JPH01122376A

JPH01122376A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH01122376A
Application number: JP62279962A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Higashide; 一規東出; Seiji Mizuno; 誠司水野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1989-05-15

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、特に回転体と振動体との圧接面
形状の改良に関するものである。

［従来の技術］従来から、圧゛機素子の電歪作用２を回転運動に変換し
て駆動力を得る超音波モータが周知である。

この超音波モータは低速度で高トルクが得られ、応答性
が良くしかも磁力線がでない等従来の電磁モータにない
特徴であり、より広範囲での利用が期待されている。

このような超音波モータは、たわみ振動を発生させる振
動体と、これに強く圧着して回転する移動体からなり、
前記振動体は圧電素子を弾性体に貼着して形成している
。

そして、前記圧電素子に所定の電圧を加えると、該圧電
素子の伸びる部分と縮む部分か生じ、これに伴ない弾性
部にはたわみを生じる。

超音波モータは、このたわみを用いて前記弾性部に圧接
された回転体を回転させるものである。

なお、このような目的のために提案されたものとして、
例えば特開昭５５−１４５５７３−号公報がある。

［発明が解決しようとする問題点］従来技術の問題点上述したような従来の超音波モータでは、回転体を保持
するために軸受装置を必要とする。つまり、回転体は振
動体に押付けられており、振動体によって回転されるが
、この回転機構においては、回転体の横ずれを防止する
ものがない、ため、回転体の中心と回転中心がずれてし
まう可能性があった。そこで、回転体の回転主軸を軸受
装置で保持し、回転体の横ずれを防止しなければならな
かった。そして、このような軸受装置のため、超音波モ
ータ全体が曵雑となるという問題点があった。

発明の目的この発明は、上述のような問題点を解決するためになさ
れたものであって、弾性体と回転体との接触部を回転力
を伝達するための平坦部と、回転体の位置決めを行うテ
ーバ部によって構成することによって、他に軸受装置を
必要とせず、（１４成が簡単であるにもかかわらず十分
な回転力が得られ効率の良い超音波モータを提供す、る
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］この発明に係る超音波モータは、交流電力による電歪作
用によって円周方向に伸縮するリング状の圧電素子と、
このリング状の圧電素子に接着され、回転力を伝達する
リング状平坦面と位置決めを行うテーパ面を有する弾性
体と、この弾性体の上記リング状平坦面に対応し上記弾性体か
ら回転力の伝達を受けるリング状平坦面と上記弾性体の
上記テーパ面に対応し位置決めを行うテーバ部とを有し
、該弾性体に所定の加圧圧力で圧接される回転体と、ををすることを特徴とする。

［作用コ交流電力をリング状の圧電素子に供給すると、圧電素子
は電歪作用によって円周方向に伸縮する。

そして、この圧電素子には弾性体が接着されているため
、圧電素子の伸縮は弾性体のたわみ振動に変換される。

さらに、この弾性体には回転体が所定の加圧圧力で圧接
されているため、弾性体のたわみ振動によって回転体が
回転駆動される。

ここで、この発明にあっては、弾性体と回転体の接触面
が回転力を伝達するための平坦面と位置決めをするため
のテーバ部とで形成されている。

このため、回転体に十分な加圧圧力を加えた場合に、平
坦部によって十分な回転力の伝達が行えるとともに、テ
ーパ面によって回転体の位置決めが行える。そこで、従
来必要とした軸受装置なども不要となる。また、これに
よって超音波モータの（ｊ４造の簡略化が図れる。

［実施例］次に、この発明の一実施例に係る超音波モータについて
図面に基づいて説明する。

第１図に、この実施例の正面断面図を示す。固定台１０
には、弾性体１２が固定されている。この弾性体１２は
肉厚でリング状の平坦面１２ａと肉薄で円板状の中心部
１２ｂから−なっており、中心部１２ｂがネジ１４によ
って固定台１０に固定されている。そして、この弾性体
１２はその下面および上面の平坦面１２が平坦に形成さ
れ、上面の平坦面１２ａと中心部の１２ｂの間には、テ
ーバ部１２ｃか形成されている。

