JPH01238472A

JPH01238472A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH01238472A
Application number: JP63063575A
Authority: JP
Inventors: Rui Namiuchi; 浪内　類
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1989-09-22

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、弾性体とこれに貼付した円環状圧電セラミッ
クスからなるステータに発生する進行波により、対面接
触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ｖ＃）超音波モータの方式には、定在波方式と進行波方式の２
種類がある。定在波方式は変換率が大きいという特徴を
持つが、回転方向が一定であり、構造的にも大きくなる
という欠点がある。一方、進行波方式は回転方向の切換
が可能で小形化が容易なので、応用範囲が広く現在注目
されている。

進行波方式の従来の超音波モータについて、第３図およ
び第４図により説明する。

第３図（、）および（ｂ）は、超音波モータのステータ
に用いる円環状圧電セラミックスの表面および裏面を示
す図で、（ａ）図に示すように、円環状圧電セラミック
ス１は１表面に複数の扇形状電極２が放射状に、また、
（ｂ）図に示すように、裏面には円環状電極３が一面に
それぞれ形成されている。

このように構成された円環状圧電セラミックス１に、電
歪性を利用した進行波を起こさせるため、第３図（ｃ）
に示すように、裏面の円環状電極３はアースし、表面の
扇形状電極２には円環状圧電セラミックス１を厚み方向
に交互に反転して分極するように、交互に直流高圧電圧
を印加する分極処理が施される。第３図（ｄ）に矢印で
分極方向を示す。超音波モータは、第４図に示すように
、上記の円環状圧電セラミックス１を互いに１／４波長
ずらせて貼ったものに弾性体４を貼り、２枚の円環状圧
電セラミックス１に時間的に９０°位相のずれた交流電
圧を印加し、弾性体に進行波を発生させ、上記の弾性体
４に対面するように接触したロータを回転させるもので
ある。

（発明が解決しようとする［ａ）しかしながら、上記の構成では、放射状に隣接して形成
された扇形状電極２に交互に直流高電圧を印加するため
、第３図（ｄ）に矢印５で示すような円周方向の分極が
生じ、分極処理時に分極方向の相違から強度異方性が生
じ、破壊するという問題があった。

また、同一面で分極するため、隣接する扇形状電極２の
間隔は円環状圧電セラミックス１の厚さの２倍を必要と
し、従って、分極処理の電圧も間隔に相当する高電圧を
必要とするという問題があった。また、裏面がアース用
の円環状電極３となっているため、分極処理用治具で１
枚ずつ処理する必要があり、量産性に欠けるという問題
もあった。

本発明は上記の課題を解決するもので、分極処理時に破
壊が発生せず、量産性に優れた超音波モータ用の円環状
圧電セラミックスを提供するものである。

（８題を解決するための手段）上記の課題を解決するため、本発明は１円環状セラミッ
クスは、その両面に放射状の複数の扇形状電極を形成し
、表裏両面の相対向する扇形状電極で表裏から円環状セ
ラミックスを挟む形で厚み方向の分極処理を行うもので
あり、円環状セラミックスを複数枚重ねた状態で分極処
理を行うことも可能である。さらに、超音波モータに使
用する際は、上記のように分極した２枚の円環状セラミ
ックスの下面側にそれぞれ同径の円環状金属板を貼り、
それらを互いに１／４波長ずらせて貼り、これに弾性体
を貼り、ステータとして用いるものである。

（作　用）円環状セラミックスを数枚重ねた状態での分極処理が可
能であるため、量産性が良い。また、直流高電圧の印加
方向が分極方向と同じであるため、隣接距離は円環状圧
電セラミックスの厚みでよく、それだけ低い電圧で分極
処理が行える。さらに、同一面上で隣接する電極間に起
こる強度異方性も少ないので、分極処理時の破壊も減少
する。また、円環状圧電セラミックスと弾性体を組み合
わせてステータを構成する際、２枚の円環状圧電セラミ
ックスにそれぞれ円環状金属板を貼ることにより、交流
電圧が印加し易くなると同時に１円環状圧電セラミック
スの強度を補うことができる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図および第２図により説明する
。第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明による円環状圧
電セラミックスの斜視図および側面から見た模型断面図
である。

