JPH01278271A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH01278271A
JPH01278271A JP63108622A JP10862288A JPH01278271A JP H01278271 A JPH01278271 A JP H01278271A JP 63108622 A JP63108622 A JP 63108622A JP 10862288 A JP10862288 A JP 10862288A JP H01278271 A JPH01278271 A JP H01278271A
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JP
Japan
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rotor
vibrator
torsional
ultrasonic motor
piezoelectric actuator
Prior art date
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Pending
Application number
JP63108622A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tadayasu Uchikawa
内川 忠保
Osamu Myoga
修 冥加
Osamu Onishi
修 大西
Takeshi Inoue
武志 井上
Sadayuki Takahashi
高橋 貞行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP63108622A priority Critical patent/JPH01278271A/en
Publication of JPH01278271A publication Critical patent/JPH01278271A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase a torque by employing a bolt-clamped Langevin type twist vibrator as a stator. CONSTITUTION:An ultrasonic motor has a bolt-clamped Langevin type twist vibrator 10, and ring-like piezoelectric elements 11a--11d, and metal blocks 12a-12b, etc. A bearing type slide element 17 is disposed at the inner part of a rotor 16, and the motor is composed of a ringlike laminated piezoelectric actuator 19, a washer 20, etc. A light-weight and highly rigid material such as aluminium alloy, Ti alloy, etc., is used as the block 12a of the blocks 12a-12b for forming a twist vibrator 10 in contact with the rotor 16, and a material having relatively large specific weight and large rigidity such as Cu, brass is used as the block 12b. Thus, the amplitude of the twisting vibration becomes maximum at the upper end face of the block 12a, and the rotating speed of the rotor 16 is accelerated.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ステーターである圧電振動子に超音波振動を
励振させ、前記圧電振動子に圧接されたロータを摩擦力
を介して回転させる超音波モータに関するものである。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention is an ultrasonic device that excites ultrasonic vibrations in a piezoelectric vibrator, which is a stator, and rotates a rotor pressed against the piezoelectric vibrator through frictional force. It concerns a sonic motor.

(従来の技術) 超音波モータは、超音波振動により回転力を得る新しい
原理に基づくモータで、電流と磁界の相互作用に基づ〈
従来の電磁型モータに比べて、低速、高トルクという全
く異なった特徴がある。即ち、単位体積当たりのトルク
が非常に大きく、低速で使用する場合、ギアレス化、ブ
レーキレス化が可能で、更にまた、慣性質量が小さく、
ロータの静的な保持力も大きいため応答性に優れている
という長所がある。
(Prior technology) An ultrasonic motor is a motor based on a new principle that obtains rotational force through ultrasonic vibration.
Compared to conventional electromagnetic motors, it has completely different characteristics such as low speed and high torque. In other words, the torque per unit volume is extremely large, and when used at low speeds, gearless and brakeless systems are possible.Furthermore, the inertial mass is small.
The static holding force of the rotor is also large, so it has the advantage of excellent responsiveness.

これまで種々の超音波モータが提案されているが、回転
方向の切り替えを容易に行うことの出来る進行波型超音
波モータが、特開昭58−148682、特開昭59−
96881、特開昭59−96882号公報に開示され
ている如く精力的に研究されている。一方、円環状のジ
ルコンチタン酸鉛系圧電セラミックをアクティブエレメ
ントとして高い捩じり振動エネルギを出力することの出
来るボルト締めランジュバン型振動子の研究開発につい
ては、既に、1972年根本、森らにより日本音響学会
誌28巻7号pp、117−126において詳細に報告
されている。また、前記捩じり振動子に適用可能なアク
ティブエレメント、構成法、製作法については、昭和4
5年5月日本音響学会講演論文pp、395−396に
おいて屋上、富用により[セラミック捻り変換子の解析
」、及び昭和45年10月同じく日本音響学会講演論文
pp、319−320において森、根本、森広、小暮に
より[圧電磁器による捩り振動子(1月と題して発表さ
れた。また、超音波捩じり振動子は特開昭39−586
4号公報に開示されている如く種々の構成が提案されて
いる。
Various ultrasonic motors have been proposed so far, but traveling wave ultrasonic motors that can easily switch the rotational direction have been proposed in Japanese Patent Application Laid-open Nos. 58-148682 and 59-1989.
No. 96881 and Japanese Patent Application Laid-open No. 59-96882, the research has been vigorously conducted. On the other hand, the research and development of a bolt-fastened Langevin vibrator that can output high torsional vibration energy using an annular zirconium lead titanate piezoelectric ceramic as an active element was already conducted in Japan in 1972 by Nemoto, Mori et al. It is reported in detail in the Journal of the Acoustical Society of Japan, Vol. 28, No. 7, pp. 117-126. In addition, regarding active elements, construction methods, and manufacturing methods applicable to the torsional oscillator,
May 1976, Lecture Papers of the Acoustical Society of Japan pp, 395-396, by Tomiyoshi Roof, [Analysis of Ceramic Torsion Transducer], October 1972, Lecture Papers of the Acoustical Society of Japan pp, 319-320, Nemoto Mori. , Morihiro and Kogure published the title [Torsional oscillator using piezoelectric ceramics (January).
Various configurations have been proposed as disclosed in Publication No. 4.

