JPH0217872A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0217872A JPH0217872A JP63166124A JP16612488A JPH0217872A JP H0217872 A JPH0217872 A JP H0217872A JP 63166124 A JP63166124 A JP 63166124A JP 16612488 A JP16612488 A JP 16612488A JP H0217872 A JPH0217872 A JP H0217872A
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Landscapes
- 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
本発明は圧電体による超音波振動を利用した超音波モー
タに関するものである。
タに関するものである。
従来の技術
一般に超音波モータは、圧電体を固定した振動体と移動
体とが加圧接触した構成であり、圧電体への電気入力に
よって、圧電体と振動体に第４図に示すような超音波振
動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦力
によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原理
である。第４図に於て、１は圧電体であり、その表面に
振動体２が接着固定されている。３は移動体であり、そ
の表面に摩擦材４が接着固定されている。ＥＥ圧電体に
電気入力を加えることによって振動体２に入方向の超音
波振動の進行波が発生する。通常この進行波の振幅は、
１〜１０μｍ程度である。振動体の各質点はＢのような
楕円運動をしており、その各波頭は進行波の方向に対し
、逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は進
行波と同じ方向の横に動く性質がある。従って、振動体
の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触して撮
動体との摩擦力によってＣ方向の横に駆動する。
体とが加圧接触した構成であり、圧電体への電気入力に
よって、圧電体と振動体に第４図に示すような超音波振
動の進行波を発生させ、その振動体と移動体との摩擦力
によって移動体を駆動させて機械エネルギーを得る原理
である。第４図に於て、１は圧電体であり、その表面に
振動体２が接着固定されている。３は移動体であり、そ
の表面に摩擦材４が接着固定されている。ＥＥ圧電体に
電気入力を加えることによって振動体２に入方向の超音
波振動の進行波が発生する。通常この進行波の振幅は、
１〜１０μｍ程度である。振動体の各質点はＢのような
楕円運動をしており、その各波頭は進行波の方向に対し
、逆向きの横に動く性質がある。進行波の谷の部分は進
行波と同じ方向の横に動く性質がある。従って、振動体
の表面に置かれた移動体は波頭の上部のみに接触して撮
動体との摩擦力によってＣ方向の横に駆動する。
このような超音波モータにおいて、振動体及び移動体の
材質として鉄やステンレス等の金属が提案されている。
材質として鉄やステンレス等の金属が提案されている。
振動体と移動体とは加圧接触した構成であり、より大き
なモータ機械出力を得るためには、加圧力を強くする方
法と、振動体と移動体との摩擦係数を大きくする方法が
提案されている。
なモータ機械出力を得るためには、加圧力を強くする方
法と、振動体と移動体との摩擦係数を大きくする方法が
提案されている。
振動体と移動体との接触摩擦面の摩耗を少なくして長期
間安定した機械エネルギーを得るため、１だ、より大き
な摩擦力をえるために、移動体の接触面に摩擦材の固定
設置が提案され、種々の材料カ検討され、ゴムやエンジ
ニアリングプラスチック材製の摩擦材が提案されている
。
間安定した機械エネルギーを得るため、１だ、より大き
な摩擦力をえるために、移動体の接触面に摩擦材の固定
設置が提案され、種々の材料カ検討され、ゴムやエンジ
ニアリングプラスチック材製の摩擦材が提案されている
。
発明が解決しようとする課題
しかし、ゴムやエンジニアリングプラスチックのような
合成樹脂製の摩擦材を使用した場合、摩擦材の摩耗が多
くなり、その結果、摩耗粉が発生したり、超音波モータ
の出力性能が変化するという問題がある。
合成樹脂製の摩擦材を使用した場合、摩擦材の摩耗が多
くなり、その結果、摩耗粉が発生したり、超音波モータ
の出力性能が変化するという問題がある。
本発明は、これらの問題点に鑑み、摩擦材の摩耗が少な
く、出力性能の経時的変化の少ない超音波モータを提供
することを目的とするものである。
く、出力性能の経時的変化の少ない超音波モータを提供
することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
上記の目的を達成するために、本発明は振動体と移動体
の互いに向かい合う面の前記移動体の少なくとも接触面
に、液晶ポリマーよりなる摩擦材または、充填材を含有
し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材を設けたもので
ある。
の互いに向かい合う面の前記移動体の少なくとも接触面
に、液晶ポリマーよりなる摩擦材または、充填材を含有
