JPH0150196B2 - - Google Patents
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- JPH0150196B2 JPH0150196B2 JP59172429A JP17242984A JPH0150196B2 JP H0150196 B2 JPH0150196 B2 JP H0150196B2 JP 59172429 A JP59172429 A JP 59172429A JP 17242984 A JP17242984 A JP 17242984A JP H0150196 B2 JPH0150196 B2 JP H0150196B2
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- rotor
- vibrator
- thickness
- vibrators
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- Expired
Links
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0045—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with torsion or shear modes
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野および発明の目的〕
本発明は圧電モータの改良に係り、圧電振動子
で励振された片持梁状の超音波振動子の自由端面
に楕円振動を発生させ、このステータ面に圧着さ
れたロータに圧着面内の回転トルクを与え、高速
強力回転を行なう圧電モータを提供することを目
的とする。
で励振された片持梁状の超音波振動子の自由端面
に楕円振動を発生させ、このステータ面に圧着さ
れたロータに圧着面内の回転トルクを与え、高速
強力回転を行なう圧電モータを提供することを目
的とする。
最近、圧電体を用いた超音波モータが研究開発
されており、その超音波振動源には従来から超音
波工業に利用されて来たボルト締めランジユバン
振動子などの従振動子が利用されている。しか
し、ロータを回転させるには縦振動を回転トルク
に変換する必要があり、この変換のために不都合
を来すことが多い。回転トルクを発生するには超
音波の楕円振動を利用すべきだが、従来は楕円振
動を直接発生する超音波振動子が見当らなかつた
ので、超音波楕円振動子を用いた電圧モータなど
期待すべくもなく、最近注目され始めた表面弾性
波の楕円振動を利用した電圧モータなども入出力
効率の低いことが問題であつた。
されており、その超音波振動源には従来から超音
波工業に利用されて来たボルト締めランジユバン
振動子などの従振動子が利用されている。しか
し、ロータを回転させるには縦振動を回転トルク
に変換する必要があり、この変換のために不都合
を来すことが多い。回転トルクを発生するには超
音波の楕円振動を利用すべきだが、従来は楕円振
動を直接発生する超音波振動子が見当らなかつた
ので、超音波楕円振動子を用いた電圧モータなど
期待すべくもなく、最近注目され始めた表面弾性
波の楕円振動を利用した電圧モータなども入出力
効率の低いことが問題であつた。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消する
もので、本発明者が提案した片持梁状超音波捻り
楕円振動子を用いることによつて目的を達成した
ものである。すなわち、片持梁の長さに沿つた軸
を中心とし梁の両側が逆位相で屈曲振動を行なう
屈曲モードと捻りモードとが結合した捻り・屈曲
振動をする超音波振動子の端面、すなわち片持梁
の自由端面にロータを圧着し、ロータを面内で回
転することにより、回転出力を得ることを特徴と
する電圧モータによつて前述した目的を達成した
のである。
もので、本発明者が提案した片持梁状超音波捻り
楕円振動子を用いることによつて目的を達成した
ものである。すなわち、片持梁の長さに沿つた軸
を中心とし梁の両側が逆位相で屈曲振動を行なう
屈曲モードと捻りモードとが結合した捻り・屈曲
振動をする超音波振動子の端面、すなわち片持梁
の自由端面にロータを圧着し、ロータを面内で回
転することにより、回転出力を得ることを特徴と
する電圧モータによつて前述した目的を達成した
のである。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に従つて説明する。
実施例 １
第１図および第２図は本発明の片持梁捻り超音
波振動子を用いた電圧モータの固定子、すなわち
回転子を駆動する超音波振動子を図示したもので
ある。圧電厚み振動子３1および３2は外径35mm、
内径15mm、厚さ２mmのドーナツ状セラミツクであ
り表裏にそれぞれ施された銀電極膜を通して分極
されている。これら振動子３1，３2と同形状で厚
さ0.2mm銅の端子板４2を上述の２枚の圧電振動子
３1，３2の正電極側で挟み、負電極側にも同じ端
子板４1を重ね、その外側に外径35mm、内径8.2
mm、厚さ10mmのアルミニウム座金２および５を重
ね、座金５の底側の内径13.5mm、深さ8.2mmのボ
ルト穴にキヤツプボルト６を通し、ボルト６の先
端を片持梁１の円板状台部１2のネジ穴に150Kg・
ｆ・cmのトルクレンチで締め付けた。
波振動子を用いた電圧モータの固定子、すなわち
回転子を駆動する超音波振動子を図示したもので
ある。圧電厚み振動子３1および３2は外径35mm、
内径15mm、厚さ２mmのドーナツ状セラミツクであ
