JPH01283071A - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、進行波を用いる超音波モータに関する。

〔発明の概要〕

この発明は、弾性体上に圧電素子が設けられた構造の振
動子を有する超音波モータにおいて、振動子に無端帯状
のローターが圧接することにより、ステーターとロータ
ーとの間の接触圧の保持の機構及び調整が簡単であり、
また、回転力の伝達手段を設けないで、複数の回転すべ
きものを回転でき、更に、複雑な構造物に対応できる等
、応用の自由度が増大する。

〔従来の技術〕

圧電素子で発生させた微小振幅を弾性進行波にかえ、表
面質点の変位を発生させて摩擦伝達により力として取り
出す超音波モータが知られている。

超音波モータには、定在波を用いる方式と進行波を用い
る方式とがある。進行波を用いる方式は、撓み振動の進
行波により、表面質点が楕円運動をする。撓み振動を生
じさせるための電気−機械変換材料として、圧電セラミ
ック材料が用いられる。

進行波方式の超音波モータとしては、円板形超音波モー
、夕及び特開昭５９−８６４８４号公報に記載されてい
るようなリング形超音波モータが知られている。

これらの従来の超音波モータは、圧電素子が固着された
アルミニウム、黄銅、鉄、ステンレス等の振動子を設け
、この振動子に対して円板状或いはリング状の移動体を
摩擦接触させる構造である。

〔発明が解決しようとする課題］ 超音波モータでは、ステーターとローターとの摩擦力の
保持が重要である。従来の超音波モータでは、摩擦部分
がモータ内部に組み込まれており、構造が複雑となると
共に、摩擦力の調整、メインテナンスが困難であった。

また、ローターにより回転できるものは、一つに限定さ
れていた。然も、ローターの軸と別の軸を回転させるに
は、ベルト等の伝達手段が必要とされた。更に、ステー
ター及びローターの形状が硬い円板状或いはリング状で
あるため、複雑な構造に対応するための自由度が不十分
であった。

従って、この発明の目的は、簡単で、調整が容易な摩擦
伝達機構を有し、また、複数のものをローター以外の伝
達手段を使用せずに駆動でき、更に、複雑な構造に対応
できる超音波モータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、弾性体上に圧電素子が設けられた構造の
振動子を有する超音波モータにおいて、振動子に無端帯
状のローターが圧接される。

〔作用〕

弾性体及び圧電素子からなり、円筒形成いは長円形のス
テーターの周面に弾性体からなるローターが圧接される
。ステーターの圧電素子に駆動電圧が供給されることに
より、撓み振動が生じ、この撓み振動により進行波が発
生する。従って、ステーターに圧接された無端帯状のロ
ーターが摺動する。このローターがめぐらされたプーリ
ーを設ければ、プーリーを回転させることができる。ス
テーターとローターとの摩擦力伝達機構が外部に設けら
れるので、機構及びメインテナンスが簡単となり、摩擦
力の調整が容易となる。また、複数のプーリー等をロー
ター以外の伝達手段を使用せずに回転できる。更に、ロ
ーターがベルト状のために複雑な構造に対応することが
できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について、第１図及び第２図
を参照して説明する。第１図において、１は、この一実
施例におけるステーターを全体として示す、中空円筒形
の金属、硬い合成樹脂等の弾性体２の内周面に中等円筒
形の第１圧電素子３及び第２圧電素子４が重ねられて接
着されることにより、ステーター１が構成される。第１
圧電素子３及び第２圧電素子４は、圧電セラミックから
なる。第１圧電素子３及び第２圧電素子４は、夫々Ａλ
（λ：超音波の波長）の幅の複数の領域に分割され、厚
み方向の分極方向が交互に逆転するように、予め分極処
理されている。そして、第１圧電素子３及び第２圧電素
子４の一方の各領域の中央部が他方の領域の境界に位置
するように、即ち、Ａλのずれが生じるように積層され
る。

ステーターｌの弾性体２の外周面にローター５が巻きつ
けられる。ローター５は、無端帯状のもので、ステータ
ー１とプーリー６との間に掛けわたされる。ローター５
は、可撓性を有する弾性体例えばバネ鋼からなり、プー
リー６は、ガラスミ硬いプラスチック、金属等の弾性体
からなる。プーリー６には、矢印方向の偏倚力が与えら
れ、ローター５がステーター１とプーリー６とに対して
、充分な摩擦力で接触するようになされる。