このテーバ部１２ｃには、第２図に示すように段数の突
出部１６か所定間隔で形成されている。

この例では、突出部１６として凸条１６ａが形成されて
おり、この凸条の頂角は１００度、ピッチは３０度とな
っている。つまり、頂角１００度の山が３０度おきに１
２個形成されている。

このような４１ｉｉ、性体１２の平坦面１２ａの下面側
には、リング状の圧電素子１８が接着固定されている。

この圧電素子１８には交流電源２０が接続されており、
この交流電源２０からの交流電力による電歪作用によっ
て圧電素子１８が円周方向に伸縮する。そして、この圧
電素子１８の伸縮によって弾性体１２にたわみが発生す
る。

弾性体１２の上方には回転体２２が配置されている。そ
して、この回転体２２の下面は弾性体１２の上面とその
形状が合致するように形成されている。つまり、回転体
２２の平坦面２２ａは肉薄で、中心部２２ｂが突出して
おり、中心部２２ｂの周囲にはテーパ部２２ｃが形成さ
れている。また、回転体２２の平坦面２２ａの下面には
、リング状のライニング材２４が接着されている。

また、回転体２２は板バネ２６によって所定の加圧圧力
で弾性体１２に押付けられている。このため、ライニン
グ材２６とテーパ面２２Ｃが弾性体１２に圧接される。

なお、弾性体１２）回転体２２を固定台１０に固定され
たカバー（図示せず）で覆われており、このカバーの位
置によって板バネ２６による加圧圧力の調節を行えるよ
うになっている。また、固定台１０、カバーおよび回転
体２２はアルミ＋Ａで形成されており、弾性体１２には
真鍮で形成されている。。また、ライニング月２４には
エンジニアリングプラスチックを用いている。

このような超音波モータにおいて、交流電源２０より月
、電素子１８に電力を供、給すると、電歪作用によって
これが円周方向に伸縮する。そして、この圧電素子１８
の伸縮によって弾性体１２がたわみ振動する。

そして、圧電素子１８への電力供給を適当に行うことに
よって、弾性体１２の平坦面１２ａにおけるたわみ振動
は一定方向に進行する進行波となっている。このため、
ライニング材２４がこの進行波によって移動され、回転
体２２が回転する。

また、弾性体１２と回転体２２はそのテーパ面１２ｃ、
２２ｃで圧接されている。そこで、回転体はその軸方向
が一定方向に規制される。つまり、この発明においては
、弾性体１２の平坦面１２ａによって回転体２２が回転
され、テーパ面１２Ｃ１２２ｃによってスラスト軸受機
能が果される。このため、簡単な機構で確実な回転力の
取出しが行え、他に軸受などを設けなくても回転体２２
の芯出しが容易に行える。

ここで、この実施例では、弾性体１２のテーパ面１２ｃ
に凸条１６が形成されている。このため、づｌｉｊ性体
１２と回転体２２のテーバ部１２ｃ、２２Ｃでの接触が
線接触となり、その接触面積が小さくなり、加圧圧力を
大きくしても回転体２２回転の際の摩擦力を小さくでき
る。そして、これによってモータの効率を改善できる。

次に、第３図に示したのは、この発明の超音波モータの
他の実施例であり、突出部１６を球状の突出部であるボ
ール１６ｂで形成している。この例においては、弾性体
１２と回転体２２との接触は点接触となり、接触面積は
さらに小さくなる。

