JPH01133580A

JPH01133580A - 電機子が超音波振動によって駆動される回転又は線形電動機

Info

Publication number: JPH01133580A
Application number: JP63260688A
Authority: JP
Inventors: Roland K Eusemann; ローランド・オイゼマン; Heinrich A Oepen; ハインリッヒ・エペン; Anton Hammers; アントン・ハンメルス
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-10-21
Filing date: 1988-10-18
Publication date: 1989-05-25
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2598490B2; DE3735623C2; DE3735623A1; EP0313130A2; EP0313130A3; DE3853760D1; EP0313130B1; US4884002A

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】本発明は、電機子が圧電振動素子によって駆動される回
転（ロータリー）又は線形（リニアー）電動機に関し、
その圧電振動素子は超音波振動を発生するために高周波
電気振動によって共振せしめられ、その超音波振動は刷
子のように配置されてその自由端に対して電機子の摩擦
面が押し付けられている複数の駆動ピンへ伝達され、個
々の駆動ピンは摩擦面の接触部分への垂線に対して角α
で配置されている。

このような圧電電動機は米国特許第４４５３１０３号に
開示されている。高周波交流電圧を圧電振動素子へ印加
することにより、機械的振動がこの素子内に高められ、
この振動は伝達ピンを介して電機子へ伝達される。機械
的振動の振幅は数μｍである。刷子と同じ方法で振動素
子上に配置された伝達ピンは振動素子の機械的振動を電
機子へ伝達し、各振動が電機子をμｍの相当する数だけ
進ませる。

各個々の伝達ピンは電機子の摩擦面へわずかな移転的又
は回転的な力のみしか及ぼし得ない。回転子と伝達ピン
との間の摩擦面積はほんの数ｍｍ２である。このような
小さい摩擦面積は多大な機械的負荷を受ける伝達ピンに
急速な消耗を起こす結果となる。

米国特許第４４５３１０３号に記載された構成では、伝
達ピンは電機子の摩擦面への垂線に対して角αで設定さ
れる。設定角は４０°と５０°との間の値を持たねばな
らない。然し乍ら、電動機の低効率をもたらす。

伝達ピンが非常に切り立って例えば５°で設定される角
にすることが更に米国特許第４３２５２６４号から既知
である。この電動機も効率が低い。更に、比較的小さい
トルクしか発生せず、機械的負荷がかかると多大な量の
騒音を発生する傾向がある。

最小限の消耗と高効率を特徴とする最初に定義した形式
の電動機を提供することが本発明の目的である。

本発明に従ってこの目的は設定角αが静止摩擦角に等し
いか又は少しだけ大きく選ばれることにより達成され、
その静止摩擦角は次式により定義される。

静止摩擦角＝ｔａｎ　’μ ここでμは駆動ピンと電機子の摩擦面との間の摩擦係数
である。典型的な摩擦対の摩擦係数はほぼ０．２と０．
７との間に存在する。従って、伝達ピンの最良設定角は
１０°と３５°との間である。

そのような電動機は高効率、低消耗及び−様な静かな運
転を示す。この構成は圧電電動機の使用を興味あるもの
にし、応用の新しい分野を開く。

その好適な自然な起動特性と拘束状態での最大トルク伝
達のような圧電電動機の利点が、電気的パラメータにの
み依存するステップ動作を得ることを可能にする。従っ
て、ステップモータのステップが進路長円の機械的極配
置に無関係に自由に選ばれ得る。これが調節装置や把握
腕運動を令名に達せられ得たより相当高い感度で実現す
ることを可能にした。

本発明の更に別の実施例では、設定角が１５°と２５°
との間にあるように選ばれる。そのような角は多くの摩
擦対に対する入力と出力との間の申し分ない比率を生じ
ることが見出された。

