JPH0217875A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH0217875A JPH0217875A JP63166127A JP16612788A JPH0217875A JP H0217875 A JPH0217875 A JP H0217875A JP 63166127 A JP63166127 A JP 63166127A JP 16612788 A JP16612788 A JP 16612788A JP H0217875 A JPH0217875 A JP H0217875A
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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よりな
る振動部に、移動体と摩擦材よりなる移動部とが加圧接
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3図に示すような超音波振動の進行波を
発生させ、その振動部と移動部との摩擦力によって移動
部を駆動させて機械エネルギーを得る原理である。第3
図において、1aは圧電体であり、その表面に振動体1
bが接着固定されている。2aは移動体であり、その表
面に摩擦材2bが固定されている。圧電体1aに電気入
力を加えることによって振動体1bに入方向の超音波振
動の進行波が発生する。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。したがって、振動
体の表面に置かれた移動部は波頭の上部のみに接触して
、振動体との摩擦力によってC方向に駆動するという原
理である。
る振動部に、移動体と摩擦材よりなる移動部とが加圧接
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3図に示すような超音波振動の進行波を
発生させ、その振動部と移動部との摩擦力によって移動
部を駆動させて機械エネルギーを得る原理である。第3
図において、1aは圧電体であり、その表面に振動体1
bが接着固定されている。2aは移動体であり、その表
面に摩擦材2bが固定されている。圧電体1aに電気入
力を加えることによって振動体1bに入方向の超音波振
動の進行波が発生する。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。したがって、振動
体の表面に置かれた移動部は波頭の上部のみに接触して
、振動体との摩擦力によってC方向に駆動するという原
理である。
このような超音波モータにおいて、振動体および移動体
の材質として鉄やステンレスおよびアルミなどの金属が
使用されている。
の材質として鉄やステンレスおよびアルミなどの金属が
使用されている。
この振動部を固定する構成として、金属やプラスチック
成形体製の支持固定部に振動部の端面を接着固定する構
成、および有機材質のフェルトを振動部の端面に固定し
、さらに該フェルトの他方の端面を金属やプラスチック
製の支持固定部に接着固定した構成が一般的である。
成形体製の支持固定部に振動部の端面を接着固定する構
成、および有機材質のフェルトを振動部の端面に固定し
、さらに該フェルトの他方の端面を金属やプラスチック
製の支持固定部に接着固定した構成が一般的である。
発明が解決しようとする課題
しかし、振動部を固定する構成として、金属やプラスチ
ック成形体製の支持固定部に振動部の端面を接着固定す
る構成の場合、金属やプラスチック成形体が振動部の振
動を妨害するために、振動部が駆動しなくなるという問
題がある。また、フェルト(通常は有機繊維材質)を振
動部の端面に固定し、さらに該フヱルトの他方の端面を
金属やプラスチック製の支持固定部に接着固定した構成
の場合、有機繊維材質製のフェルトの熱伝導率が小さい
ために、振動部により発生する熱および振動部と移動部
との間の摩擦によって発生する熱の逃げ道がなくなり、
その結果、振動部の温度が蓄積されて、高温になるとい
う課題がある。さらに、振動部が高温になると、振動部
の共振周波数も大きく変動するために移動部の駆動出力
が劣化するという課題がある。
ック成形体製の支持固定部に振動部の端面を接着固定す
る構成の場合、金属やプラスチック成形体が振動部の振
動を妨害するために、振動部が駆動しなくなるという問
題がある。また、フェルト(通常は有機繊維材質)を振
動部の端面に固定し、さらに該フヱルトの他方の端面を
金属やプラスチック製の支持固定部に接着固定した構成
の場合、有機繊維材質製のフェルトの熱伝導率が小さい
ために、振動部により発生する熱および振動部と移動部
との間の摩擦によって発生する熱の逃げ道がなくなり、
その結果、振動部の温度が蓄積されて、高温になるとい