(発明が解決しようとする問題点) 進行波型超音波モータは、円板弾性体に圧電セラミック
板を貼ったステータの円周に起こるたわみ振動を利用す
るもので、ステータに時間と共に移動する進行波を二相
あるいは多相の駆動法により励振し、対面圧接したロー
タを回転させるものである。しかしながら、これらの進
行波型超音波モータは屈曲進行波を用いているため、ロ
ータからみたステータのコンプライアンスが太きい。こ
のため、中程度の駆動力は比較的容易に得られる反面、
高い駆動力(例えば直径2cmでトルク1kgf−cm
以上)を得ることは困難であった。また、屈曲進行波型
超音波モータは共振によってのみ駆動力を生じさせるも
のであるため、設計上の自由度が少ないという難点があ
る。
(Problems to be Solved by the Invention) Traveling wave ultrasonic motors utilize the deflection vibration that occurs around the circumference of a stator, which is made of a disk elastic body and a piezoelectric ceramic plate. Waves are excited using a two-phase or multi-phase drive method to rotate rotors that are pressed against each other. However, since these traveling wave ultrasonic motors use a bending traveling wave, the stator has a large compliance when viewed from the rotor. For this reason, while it is relatively easy to obtain a medium driving force,
High driving force (for example, 1 kgf-cm of torque with a diameter of 2 cm)
above) was difficult to obtain. Further, since the bending traveling wave type ultrasonic motor generates driving force only through resonance, there is a drawback that there is little freedom in design.

本発明はボルト締めランジュバン型板じり振動子をステ
ータとして用いて、上記欠点を一掃することの出来る超
音波モータを実現することを目的とするものである。
An object of the present invention is to realize an ultrasonic motor that can eliminate the above-mentioned drawbacks by using a bolted Langevin type plate hearing vibrator as a stator.

(問題を解決するための手段) 本発明における超音波モータは第1図に示すようにステ
ータであるボルト締めランジュバン型板じれ振動子、積
層圧電アクチュエータとロータから構成される。ロータ
は該積層圧電アクチュエータと該ボルト締めランジュバ
ン型板じり振動子との間に、常に静的に一定の圧力で圧
接されており、該ロータと当接する捩じり振動子の金属
ブロック部分には軽量で剛性の大きな構造材料が用いら
れがっ該ロータから離れた捩じり振動子の金属ブロック
部分には比重が大きく剛性の大きな構造材料が用いられ
ている。該積層圧電アクチュエータは非共振で、該ボル
ト締めランジュバン型板じり振動子は共振モードで独立
に駆動される。
(Means for Solving the Problems) As shown in FIG. 1, the ultrasonic motor of the present invention is composed of a bolted Langevin type plate helical vibrator as a stator, a laminated piezoelectric actuator, and a rotor. The rotor is always statically pressed under constant pressure between the laminated piezoelectric actuator and the bolted Langevin-type plate torsional oscillator, and the metal block portion of the torsional oscillator that comes into contact with the rotor A structural material that is lightweight and has high rigidity is used, and a structural material that has a high specific gravity and high rigidity is used for the metal block portion of the torsion oscillator that is remote from the rotor. The laminated piezoelectric actuator is non-resonant, and the bolted Langevin-type plate hear vibrator is independently driven in a resonant mode.

