JPH02119583A

JPH02119583A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH02119583A
Application number: JP63271022A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Shimizu; 洋清水; Tetsuo Yoshida; 哲男吉田
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1990-05-07
Anticipated expiration: 2013-07-23
Also published as: JP2779417B2

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、電子機器などに用いられる超音波モータに関
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。

［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、停止保持力を有すること、
電磁ノイズが小さいことなどの利点を有しており、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５図及び第６図は従来の超音波モー
タの構造を示す概略図であり、リング上の小歯状の突起
部を設けた金属板５１の突起部の形成されている面の裏
側に２枚の圧電セラミック円盤５２．５３を接着した構
造のステーターの上に円盤状ローター５４を圧接した構
造となっている圧電セラミックス円盤を偶数等分に分極
の向きが逆向きとなっており、これら２枚の圧電セラミ
ックス円盤は分割角度の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５図から判るように従来の超音波モータにおいては、
ステーターの超音波振動を平面的にローターに伝達して
いるため、駆動トルクを大きくするには、ステータ及び
ローターの直径を大きくする必要がある。その為、従来
の超音波モータの実用的な最小直径は２０〜３０ｍｍに
限定されていた。　そこで、本発明の技術的課題は、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。

本発明の他の技術的課題は、ローターの直径として、２
０ｍｍ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、端部の断面形状が円形を有し、この端
部が円を含む楕円運動を行う棒状圧電楕円運動振動子と
、この棒状圧電楕円運動振動子の両端部に配されたカッ
プ状回転ローラーと、この端部間の中心に対して、対称
的に位置する振動の節に設けられた支持部材と、このカ
ップ状回転ローラーを軸受けを介して支持し、且つ前記
支持部材を支持するする外枠とををし、該両端部は円を
含む楕円運動をすることによりこのカップ状回転ローラ
ーを回転させる超音波モータにおいて、前記カップ状回
転ローラーを前記圧電楕円運動振動子の夫々の端部に圧
接する加圧機構を対称的に配置したことを特徴とする超
音波モータが得られる。

［作　用］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、この振動子の
予め定められた部分に共振周波数に等しい交流電圧を印
加して圧電楕円運動振動子の軸面内に屈曲振動を発生さ
せる。

また、振動子の上記と異なる部分に同様にして共振周波
数に等しい周波数の交流電圧を印加して、先の軸面内の
屈曲振動の方向と交差する軸面内に屈曲振動を行わせる
。２つの方向の屈曲振動の位相をずらせる（好ましくは
９０″）、具体的には夫々の交流電圧の位相をずらせる
（好ましくは９０°）ことにより、棒状圧電楕円運動振
動子の端部に、円運動を含む楕円運動が励起することが
可能である。この楕円運動は少なくとも一端を挿入した
カップ状回転ローラーの内面に接触することにより、カ
ップ状回転ローラーの回転運動に変換される。このとき
、カップ状回転ローラーは、加圧機構により圧電楕円運
動振動子の端部に一定の圧力で加圧されるので、回転速
度及びトルクを一定にするとともに、カップ状回転ロー
ラーの横振れを防止する。

［実施例］以下本発明の超音波モータについて、詳しく説明する。

第１図は本発明の超音波モータの構造例を示す断面図で
ある。この図において、超音波モータは、圧電楕円運動
振動子１０と、支持枠１１．１１”と、カップ状回転ロ
ーラーの加圧用バネ１３．１３″と、カップ状回転ロー
ラー１２．１２−と、軸受け１４．１４−と、外枠１５
とによって構成されている。

第２図は本発明の超音波モータに用いられる圧電楕円運
動振動子１０の構造例である。この図において、棒状の
圧電楕円運動振動子１０は、両端部の断面形状が円形で
、側面に沿って設けられた複数の電極を有する。この棒
状の圧電楕円運動振動子１０の端部間の中心に対して対
称的な位置にある振動の節の部分が支持枠１１．１１＝
で支持されている。

第３図は本発明の超音波モータに用いられるカップ状回
転ローラーの１２．１２−の構造を示す図であり、カッ
プ開口部１２ａの直径は前記圧電楕円運動振動子１０の
直径よりわずかに大きく、カップ底部１２ｂの直径は圧
電楕円運動振動子１０の両端の直径Ｄ（第２図）よりわ
ずかに小さいテーバ面が形成されている。

第４図は本発明の超音波モータの動作原理の説明図であ
り、円を含む楕円運動をする棒状楕円運動振動子１０の
両端部にカップ状回転ローラー１２．１２−が圧接され
ている。第４図において、棒状圧電楕円運動振動子１０
の両端部が円を含む楕円運動を行うと、この棒状圧電楕
円運動振動子１０の端部側面がカップ状回転ローラー１
２，１２゛の開口部内壁を擦り、カップ状回転ローラー
１２．１２−を回転させる。第４図には示さなかったが
、カップ状回転ローラー１２．１２−は第１図に示すよ
うに軸受け１４．１４−によって、回転自在に支持され
ている。そして、カップ状回転ローラー１２．１２−は
、軸受け１４．１４とローラー１．２．１２−間に対称
的に配置された加圧用バネ１３．１３−により棒状楕円
運動振動子１０の端部に一定の圧力で加圧される。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、加圧機構を有す
るので、回転ローラーと圧電楕円運動振動子端部の接触
圧力を一定に保つことが可能になり、回転速度及びトル
クの安定な超音波モータが得られる更に、本発明の超音波モータにおいては、駆動力を発生
させるための振動子の形状が単純で、回転あるいは、楕
円運動振動を発生させるための２つの振動モードが同じ
屈曲振動であることから、構造が簡単になる。また、楕
円運動振動子として、棒状の振動子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易で、ローター
直径の小さい超音波モータを得ることができる。この超
音波モータの直径としては、必要なトルクによって変わ
るが、原理的には、１０ｍｍ以下も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの構造例を示す断面図、
第２図は本発明の超音波モータに用いる圧電楕円運動振
動子の構造例を示す図、第３図は本発明の超音波モータ
のカップ状回転ローラーの一例を示す斜視図、第４図は
本発明の超音波モータの構造例の説明に供する図、第５
図及び第６図は従来の超音波モータの構造例を示す図で
ある。図中１０は圧電楕円運動振動子、１１．１１−は支持枠
、１２．１２−は回転ローラー　１３゜１３゛はバネ材
、１４，１．４−は軸受け、１５は外枠、５１は金属円
板、５２．５３は圧電セラミック円盤、５４はローター
である。第１図第２図第４図第５図手続補正書（自発）昭和６３年ρ月）！Ｅｌ

Claims

【特許請求の範囲】

１．端部の断面形状が円形を有し、該端部が円を含む楕
円運動を行う棒状圧電楕円運動振動子と、該棒状圧電楕
円運動振動子の両端部に配されたカップ状回転ローラー
と、該端部間の中心に対して、対称的に位置する振動の
節に設けられた支持部材と、該カップ状回転ローラーを
軸受けを介して支持し、且つ前記支持部材を支持するす
る外枠とを有し、該両端部は円を含む楕円運動をするこ
とにより該カップ状回転ローラーを回転させる超音波モ
ータにおいて、前記カップ状回転ローラーを前記圧電楕円運動振動子の
夫々の端部に圧接する加圧機構を対称的に配置したこと
を特徴とする超音波モータ。