し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材を設けたもので
ある。
作用
上記の構成によれば、摩擦材の摩耗が少なく、摩擦材の
耐摩耗性が向上し、その結果、摩耗粉の発生が少なくな
り、モータの出力性能の経時的変化が少なくなる作用効
果がある。
耐摩耗性が向上し、その結果、摩耗粉の発生が少なくな
り、モータの出力性能の経時的変化が少なくなる作用効
果がある。
実施例
本発明の超音波モータの主要部の一構成例、すなわち、
振動部と移動部との各積層構造、及び配置関係の一例は
、第１図に示すとおシである。振動部は圧電体１の表面
に金属などの弾性体製の振動体２を接着固定したもので
ある。移動部は金属製移動体３の接触面に液晶ポリマー
又は摩擦調整充填材を含有し液晶ポリマーで結合された
摩擦材４を接着固定し、この摩擦材４０表面と前記振動
体２の表面とを加圧接触させた構成である。圧電体１に
共振周波数の高周波電界を印加することにより、圧電体
１及び振動体２には前述したとおりの超音波撮動の進行
波が発生する。このとき、振動体２の進行波頭部におい
て接触している摩擦材４は移動体３と一体となって、振
動体との摩擦力によって駆動される。電源が入力されな
いときには、振動体２と摩擦材４との間に働く加圧力と
摩擦係数との積に相当する保持トルクが生じている。
振動部と移動部との各積層構造、及び配置関係の一例は
、第１図に示すとおシである。振動部は圧電体１の表面
に金属などの弾性体製の振動体２を接着固定したもので
ある。移動部は金属製移動体３の接触面に液晶ポリマー
又は摩擦調整充填材を含有し液晶ポリマーで結合された
摩擦材４を接着固定し、この摩擦材４０表面と前記振動
体２の表面とを加圧接触させた構成である。圧電体１に
共振周波数の高周波電界を印加することにより、圧電体
１及び振動体２には前述したとおりの超音波撮動の進行
波が発生する。このとき、振動体２の進行波頭部におい
て接触している摩擦材４は移動体３と一体となって、振
動体との摩擦力によって駆動される。電源が入力されな
いときには、振動体２と摩擦材４との間に働く加圧力と
摩擦係数との積に相当する保持トルクが生じている。
ここで、摩擦材４は、少なくとも液晶ポリマーまたは、
充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材料
で構成しであるため、摩擦材の耐摩耗性が良く、その結
果、摩耗粉の発生が少なくなく、超音波モータの出力性
能の変化が少なくなる効果がある。
充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材料
で構成しであるため、摩擦材の耐摩耗性が良く、その結
果、摩耗粉の発生が少なくなく、超音波モータの出力性
能の変化が少なくなる効果がある。
前記液晶ポリマーの材質としては特に制限はないが、液
晶性ポリエステルまたは液晶性ポリアミドまたは液晶性
ポリアミドイミドまたは液晶性ポリイミドなどが使用で
きる。また、前記充填材としては摩擦性能を調整するた
め、カーボン、硫化モリブデン、フッソ樹脂、セラミッ
ク、無機酸化物等の無機質や有機質および金属などの粉
末や繊維などが使用できる。なお、液晶ポリマーとは、
三次元的に規則正しく分子が配列した結晶状態と、分子
が無秩序に存在している無定形液体状態との中間の構造
をもつ高分子である。
晶性ポリエステルまたは液晶性ポリアミドまたは液晶性
ポリアミドイミドまたは液晶性ポリイミドなどが使用で
きる。また、前記充填材としては摩擦性能を調整するた
め、カーボン、硫化モリブデン、フッソ樹脂、セラミッ
ク、無機酸化物等の無機質や有機質および金属などの粉
末や繊維などが使用できる。なお、液晶ポリマーとは、
三次元的に規則正しく分子が配列した結晶状態と、分子
が無秩序に存在している無定形液体状態との中間の構造
をもつ高分子である。
以下に、具体的な実施例によって、本発明を更に詳しく
説明する。
説明する。
第２図に示すような直径Ｓｏｗ、厚さ８ｒＭｎの円板型
超音波モータを構成した。第２図において、超音波モー
タの振動部は電極が配置された円板型圧電体１０表面に
、はぼ同一直径のステンレス製振動体２が接着固定され
たものである。該振動体２の表面の振動変位が最大とな
る位置の円周方向に切込みを有する突起２ａが設けられ
ている。切込みを有する突起２ａは、振動部を機械的に
振動しやすぐするために設けられる。対応する移動部を
構成する円板型ステンレス製移動体３には、液晶ポリマ
ーまたは充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる
厚さ０．１〜１０間の摩擦材４が接着固定されている。
超音波モータを構成した。第２図において、超音波モー
タの振動部は電極が配置された円板型圧電体１０表面に
、はぼ同一直径のステンレス製振動体２が接着固定され
たものである。該振動体２の表面の振動変位が最大とな
る位置の円周方向に切込みを有する突起２ａが設けられ
ている。切込みを有する突起２ａは、振動部を機械的に
振動しやすぐするために設けられる。対応する移動部を
構成する円板型ステンレス製移動体３には、液晶ポリマ
ーまたは充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる
厚さ０．１〜１０間の摩擦材４が接着固定されている。
振動体２と移動体３は図示しないが適宜のバネの締め付
は手段によって互いに加圧され、振動体２の突起部２ａ