う課題がある。さらに、振動部が高温になると、振動部
の共振周波数も大きく変動するために移動部の駆動出力
が劣化するという課題がある。
本発明は、これらの課題に鑑み、振動部の温度上昇を抑
制した超音波モータを提供することを目とするものであ
る。
制した超音波モータを提供することを目とするものであ
る。
課題を解決するだめの手段
上記の目的を達成するために、振動部の一方の端面に熱
伝導性の良い金属製材質とカーボン製材質と無機質材質
とから選ばれる少なくとも一種よりなるフェルトを固定
し、該フェルトの他方の端面を支持固定部に同定して構
成する。
伝導性の良い金属製材質とカーボン製材質と無機質材質
とから選ばれる少なくとも一種よりなるフェルトを固定
し、該フェルトの他方の端面を支持固定部に同定して構
成する。
作 用
上記の構成によれば、振動部の振動性能に妨害を与える
ことなく、振動部に発生した熱および振動部と移動部と
の間の摩擦によって発生した熱を熱伝導性の優れたフェ
ルトを通じて放散させることができ、振動部への熱の蓄
積を抑制することが可能となる。
ことなく、振動部に発生した熱および振動部と移動部と
の間の摩擦によって発生した熱を熱伝導性の優れたフェ
ルトを通じて放散させることができ、振動部への熱の蓄
積を抑制することが可能となる。
実施例
本発明の超音波モータの主要部構成の一構成例、すなわ
ち、振動部、フェルト、支持固定部および移動部の各積
層構造の一例は第1図に示すとおりである。
ち、振動部、フェルト、支持固定部および移動部の各積
層構造の一例は第1図に示すとおりである。
第1図において、振動部1は電極を有する圧電体1aの
表面に金属などの弾性体製の振動体1bを接着固定して
構成される。移動部2は移動体2aの表面に摩擦材2b
が付着して構成される。摩擦材2bと振動体1bとが加
圧接触した構成である。
表面に金属などの弾性体製の振動体1bを接着固定して
構成される。移動部2は移動体2aの表面に摩擦材2b
が付着して構成される。摩擦材2bと振動体1bとが加
圧接触した構成である。
振動部1の一方の端面に、フェルト3が接着固定され、
さらに該フェルト3の他方の端面は支持固定部4に接着
固定された構成である。前記フェルト3は、熱伝導性の
良い金属製材質とカーボン製材質と無機質材質とから選
ばれる少なくとも一種より成ることを特徴とする。
さらに該フェルト3の他方の端面は支持固定部4に接着
固定された構成である。前記フェルト3は、熱伝導性の
良い金属製材質とカーボン製材質と無機質材質とから選
ばれる少なくとも一種より成ることを特徴とする。
圧電体1aへの共振周波数の高周波電界の印加により、
圧電体1aと振動体1bには前述した通シの超音波振動
の進行波が発生する。このとき、振動体1bの進行波波
頭に接触する摩擦材2bは移動体2aと一体となって、
振動体との摩擦力によって駆動される。振動部1はフェ
ルト3を介して支持固定部4に固定されているために動
くことはない。
圧電体1aと振動体1bには前述した通シの超音波振動
の進行波が発生する。このとき、振動体1bの進行波波
頭に接触する摩擦材2bは移動体2aと一体となって、
振動体との摩擦力によって駆動される。振動部1はフェ
ルト3を介して支持固定部4に固定されているために動
くことはない。
ここでフェルト3は熱伝導性の良い金属製材質とカーボ
ン製材質と無機質材質とから選ばれる少なくとも一種よ
構成るフェルトを構成しているため、振動部1に発生す
る熱および振動部1と移動部2との摩擦によって発生す
る熱を、該フェ!レト3を通過して効率良く放散するこ
とが可能となり、振動部への熱の蓄積を抑制することが
できる効果がある。
ン製材質と無機質材質とから選ばれる少なくとも一種よ
構成るフェルトを構成しているため、振動部1に発生す
る熱および振動部1と移動部2との摩擦によって発生す
る熱を、該フェ!レト3を通過して効率良く放散するこ
とが可能となり、振動部への熱の蓄積を抑制することが
できる効果がある。
金属製材質のフェルトとしては、特に制限はなイカ、ス
テンレス、鉄、アルミ、銅、ニッケル、およびこれらの
合金などの材質のフェルトが使用できる。
テンレス、鉄、アルミ、銅、ニッケル、およびこれらの
合金などの材質のフェルトが使用できる。
カーボン製材質のフェルトとしては、特に制限はないが
、黒鉛、グラファイト、カーボンおよび炭素などの材質
のフェルトが使用できる。
、黒鉛、グラファイト、カーボンおよび炭素などの材質
のフェルトが使用できる。
無機質材質のフェルトとしては、特に制限はないが、各
種セラミックやガラス製のフェルトが使用できる。
種セラミックやガラス製のフェルトが使用できる。
次に本発明を具体的な実施例により、さらに詳しく説明
する。
する。
第2図に円環型超音波モータの一実施例の構成図を示す