(作用) 本発明の超音波モータに用いられる圧電アクチュエータ
は、特開昭57−79035、特開昭57−79036
号公報に示されている如く、多層の内部電極(電極間距
離が30pm〜200pm)を有し、積層セラミック技
術で製造することが出来る。このアクチュエータは電気
機械変換効率が極めて大きな縦効果で動作し、低電圧で
大きな電歪効果を得ることが可能である。捩じり振動子
は共振モードで駆動されるが、このアクチュエータは捩
じり振動子の共振周波数に一致したかたちで非共振で励
振される。
(Function) The piezoelectric actuator used in the ultrasonic motor of the present invention is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 57-79035 and 57-79036.
As shown in the above publication, it has multilayer internal electrodes (distance between electrodes is 30 pm to 200 pm) and can be manufactured using laminated ceramic technology. This actuator operates with a longitudinal effect that has an extremely high electromechanical conversion efficiency, and it is possible to obtain a large electrostrictive effect with a low voltage. Although the torsional oscillator is driven in a resonant mode, the actuator is excited non-resonantly in a manner that matches the resonant frequency of the torsional oscillator.

従って、捩じり振動子は、所望の共振周波数に一致させ
るため、寸法を予め設計の段階で決定する必要があるが
、アクチュエータは非共振で動作させるため、寸法上特
段の制約はない。ただ、周知の如く、アクチュエータの
高さの高いほうがトータルの縦振動変位は大きくなる。
Therefore, the dimensions of the torsional vibrator must be determined in advance at the design stage in order to match the desired resonance frequency, but since the actuator is operated in a non-resonant manner, there are no particular restrictions on the dimensions. However, as is well known, the higher the height of the actuator, the greater the total longitudinal vibration displacement.

従って、超音波モータとしての駆動周波数を決定する場
合、捩じり振動子の共振周波数のみ決定してやれば良い
わけであり、設計は従来の進行波型超音波モータに比べ
て著しく簡単になり、設計の自由度も増大する。また、
捩じり振動子は捩じりモードを利用したメカニカルチャ
ンネルフィルタの変換子部分の動作において周知の如く
、あたかも雑巾をしぼる運動に似た丸棒の捩じり変形に
よるモードで動作するのである。すなわち捩じり振動の
振源となる圧電素子から出た捩じり振動波は、該圧電素
子を両端がら挾持している二つの金属ブロックに伝搬し
、共振周波数frで2分の1波長共振を生じさせる。こ
の2分の1波長共振モードは周知の如く二つの金属ブロ
ックの両端面に近いほど捩じり振幅が大きい。本発明で
は捩じれ振動子を構成する二つの金属ブロックのうち一
方の金属ブロックを比重を太きくし、その比重の大きい
金属ブロックと圧電素子との当接する部分に波長モード
の振動節部をもたせ、その節部で支持板を取り出す構造
である。従って、この捩じり振動子は共振周波数frに
おいて時計廻りと反時計廻り方向の回転力を交互に生み
出すわけであるが、前記の二つの金属ブロックで比重の
軽い方をロータと当接し、比重の大きい方を支持板側に
当接することにより、安定された支持により大きな出力
が出せる。
Therefore, when determining the driving frequency of an ultrasonic motor, it is only necessary to determine the resonant frequency of the torsional oscillator, making the design significantly simpler than that of conventional traveling wave ultrasonic motors. The degree of freedom will also increase. Also,
As is well known in the operation of the transducer part of a mechanical channel filter that uses torsional mode, the torsional oscillator operates in a mode by torsional deformation of a round bar, similar to the movement of wringing a rag. In other words, the torsional vibration wave emitted from the piezoelectric element, which is the source of torsional vibration, propagates to the two metal blocks that sandwich the piezoelectric element at both ends, and resonates at a half wavelength at the resonant frequency fr. cause As is well known, this half wavelength resonance mode has a larger torsional amplitude as it approaches both end faces of the two metal blocks. In the present invention, one of the two metal blocks constituting the torsional oscillator is made to have a larger specific gravity, and a wavelength mode vibration node is provided at the part where the metal block with the larger specific gravity contacts the piezoelectric element. It has a structure in which the support plate is taken out at the joint. Therefore, this torsional oscillator alternately generates rotational force in the clockwise and counterclockwise directions at the resonance frequency fr. By bringing the larger one into contact with the support plate side, a larger output can be produced due to stable support.

