JPH02106179A - 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］ 本発明は、電子機器等に用いられる小型モータに関し、
特にローター直径の小さい小型の超音波モータに関する
ものである。

［従来の技術］ 超音波モータは従来の電磁モータと比較して、低回転で
高いトルクが得られること、停止保持力を白゛すること
、電磁ノイズが小さいこと等の利点を白゛しており、カ
メラのオートフォーカス用や自動車用パワーモータ等に
使用されている。

第８図及び第９図は従来例に係る超音波モータの概略的
構造を示す図であり、リング上の小歯状の突起部を設け
た金属円板５１の突起部が形成されている面の裏側に二
枚の圧電セラミックス固成５２及び５３を接希した構造
のステーター５０の上に円板状ローター５４を圧接した
構造となっている。圧電セラミックス円板５２及び５３
は偶数等分に分極の向きが逆向きとなっており、これら
二枚の圧電セラミックス板は、分割角度半分の角度だけ
ずらして接着されている。

［発明が解決しようとする課題］ 第８図よりイつかるように、従来の超音波モータにおい
ては、ステータ５０の超音波振動を平面的にローター５
４に伝達しているため、駆動トルクを大きくするために
は、ステーター５０及びロ−ター５４の直径を大きくす
る必要がある。

そのため、従来の超音波モータの実用的な最少直径は２
０〜３０ｍｍに限定されていた。

そこで、本発明の技術課題は、ローターの直径を小さく
した小型の超音波モータを提供することにある。更に、
本発明の他の技術課題は、ローターの直径として２０ｍ
ｍ以下の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］ 本発明によれば、棒状弾性体を互いに直角な二つの方向
に屈曲振動の励振を可能とした圧電楕円運動振動子を振
動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状外枠内に収
容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定し、前記圧電
楕円運動振動子の端部の少なくとも一方にこの円筒状外
枠で支持される軸受けを介してローターを設けたことを
特徴とする超音波モータが得られる。

［作　用コ 本発明の超音波モータにおいては、棒状圧電楕円運動振
動子を、直流電圧を印加して分極し、更に、この圧電楕
円運動振動子の異なる部分に共振周波数と等しい交流電
圧を夫々印加して互いに直角な二つの方向に屈曲振動の
励振を可能とした棒状弾性体よりなり、この屈曲振動の
位相を実質的に異なるようにこれらの交流電圧に位相差
を持たせて励振させると、棒状弾性体の両端部及び中央
部で振幅が極大となるような楕円振動を生ずる。

一方、この時隣合う極大部の中点では、振幅が極小とな
る振動の節を生じる。このような構成の圧電楕円運動振
動子の振動の節の部分で支持枠に固定し、更に円筒状外
枠内に収容してこの支持枠をこの円筒状外枠に固定し、
更に圧電楕円運動振動子の端部の少なくとも一方に軸受
けを介してローターを設けると、圧電楕円運動振動子の
端部に励振された楕円振動により、この端部に接触して
いるローターを回転させる。

［実施例］ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの構成を示
す一部切欠いた斜視図である。第２図は第１図の超音波
モータの断面図である。これら図において、超音波モー
タは、圧電楕円振動子１２、支持枠１１．１１　　　ロ
ーター１３、軸受け１４、支持枠固定用穴１６を有する
円筒状外枠１５を有する。