。第2図において、超音波モータの振動部1は電極が配
置された厚さ0.3tm、外径50 m 。
。第2図において、超音波モータの振動部1は電極が配
置された厚さ0.3tm、外径50 m 。
内径42醪の円環型圧電体1aの表面に、外径6゜■、
内径42鵡、高さ6咽の鉄製円環型振動体1bを接着固
定し、該振動体1bの表面に深さ3朋の切り欠きを設け
たものである。振動体の切シ欠きは振動部を機械的に振
動しやすくするために設けられる。対応する移動部2を
構成する円環型永久磁石製移動体2aには、ポリイミド
繊維と樹脂との複合プラスチックよシなる厚さ0.6r
anの摩擦材2bが接着同定されている。振動体1bの
表面と摩擦材2bの表面とは永久磁石製移動体2aの磁
気引吸力によって互いに加圧接触されている。振動部1
の一方の端面に第1表に示すような厚さ1閣の金属製材
質のフェルト3、カーボン製材質のフェルト3、または
無機質材質のフェノレト3をそれぞれ接着固定し、さら
にそのフェルト3の他の端面はステンレス製の支持固定
部4に接着固定されている。
内径42鵡、高さ6咽の鉄製円環型振動体1bを接着固
定し、該振動体1bの表面に深さ3朋の切り欠きを設け
たものである。振動体の切シ欠きは振動部を機械的に振
動しやすくするために設けられる。対応する移動部2を
構成する円環型永久磁石製移動体2aには、ポリイミド
繊維と樹脂との複合プラスチックよシなる厚さ0.6r
anの摩擦材2bが接着同定されている。振動体1bの
表面と摩擦材2bの表面とは永久磁石製移動体2aの磁
気引吸力によって互いに加圧接触されている。振動部1
の一方の端面に第1表に示すような厚さ1閣の金属製材
質のフェルト3、カーボン製材質のフェルト3、または
無機質材質のフェノレト3をそれぞれ接着固定し、さら
にそのフェルト3の他の端面はステンレス製の支持固定
部4に接着固定されている。
このようにして構成したそれぞれの円環型超音波モータ
について、約30KHzの共振周波数近傍、5omAの
入力を印加して22℃雰囲気中でモータを起動させた時
の、超音波モータの出力性能(無負荷回転数、起動トル
ク、最大エネルギー変換効率)および、振動体表面の温
度を測定した結果を第1表に示す。たソし、振動体表面
の温度は切シ欠き部に熱電対を設置し、連続駆動2時間
後の温度を測定した。
について、約30KHzの共振周波数近傍、5omAの
入力を印加して22℃雰囲気中でモータを起動させた時
の、超音波モータの出力性能(無負荷回転数、起動トル
ク、最大エネルギー変換効率)および、振動体表面の温
度を測定した結果を第1表に示す。たソし、振動体表面
の温度は切シ欠き部に熱電対を設置し、連続駆動2時間
後の温度を測定した。
第 1 表
第1表より明らかなように、ステンレス金属製のフェル
トを構成した超音波モータの場合、振動体の温度は30
℃であり、発熱は非常に少ない。
トを構成した超音波モータの場合、振動体の温度は30
℃であり、発熱は非常に少ない。
また、カーボン材質製のフェルトを構成した超音波モー
タの場合、振動体の温度は40℃であシ、発熱は少ない
。
タの場合、振動体の温度は40℃であシ、発熱は少ない
。
また、シリカ材質のフェルトを構成した超音波モータの
場合、振動体の温度は56℃であり、発熱は少ない。
場合、振動体の温度は56℃であり、発熱は少ない。
これに対し、前記フェルトの材質として羊毛繊維よりな
るフェルト(嵩密度0.297cm)を構成した超音波
モータの場合、振動体の温度は90’C’Jで上昇し最
大変換効率も37%であった。
るフェルト(嵩密度0.297cm)を構成した超音波
モータの場合、振動体の温度は90’C’Jで上昇し最
大変換効率も37%であった。
また、前記フェライトの代りに、ポリカーボネートプラ
スチック製材質の板(厚さ1噛)を構成した場合、板振
体の振動が妨害されて、モータは駆動しなかった。
スチック製材質の板(厚さ1噛)を構成した場合、板振
体の振動が妨害されて、モータは駆動しなかった。
発明の効果
本発明の構成により、振動部への熱の蓄積を抑制するこ
とが可能となシ、振動部の温度を低くする効果がある。
とが可能となシ、振動部の温度を低くする効果がある。
第1図は本発明の超音波上〜りの主要部構成の断面図、
第2図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第3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・・・・・・振動部、1a・・・・・・圧電体、1b
・・・・・・振動体、2・・・・・・移動部、2a・・
・・・・移動体、2b・・・・・・摩擦材、3・・・・
・・フェルト、4・・・・・・支持固定部。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名1−
一一振動留 4− 支井固定室
第2図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第3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・・・・・・振動部、1a・・・・・・圧電体、1b
・・・・・・振動体、2・・・・・・移動部、2a・・
・・・・移動体、2b・・・・・・摩擦材、3・・・・
・・フェルト、4・・・・・・支持固定部。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名1−
一一振動留 4− 支井固定室
Claims (3)
- (1)表面に進行波を発生する超音波振動部と移動部と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動部
により前記移動部を駆動する超音波モータにおいて、前
記振動部の一方の端面に、少なくとも金属製材質よりな
るフェルトを固定し、該フェルトの他方の端面を支持固
定部に固定して構成した超音波モータ。 - (2)表面に進行波を発生する超音波振動部と移動部と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動部
により前記移動部を駆動する超音波モータにおいて、前
記振動部の一方の端面に少なくともカーボン材質よりな
るフェルトを固定し、該フェルトの他方の端面を支持固
定部に固定して構成した超音波モータ。 - (3)表面に進行波を発生する超音波振動部と移動部と
が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動部
により前記移動部を駆動する超音波モータにおいて、前
記振動部の一方の端面に少なくとも無機材質よりなるフ
ェルトを固定し、該フェルトの他方の端面を支持固定部
に固定して構成した超音波モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63166127A JPH0217875A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63166127A JPH0217875A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0217875A true JPH0217875A (ja) | 1990-01-22 |
Family
ID=15825533
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63166127A Pending JPH0217875A (ja) | 1988-07-04 | 1988-07-04 | 超音波モータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0217875A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5166572A (en) * | 1990-08-24 | 1992-11-24 | Alps Electric Co., Ltd. | Ultrasonic motor |
US5285069A (en) * | 1990-11-21 | 1994-02-08 | Ricoh Company, Ltd. | Array of field effect transistors of different threshold voltages in same semiconductor integrated circuit |
US6495946B1 (en) * | 1999-06-19 | 2002-12-17 | Robert Bosch Gmbh | Piezoelectric actuator for positioning with heat dissipating inactive end section |
JP2004506526A (ja) * | 2000-08-11 | 2004-03-04 | ピエゾモーター ウプサラ エイビー | ウォーキングアクチュエータ |
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JP2014087151A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Nikon Corp | 振動アクチュエータ及び光学機器 |
-
1988
- 1988-07-04 JP JP63166127A patent/JPH0217875A/ja active Pending
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