ここでロータを回転させる場合について述べる。まず反
時計廻りについて述べる。ボルト締めランジュバン型板
じり振動子が反時計廻りの回転力をロータに与えるべく
、捩じり振動子のロータに当接する面が反時計方向に変
形したとき、積層圧電アクチュエータが捩じり振動子の
運動に同期して軸方向に伸び変形をするように別の電源
から電圧を印加させ、ロータと捩じり振動子を瞬間的に
強く圧接させる。このとき摩擦力を介してロータは反時
計方向に大きな回転力を得ることができる。更に、捩じ
り振動子のロータに当接する面が時計廻りに回転したと
きは、積層圧電アクチュエータを軸方向に収縮させて、
時間的にロータと捩じり振動子の圧接力を零にしてやり
、時計廻りの捩じり振動子の運動をロータに伝達させな
いよう、クラッチの働きをさせてやれば良い。従ってこ
の場合、捩じり振動子と圧電アクチュエータの一連の動
作により、ロータは滑らかに反時計方向に回転すること
ができる。
Here, the case of rotating the rotor will be described. First, let's talk about counterclockwise rotation. When the bolted Langevin plate torsional vibrator applies counterclockwise rotational force to the rotor, the surface of the torsional vibrator that contacts the rotor deforms counterclockwise, the laminated piezoelectric actuator torsively vibrates. A voltage is applied from another power source so that the child stretches and deforms in the axial direction in synchronization with the movement of the child, and the rotor and torsion oscillator are momentarily and strongly pressed together. At this time, the rotor can obtain a large rotational force in the counterclockwise direction through the frictional force. Furthermore, when the surface of the torsional vibrator that contacts the rotor rotates clockwise, the laminated piezoelectric actuator contracts in the axial direction.
The pressure contact force between the rotor and the torsional oscillator is temporally reduced to zero, and the clutch is activated to prevent the clockwise motion of the torsional oscillator from being transmitted to the rotor. Therefore, in this case, the rotor can smoothly rotate counterclockwise by a series of operations of the torsional vibrator and the piezoelectric actuator.

一方、ロータを時計廻りに回転させる場合には、捩じり
振動子はそのまま共振周波数で励振させてやり、クラッ
チ動作を行う圧電アクチュエータに上述のロータを反時
計廻りに回転させる場合とは180度位相を異ならしめ
るよう、位相だけを変えてやれば良いこの場合も同様に
ロータは、時計廻りに滑らかに回転をすることができる
On the other hand, when the rotor is rotated clockwise, the torsional oscillator is simply excited at the resonant frequency, and the piezoelectric actuator that performs the clutch operation is rotated 180 degrees. In this case, too, the rotor can rotate smoothly clockwise in which only the phase needs to be changed to make the phases different.

(実施例) 次に本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。(Example) Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例である超音波モータの断面図
である。第1図において、10部分はボルト締めランジ
ュバン型板じり振動子を示し、lla、 llb。
FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic motor that is an embodiment of the present invention. In Fig. 1, section 10 shows a bolted Langevin-type plate oscillator, lla, llb.

11c、 lid、は例えばジルコンチタン酸鉛系セラ
ミックから成るリング状圧電素子で、すべて円周方向に
分極されている。これらの圧電素子はCu等でできた電
極板を介してエポキシ系等の接着剤あるいはハンダ等で
強固に接合され、そのllaとllcの対はllb、 
lidの対とは互いに逆向きに分極が施されている。例
えば、lla、 lieの対が時計廻りに分極されてい
れば、llb、 lidの対は反時計廻りに分極される
。また、圧電素子11a、 llb、 lie、 li
dは上下面に電極がスパッタ、メツキあるいは蒸着等の
方法で施され、並列に電気端子が取り出される。従って
、特公昭39−5864号公報の捩じり振動子の原理か
ら、より多層の圧電素子からなる捩じり振動変換部分で
は相隣接する圧電素子の分極方向は互いに逆向きとなる
11c and lid are ring-shaped piezoelectric elements made of, for example, lead zirconium titanate ceramic, and are polarized in the circumferential direction. These piezoelectric elements are firmly bonded with an epoxy adhesive or solder via an electrode plate made of Cu, etc., and the pair of lla and llc is llb,
The pair of lids is polarized in opposite directions. For example, if the pair lla, lie is polarized clockwise, the pair llb, lid is polarized counterclockwise. Moreover, the piezoelectric elements 11a, llb, lie, li
d, electrodes are applied on the upper and lower surfaces by a method such as sputtering, plating, or vapor deposition, and electrical terminals are taken out in parallel. Therefore, based on the principle of the torsional oscillator disclosed in Japanese Patent Publication No. 39-5864, the polarization directions of adjacent piezoelectric elements are opposite to each other in a torsional vibration conversion portion made up of more layers of piezoelectric elements.