第２図の断面図に示すように、第１圧電素子３の外面に
帯状の電極７が被着され、第１圧電素子３及び第２圧電
素子４の間に帯状の電極８・が被着され、第２圧電素子
４の内面に帯状の電極９が被着される。銀等の金属が蒸
着、スパッタリング等で被着され、電極７．８及び９が
構成される。電極８をアース電極として、電極７及び８
間に高周波電圧Ｅ１を加え、電極９及び８間に高周波電
圧Ｅｌと（π／２）の位相ずれを有し、同一周波数の高
周波電圧Ｅ２を加える。位相ずれとしては、（π／２）
の近傍でも良い。これらの高周波電圧Ｅ１．Ｅ２により
、第１圧電素子３及び第２圧電素子４が撓み振動し、進
行波が発生する。

上述のように、ステーター１の外周面に対してローター
５が圧接されているので、進行波によりローター５が摺
動し、ローター５と摩擦係合しているプーリー６が回転
される。

第３図は、この発明の第２実施例を示す。上述の実施例
と同様の構成のステーターｌ及びローター５が設けられ
る。ステーター１とプーリー６との間に、ローター５に
摩擦係合する一対のプーリー１０及び１１が設けられる
。これらのプーリー１０．１１により、ステーター１と
ローター５の接触面が拡大され、また、プーリー６．１
０及び１１を同時に回転させることができる。

第４図は、この発明の第３実施例を示す、第３実施例で
は、同一の径を有する中空円筒状の一対のステーターＩ
Ａ及びＩＢが設けられ、これらのステーターＩＡ及び１
８間にローター５が掛けわたされる。ローター５に対し
て、矢印方向の偏倚力が付与されたプーリー１２が転接
される。

ステーターＩＡ及びＩＢは、前述の第１Ｘ施例及び第２
実施例と同様のものを使用しても良いが、第３実施例で
は、夫々弾性体２Ａ及び２Ｂの内周面に被着された圧電
素子３Ａ及び３Ｂを使用している。即ち、圧電素子３Ａ
又は３Ｂがスλの位相ずれでもって分極処理され、二つ
の相に対して（π／２）ずれた駆動電圧が供給される。

更に、第５図は、第４実施例を示す、無端帯状のロータ
ー５がプーリー１３及び１４間に掛けわたされる。この
ローター５は、長円形の断面を有するステーターＩＣ及
びＩＤ間の対向接触面に圧接されている。ステーターＩ
Ｃ及びＩＤは、長円形の弾性体２Ｃ及び２Ｄの直線部分
に第１圧電素子３Ｃ及び３Ｄと第２圧電素子４Ｃ及び４
Ｄが被着されたものである。これらの第１圧電素子３Ｃ
。

３Ｄと第２圧電素子４Ｃ，４Ｄとは、複数の乙λの幅の
傾城に夫々分割されると共に、スλの位相ずれをもって
対向するものである。これらの第１圧電素子３Ｃ，３Ｄ
と第２圧電素子４Ｃ，４Ｄに対して、（π／２）の位相
差を有する駆動電圧を供給することにより、撓み振動を
発生させ、弾性体２Ｃ，２Ｄに進行波を発生させること
ができる。

この進行波により、ローター５が摺動し、ローター５と
転接されたプーリー１３及び１４を同時に回転すること
ができる。

なお、ステーターとローターとの接触圧を調整できる機
構を設け、回転速度を調整可能な構成としても良い。

〔発明の効果〕

この発明に依れば、ステーターとローターとの摩擦伝達
機構が外部に露呈しているので、摩擦伝達機構が簡単と
なり、摩擦力の調整、メインテナンスが容易である。ま
た、ローターにより、複数の回転物を同時に回転するこ
とができ、然も、ローター以外にベルト等の伝達手段が
不要である。

更に、ローターがベルト状のために、複雑な構造物に対
応することができ、応用の自由度が大きい利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例の構成を示す路線図、第
２図は振動子の駆動方法の説明に用いる断面図、第３図
はこの発明の第２実施例を示す路線図、第４図はこの発
明の第３実施例を示す路線図、第５図はこの発明の第４
実施例を示す路線図である。 図面における主要な符号の説明 １、ＩＡ、ＩＢ、Ｉｃ、ＩＤニスチーター、２．２Ａ、
２Ｂ：弾性体、 ３．３Ａ、３Ｂ、３Ｃ，３Ｄ、４．４Ａ、４Ｂ。 ４Ｃ，４Ｄ：圧電素子、５：ローター。 代理人　弁理士　杉　浦　正　知 ■１実抱１列 第１図 第２図 ｖ２突抱か仁 第３図 管３゛契兜々ツ 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　弾性体上に圧電素子が設けられた構造の振動子を有す
   る超音波モータにおいて、 上記振動子に無端帯状のローターが圧接することを特徴
   とする超音波モータ。