り表裏にそれぞれ施された銀電極膜を通して分極
されている。これら振動子３1，３2と同形状で厚
さ0.2mm銅の端子板４2を上述の２枚の圧電振動子
３1，３2の正電極側で挟み、負電極側にも同じ端
子板４1を重ね、その外側に外径35mm、内径8.2
mm、厚さ10mmのアルミニウム座金２および５を重
ね、座金５の底側の内径13.5mm、深さ8.2mmのボ
ルト穴にキヤツプボルト６を通し、ボルト６の先
端を片持梁１の円板状台部１2のネジ穴に150Kg・
ｆ・cmのトルクレンチで締め付けた。
片持梁１は厚さ７mm、幅35mm、高さ10mmの矩形
状の梁部１1が外径35mm、高さ９mmの円板状台部
１2の上に逆Ｔ字形に直立したアルミニウム部品
であり、台部１2の中心に８mmのボルト穴があり、
これを中心として底面には幅20mm、深さ２mmの溝
１3が梁部１1と26゜をなす方向に刻まれている。
この角度のため円板状台部１2が圧電振動子３1，
３2の縦振動を受けて、ボルト６を支点としたた
わみ振動が生じたとき、その上に直立固定されて
いる梁部１1には捻り振動が矢印１２で示したよ
うに励振される。
状の梁部１1が外径35mm、高さ９mmの円板状台部
１2の上に逆Ｔ字形に直立したアルミニウム部品
であり、台部１2の中心に８mmのボルト穴があり、
これを中心として底面には幅20mm、深さ２mmの溝
１3が梁部１1と26゜をなす方向に刻まれている。
この角度のため円板状台部１2が圧電振動子３1，
３2の縦振動を受けて、ボルト６を支点としたた
わみ振動が生じたとき、その上に直立固定されて
いる梁部１1には捻り振動が矢印１２で示したよ
うに励振される。
第３図は上述した捻り屈曲モードの超音波振動
子を用いて、本発明の圧電モータを構成した一実
施例を示したものである。梁部１1の７mm×35mm
の端面には、中心に４mmのボルト穴が施され、ロ
ータ８の支持ボルト１０がネジ止めされる。ロー
タ８は駆動面が外径35mm、厚さ５mmの円板で、そ
の中心に外径14mm、内径10mm、長さ15mmの中空シ
ヤフトが直立しており、シヤフトにはベアリング
９1および９2でサンドイツチしたコイルバネ１１
などを通したボルト１０が挿入され、ロータ８の
回転をベアリング９1および９2で支持する形で、
コイルバネ１１によつて梁部１1の端面に圧着さ
れている。
子を用いて、本発明の圧電モータを構成した一実
施例を示したものである。梁部１1の７mm×35mm
の端面には、中心に４mmのボルト穴が施され、ロ
ータ８の支持ボルト１０がネジ止めされる。ロー
タ８は駆動面が外径35mm、厚さ５mmの円板で、そ
の中心に外径14mm、内径10mm、長さ15mmの中空シ
ヤフトが直立しており、シヤフトにはベアリング
９1および９2でサンドイツチしたコイルバネ１１
などを通したボルト１０が挿入され、ロータ８の
回転をベアリング９1および９2で支持する形で、
コイルバネ１１によつて梁部１1の端面に圧着さ
れている。
圧電振動子３1および３2にリード線７1および
７2を通して40.85KHzの正弦波電圧を印加すると
ロータ８が反時計回り方向に回転した。回転数は
印加電圧の大きさとともに大きくなる傾向にあ
り、10ボルトではやつと回る程度だが、30ボルト
では60〜100rpm、50ボルトでは100〜150rpm、
70ボルトでは150〜250rpm、100ボルトでは200〜
300rpm、150ボルトでは約400rpmに達した。
７2を通して40.85KHzの正弦波電圧を印加すると
ロータ８が反時計回り方向に回転した。回転数は
印加電圧の大きさとともに大きくなる傾向にあ
り、10ボルトではやつと回る程度だが、30ボルト
では60〜100rpm、50ボルトでは100〜150rpm、
70ボルトでは150〜250rpm、100ボルトでは200〜
300rpm、150ボルトでは約400rpmに達した。
次に印加電圧の周波数を僅かに変えると、回転
は鈍くなるが、39.64KHzにすると今度はロータ
８が時計回り方向に逆転し、40.85KHzのときと
同様に勢よく回転した。さらに周波数を種々変化
させてみたがロータ８が回転するのは39.64KHz
付近と40.85KHz付近だけであつた。これらの周
波数は超音波楕円振動子の主共振と副共振とみら
れ、そのいづれかの周波数の電圧を印加すること
で、ロータ８を時計回わりにも反時計回わりにも
任意の回転方向に回転させることができる。シヤ
フトの回転出力を利用するため負荷を掛けると回
転数が低くなるが、その分だけ電圧を高くすれば
回転数を低下させずに回転を依持することができ
る。
は鈍くなるが、39.64KHzにすると今度はロータ
８が時計回り方向に逆転し、40.85KHzのときと
同様に勢よく回転した。さらに周波数を種々変化
させてみたがロータ８が回転するのは39.64KHz
付近と40.85KHz付近だけであつた。これらの周
波数は超音波楕円振動子の主共振と副共振とみら
れ、そのいづれかの周波数の電圧を印加すること
で、ロータ８を時計回わりにも反時計回わりにも
任意の回転方向に回転させることができる。シヤ
フトの回転出力を利用するため負荷を掛けると回
転数が低くなるが、その分だけ電圧を高くすれば
回転数を低下させずに回転を依持することができ
る。
以上説明したように本発明は、片持梁の長さに
沿つた軸を中心とし梁の両側が逆位相で屈曲振動
を行なう屈曲モードと捻りモードとが結合した捻
り・屈曲振動をする超音波振動子の端面、すなわ
ち片持梁の自由端面にロータを圧着し、ロータを
面内で回転することにより、回転出力を得る構成
にした。
沿つた軸を中心とし梁の両側が逆位相で屈曲振動
を行なう屈曲モードと捻りモードとが結合した捻