と摩擦材４とが接触している。
は手段によって互いに加圧され、振動体２の突起部２ａ
と摩擦材４とが接触している。
摩擦材としては、以下に示すようにして製造したＡ−Ｄ
の摩擦材および従来比較摩擦材Σを使用した。
の摩擦材および従来比較摩擦材Σを使用した。
摩擦材ム：液晶性ポリエステルの化学構造を持つ液晶ポ
リマー（住友化学社製商品名エコノール）を成形して、
厚さ１０のシート状成形物を得た。
リマー（住友化学社製商品名エコノール）を成形して、
厚さ１０のシート状成形物を得た。
摩擦材Ｂ：カーボン繊維とグラファイト粉末と液晶ポリ
マーであるポリエステル（６０重量部、ユニチカ社製商
品名ロッドラン）との混合物を成形して、厚さ０．５間
のシート状成形物を得た。
マーであるポリエステル（６０重量部、ユニチカ社製商
品名ロッドラン）との混合物を成形して、厚さ０．５間
のシート状成形物を得た。
摩擦材Ｃニガラス繊維を含有する液晶ポリエステル（６
０重量部、ポリプラスチック社製商品名ペクトラ）を成
形して厚さ３間の板状摩擦材を得た。
０重量部、ポリプラスチック社製商品名ペクトラ）を成
形して厚さ３間の板状摩擦材を得た。
摩擦材Ｄ：ボリ四スフツカエチレン含有する液晶ポリマ
ー（７０重量部、住友化学社製商品名エコノール）を成
形して厚さ６ｒｒｒＩｎの板状成形物を得た。
ー（７０重量部、住友化学社製商品名エコノール）を成
形して厚さ６ｒｒｒＩｎの板状成形物を得た。
比較摩擦材Σニガラス繊維とフェノール樹脂（５０重量
部）を成形して厚さＩＷａのシート状摩擦材を得た。
部）を成形して厚さＩＷａのシート状摩擦材を得た。
上記それぞれの摩擦材ム〜Ｅを使用して第２図に示すよ
うな超音波モータを構成し、円板の円周方向に４波の進
行波が励振されるように電極を配置し、所定の加圧力に
設定した。約７０ｋｈｚ近傍の共振周波数、６００ｍＡ
の入力を印加してモータを駆動させた場合について、初
期の起動トルク、無負荷回転数、および無負荷回転数で
１００時間駆動させた時の摩擦材の摩耗深さ、無負荷回
転数、起動トルクを測定した。
うな超音波モータを構成し、円板の円周方向に４波の進
行波が励振されるように電極を配置し、所定の加圧力に
設定した。約７０ｋｈｚ近傍の共振周波数、６００ｍＡ
の入力を印加してモータを駆動させた場合について、初
期の起動トルク、無負荷回転数、および無負荷回転数で
１００時間駆動させた時の摩擦材の摩耗深さ、無負荷回
転数、起動トルクを測定した。
それぞれの測定結果を第１表に示す、
第 １ 表
表１より明らかのように、液晶ポリマーまたは充填材を
含有し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材を構成した
超音波モータの場合（摩擦材番号ム〜Ｄ）、１００時間
駆動後の摩擦材の摩耗深さはいずれも１０μｍ以下であ
り、また無負荷回転数や起動トルクなどモータの出力性
能の劣化も少ない。
含有し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材を構成した
超音波モータの場合（摩擦材番号ム〜Ｄ）、１００時間
駆動後の摩擦材の摩耗深さはいずれも１０μｍ以下であ
り、また無負荷回転数や起動トルクなどモータの出力性
能の劣化も少ない。
これに対し、液晶ポリマーを含有しない摩擦材の場合（
摩擦材番号Ｅ）摩耗量は多く、また、無負荷回転数や起
動トルクの劣化も大きい。
摩擦材番号Ｅ）摩耗量は多く、また、無負荷回転数や起
動トルクの劣化も大きい。
第３図は本発明の実施例の他の形状の円環型超音波モー
タである。第３図において、撮動部は電極が配置された
円環型圧電体１０表面に、はぼ同一の表面に多数の切込
みを有する鉄製振動体２の裏面を接着固定したものであ
る。対応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体
３には、前記ム〜Ｄの液晶ポリマーまたは充填材を含有
し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材４が接着固定さ
れる。
タである。第３図において、撮動部は電極が配置された
円環型圧電体１０表面に、はぼ同一の表面に多数の切込
みを有する鉄製振動体２の裏面を接着固定したものであ
る。対応する移動部を構成する円環型永久磁石製移動体
３には、前記ム〜Ｄの液晶ポリマーまたは充填材を含有
し液晶ポリマーで結合されてなる摩擦材４が接着固定さ
れる。
振動体２と移動体３は永久磁石製移動体の磁気吸引力に
よって加圧され、振動体２の突起部と摩擦材４とが接触
している。円環の円周方向に７波の進行波が励振される
ように電極を配置し、約７ｏｋｈｚの共振周波数の電界
を印加することにより、移動部が円周方向に回転する。
よって加圧され、振動体２の突起部と摩擦材４とが接触
している。円環の円周方向に７波の進行波が励振される
ように電極を配置し、約７ｏｋｈｚの共振周波数の電界
を印加することにより、移動部が円周方向に回転する。
発明の効果
以上の説明から明らかのように本発明は、液晶ポリマー
、または充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる
摩擦材を構成することにより、摩擦材の摩耗が少なくな
る効果がある。また、回転数やトルク等の機械出力の経
時劣化を抑制する効果がある等信頼性の優れた超音波モ
ータを提供するものである。
、または充填材を含有し液晶ポリマーで結合されてなる
