JPH0191679A

JPH0191679A - 電歪モーター

Info

Publication number: JPH0191679A
Application number: JP62247299A
Authority: JP
Inventors: Mikio Umeda; 梅田　幹雄; Kazumasa Onishi; 一正大西
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1987-09-30
Filing date: 1987-09-30
Publication date: 1989-04-11

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】「技術分野」本発明は、電歪モータに関し、特に振動波（定在波）に
より駆動力を得る電歪モータに関する。

「従来技術およびその問題点」電歪素子を利用したモータは、従来各ｆ！提案されてい
るが、そのうち超音波撮動子の界面に励振される横波と
縦波の合成された進行波によって、直線運動（リニアモ
ータ）または回転運動を得るものは、特開昭５８−１４
８６８２号で最初に提案された。この超音波撮動を利用
したモータは、横波と縦波の合成波による進行波を発生
させるため、位相の異なる二つ以上の周波電圧を電歪素
子に加えなゆればならない、しかし位相の異なる周波電
圧を得るためには、複雑な電源回路を必要とし、かつこ
れを特定の方向に分極処理した電歪素子に印加するため
の複雑な配線を必要とする。

本出願人は、このような背景から既に、単一位相の周波
電圧で駆動することができる電歪モータを閉発し、出願
した（特願昭６１−２３３４５６号）。この電歪モータ
は、弾性体に接合した電歪素子を首する振動子と、この
振動子の弾性体の界面に接触する回転子とを備えている
。そしてこの電歪素子は、回転子の移動方向に間隔を買
いで、周波電圧を印加する直接伸縮極と、この直接伸縮
極の左右に位コする付随伸縮極とを含むように分極処理
されでおり、かつこれらの伸縮極の分極処理方向は、直
接伸縮極とその左右のいずれか一方の付随伸縮極が同一
の極性で、他方の付随伸縮極が異なる極性とされでいる
。

このような分極処理を施した電歪素子によると、これに
接合された弾性体に、定在波でありながら、回転子に移
動力を付与する撮動波が生じ、回転子を回転または直線
移動させることができる。

ところがこの電歪モータは、周波電圧を印加すべきＭＷ
ｉ伸縮伸縮量隔をゴいて配万され、しかも回転方向を逆
転させる場合には、直接伸縮極の位置が異なってしまう
ため、その配線処理が、二つ以上の異なる周波電圧を加
える従来モータよりは単純になるものの、必ずしも簡単
ではなく、改良の余地があった。

「発明の目的」本発明は、特に環状の電歪素子に対する配線処理が容易
な電歪モータを得ることを目的とする。

また本発明は、単一位相の周波電圧で駆動することがで
きるとともに、その回転方向の反転も容易にできる電歪
モータを得ることを目的とする。さらに本発明は、異な
る位相の周波電圧を印加することにより、より回転トル
クを大きくすることができる電歪モータを得ることを目
的とする。

「発明の概要」本発明の電歪モータは、電歪素子に対して、試行錯誤的
に種々の分極処理を施して実験を行なった結果、次の条
件を満たす分極処理を環状の電歪素子に施すと、回転子
が回転することを見出しで完成されたものである。

すなわち、本発明は、弾性体に接合し茫環状の電歪素子
を有する振動子と、この振動子の弾性体の界面に接触す
る回転子とを偏えた電歪モータであって、環状の電歪素子が、その周方向に第一の分極処理群と、
第二の分極処理群とを有しており、この第一、第二の分
極処理群の間に分極処理を施さない一対の捨て分極があ
る。そして第一の分極処理群は、同一間隔で交互に分極
処理方向を異ならせた複数の分極を有し、第二の分極処
理群は、第一の分極処理群の分極と同一の間隔の一つの
分極、または交互に分極処理方向を異ならせた複数の分
極を有し、捨て分極は、これら分極の間隔の略半分の間
隔、または略半分と分極間隔の整数倍の間隔を加えた間
隔を有している。

以上の電歪モータは、第一、第二の分極処理群の一方に
、周波電圧印加手段により周波電圧を印加すると、回転
子が回転する。しかも回転子の回転方向は、周波電圧を
第一、第二の分極処理群のいずれかに印加するかで変化
し、また、ｉ−１第二の分極処理群のうちの各分極のう
ち、捨て分極を挟んで隋つ合う分極同士の極性によって
も変化する。ざらに第一、第二の分極処理群の双方に周
波電圧を印加することもでき、この場合には、第一、第
二の分極処理群に加える周波電圧の周波位相を１７４波
長分異ならせる。これによると、より大きいトルクで回
転子を回転させることができる。