り・屈曲振動をする超音波振動子の端面、すなわ
ち片持梁の自由端面にロータを圧着し、ロータを
面内で回転することにより、回転出力を得る構成
にした。
そのため圧電振動子で励振した超音波振動子の
表面の捻りモードの楕円振動で表面に圧着された
ロータに印加電圧の大きさに応じた回転出力を得
ることができ、さらに印加電圧の周波数を変える
ことによつて回転の向きを逆転させることもでき
る。その結果、従来の圧電モータと比較して、小
型、軽量でトルクの大きく、スムーズに回転する
圧電モータを提供することができた。
表面の捻りモードの楕円振動で表面に圧着された
ロータに印加電圧の大きさに応じた回転出力を得
ることができ、さらに印加電圧の周波数を変える
ことによつて回転の向きを逆転させることもでき
る。その結果、従来の圧電モータと比較して、小
型、軽量でトルクの大きく、スムーズに回転する
圧電モータを提供することができた。
図はすべて本発明の実施例に係る圧電モータを
説明するためのもので、第１図および第２図はそ
の圧電モータに用いる超音波振動子の正面図およ
び平面図、第３図はその圧電モータの正面図であ
る。 １……片持梁、３1，３2……圧電振動子、６…
…キヤツプボルト、８……ロータ、１１……コイ
ルバネ。
説明するためのもので、第１図および第２図はそ
の圧電モータに用いる超音波振動子の正面図およ
び平面図、第３図はその圧電モータの正面図であ
る。 １……片持梁、３1，３2……圧電振動子、６…
…キヤツプボルト、８……ロータ、１１……コイ
ルバネ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 圧電厚み振動子３1，３2と、 その圧電厚み振動子３1，３2の厚み方向に配置
され、圧電厚み振動子３1，２3と対向する側に中
心を通る凹溝１3が形成された基台１2と、 その基台１2の前記圧電厚み振動子３1，３2と
対向する側とは反対側の表面に設けられ、基台１
２の前記凹溝１3の長手方向と鎖交する方向に形成
された片持梁１1と、 前記基台１2と座金２と圧電厚み振動子３1，３
２と座金５とで構成された積層体の前記各部材を
締めつける連結部材６とを備えた片持梁状超音波
捻じり楕円振動子の端面にロータを圧接し、ロー
タを面内で回転することを特徴とする圧電モー
タ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の圧電モータにお
いて、前記圧電厚み振動子３1，３2に印加する高
周波励振電圧の周波数が可変になつており、その
周波数を変化させることによりロータの回転方向
が変えられるように構成されていることを特徴と
する圧電モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172429A JPS6152163A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状捻り超音波振動子を用いた圧電モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172429A JPS6152163A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状捻り超音波振動子を用いた圧電モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152163A JPS6152163A (ja) | 1986-03-14 |
| JPH0150196B2 true JPH0150196B2 (ja) | 1989-10-27 |
Family
ID=15941804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172429A Granted JPS6152163A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状捻り超音波振動子を用いた圧電モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152163A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4885499A (en) * | 1988-02-12 | 1989-12-05 | Ngk Spark Plug Co., Inc. | Ultrasonic driven type motor |
| JPH01234067A (ja) * | 1988-03-11 | 1989-09-19 | Nec Corp | 超音波モータ |
| DE3920726A1 (de) * | 1988-06-29 | 1990-01-04 | Olympus Optical Co | Ultraschalloszillator |
| JPH0339385U (ja) * | 1989-08-23 | 1991-04-16 | ||
| US6403761B2 (en) | 2000-06-22 | 2002-06-11 | Jsr Corporation | Method for recovering a polymer |
-
1984
- 1984-08-21 JP JP59172429A patent/JPS6152163A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152163A (ja) | 1986-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |