc | 振動波駆動装置用振動体、及び振動波駆動装置用振動体の製造方法 |
-
1987
- 1987-10-19 JP JP62264686A patent/JPH01107678A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02287281A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-27 | Seiko Instr Inc | 超音波モータ及び超音波モータを有するアナログ式電子時計 |
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| JP2010263729A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Canon Inc | 振動波駆動装置用振動体、及び振動波駆動装置用振動体の製造方法 |
| US9154054B2 (en) | 2009-05-08 | 2015-10-06 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibrating body for vibration wave drive device and method of producing vibrating body for vibration wave drive device |
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