JPH01129783A - 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】 ［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） 最近、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。−例として弾性進行波を利用し、回転運動を行う超
音波モータの分解斜視図を第１図に、その組立断面図を
第２図に示すが、１は圧電素子で、例えばＰＺＴ　（チ
タン酸ジルコニア鉛）などからなり、２は弾性体リング
、３は移動体（ロータ）である。このような超音波モー
タにおいて、前記圧電素子１を位相の異なる信号で順次
駆動すると、前記弾性体リング２には表面質点が楕円運
動を行う弾性進行波が発生し、この弾性進行波を用い、
前記弾性体リング２に前記ロータ３を加圧接触させると
ｆｔＪ　＆！ロー９３は回転運動を行う。このような超
音波モータにおいて、ロータ３は弾性体リング２に接触
しながら摩擦により駆動されるため、長時間動作させた
とき、弾性体リング２とロータ３との接触部分に摩耗が
生じ、初期特性が維持できないなど、寿命の点で問題が
あった。

また、前述したように、超音波モータは摩擦により駆動
されるため、その速度あるいは回転数はＩＩ擦係数μに
比例するなど弾性体リング２とロータ３との摩擦係数μ
がその特性に大きな影胃を与える。ところが、Ｉ！！擦
係数μの大きな例えばゴムをロータ３に設けて超音波モ
ータを構成した場合、このゴムが弾性体リング２の振動
を吸収してしまい、ロータ３が動作しなくなるなどの問
題があった。この問題を解決するために、ゴムの硬度を
調整し超音波モータの実用化を図った、例えば特開昭６
２−１００１８０号公報記載の技術もあるが、さらに、
高速動作性能、長寿命などの特性を改善する要求がでて
いた。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明では、超音波モータの接触部分の摩擦問題を解決
し、高速動作性能がよく、長寿命で小形・軽重の超音波
モータを提供することを目的とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の超音波モータは、弾性体とこの弾性体の接触す
る物体との接触部の少なくともいずれか一方をセラミッ
クで形成するか、セラミックコーティングにより形成し
、このセラミック又はセラミックコーティングの少なく
とも接触面がゴム、接着剤、樹脂からなる閉塞材にて閉
塞されているものである。

（作用） 本発明による超音波モータは、力が伝達される部分をセ
ラミックあるいはセラミックコーティングとしであるた
めに極めて優れた耐久性を示し、かつこれらセラミック
の気孔にゴム、接着剤、樹脂などを設けているために大
きな力を示し、かつ高速動作が得られ、初期特性を維持
できるものである。

（実施例） 実施例１ 第１図、第２図に示した超音波モータにおいて、第３図
に示すようにロータ３の弾性体リング２との当接面にＡ
Ｍ　　Ｏ−Ｔｉｅ２系セラミック４をプラズマ溶射にて
コーティングし、このコーティングセラミック４に閉塞
材としてブチルゴム５をライニングし、第４図にその表
面部の拡大図を示すように表面を研摩した。

このようにセラミック４にブチルゴム５をライニングし
た実施例と、セラミック４そのままを使用した従来例に
なる超音波モータのその駆動電圧に対する回転数及びト
ルク特性をそれぞれ第５図、第６図に示す。本発明のも
のが回転数及びトルク共に優れていることが明らかであ
る。

本実施例のセラミックは、コーティングによるものを用
いたが、弾性体及び／又は該弾性体に接触させる物体を
焼結体で形成してもよく、また、コーティング方法とし
てはガス、アーク。

高周波加熱などの溶射、真空蒸着法、ＰＶＤ法。

ＣＶＤ法、塗布、スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法、ＬＰＤ法、デイピング法、ゾルゲル法などの種
々のものを用いてもよい。

またセラミック材としては、ダイヤモンド・。

８４Ｃ，Ｓ　Ｉ　Ｃ，ＶＣ，Ｔ　ｉ　Ｃなど、の炭化物
系セラミック、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４．ＴｉＮ。