このため、この実施例においても上述の場合と同様に効
率の改溌が図れる。なお、この例ではボール１６ｂは３
０度おきに１２個設けられている。

第４図および第５図にこの発明の超音波モータとこの超
音波モータの弾性体１２のテーパ面１２Ｃから突出部１
６を除去したものの比較実験の結果を示す。

第４図は、加圧圧力と回転数およびトルクの関係を示す
もので、テーパ面を線接触または点接触とする上述の実
施例によれば小さ、な加圧力で大きな回転数、トルクが
得られることが分る。ここで、図中実線が回転数を示し
、−点鎖線がトルクを表している。また、Ｘ印が第２図
の線接触による実施例Δ印か第３図の点接触による実施
例、○印が面接触による実施例を示している。

また、第５図は、加圧圧力と効率の関係を示すもので、
これより接触面の変更によって明らかな効率の改汲が図
られることが分る。尚、図中の×。

△、Ｏ印は第４図と同様のものを示している。

また、突出部１６のピッチを変えた実験によれば、突出
部１６のピッチは、弾性体の大きさに関係なく９０度以
下、つまり４個以」二設けることが好ましいことが分か
っている。さらに、凸条１６ａの頂角は１５０度以下と
すると良い。

ここで、弾性体１２および回転体２２のテーバ部１２ｃ
、２２ｃにおける接触は、上述のように回転体２２の回
転駆動力に寄与するものではない。

このため、上記突出部１６として、ベアリングを採用し
両者の摩擦力をさらに低減してもよい。つまり、第３図
に示した実施例におけるボール１６ｂを弾性体に回動自
在に取付け、ボールベアリングとする。このようにテー
バ部１２ｂ、２２ｂの接触部をベアリングにすれば、加
圧力の上昇に際する摩擦力の上昇は非常に小さくなり、
効率の改善か図れる。また、ベアリングとして１は、ボ
ールベアリングに限らず、ニードルローラベアリングな
どでも良い。

さらに、上記実施例においては、突出部１６を弾性体１
２のテーバ面１２ｃに形成したが、これに限らず回転体
２２のテーバ部２２ｃに形成してもよい。さらに、回転
体２２の中心部２２ｂを凹状、弾性体１２の中心部を凸
状とし、凹凸を反対としても良い。

［発明の効果］以りのように、この発明の超音波モータによれば、弾性
体と回転体の接触面を回転力を伝達するための平坦部と
軸受作用を果すテーバ部で構成したため、他に軸受機構
を必要とせず、超音波モータの構成の簡略化を図ること
かで−きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る超音波モータの一実施例の構成
を示す一部断面図、第２図は同実施例の弾性体１２の構成の一例を示す斜視
図、第３図は同実施例の弾性体１２の構成の他の一例を示す
斜視図、第４図は加圧圧力と回転数、トルクの関係を示す特性図
、第５図は加圧圧力と効率の関係を示す特性図である。１０　・・・　固定台１２　・・・　弾性体１２ａ　　・・・　平坦部１２ｃ　　・・・　テーバ部１４　・・・　ネジ１６　・・・　突出部１８　・・・　圧電素子２２　・・・　回転体２２ｃ　　・・・　テーバ部２４　・・・　ライニング材２６　・・・　板バネ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）交流電力による電歪作用によって円周方向に伸縮
するリング状の圧電素子と、このリング状の圧電素子に接着され、回転力を伝達する
リング状平坦面と位置決めを行うテーパ面を有する弾性
体と、この弾性体の上記リング状平坦面に対応し上記弾性体か
ら回転力の伝達を受けるリング状平坦面と上記弾性体の
上記テーパ面に対応し位置決めを行うテーパ面とを有し
、該弾性体に所定の加圧圧力で圧接される回転体と、を有することを特徴とする超音波モータ。
（２）特許請求の範囲第１項記載のモータにおいて、上
記テーパ面の一方は線状の４本以上の凸条を有すること
を特徴とする超音波モータ。
（３）特許請求の範囲第１項記載のモータにおいて、上
記テーパ面の一方が４個以上の球状の突出部を有するこ
とを特徴とする超音波モータ。