JPH01318535A - 超音波モータとその駆動方法 - Google Patents
超音波モータとその駆動方法Info
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- JPH01318535A JPH01318535A JP63149726A JP14972688A JPH01318535A JP H01318535 A JPH01318535 A JP H01318535A JP 63149726 A JP63149726 A JP 63149726A JP 14972688 A JP14972688 A JP 14972688A JP H01318535 A JPH01318535 A JP H01318535A
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- Japan
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- stator
- resonance frequency
- ultrasonic motor
- rotor
- longitudinal
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- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 18
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 15
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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）
本発明は超音波振動によりロータを回転して、駆動力を
発生させる超音波モータに関するものである。
発生させる超音波モータに関するものである。
（従来の技術）
縦−捩り複合圧電振動子をステータとし、ステータの端
面にロータを圧接してこれを回転させる構成の超音波モ
ータは例えば熊田による特開昭ｆ３１−１２１７７７号
で開示されている。
面にロータを圧接してこれを回転させる構成の超音波モ
ータは例えば熊田による特開昭ｆ３１−１２１７７７号
で開示されている。
ここでは捩り振動励振用圧電素子と縦振動励振用圧電素
子とを円柱あるいは円筒状超音波振動体ではさみ一体化
したものをステータとし、捩り振動励振用圧電素子と縦
振動励振用圧電素子とに交流電圧を印加してステータの
端面に楕円振動を誘起し、この楕円振動を利用してステ
ータ端面に圧接したロータに回転運動を与えるものであ
る。
子とを円柱あるいは円筒状超音波振動体ではさみ一体化
したものをステータとし、捩り振動励振用圧電素子と縦
振動励振用圧電素子とに交流電圧を印加してステータの
端面に楕円振動を誘起し、この楕円振動を利用してステ
ータ端面に圧接したロータに回転運動を与えるものであ
る。
（発明が解決しようとする課題）
ところで横波の音速は縦波の音速の約６割であるため上
記構成になるステータにおいて捩り振動の共振周波数と
縦振動の共振周波数とを一致させることは困難である。
記構成になるステータにおいて捩り振動の共振周波数と
縦振動の共振周波数とを一致させることは困難である。
従って特開昭６１−１２１７７７号の構成ステータでは
捩り振動を共振駆動させれば縦振動は非共振駆動となり
、逆に縦振動を共振駆動させれば捩り振動は非共振駆動
となる。周知の如く非共振駆動は共振駆動と比較して同
一電力で駆動する場合には極端に得られる振動振巾が小
さくなってしまう。その結果、この構成のステータの端
面に誘起される楕円振動の振巾は縦方向あるいは横方向
いずれか一方の振動振巾が極端に小さくなってしまうた
めに効率の高いモータを実現することはあり得ない。
捩り振動を共振駆動させれば縦振動は非共振駆動となり
、逆に縦振動を共振駆動させれば捩り振動は非共振駆動
となる。周知の如く非共振駆動は共振駆動と比較して同
一電力で駆動する場合には極端に得られる振動振巾が小
さくなってしまう。その結果、この構成のステータの端
面に誘起される楕円振動の振巾は縦方向あるいは横方向
いずれか一方の振動振巾が極端に小さくなってしまうた
めに効率の高いモータを実現することはあり得ない。
一方、この構成のステータにおいて捩り振動励振用圧電
素子と縦振動励振用圧電素子とに互いに異なった周波数
の交流電圧を印加して２種類の振動を共振駆動すること
も可能ではあるが、この場合には共振周波数が異なるた
めにステータの端面に規則的に楕円振動を誘起すること
ができないため、ロータを安定して回転させることは不
可能である。
素子と縦振動励振用圧電素子とに互いに異なった周波数
の交流電圧を印加して２種類の振動を共振駆動すること
も可能ではあるが、この場合には共振周波数が異なるた
めにステータの端面に規則的に楕円振動を誘起すること
ができないため、ロータを安定して回転させることは不
可能である。
（課題を解決するだめの手段）
本発明は縦−捩り複合圧電振動子をステータとし、これ
にロータを圧力調整が可能なように圧接して構成した超
音波モータにおいて、ステータ単体の縦振動半波長共振
周波数をステータ単体の捩り振動半波長共振周波数より
高くなるように設定しである超音波モータであり、この
超音波モータの全体構成で決まる縦振動共振周波数と捩
り振動半波長共振周波数とをロータとステータの締付は
圧力を調整して一致させて駆動させる超音波モータの駆
動方法である。
にロータを圧力調整が可能なように圧接して構成した超
音波モータにおいて、ステータ単体の縦振動半波長共振
周波数をステータ単体の捩り振動半波長共振周波数より
高くなるように設定しである超音波モータであり、この
超音波モータの全体構成で決まる縦振動共振周波数と捩
り振動半波長共振周波数とをロータとステータの締付は
圧力を調整して一致させて駆動させる超音波モータの駆
動方法である。
本発明による超音波モータの構成例を第１図に示す。捩
り振動励振用圧電セラミックス１と縦振動励振用圧電セ
ラミックス２とを２つの円柱あるいは円筒状金属部材３
と４とではさみ、ボルト５を用いて強固に締めつけ一体