本発明の更に別の実施例では、振動の方向が本質的に知
られた方法で摩擦面に対して垂直であるかあるいは摩擦
面に対して平行であり得る。振動の方向は本質的に知ら
れた方法で摩擦面に垂直であり得る。然し乍ら、摩擦面
に平行な振動方向であっても同様に電動機を正常に運転
することが可能であることがわかった。摩擦面の方向は
従って構成を希望される機械的仕様に合致させることが
できる。

振動素子は傾斜角αで互いに平行に延びる複数のピンと
して配置され得る。ピンの自由端に対して質ｌが例えば
平らな板の形で押し付けられる。

ピンは細糸状の素子としであるいは偏平な素子として構
成され得る。それらの自由端において、それらは電機子
との接触面積を増すために頭部を具えてもよい。

駆動ピンは平らな振動素子に固定される必要はなく、例
えばリングの円周面に固定されてもよい。

リングの軸と組み合わせて各個別のピンの軸はそのとき
−平面を決定し、ピンの根元を通りリングに垂直な方向
と角αで傾斜する。摩擦面がリング又は分割リングの形
をした質量がピンの自由端に対向して駆動される。環状
の振動素子が高調波交流電圧の印加によって放射共振振
動を生じるように励振される。これが質量をリング軸の
方向に動かす。

本発明の更に別の実施例においては、共働摩擦対がバネ
鋼製のピンと鋼あるいはセラミック材料（Ａｊ２２０３
）で作られた電機子とを具える。本発明の更に別の実施
例では、共働摩擦対が鋼より軟らかい材料製の電機子と
、少なくともピンの自由端で電機子との接触面積が低減
された硬さに比例して拡大された頭部を有するピンとを
具えた場合に有効である。接触面積を拡大することによ
り電機子及び駆動ピンへの表面負荷が低減できる。

然し乍ら、その他の摩擦対を用いることも可能である。

本発明の更に別の実施例では、ピンは鋼又は硬質合成樹
脂で作られ、電機子はガラス繊維又は炭素繊維強化樹脂
のような硬質合成樹脂で作られる。他方、バネ鋼のピン
とセラミックの電機子とは低消耗を示し、電動機が電機
子を交換されるまでの長期間運転されることを可能にす
る。

本発明の更に別の実施例では、円形平形電機子を具える
回転電動機における駆動ピンの設定角αは、電機子軸か
ら電機子円板の周辺に向かって減少する。この方法で全
ての伝達ピンは、内側に配置されたピンでも、外側に配
置されたピンでもどちらでも最高の駆動力を与えるのを
助ける。

回転電動機として使用できる特殊の実施例では、放射方
向には弾性的に支持され、円周方向には捩れを固定する
ように支持された圧電環状振動素子がその外壁に突き出
した駆動ピンを支え、そのピンが電機子の内壁と共働す
る。そのような同軸圧電回転電動機は小形で軸方向に短
い構成を得ることを可能にする。

本発明の更に別の実施例では、カップ形の電機子の内壁
が円錐状で、駆動ピンが前記円錐形状に適合する長さを
有し、従ってピン又は内壁の消耗が生じた場合において
さえも、ピンはほぼ一定の力で内壁に対して常に押し付
けられることにより、電動機性能における消耗の影響は
ほぼ除去され得る。摩擦面の円錐形状はカップ形の電機
子をピンに対して推進する加圧素子により軸方向に隣り
合うピンがほぼ同じ大きさで負荷されることを保証する
。

本発明の更に別の実施例では、電機子が駆動ピンに対し
て別々にバネ負荷される２個の部分に分割される。回転
子を駆動ピンに向かって別々にバネ負荷される２個の部
分に分割することにより、電機子により駆動ピンへ及ぼ
される圧力はより有効に制御される。

本発明の更に別の実施例では、線形電動機の形で、振動
素子は軸が貫通する圧電中空円筒として構成され、軸が
電機子となって静止した圧電中空円筒に対して可動であ
るか、又は圧電中空円筒が移動子となって軸に対して可
動であるかのいずれかであって、軸は長円形の断面を有
する。本発明のこの実施例の変形において、圧電中空円
筒の内壁の上半部と下半部との駆動ピンは、一方のピン
が摩擦面に押し付けられた場合には軸に関して一方向の
相対運動を生じ、他方のピンが摩擦面に押し付けられた
場合には反対方向の相対運動を生じるように配置される
。このような線形電動機によって、例えばプリンタのよ
うな可逆運動を達成することが簡単にできる。