第１図（ａ）において、Ｐｂ、　Ｍｇ、　Ｎｂ、　Ｚｒ
、　Ｔｉなどの元素からなる円環状圧電セラミックス１
の表裏両面に、それぞれＮｉめっきによって放射状の複
数の扇形状電極２を形成し、これを温度１０（１’ｃの
シリコンオイル中で、表裏の相対向する扇形状電極２を
」〕下から挟む形で、厚さ方向に２ｋＶ／ＩＩｎの電圧
を３０分間印加し、分極した。分極処理後２４時間経過
した所で電気特性を測定したところ、十分な分極効果が
得られた。なお、隣接する扇形状電極２の間隔は、円環
状圧電セラミックス１の厚さにとることができた。円環
状圧電セラミックス１を数枚重ねて一度に分極処理を行
う場合は、枚数分の厚さに比例する高電圧を印加すれば
、同様の分極効果を得ることができる。また、直流高電
圧を印加する方向が分極方向と同一なため、隣接する扇
形状電極２の間に円周方向の分極が起こりに＜＜、従っ
て、強度異方性が少なく、分極時の破壊も減少した。

第２図はステータの構造を横から見た模型図で、分極し
た円環状圧電セラミックス］−の片面に１円環状黄銅板
６を貼ったものを互いに１／４波長ずらせて貼った上に
、さらに弾性体４を貼り、各々の円環状黄銅板６を通し
て円環状圧電セラミックス１に時間的に！ＪＯ°位相の
ずれた交流電圧を印加したところ１弾性体に進行波が励
振された。

なお、本実施例では扇形状電極をＮｉめっきで形成した
が、Ｐｄ　−Ａｇ系のペーストをスクリーン印刷して焼
付けてもよく、また、蒸着法を用いて形成してもよいこ
とは言うまでもない、また、円環状黄銅板６は黄銅板を
用いたが、銅板でもよく、他の導電性の良い金属板を用
いても効果に変わりはない。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、円環状圧電セラ
ミックスの両面に、相対向する複数の扁形状電極を形成
することにより、−度に複数枚の分極処理を行うことが
できるため、址産性が良い、また、高電圧の印加方向が
分極方向と同じであるため１円環状圧電セラミックスの
同一面上で隣接電極間に起こる強度異方性が少なく、分
極処理時の破壊が少ない。さらに、これを用いた超音波
モータは、分極した円環状圧電セラミックスの片面に円
環状金属板を貼ってステータを構成するため、交流電圧
が印加し易くなると同時に、円環状圧電セラミックスの
強度が補強される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明による円環状圧電セ
ラミックスとその分極方法を示す斜視図および側面から
見た模型図、第２図は本発明によるステータを側面から
見た模型図、第３図（ａ）、（ｂ）。（ｃ）および（ｄ）は従来の円環状圧電セラミックスの
表面および裏面を示す図とその分極方法を示す斜視図お
よび側面から見た模型図、第４図は従来のステータを側
面から見た模型図である。１・・・円環状圧電セラミックス、　　２・・・扇形状
電極、　３・・・円環状電極、　４・・・弾性体、６・
・・円環状黄銅板。第１図（ａ）（ｂ）第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弾性体に円環状圧電セラミックスを貼ったステー
タに、円環状圧電セラミックスの伸縮運動によって進行
波を発生させ、対面接触したロータを回転する超音波モ
ータにおいて、表裏両面に放射状の扇形状電極を相対向
するように形成し、厚み方向の分極方向が交互に反転す
るように、分極処理を施した円環状セラミックスを用い
たことを特徴とする超音波モータ。
（２）円環状圧電セラミックスに円環状金属板を貼った
ことを特徴とする請求項（１）記載の超音波モータ。