ＡｊＮなどの窒化物系セラミック、Ａｌｌ　２０３゜Ｚ
ｒＯ２，５ｉｎ２．ＣｅＯ２，ＴｉＯ２。

ＺｎＯなどの酸化物系セラミック、多成分系の各系セラ
ミック及びこれらの組み合せ・、更にこれらを層構造と
したもの・でもよい。なお、実施例ではロータ３の弾性
体リング２との当接面にコーティングした場合について
述べたが、弾性体と接触する物体、例えばロータ３など
にコーティングを施したのち閉塞材で閉塞してもよい。

実施例２ 弾性体リング２にＣ−ＢＮ　（立方晶窒化ホウ素）ヲコ
ーティンクシ、Ｙ２Ｏ３−ＰＳｚからなるロータ３には
ポリイミドワニスを含浸して熱硬化させた。

このようにして超音波モータを構成したところ、ロータ
３の弾性体リング２との摩擦面の気孔を閉塞でき、接触
面積を大きくとれるとともに、＊ｍ係数をも向上でき極
めて有効である。

以上述べた実施例では、ゴム材料にはブチルゴム（Ｉ　
ＩＲ）を用いたが、ＮＲ，ＳＢＲ，ＢＲ，ＣＲ，ＮＢＲ
，ＥＰＲ，ＥＰＤＭ、ＩＲ。

アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム。

フッ素ゴムなどでもよく、接着剤、樹脂としては、上述
したようにポリピロメリット酸イミド。

ポリビフェニル系イミド、ポリケトンイミド。

ポリパラバン酸、ポリアミドイミドなどのポリイミドの
他に、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノ
ール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、
シリコーン、ポリエヂレン、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、Ｊ！！化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、メタクリ
ル樹脂。

ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリメヂル
ベンテン、フッ素樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、Ａ
ＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂。

ポリ丈ルホン、ポリフェニレンサルファイド。

ポリエーテルケトン、ポリエーテル勺ルフォン。

ポリエーテルイミド、アラミド、ボリアリレート、ポリ
エチレンナフタレートなどでもよく、またこれらの共重
合体、混合物などでもよい。

これらゴム、接着剤、樹脂は、ライニングするか、ある
いは含浸、蒸着、スパッタ、コーティングなどの手段で
セラミックに付着させる。

上述の実施例は、回転型の超音波モータについて述べた
がリニア型のものｐもよく、進行波型、定在波型を問わ
ず、ロータが物体に接触あるいは一時的に接触し波動や
振動、変位などを利用し移動するようなものであれば、
上記のような超音波モータに限らず、圧電アクチュエー
タなどでもこの発明の範晴に含まれる。

［発明の効果］ この発明によれば、波動、振動などの伝達効率が高く、
力の大きな高速の超音波モータを得ることができ、特性
劣化が少なく高信頼性、長寿命で音も静かで小形・軽量
なものとなる特長を右する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる超音波モータの分解斜視図、第２
図は第１図に示した超音波モータの組立正断面図、第３
図は本発明の実施例になるロータの部分構造図、第４図
は第３図の一部拡大図、第５図は本発明の実施例になる
超音波モータの駆動電圧と回転数の関係を示す曲線図、
第６図は本発明の実施例になる超音波モータの駆動電圧
とトルクの関係を示す曲線図である。 １・・・・・・圧電素子　　２・・・・・・弾性体リン
グ３・・・・・・ロータ　　　４・・・・・・セラミッ
ク５・・・・・・ブチルゴム 特　　許　　出　　願　　人 マルコン電子株式会社 第　　１　　図 ′第２図 ロータの部分構造図 第　　３　　図 Ａ　　部　　拡　　大　　図 第　　４　　図 駆動電圧　（Ｖ） 第　　５　　図 ｇ駈（Ｖ） 第　　６　　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電素子を具備した弾性体と、この弾性体に接触させ
   た物体とを具備し、前記圧電素子を駆動して前記弾性体
   に波動あるいは振動などを発生させて前記弾性体に接触
   させた物体又は弾性体自身を動作させる超音波モータに
   おいて、前記弾性体と前記物体の少なくともいずれかを
   セラミックで形成するか、又はこれらの少なくともいず
   れか一方の接触面をセラミックコーティングして形成し
   、前記セラミック又はセラミックコーティングの少なく
   とも前記接触面がゴム、接着剤、樹脂からなる閉塞材に
   て閉塞されている超音波モータ。