米国特許第４３２５２６４号に記載された構成は一方向
のみに運動を与える。運動の方向を可逆にするために、
所定の動程を経る可逆運動を達成するために、本発明の
更に別の実施例における駆動機構は、例えば別々に付勢
され得る２個の振動素子を具える。本発明の更に別の実
施例では、Ｕ字形構成の電機子を具え、一方の振動素子
のピンが電機子の摩擦面に対して押し付けられた場合に
は一方向へ電機子が動かされ、他方の振動素子のピンが
電機子の摩擦面に対して押し付けられた場合には反対方
向へ電機子が動かされるように、振動素子の表面に駆動
ピンが配設される。

第１又は第２の振動素子のピンが例えば偏心器。

ロッカ、てこ又はウオームギヤによって電機子に対して
押し付けられ、これらの手段は機械的、電気的、圧電的
又は磁気的に実行される。

反対方向の運動は単一の振動素子によっても発生できる
。この目的に対して振動素子の面が２個の折半部分に分
割される。電機子が一方の折半分のピンに対して押し付
けられた場合には一方向の動きが得られ、他方の折半部
分のピンに対して押し付けられた場合には反対方向の動
きが得られるように、駆動ピンが２個の折半部分に固定
される。

本発明を実例によって図面を参照しつつ以下に詳細に説
明する。

第１図に図解された圧電電動機の構成原理は、線形電動
機にも回転電動機にも適用され得る。駆動ピン２が第１
図に単に図式的に示したように圧電振動素子１の穴２ａ
内に固着される。駆動ピン２は軸４ａの周りを回転でき
る電機子４への垂線３に対して角αで傾斜している。電
機子４は矢印Ｆにより表現される圧力によって駆動ピン
２の自由端に対して押し付けられる。この結果として駆
動ピン２の接触面が電機子４の摩擦面６と接触する。

圧電振動素子１は第１図で二重矢印７により指示された
ように、電機子４の摩擦面６に垂直な方向に振動せしめ
られる。この振動が衝撃的な方法で電機子４の摩擦面６
へ駆動ピン２の接触面５が当てられるようにし、電機子
は振動素子１の表面９が電機子４の摩擦面６へ近付く度
毎に矢印８で指示された方向に右へ動かされる。駆動ピ
ン２の接触面５はこのとき二重矢印１０の右側部分によ
り指示された方向に右方向への動きをする。振動素子１
の表面９が電機子４から動き去った場合には、ピンの端
は二重矢印１０の左側部分により指示された方向に左に
動く。電機子４に働く正常な力及び従って振動素子１の
表面９が電機子４へ近付く場合の駆動ピン２と電機子４
との間の摩擦力は、これらの部分が互いに離れ去る場合
に比べて大きい。

更に、接触面５が摩擦面６に対して左方向へ動く場合に
は、摩擦はそれ自身で減衰する。電機子４は結果として
右方向へ力を受け、矢印８によりＩ指示された方向へ動
かされる。

その代わりに、振動素子１は二重矢印７ａにより指示し
たように電機子の摩擦面６と平行な方向に振動してもよ
い。摩擦面６に対する右方向への接触面５の動きの間に
自己増幅する摩擦効果と、前記摩擦面に対する左方向へ
の動きの間に自己減衰する効果とは、結果として右方向
への力を再び生じ、従って矢印８により指示された方向
への電機子運動を生じる。ピン２は機械的整流器として
作用し、その整流器は垂直あるいは水平方向に振動素子
１が振動する場合に、第１図に矢印８により指示された
方向に右方向へ電機子が動くようにする。