化してステータを構成する。この場合ステータの縦振動
半波長共振周波数は捩り振動半波長共振周波数の約１．
６倍である。上記ステータの端面に金属製ロータ６をベ
アリング７、樹脂性弾性体８、ナンド９及びボルト１０
を用いて圧接し超音波モータを構成し、ロータとステー
タとの締付圧を調整して略ステータ単体で決まる捩り振
動半波長共振周波数とモータ全体の構成で決まる縦振動
共振周波数（ステータのみの周波数より大幅に低下して
いる。）とを一致させる。
り振動励振用圧電セラミックス１と縦振動励振用圧電セ
ラミックス２とを２つの円柱あるいは円筒状金属部材３
と４とではさみ、ボルト５を用いて強固に締めつけ一体
化してステータを構成する。この場合ステータの縦振動
半波長共振周波数は捩り振動半波長共振周波数の約１．
６倍である。上記ステータの端面に金属製ロータ６をベ
アリング７、樹脂性弾性体８、ナンド９及びボルト１０
を用いて圧接し超音波モータを構成し、ロータとステー
タとの締付圧を調整して略ステータ単体で決まる捩り振
動半波長共振周波数とモータ全体の構成で決まる縦振動
共振周波数（ステータのみの周波数より大幅に低下して
いる。）とを一致させる。
上記構成の超音波モータにおいて捩り振動励振用圧電セ
ラミックスと縦振動励振用圧電セラミックスとに独立に
交流電圧を印加し、２つの交流電圧に９０’の位相差を
与えるとロータは高効率で回転する。
ラミックスと縦振動励振用圧電セラミックスとに独立に
交流電圧を印加し、２つの交流電圧に９０’の位相差を
与えるとロータは高効率で回転する。
（作用）
本発明超音波モータを構成するステータは、単体では捩
り振動半波長共振周波数と縦振動半波長共振周波数は異
なるが、後述するようにステータにロータを圧接すると
捩り振動半波長共振周波数は殆ど変化しないのに対して
モータ全体の構成で決まる縦振動半波長共振周波数は大
幅に変化する。この際ロータとステータとの締付は圧を
調整すると２つの共振周波数は高精度で一致するように
なる。従って、捩り振動と縦振動とを同一周波数で共振
駆動できる。
り振動半波長共振周波数と縦振動半波長共振周波数は異
なるが、後述するようにステータにロータを圧接すると
捩り振動半波長共振周波数は殆ど変化しないのに対して
モータ全体の構成で決まる縦振動半波長共振周波数は大
幅に変化する。この際ロータとステータとの締付は圧を
調整すると２つの共振周波数は高精度で一致するように
なる。従って、捩り振動と縦振動とを同一周波数で共振
駆動できる。
以上の様に本発明による超音波モータは捩り共振と縦共
振とを同一周波数で駆動するという従来なかった新規な
思想に基づくものであり高効率のモータが実現できる。
振とを同一周波数で駆動するという従来なかった新規な
思想に基づくものであり高効率のモータが実現できる。
（実施例）
以下本発明の実施例について図面を参照しながら説明す
る。
る。
第１図は本発明の実施例を示す図で、原理と構成は先に
述べた通りである。捩り振動励振用圧電セラミックス１
は外径２０ＩＩＩＩ１１１内径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍの周方向に分極したセラミック板を８枚積層して構成
されている。各セラミックスの上下面はメタライズされ
、間に金属薄板を挾んで極性か互いに逆になるように積
層されている。そして金属薄板は外部で電気的に並列接
続されている。−方、縦振動励振用圧電セラミックス２
は厚み方向に分極した圧電セラミックス板を１２枚積層
したもので寸法や構成は上記捩り振動励振用に準じる。
述べた通りである。捩り振動励振用圧電セラミックス１
は外径２０ＩＩＩＩ１１１内径１０ｍｍ、厚さ０．５ｍ
ｍの周方向に分極したセラミック板を８枚積層して構成
されている。各セラミックスの上下面はメタライズされ
、間に金属薄板を挾んで極性か互いに逆になるように積
層されている。そして金属薄板は外部で電気的に並列接
続されている。−方、縦振動励振用圧電セラミックス２
は厚み方向に分極した圧電セラミックス板を１２枚積層
したもので寸法や構成は上記捩り振動励振用に準じる。
金属部材３．４．５．６．９．１０はすべてステンレス
とした。ロータ６はベアリング７、樹脂弾性体８、ナツ
ト９、ボルト１０を用いてステータの金属部材４に圧接
されている。８はコイルバネでもよい。寸法はモータの
全長が約６０ｍｍである。
とした。ロータ６はベアリング７、樹脂弾性体８、ナツ
ト９、ボルト１０を用いてステータの金属部材４に圧接
されている。８はコイルバネでもよい。寸法はモータの
全長が約６０ｍｍである。
第２図は上記実施例モータのロータとステータとの境界
面における縦振動振巾の測定値である。
面における縦振動振巾の測定値である。
印加電圧は１００Ｖとした。ロータとステータとの締付
圧を変えると振巾最大となる周波数即ち縦振動の共振周
波数が変化することがわかる。本例では締付圧が４２ｋ
ｇｆの時縦振動の共振周波数が２４．５ｋＨｚとなり捩
り振動と縦振動との共振が正確に一致した。
圧を変えると振巾最大となる周波数即ち縦振動の共振周
波数が変化することがわかる。本例では締付圧が４２ｋ
ｇｆの時縦振動の共振周波数が２４．５ｋＨｚとなり捩
り振動と縦振動との共振が正確に一致した。
なお、ステータのみの捩り振動半波長共振は略２４ｋＨ
ｚであり締付圧による変化は無視できる程度に小さい。
ｚであり締付圧による変化は無視できる程度に小さい。
第３図は本実施例モータの特性を示す図である。捩り振
動及び縦振動励振用圧電セラミックスには位相が９０°
異なる周波数２４．５ｋＨｚ 、電圧１００Ｖの正弦波
が印加された。無負荷回転速度２２ Ｏｒ、ｐｌｍ ％
最大トルク４ 、Ｅｉｋｇｆ 、ｃｍという従来にない
高性能を実現できた。
動及び縦振動励振用圧電セラミックスには位相が９０°
異なる周波数２４．５ｋＨｚ 、電圧１００Ｖの正弦波
が印加された。無負荷回転速度２２ Ｏｒ、ｐｌｍ ％
最大トルク４ 、Ｅｉｋｇｆ 、ｃｍという従来にない
高性能を実現できた。
（発明の効果）
本発明は上述のようにモータ全体の構成で共振周波数が
決まる縦振動と略ステータで決まる捩り振動半波長共振
を利用したものであり、かつ縦振動の共振周波数のみロ
ータとステータとの締付圧で変化する構成となっている