12a、 12bは金属ブロックで、ボルト13a、ナ
ツト14により、静的な圧力が圧電素子11a、 ll
b、 llc。
12a and 12b are metal blocks, and static pressure is applied to piezoelectric elements 11a and 11 by bolts 13a and nuts 14.
b, llc.

lid部分に印加されている。また、15は皿バネであ
り、捩じり振動子10を構成する各部材の熱膨張係数の
違いにより、温度変化による圧電素子に印加される圧力
の変化を極小にするために配設されたものである。16
はロータであり、その内側部分には摩擦係数の小さいベ
アリング式摺動素子17が配設される。19はリング型
形状の積層圧電アクチュエータ、20は台座である。超
音波モータを動作可能にするためには、非動作時に圧電
アクチュエータ19とロータ16及び捩じり振動子10
は静的な強い圧力で互いに圧接されている必要がある。
It is applied to the lid part. Further, 15 is a disc spring, which is arranged to minimize changes in the pressure applied to the piezoelectric element due to temperature changes due to differences in the coefficient of thermal expansion of each member constituting the torsional vibrator 10. It is something. 16
is a rotor, and a bearing type sliding element 17 having a small coefficient of friction is disposed inside the rotor. 19 is a ring-shaped laminated piezoelectric actuator, and 20 is a pedestal. In order to enable the ultrasonic motor to operate, the piezoelectric actuator 19, rotor 16 and torsion oscillator 10 must be connected when not in operation.
must be pressed together with strong static pressure.

ボルト13b、ばね22及びナツト21は静的圧力印加
手段をなし、ベアリング式摺動素子18はロータ16が
回転したときに、圧電アクチュエータ素子19が一体と
なって回転しないように設けられたものである。
The bolt 13b, the spring 22, and the nut 21 constitute static pressure applying means, and the bearing type sliding element 18 is provided so that the piezoelectric actuator element 19 does not rotate together when the rotor 16 rotates. be.

このような構造で、捩じり振動子を構成する金属ブロッ
ク12a、 12bのうち、ロータ16と当接する金属
ブロック12aにはA1合金、Ti合金等軽量で剛性の
大きな構造材料を用い、ロータから離れた金属ブロック
12bにはCu、しんちゅう、あるいはスチール合金等
比重が大きく剛性の大きな構造材料を用いる。
With such a structure, of the metal blocks 12a and 12b constituting the torsional oscillator, the metal block 12a that comes into contact with the rotor 16 is made of a lightweight and highly rigid structural material such as A1 alloy or Ti alloy, and is For the separate metal block 12b, a structural material with high specific gravity and high rigidity, such as Cu, brass, or steel alloy, is used.

さらに比重の大きな金属ブロック12bと圧電素子11
dとの当接面に捩じれ振動波共振モードの節部となるよ
うにし、その節部から支持板を取りだす。
Furthermore, a metal block 12b with a larger specific gravity and a piezoelectric element 11
d, and the support plate is taken out from the node of the torsional vibration wave resonance mode.

これによって捩じり振動による振幅は金属ブロック12
aの上端面で最大となり、ロータの回転速度を上昇せし
め、かつまた支持固定が容易となり、支持による振動エ
ネルギの散逸の小さな超音波モータが得られる。
As a result, the amplitude due to torsional vibration is reduced by the metal block 12.
It is maximum at the upper end surface of a, increasing the rotational speed of the rotor, and also making it easy to support and fix, resulting in an ultrasonic motor with little vibration energy dissipated by the support.

また本構成の超音波モータは、接着剤が仲介となって相
異なる部材を接着する部分が圧電素子11a。
Further, in the ultrasonic motor of this configuration, the piezoelectric element 11a is the part where different members are bonded together using an adhesive.

11b、 lie、 lid部分に限られ、またこの接
着部分は、強い静的な圧縮バイアス応力が常時加わって
いるため、機械的強度が極めて大きい。他の部分は何ら
接着剤を使用することが無いわけであるから、構造上機
械的強度が大きいという長所を有する。
11b, lie, and lid portions, and this bonded portion has extremely high mechanical strength because strong static compressive bias stress is constantly applied thereto. Since no adhesive is used in the other parts, the structure has the advantage of high mechanical strength.

本構成の超音波モータにおいて、圧電アクチュエータ1
9を駆動電圧の位相が自由に変えられる位相器を介して
、発振器と増幅器に接続し、また発振器を共通にし増幅
器のみ異ならせてリング状圧電素子11a、 llb、
 llc、 lidから出た電気端子23.24に接続
する。ロータ16を反時計廻りに回転させる場合、捩じ
り振動子10の上面が反時計廻りに捩じれるときにこれ
に同期した形で圧電アクチュエータ19を伸張させる。
In the ultrasonic motor of this configuration, the piezoelectric actuator 1
9 is connected to an oscillator and an amplifier through a phase shifter that allows the phase of the drive voltage to be freely changed, and the oscillator is common and only the amplifiers are different to form ring-shaped piezoelectric elements 11a, llb,
llc, connect to electrical terminals 23 and 24 coming out of the lid. When the rotor 16 is rotated counterclockwise, the piezoelectric actuator 19 is expanded in synchronization with the top surface of the torsion vibrator 10 being twisted counterclockwise.

このとき捩じり振動子10がら摩擦力を介してロータは
反時計廻りの回転力を受ける。また、捩じり振動子10
の上面が次の半周期において時計廻りに回転する場合、
圧電アクチュエータを収縮させることにより捩じり振動
子10とロータ16との圧接力を殆ど零にすることがで
きる。また、ロータ16を時計廻り方向に回転させる場
合には、上述の説明とは逆に圧電アクチュエータの位相
を更に180度進め、捩じり振動子10の上面が時計廻
りに回転すると共に圧電アクチュエータ19が伸張する
ように位相を変えてやれば良い。この圧電アクチュエー
タの駆動方法は交流波のほがパルス波での駆動もできる
。これは非共振で動作する圧電アクチュエータの特権で
ある。
At this time, the rotor receives a counterclockwise rotational force through the frictional force of the torsional oscillator 10. In addition, the torsion oscillator 10
If the top surface of rotates clockwise in the next half cycle,
By contracting the piezoelectric actuator, the pressure force between the torsional vibrator 10 and the rotor 16 can be reduced to almost zero. Further, when the rotor 16 is rotated clockwise, the phase of the piezoelectric actuator is further advanced by 180 degrees, contrary to the above explanation, and the top surface of the torsion vibrator 10 is rotated clockwise, and the piezoelectric actuator 19 is rotated clockwise. All you have to do is change the phase so that it expands. This piezoelectric actuator can be driven using an alternating current wave or a pulse wave. This is a privilege of piezoelectric actuators that operate off-resonance.

第2図に、本発明の他の実施例を示す。これは第1図の
ベアリング摺動素子18の代わりに、突起の付いた台座
25を用いたものである。ロータ16の内側に配設され
たベアリング摺動素子の最も内側部分は、ロータ126
が回転しても構造上殆ど回転することはないため、この
部分に台座25の突起部分を当接させている。このよう
な構造においても第1図に示した超音波モータと同様の
性能が得られ、かつシンプルな構造を実現することがで
きる。
FIG. 2 shows another embodiment of the invention. This uses a pedestal 25 with a protrusion in place of the bearing sliding element 18 shown in FIG. The innermost portion of the bearing sliding element disposed inside the rotor 16 is connected to the rotor 126.
Even if the pedestal 25 rotates, it hardly rotates due to its structure, so the protruding portion of the pedestal 25 is brought into contact with this portion. Even in such a structure, performance similar to that of the ultrasonic motor shown in FIG. 1 can be obtained, and a simple structure can be realized.

(発明の効果) 以上記述した如く、本発明は非回転部分である捩じり振
動子と圧電アクチュエータからなるステータと、回転を
行うロータから構成された超音波モータで、 (1)回転の方向が正逆いずれの方向にも可能で、かつ
トルクの大きな超音波モータが実現できる。
(Effects of the Invention) As described above, the present invention provides an ultrasonic motor consisting of a stator consisting of a torsion vibrator and a piezoelectric actuator as non-rotating parts, and a rotor that rotates. (1) Direction of rotation It is possible to realize an ultrasonic motor that can move in both forward and reverse directions and has a large torque.