摩擦材を構成することにより、摩擦材の摩耗が少なくな
る効果がある。また、回転数やトルク等の機械出力の経
時劣化を抑制する効果がある等信頼性の優れた超音波モ
ータを提供するものである。
第１図は本発明の超音波モータの要部の切欠き斜視図、
第２図と第３図は本発明の実施例を示す超音波モータの
一部切欠き斜視図、第４図は従来の超音波モータの原理
を示す動作説明図である。 １・・・・・・圧電体、２・・・・・・振動体、２ａ・
・・・・・振動体の突起部、３・・・・・・移動体、４
・・・・・・摩擦材。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名−・
−圧を俸 Ｆ！ａ−・−ｗｅ体の突Ｒ都
第２図と第３図は本発明の実施例を示す超音波モータの
一部切欠き斜視図、第４図は従来の超音波モータの原理
を示す動作説明図である。 １・・・・・・圧電体、２・・・・・・振動体、２ａ・
・・・・・振動体の突起部、３・・・・・・移動体、４
・・・・・・摩擦材。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名−・
−圧を俸 Ｆ！ａ−・−ｗｅ体の突Ｒ都
Claims (2)
- （１）表面に進行波を発生する超音波振動体と移動体と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動体
の振動により前記移動体を駆動する超音波モータにおい
て、前記振動体及び前記移動体の互いに向かい合う面の
前記移動体の接触部に、少なくとも液晶ポリマーよりな
る摩擦材を設けた超音波モータ。 - （２）表面に進行波を発生する超音波振動体と移動体と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動体
の振動により前記移動体を駆動する超音波モータにおい
て、前記振動体及び前記移動体の互いに向かい合う面の
前記移動体の接触部に、充填材を含有し液晶ポリマーで
結合されてなる摩擦材を設けた超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166124A JPH074073B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63166124A JPH074073B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217872A true JPH0217872A (ja) | 1990-01-22 |
| JPH074073B2 JPH074073B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=15825476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63166124A Expired - Lifetime JPH074073B2 (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH074073B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5015623A (en) * | 1989-07-20 | 1991-05-14 | U.S. Philips Corporation | Planar Josephson device with a silver salt interlayer |
| JPH04114793U (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-09 | 株式会社ケンウツド | 超音波モータの移動体接触部構造 |
| US5352950A (en) * | 1990-03-30 | 1994-10-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven motor |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6253182A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-07 | Marcon Electronics Co Ltd | 超音波モ−タ |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP63166124A patent/JPH074073B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6253182A (ja) * | 1985-08-29 | 1987-03-07 | Marcon Electronics Co Ltd | 超音波モ−タ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04114793U (ja) * | 1991-03-26 | 1992-10-09 | 株式会社ケンウツド | 超音波モータの移動体接触部構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH074073B2 (ja) | 1995-01-18 |
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