［発明の実施例ｊ以下図示実施例についで本発明を説明する。第１図、第
２図は本発明による電歪モータを回転モータ（ご適用し
た場合の機械的構成例を示すもので、固定される振動子
１０は、環状または円板状の電歪素子１１と、こ、の電
歪素子１１上に接合した環状の弾性体１２かうなってい
る０弾性体１２は例えばＡ１合金、ステンレス等の金属
材料から構成され、その上面は、電歪素子１１による振
動波を拡大するため、鋸歯状に形成されている。

この振動子１０上には、電歪素子１１および弾性体］２
と同軸の回転子２０が位冨している。この回転子２０は
、その軸２１を＠動子１０の軸受１３に挿入し、その下
端面を弾性体１２の界面（上端面）１４に接触させでい
る。電歪素子１１に加える周波電圧によって界面１４に
生じる振動波（定在波）により、回転子２Ｃ１回転させ
る構成である。

そこで次に、電歪素子１１１こ与える分極処理についで
説明する。第３図は本発明による電歪素子１１の分極処
理の一例を示したもので、電歪素子］１は、周方向に分
極処理群Ａ、分極処理群Ｂおよびこの分極処理群Ａ、８
の間に位言させた一対の捨て分極ＣＩ、Ｃ２に分極処理
されている０分極処理群Ａは、同一間隔で交互に十と−
の極性の異なる複数の分極で構成されている。これに対
し、分極処理群Ｂは、分極処理群への分極と同一間隔の
一つの分極、または交互に極性の異なる複数の分極で構
成されでいる。したがって、分極処理群Ａと分極処理群
日を、同一パターンあるいは対称パターンで分極処理す
ることもできる。この例での分極処理群日は、二つの極
性の異なる分極にょっ構成されでいる。十の極性は、周
波電圧の十が印加されたとき縮小し、−が印加されたと
き伸張する１貢、逆に−の極性は、十が印加されたとき
伸張し、−が印加されたとき縮小する性質をそれぞれ有
する。よって、＋、−の二つの分極で１波長を構成する
。また、捨て分極Ｃ１、Ｃ２は、上記各分極の半分の間
隔、すなわ′ｔ５！／ｌＩ波長、あるいはこの騎波長に
、各分極の整数倍の間隔であるｎｘ！／！！（ｎ＝Ｏｉ
、２・・・）波長を加えた間隔で構成されでいる。この
例では、捨て分極Ｃ１、Ｃ２をいずれも騎波長に設定し
である。したがって、分極処理群＾に対する分極処理群
Ｂは、この捨て分極Ｃ１、Ｃ２の間隔である騎＋ｎＸ腸
の波長分位相をずらして分極処理されでいるいることに
なる。

上記の電歪素子１１は、その表面に、共通電極１５が付
される一方、裏面に、上記分極処理群へ、Ｂに対応して
分！された分層電極１６．１７が付されている。そして
、共通電極］５と分離電極１６とが周波電源１８に、共
通電極１５と分層電極１７とが周波電源１９に接続され
、分極処理群へには周波電源１８からの周波電圧を、ま
た、分極処理群日には周波電源１９からの周波電源を、
それぞれ印加することができる。この場合、電歪素子］
１に対する周波電圧の印加は、分極処理群Ａと６のいず
れか一方に択一的に行なわれるが、分極処理群Ａと８へ
の駆動周波数を位相的に届波長分（すなわｆ５９０°）
ずらすことで、同時駆動も可能である。これらの電極を
利用しで、図に示す＋、−の極性に周波電圧を印加する
ものである。

上記構成の電歪モータは、周波電源１８または１９から
、対応する分極処理群ＡまたはＢに周波電圧を択一して
印加したところ、回転子２０は、周波電圧が分極処理群
Ａに印加されると反時計方向に、分極処理群Ｂに印加さ
れると時計方向に回転した。なお、回転子２０の回転ト
ルクは、周波電圧を、分極処理群へに印加したとき大き
く、分極処理群Ｂに印加したとき小さがった。

第４図（ａ）ないしくｅ）は、電歪素子１１の別の分極
処理例を示したものである。

同図（ａ）は、第３図のものと同じ構成で、分極処理群
８における分極の極性を、十、−逆にした例である。こ
の構成で、分極処理群Ａまたは日に周波電圧を択一して
印加したところ、いずれの場合も回転子２ｏが反対方向
に回転したが、回転方向は第３図の場合と逆であった。

同図（ｂ）は、分極処理群Ｂを一つの分極で構成してそ
の極性を十とし、これと分極処理群へとの間の捨て分極
Ｃ１、Ｃ２を同じ属波長とした例である。この構成で、
分極処理群へに周波電圧を択一しで印加したところ、回
転子２０が回転したが、その回転方向は不定であった。

同図（Ｃ）は、分極処理群Ａの分極処理および捨て電極
Ｃ１、Ｃ２の波長は同図（ｂ）のままとし、分極処理群
８の分極の極性を−とじた例である。この構成で、分極
処理群へに周波電圧を択一して印加したところ、回転子
２０が、同図（ｂ）の場合と同様、回転したが、その回
転方向は不定であった。