(2)圧電アクチュエータ部分は非共振で動作すること
により、超音波モータの駆動周波数は、捩じり振動子の
共振周波数により大部分決定されることになるため、設
計が容易でありかつ設計の自由度も大きい。
(2) Since the piezoelectric actuator operates in a non-resonant manner, the driving frequency of the ultrasonic motor is largely determined by the resonant frequency of the torsional vibrator, making the design easy and easy to design. There is also a lot of freedom.

(3)接着箇所が捩じり振動子の圧電素子部分に限られ
、しかもこの部分は大きな静的な圧縮デバイス応力を受
けることから、本発明に従った超音波モータは極めて機
械的に堅牢であり、製造が容易である。
(3) The ultrasonic motor according to the present invention is extremely mechanically robust because the bonding point is limited to the piezoelectric element part of the torsional vibrator and this part is subjected to large static compressive device stress. Yes, it is easy to manufacture.

(4)捩じれ振動子部分に支持固定ができ、かつ捩じれ
振動子を構成する二つの金属ブロックのうちロータとの
当接する金属ブロックの振動振幅の方が大きいため、固
定が容易で回転出力の大きな超音波モータが得られる。
(4) The torsional oscillator can be supported and fixed, and of the two metal blocks that make up the torsional oscillator, the vibration amplitude of the metal block that comes into contact with the rotor is larger, so it is easier to fix and has a large rotational output. An ultrasonic motor is obtained.

こと等、優れた効果がある。It has excellent effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図は本発明の実施例を示す超音波モータの
断面図である。図中各記号はそれぞれ次の内容を示す。 10・1.ボルト締めランジュバン型板じり振動子、1
1a。 11b、 lie、 lid・・・捩じりモード励振用
圧電素子、12a。 12v・・・金属ブロック、13a、13b・・・ボル
ト、14゜21・・・ナツト、15・・・皿バネ、16
・・・ロータ、17.18・・・ベアリング摺動素子、
19・・・積層圧電アクチュエータ、20・・・台座、
21・・・バネ、23.24・・・電気端子、25・・
・突起つき台座。
1 and 2 are cross-sectional views of an ultrasonic motor showing an embodiment of the present invention. Each symbol in the figure indicates the following content. 10.1. Bolt-fastened Langevin type plate oscillator, 1
1a. 11b, lie, lid... piezoelectric element for torsional mode excitation, 12a. 12v...metal block, 13a, 13b...bolt, 14°21...nut, 15...disc spring, 16
...Rotor, 17.18...Bearing sliding element,
19... Laminated piezoelectric actuator, 20... Pedestal,
21... Spring, 23.24... Electrical terminal, 25...
・Pedestal with protrusions.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  振動子の振動エネルギを摩擦力を介してロータに回転
エネルギを生じさせる超音波モータにおいて、ステータ
であるボルト締めランジュバン型捩じり振動子、積層圧
電アクチュエータとロータから構成され、ロータは該積
層圧電アクチュエータと該ボルト締めランジュバン型捩
じり振動子との間に、常に静的に一定の圧力で圧接され
ながら配設され、該ロータと当接する捩じり振動子の金
属ブロック部分には軽量で剛性の大きな構造材料が用い
られかつ該ロータから離れた捩じり振動子の金属ブロッ
ク部分には比重が大きく剛性の大きな構造材料が用いら
れてなり、該積層圧電アクチュエータは非共振で、該ボ
ルト締めランジュバン型捩じり振動子は共振モードで独
立に駆動されることを特徴とする超音波モータ。
An ultrasonic motor that generates rotational energy in a rotor by using the vibration energy of a vibrator through frictional force is composed of a bolted Langevin-type torsional vibrator as a stator, a laminated piezoelectric actuator, and a rotor, and the rotor is composed of a bolted Langevin type torsion vibrator as a stator, a laminated piezoelectric actuator, and a rotor. A lightweight metal block is placed between the actuator and the bolted Langevin-type torsional oscillator while being statically in contact with a constant pressure. A structural material with high rigidity is used, and a structural material with high specific gravity and high rigidity is used for the metal block portion of the torsional oscillator remote from the rotor, and the laminated piezoelectric actuator is non-resonant and An ultrasonic motor characterized in that a Langevin-type torsional vibrator is independently driven in a resonance mode.
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