本発明の実施例に係る超音波モータの組立てを第３〜第
７図を参照しながら説明する。

第３図（ａ）は内側及び外側が共に円形を有し、第３図
（ｂ）は内側が円形の一部を切欠いた形状で、外側が円
形を有する。これらの支持枠１１及び１１′は棒状楕円
運動振動子の断面形状や用途に応じて選択することがで
きる。第４図は第３図（ａ）に示した支持枠１１を用い
て、棒状弾性体よりなる楕円運動振動子１２の振動の節
の部分を支持した場合の斜視図である。第４図のように
、支持枠１１の一対を挿通し、正多角形断面あるいは、
円形断面を有する棒状の楕円運動振動子１２の振動の節
の部分を支持する。支持枠の形状が対称的であるため、
楕円運動を励振するための互いに直角な方向の屈曲振動
に対して支持による影響か同じように作用するため、安
定した楕円運動振動の励振が可能である。第３図（ｂ）
の支持枠１１′を用いた場合も、第４図と同様に構成す
ることができる。従って圧電楕円運動振動子の断面形状
及び支持方法等の必要に応じて支持枠の内側形状が選択
できる。第５図は本発明の実施例に係る超音波モータに
用いられる（ａ）カップ状ローター及び（ｂ）軸受けを
示す斜視図である。第６図は第５図に示した支持枠の付
いた楕円運動振動子の両端部に第５図（ａ）に示した一
端に空洞部及び他端には外方へ延在する突出軸を有する
構造のカップ状ローターをセットした時の状態を示す斜
視図である。第７図は本発明の実施例に係る超音波モー
タにおいて、支持枠１１を介して、楕円運動振動子１２
を支持するための円筒状外枠を示す斜視図である。第５
図から第７図に示した各部品を用いて、第１図に示す超
音波モータを組立てることができる。この図のように、
圧電楕円運動振動子１２は、棒状を示し、支持枠１１，
１１てその振動の節が支持されている。この楕円運動振
動子１２の両端部は、カップ状ローター１３がその空洞
部に楕円運動振動子１２の端部が微少隙間をもって、装
着されている。支持枠１１は、円筒状の外枠１５に、カ
ップ状ローター１３の突出部を挿通して挿入され、円筒
状外枠１５に設けられた支持枠固定穴１６に接着材を注
入することにより円筒状外枠１５に固定される。第１図
及び第２図において、楕円運動振動子の１２の端部が楕
円運動振動をするとカップ状ローター１３の空洞部の内
壁を擦ってカップ状ローター１３を回転させる。

カップ状ローターは、軸受け１４によって、回転自在に
支持されているため安定に回転する。

以上の説明は、ローターを楕円運動振動子の両端部に設
けた場合について、行ったが、ローターを楕円運動振動
子の一方の端部に設けた場合も同様に超音波モータを構
成することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の超音波モータにおいては
、駆動力を発生するための圧電楕円運動振動子の形状が
単純で、円を含む楕円運動振動を発生するための二つの
振動モードが同じ屈曲モードであることから、構造が単
純となる。

また、楕円運動振動として、棒状の振動を使用している
ためローターの直径を小さくすることが容品で、ロータ
ーの直径の小さい超音波モータを得ることができる。

また、軸受けを介して、ローターの軸部が回転可能に円
筒状外枠に支持されているので、ローターの軸の横振れ
を生じない。さらに、支持枠と外枠を何することから、
超音波モータの円筒外枠の放射方向のいずれの位置から
も支持可能で、所望する位置に取り付けが容易で、外部
からの衝撃力や電気的接触からも楕円運動振動子を保護
することか出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの構成を示
す図、第２図は第１図の断面図、第３図（ａ）は本発明
に係る超音波モータに用いられる支持枠の一例を示す図
、第３図（ｂ）は本発明に係る超音波モータに用いられ
る支持枠の他の例を示す図、第４図は本発明の実施例に
係る圧電楕円運動振動子に支持枠を付けた状態を示す斜
視図、第５図（ａ）は本発明に係るローターの一例を示
す図、第５図（ｂ）は本発明に係る軸受けの一例を示す
図、第６図は本発明に係る超音波モータの駆動部分の一
例を示す図、第７図は本発明に係る超音波モータの円筒
状外枠の一例を示す斜視図、第８図及び９図は従来例に
係る超音波モータを示す図である。 図中１１及び１１′は支持枠、１２は楕円運動振動子、
１３はローター　１４は軸受け、１５は円筒状外枠、１
６は支持枠固定用穴、５１は金属円板、５２．５３は圧
電セラミックス板、５４はローターである。 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　棒状弾性体を互いに直角な二つの方向に屈曲振動
   の励振を可能とした圧電楕円運動振動子を振動の節の部
   分で支持枠に固定し、更に円筒状外枠内に収容して該支
   持枠を該円筒状外枠に固定し、前記圧電楕円運動振動子
   の端部の少なくとも一方に該円筒状外枠で支持される軸
   受を介してローターを設けたことを特徴とする超音波モ
   ータ。