設定角αは次式により定義される静止摩擦角α□とほぼ
等しいか又は少しだけ大きいように選ばれる。

α□＝　ｊａｎ　’μ ここで、μは駆動ピン２と摩擦面６との間の摩擦係数で
ある。

然し乍ら、ただ１個の駆動ピン２が具えられるのではな
い。代わりに角αで刷子のように配置されたそのような
複数のピン２が存在し、その角は１５°と２５°とのほ
ぼ中間にあるように選ばれる。

はぼ２０°の大きさのオーダーの設定角αが非常に高い
電動機効率を与える。

個々の駆動ピン２は異なった構成であってもよい。ピン
と電機子とが適当な摩擦対を構成することが常に重要で
ある。申し分のない摩擦対は、例えばピンがバネ鋼で作
られ、電機子が鋼あるいは酸化アルミニウム（セラミッ
ク）で作られた場合に得られる。然し乍ら、鋼より軟ら
かい電機子の場合には、ピンは少なくとも接触面におい
て電機子４との接触面積５′が低減された硬さに順応し
て拡大された頭部１１を具えるように構成され得る。

第１ａ図は駆動ピン２が頭部１１を具えたそのような摩
擦対を示す。この頭部１１はモールドして作られるか又
はピン２に組み付けられ得る。

ピン２が鋼あるいは硬質樹脂で作られ、電機子４の摩擦
面６がガラス繊維又は炭素繊維強化樹脂のような硬質樹
脂で作られてもよい。ピンが鋼で作られた場合にはピン
は再び頭部１１を具え、ピン２が合成樹脂で作られた場
合にはピンは頭部１１とほぼ同じ太さを有さねばならな
い。

圧電振動素子１の振動の方向は圧電電動機の正しい運転
に対してはそれほど重要ではないことがわかった。電機
子４の摩擦面６に平行な二重矢印７ａにより指示された
ような振動方向でも満足のいく性能を生じる。

圧電電動機の第１の実施例を第２図を参照して詳細に説
明する。この圧電電動機では絶縁スリーブ１３が静止軸
１２に回らないように固定される。金属リング１４も前
記スリーブ１３に回らないように固定される。この金属
リング１４は環状圧電振動素子１５に取り囲まれ、その
環状圧電振動素子１５は箔１Ｇを介して金属リング１４
に弾性的に結合される。外壁１７の側面から駆動ピン２
が圧電振動素子１５に例えば第１図を参照して説明した
ような方法で取り付けられる。駆動ピン２はカップ形の
電機子１８の内壁１９の円錐形状に順応して異なる長さ
を有する。

この内壁１９は第１図に示したような摩擦面として構成
される。カップ形の電機子１８はボールベアリング２０
に回転可能に支承される。電機子１８は加圧ナツト２１
と前記ナツトにより押さえられるバネ２２とによって駆
動ピン２に対して押し進められる。

ピン２の異なる長さと摩擦面の円錐形状とが、ピン又は
摩擦面の消耗が生じた場合でさえも、ピンと電機子１８
の摩擦面１９との間の安定した接触を保証する。

第３図は第２図の環状圧電振動素子１５がどのようにそ
の外壁１７に駆動ピン２を具えるか、又これらのピン２
は電機子１８の摩擦面１９に対してどのようにほぼ２０
°の角αで傾斜するかを示す。

数μｍの大きさのオーダーの振動振幅を得るために、第
２図の振動素子１５は例えば図示されない電極を介して
３４ｋＨｚの周波数を有する正弦波電圧で付勢される。

第４図に示した一実施例では環状圧電振動素子１５は２
個の電機子部分２３．２４によって取り囲まれる。。こ
れらの電機子部分は箔２６によって強固な外部リング２
５に対して支持される。これに加えて、バネ２７がバネ
受け２８によって電機子部分２３．２４に対して働く。

電機子部分２３．２４により駆動ピン２へ及ぼされる緊
張又は圧縮が軸に垂直なバネ受け２８を回すことにより
調整でき−る。電機子部分２３゜２４がリング２５に対
して回らないように固定することを箔２６が保証する。