ため、容易に２つの共振周波数を一致させることができ
る。
決まる縦振動と略ステータで決まる捩り振動半波長共振
を利用したものであり、かつ縦振動の共振周波数のみロ
ータとステータとの締付圧で変化する構成となっている
ため、容易に２つの共振周波数を一致させることができ
る。
従って高効率な実用性の高い超音波モータが実現できる
。
。
第１図は本発明実施例モータの構成を示す図。
第２図は本発明実施例モータの縦振動振巾の周波数及び
、ロータとステータとの締付圧依存性を示す図。第３図
は本発明実施例モータの特性を示す図である。 図中１は捩り振動励振用圧電セラミックス、２は縦振動
励振用圧電セラミックス、３．４は金属部材、６は金属
製ロータ、７はベアリング、８は弾性体、９はナツト、
５．１０はボルト、をそれぞれ示す。
、ロータとステータとの締付圧依存性を示す図。第３図
は本発明実施例モータの特性を示す図である。 図中１は捩り振動励振用圧電セラミックス、２は縦振動
励振用圧電セラミックス、３．４は金属部材、６は金属
製ロータ、７はベアリング、８は弾性体、９はナツト、
５．１０はボルト、をそれぞれ示す。
Claims (2)
- （１）縦一捩り複合圧電振動子をステータとし、これに
ロータを圧力調整が可能なように圧接して構成された超
音波モータにおいて、ステータ単体の縦振動半波長共振
周波数をステータ単体の捩り振動半波長共振周波数より
高くなる様に設定してあることを特徴とする超音波モー
タ。 - （２）縦一捩り複合圧電振動子をステータとし、これに
ロータを圧力調整が可能なように圧接して構成された超
音波モータの駆動方法において、モータ全体の構成で決
まる縦振動共振周波数と、捩り振動半波長共振周波数と
をロータとステータとの締付圧を調整して一致させて駆
動することを特徴とする超音波モータの駆動方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149726A JP2703927B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 超音波モータの駆動方法 |
| US07/365,897 US4965482A (en) | 1988-06-17 | 1989-06-14 | Ultrasonic motor and method of adjusting the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63149726A JP2703927B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 超音波モータの駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01318535A true JPH01318535A (ja) | 1989-12-25 |
| JP2703927B2 JP2703927B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=15481469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63149726A Expired - Lifetime JP2703927B2 (ja) | 1988-06-17 | 1988-06-17 | 超音波モータの駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703927B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006187093A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Pentax Corp | 振動子 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102055373B (zh) * | 2011-01-13 | 2013-03-20 | 上海交通大学 | 多转子圆筒形大力矩超声波电机 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149278A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-07-07 | 日立マクセル株式会社 | 双共振型超音波楕円振動子 |
| JPS62238101A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Taga Electric Co Ltd | 超音波振動子とその駆動制御方法 |
-
1988
- 1988-06-17 JP JP63149726A patent/JP2703927B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149278A (ja) * | 1984-12-22 | 1986-07-07 | 日立マクセル株式会社 | 双共振型超音波楕円振動子 |
| JPS62238101A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-19 | Taga Electric Co Ltd | 超音波振動子とその駆動制御方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006187093A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Pentax Corp | 振動子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2703927B2 (ja) | 1998-01-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071003 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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