同図（ｄ）は、捨て分極Ｃ１を％波長、同ｃ２を埼波長
とし、分極処理群Ａと８を同一パターンで分極処理した
ものである。この構成で、分極処理群へに周波電圧を印
加したところ、回転子２０は反時計方向に回転し、分極
処理群日に周波電圧を印加したところ、回転子２０は時
計方向に回転した。

同図（ｅ）は、同図（ｄ）と同じ構成で、分極処理群Ａ
とＢの分極処理を対称パターンとした例である。この構
成で、分極処理群Ａに周波電圧を印加したところ、回転
子２０は時計方向に回転し、分極処理群８に周波電圧を
印加したところ、回転子２０は反時計方向に回転した。

また、上記各個において、周波電圧の位相を９０°異な
らせて、分極処理群Ａと８に同時に印加したところ、よ
り大きいトルクで、回転子２ｏを回転させることができ
た。

以上のような分極処理例から、捨て分極Ｃ１、Ｃ２のう
ち、捨て分極Ｃ２を挟んで隣り合う分極処理群へと８の
分極の極性が、同じ極性の場合には、回転子２０が反時
計方向に回転し、異なる極性の場合には、回転子２０は
時計方向に回転することも判明した。

なお電歪素子１１の共通電極１５と分離電極１６．１７
の表裏の関係は勿論逆にしてもよい。

「発明の効果」以上のように本発明の電歪モータによると、単一位相の
周波電圧によって回転子を回転させることができ、その
回転方向も、第一、第二の分極処理群のいずれに周波電
圧を印加するが、あるいは捨て分極を挟んで隣り合う第
一および第二の分極処理群の分極の極性を異ならせるこ
とで簡単に変えることができる。また、周波電圧は、第
一または第二の分極処理群のいずれかに印加すれば足り
るので、電源回路を単純化でき、ざらに電歪素子に対す
る配線処理も簡単にすることができる。さらに、異なる
位相の周波電圧を印加することにより、回転トルクを大
きくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電歪モータの実施例を示す断面図、第
２図は第１図のＩＩ　−ＩＩ線に治う断面図、第３図は
電歪素子に対する分極処理の一例をこれに付される電極
との関係で示した斜視図、第４図（ａ）ないしくｅ）は
電歪素子に対する分極処理の他の例を示す平面図である
。Ａ、Ｂ−−・分極処理群、Ｃ１、Ｃ２・・・捨て分極、
１０・・・撮動子、１１−・・電歪素子、１２・・・弾
性体、］４・・・界面、１５−・・共通電極、１６，１
７・・分Ｍ電極、１８．１９・・・周波電源、２０・・
・回転子（回転子）、２１・・・軸。特許出願人　　アルプス電気株式会社同代理人　　　　三　浦　邦　夫同　　　私共　茂１゛３第１図第２図第３図（ａ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弾性体に接合した環状の電歪素子を有する振動子
と、この振動子の弾性体の界面に接触する回転子とを偏
えた電歪モータであって、上記環状の電歪素子は、その周方向に第一の分極処理群
と、第二の分極処理群とを有していて、この第一、第二
の分極処理群の間に分極処理を施さない一対の捨て分極
を備え、上記第一の分極処理群は、同一間隔で交互に分極処理方
向を異ならせた複数の分極を有し、第二の分極処理群は
、第一の分極処理群の分極と同一の間隔の一つの分極、
または交互に分極処理方向を異ならせた複数の分極を有
し、捨て分極は、これら分極の間隔の略半分の間隔、ま
たは略半分と分極間隔の整数倍の間隔を加えた間隔を有
し、さらにこれら第一、第二の分極処理群の少なくとも
一方に、周波電圧を印加する周波電圧印加手段を設けた
ことを特徴とする電歪モータ。
（２）特許請求の範囲第１項において、第一、第二の分
極処理群は、それぞれ複数の分極を有している電歪モー
タ。
（３）特許請求の範囲第１項において、第一、第二の分
極処理群は、同一パターンの分極を有している電歪モー
タ。
（４）特許請求の範囲第１項において、第一、第二の分
極処理群は、対称パターンの分極を有している電歪モー
タ。
（５）特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちのいず
れか一において、周波電圧印加手段は、第一、第二の分
極処理群にそれぞれ設けられ、かつこの両周波電圧印加
手段は、いずれか一つが択一して駆動される電歪モータ
。
（６）特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちのいず
れか一において、周波電圧印加手段は、第一、第二の分
極処理群にそれぞれ設けられ、かつこの両周波電圧印加
手段は、その周波数が相互に１／４波長分ずれていて同
時に駆動される電歪モータ。