第５図に示した実施例は第２〜４図に示した放射電動機
の軸方向板である。この場合には複数の圧電円板２９が
端子３０を介して交流電圧源へ接続されて、これらの圧
電円板２９は軸方向に振動する。

第５図に示した構成は亜鈴（ダンベル）振動器の構成と
ほぼ一致する。圧電円板は２個の金属円筒３１、３２に
より両側で保持される。亜鈴状の軸３３が金属円筒３１
へ螺旋ネジ３３ｂを具えた頭部３３ａによってねじ込ま
れる。ナツト３４を締め付けることにより２個の金属円
筒３１と３２とが相互間の挿入電極３５と共に圧電円板
２９を保持できる。

圧電円板２９は軸方向に分極され、端子３０を介して正
弦波電圧を印加することにより付勢される。

この交流電圧の周波数は亜鈴の立て方向調和振動が励振
されるように選ばれる。第５図に示した実施例では、共
振周波数は例えば４０ｋＨｚである。金属円筒３１の表
面３６はこのとき第１図の二重矢印７により指示された
方向に数μｍの振幅で振動する。

駆動ピン２は振動器の表面３６に固定される。第６図は
振動器の表面３６上のピン２の配置を示す平面図である
。全てのピンは表面３６への垂線に対して角αで傾斜し
ている。全てのピンは表面３６の中心３９とピンの根元
の点とを結ぶ線Ｒがピン軸と直角に交わるように固定さ
れる。第５図に示したように、電機子４は駆動ピンに対
してナツト３７と挿入バネ３８とによって押し付けられ
、電機子はピンの環状配置の結果として回される。この
実施例では駆動ピン２は全て振動器の表面３６への垂線
に対して同じ角αで傾斜する。この設定角αはほぼ２０
゜である。

本発明の更に別の実施例では、ピンの設定角は第７９図
の（ａ）の平面図とら）の側面図で振動器の表面３６を
示したように、ピンと電機子の中心３９との間の距離が
増加するに従って減少する。駆動ピン２の傾斜角αを変
化させたことにより、これらのピンはほぼ等しい負荷を
受け、はぼ等しく駆動に寄与する。

第８図は線形圧電電動機を示す。駆動部材はハウジング
４０に取り付けられ、軸４１を二重矢印４２により指示
されるように水平に左あるいは右へと動かす。軸は滑動
部材４３によって支持される。滑動部材はハウジング４
０に固定されている。本実施例ではハウジング４０は装
置に支柱４４によって取り付けられる。然し乍ら、装置
に軸を固定することも同様に可能である。駆動部材はそ
のときランナーとして軸４１上を水平方向に右あるいは
左へと動く。

第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図で駆動
部材を示す。軸４１は滑動部材４３に誘導される。

これらの滑動部材は中空円筒状のハウジング４０に固定
結合される。ハウジング４０は支柱４４によって装置内
に固定される。滑動部材は軸４１の動きを図面の平面に
垂直な方向にのみ許す。圧電中空円筒４５はハウジング
４０に対して垂直に滑動可能なように支持される。示さ
れた実施例ではこの移動は電磁石４６．４７によって得
られるが、これは機械的にも例えばてこ、偏心器、カム
円板、ウオームギヤその他によっても得られ、あるいは
圧電的にも得られる。

圧電中空円筒４５はハウジングの中で振動板４８と金属
板４９とによって誘導される。圧電中空円筒４５が回転
しないように固定され、軸方向にも動かなくされるが、
放射方向には振動できることをこの振動板４８が保証す
る。下側の磁石対４６が付勢された場合には金属板４９
が、従って圧電中空円筒４５が下側へ引っ張られる。こ
の結果として圧電中空円筒の内壁の下半部に固定された
駆動ピン２が軸４１の上側摩擦面５０に対して押し付け
られる。上側の磁石対４７が付勢された場合には金属板
４９が上側へ引っ張られる。この結果として圧電中空円
筒４５の下半部に固定された駆動ピン２′が軸の下側摩
擦面５１に対して押し付けられる。円筒軸と同一平面に
置かれ、ピンの根元を通る圧電中空円筒への垂線と角α
をなすように、各ピンが圧電中空円筒の内壁へ固定され
る。圧電中空円筒４５の上半部の駆動ピン２は図面の平
面に対して上方向に傾斜し、駆動ピン２′は図面の平面
に対して下側へ傾斜する。

正弦波電圧は図示されない電極を介して圧電中空円筒４
５へ印加される。この電圧の周波数は圧電中空円筒の放
射基本振動を励振するように選ばれる。下側の磁石対４
６を付勢することにより駆動ピン２が軸４１の上側摩擦
面５０に対して押し付けられた場合には、軸は駆動ピン
の傾斜のせいで図面の平面に対して上方向へ動かされる
。逆に、上側の磁石対４７が付勢された場合には軸４１
は図面の平面に対して下方向へ動かされる。

駆動ピン２と２′とは全て同じ長さを有する。

摩擦面５０と５１とは全てのピンが相当する摩擦面５０
又は５１へ同じ圧力を及ぼすように構成される。

第１０図は圧電線形電動機の第２の実施例の断面図であ
る。Ｕ字形の電機子５２がボールベアリング５３によっ
てハウジング５４で誘導され、図面の平面と垂直に上と
下とに動き得る。この電動機の駆動部材は図示されない
電極を介して付勢される２個の圧電共振器５５．５６を
具える。駆動ピン２，２′は共振器の表面５７．５８へ
固定される。これらのピンは表面５７と５８とへの垂線
に対して角αで電動機軸の方向に傾斜する。駆動ピンの
軸は電機子５２の動き方向について一平面を定義する。

ピン２の自由端は図面の平面の下側へ伸び、ピン２′の
自由端は図面の平面から上側へ伸びる。

共振器は板５９へ固定され、共振器はネジが施されたス
ピンドル６０によって電機子５２の摩擦面６１゜６２と
垂直に動かされ得る。この板５９はハウジング５４へ固
定結合された素子６３によって誘導される。

この板の移動の結果として駆動ピン２又は駆動ピン２′
のいずれかが電機子５２の摩擦面６１と６２とのそれぞ
れに対して接触する。電機子へのピンの圧力、従って電
動機の駆動力はネジを施されたスピンドル６０によって
正確に調節できる。

共振器５５．５６は正弦波電圧によって共振状態へ別々
に励振される。このとき共振器の表面は二重矢印６４に
より指示された方向に摩擦面６１．６２へ垂直に、ある
いは電動機軸の方向に摩擦面と平行に振動できる。両方
の場合共に電機子５２は駆動ピン２．２′の配置により
、図面の平面と垂直に往復運動させられる。駆動ピン２
が摩擦面６１に対して押し付けられ、共振機５５が付勢
された場合に電機子５２は図面の平面に対して下方向に
動く。逆に、駆動ピン２′が摩擦面６２に対して押し付
けられ、共振機５６が付勢された場合に電機子５２は図
面の平面に対して上方向へ動く。

駆動ピンの最良の傾斜角は１０°と３０°とのほぼ間に
ある。駆動ビジの代わりに平らな素子を使用してもよく
、あるいは駆動面との接触面積を拡大するために、ピン
に頭部を具えてもよい。線形電動機の最高の効率と最低
の消耗を得るために、適切な摩擦対が選ばれねばならな
い。満足のいく結果は、例えば硬化鋼製ピンとセラミッ
ク、鋼又は特殊の混ぜものをされた樹脂製の摩擦面とに
よって得られる。

第１０図に示した実施例では、電機子の運動の方向はネ
ジを施されたスピンドルによって反転される。然し乍ら
、この反転は偏心器、トグル又はてこの助けにより磁気
的あるいは圧電的にも達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は図式的に示した駆動ピンを具えた固定子と電機
子とを有する圧電電動機の原理を図解し、第１ａ図はピ
ンの自由端が電機子の摩擦面との接触面積を増加させた
頭部を具えた第１図に示した圧電電動機の原理を図解し
、第２図は駆動ピンの放射配置と環状圧電振動素子を取り
囲むほぼカップ形の電機子とを有する圧電電動機の一実
施例を示し、第３図は外壁に配設された駆動ピンを有する第２図の圧
電電動機の環状圧電振動素子を示し、第４図は第２図に
示した圧電電動機を変形した一実施例を示し、２個の部
分に分割された電機子を具えて、２個の電機子部分は駆
動ピンに対して放射方向に押し付けられるものであり、
第５図は軸方向板の圧電電動機の一実施例を示し、平ら
な円形面上の駆動ピンとこの駆動ピンに対して押し付け
られる電機子円板とを具え、第６図は第５図に示した圧
電電動機の駆動ピンを支える平らな振動面の平面図で、第７図は内側から外側へ向かって減少する傾斜角を有す
るピンを具えた第６図に示した振動面の一部を示す図で
、第７図（ａ）は平面図、第７図（ｂ）は側面図であり
、第８図は所定の距離を経て線形の往復運動が可能な線形
電動機として構成された圧電電動機を示し、第９図は第８図のＩＸ−ＩＸ線で切断した断面図で、こ
の圧電電動機の駆動部分を示し、第１０図はＵ字形電機子と互いに別個に付勢され得る２
個の振動素子とを具えた圧電線形電動機の第２の実施例
を示す。１・・・圧電振動素子　　　　２，２′・・・駆動ピン
２ａ・・・穴　　　　　　　　　３・・・垂線４．１８
・・・電機子　　　　　４ａ、　４１−・・軸５・・・
接触面　　　　　　　５′・・・接触面積６、６１．６
２・・・摩擦面７、７ａ、　１０．４２．６４・・・二重矢印８・・・
矢印　　　　　　　　９．３６．５７．５８・・・表面
１１、３３ａ・・・頭部　　　　　１２・・・静止軸１
３・・・絶縁スリーブ　　　　１４・・・金属リング１
５・・・環状圧電振動素子　　１６．２６・・・箔１７
・・・外壁　　　　　　　　１９・・・内壁２０、５３
・・・ボールベアリング２１・・・加圧ナツト２２．２７・・・バネ２３、２４
・・・電機子部分　　　２５・・・外部リング２９・・
・圧電円板　　　　　　３０・・・端子３１、３２・・
・金属円筒　　　　３３・・・亜鈴状の軸３３ｂ・・・
螺旋ネジ　　　　　３４．３７・・・ナツト３５・・・
挿入電極　　　　　　３Ｂ・・・挿入バネ３９・・・中
心　　　　　　　　４０．５４・・・ハウジング４３・
・・滑動部材　　　　　　４４・・・支柱４５・・・圧
電中空円筒　　　　４６．４７・・・電磁石４８・・・
振動板　　　　　　　４９・・・金属板５０・・・上側
摩擦面　　　　　５１・・・下側摩擦面５２・・・Ｕ字
形の電機子　　　５５．５６・・・圧電共振器５９・・
・板６０・・・スピンドル６３・・・素子０’）トＣＤ

Claims

【特許請求の範囲】

１．電機子が圧電振動素子によって駆動され、その圧電
振動素子は超音波振動を発生するために高周波電気振動
によって共振せしめられ、その超音波振動は刷子のよう
に配置されてその自由端に対して電機子の摩擦面が押し
付けられている複数の駆動ピンへ伝達され、個々の駆動
ピンは摩擦面の接触部分に直角に対して角αで配置され
ている回転又は線形電動機において、設定角αが静止摩擦角に等しいか又は少しだけ大きく選ばれ、その静止摩擦角は次式静止摩擦角＝ｔａｎ＾−＾１μ により定義され、ここでμは駆動ピンと電機子の摩擦面
との間の摩擦係数であることを特徴とする電機子が超音
波振動によって駆動される回転又は線形電動機。
２．設定角が１０゜と３０゜との間にあるように選ばれ
たことを特徴とする請求項１記載の電機子が超音波振動
によって駆動される回転又は線形電動機。
３．振動の方向が本質的に知られた方法で摩擦面に対し
て垂直であるかあるいは摩擦面に対して平行であること
を特徴とする請求項１記載の電機子が超音波振動によっ
て駆動される回転又は線形電動機。
４．共働摩擦対がバネ鋼製のピンと鋼あるいはセラミッ
ク材料（Ａｌ＿２Ｏ＿３）で作られた電機子とを含むこ
とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の電機
子が超音波振動によって駆動される回転又は線形電動機
。
５．共働摩擦対が鋼より軟らかい材料製の電機子と、少
なくともピンの自由端で電機子との接触面積が低減され
た硬さに比例して拡大された頭部を有するピンとを具え
たことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の
電機子が超音波振動によって駆動される回転又は線形電
動機。
６．ピンは鋼又は硬質合成樹脂で作られ、電機子はガラ
ス繊維又は炭素繊維強化樹脂のような硬質合成樹脂で作
られたことを特徴とする請求項５記載の電機子が超音波
振動によって駆動される回転又は線形電動機。
７．円形平形電機子を具える回転電動機における駆動ピ
ンの設定角αは、電機子軸から電機子円板の周辺に向か
って減少することを特徴とする請求項１〜６のいずれか
１項記載の電機子が超音波振動によって駆動される回転
又は線形電動機。
８．放射方向には弾圧的に支持され、円周方向には捩れ
を固定するように支持された圧電環状振動素子が、その
外壁に突き出した駆動ピンを支え、そのピンが電機子の
内壁と共働することを特徴とする請求項１〜７のいずれ
か１項記載の電機子が超音波振動によって駆動される回
転又は線形電動機。
９．カップ形の電機子の内壁が円錐状で、駆動ピンが前
記円錐形状に適合する異なる長さを有し、従ってピン又
は内壁の消耗が生じた場合においてさえも、ピンはほぼ
一定の力で内壁に対して常に押し付けられることを特徴
とする請求項８記載の電機子が超音波振動によって駆動
される回転又は線形電動機。
１０．電機子が駆動ピンに対して別々にバネ負荷される
２個の部分に分割されたことを特徴とする請求項８記載
の電機子が超音波振動によって駆動される回転又は線形
電動機。
１１．線形電動機の場合に、振動素子は軸が貫通する圧
電中空円筒として構成され、軸が電機子となって静止し
た圧電中空円筒に対して可動であるか、又は圧電中空円
筒が移動子となって軸に対して可動であるかのいずれか
であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記
載の電機子が超音波振動によって駆動される回転又は線
形電動機。
１２．軸が長円形の断面を有することを特徴とする請求
項１１記載の電機子が超音波振動によって駆動される回
転又は線形電動機。
１３．圧電中空円筒の内壁の上半部の駆動ピンと下半部
の駆動ピンとは、一方のピンが摩擦面に押し付けられた
場合には軸に関して一方向の相対運動を生じ、他方のピ
ンが摩擦面に押し付けられた場合には反対方向の相対運
動を生じるようにして配置されることを特徴とする請求
項１１記載の電機子が超音波振動によって駆動される回
転又は線形電動機。
１４．線形電動機の場合に、駆動部材が互いに別々に付
勢され得る２個の圧電振動素子を具えたことを特徴とす
る請求項１〜７のいずれか１項記載の電機子が超音波振
動によって駆動される回転又は線形電動機。
１５．Ｕ字形構成の電機子を具え、一方の振動素子のピ
ンが電機子の摩擦面に対して押し付けられた場合には一
方向へ電機子が動かされ、他方の振動素子のピンが電機
子の摩擦面に対して押し付けられた場合には反対方向へ
電機子が動かされるように、振動素子の表面に駆動ピン
が配置されることを特徴とする請求項１４記載の電機子
が超音波振動によって駆動される回転又は線形電動機。