JPH02184275A

JPH02184275A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH02184275A
Application number: JP893109A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Komeno; 米野　寛; Masanori Sumihara; 正則住原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-01-10
Filing date: 1989-01-10
Publication date: 1990-07-18

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。

従来の技術一般に超音波モータは、第４図に示すように、圧電体ｌ
を固定した振動体２と移動体３とが加圧接触した構成で
あり、圧電体１への電気人力によって、圧電体１と振動
体２に超音波振動の進行波を発生させ、その振動体２と
移動体３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。圧電体ｌの表面に振動体２
が接着固定されている。移動体３の表面に摩擦材４が接
着固定されている。圧電体ｌに電気人力を加えることに
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、１〜１０７１ｍ程度であ
る。振動体２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振動体２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２及び移動体３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。

振動体２と移動体３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２と移動体３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２と移動体３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、また、より
大きな摩擦力をえるために、移動体３の接触面に摩擦材
の固定設置が提案され、種々の材料が検討され、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・ンクのよう
な合成樹脂製の摩擦材を使用した場合、騒音が発生した
り、また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、これらの従来の課題に鑑み、騒音の発生が少
なく、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。

課題を解決するための手段本発明は、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、少なくとも液体潤滑剤を
含有するプラスチックよりなる摩擦材または、液体潤滑
剤と充填材を含有する摩擦材を構成したものである。

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。またその作用は明かでないがモータの駆動時
の異常雑音の発生が抑制される効果がある。

実施例以下に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

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成層構造、及び配置間係の一例は
、第１図に示すとおりである。振動部は圧電体ｌ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の接触面に液体潤滑剤を
含有するプラスチック、叉は液体潤滑剤と摩擦摩耗調整
充填材を含有するプラスチックよりなる摩擦材４を接着
固定し、この摩擦材４の表面と前記振動体２の表面とを
加圧接触させた構成である。圧電体ｌ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ｌ及び振動体２
には前述したとおりの超音波振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、少なくとも液体潤滑剤を含有する
プラスチック、または液体潤滑剤と充填材を含有するプ
ラスチックより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
なり、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。ざらにモータの駆動時に異常な雑音の発生が抑
制される効果がある。

前記液体潤滑剤としては特に制限はないが、鉱油、脂肪
酸エステル系液体、シリコーンポリマ系液体、含フツソ
系液体ポリマなどが使用出来る。

また、前記充填材としては摩擦摩耗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、ガラス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。プラスチックとして
は特に制限はないが、ポリフェニレンスルファイド、ポ
リエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリ
アセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド
イミド、ポリフェニレンオキサイド、ボリアリレート、
ポリオキシベンジレンなどのエンジニアリングプラスチ
ックおよびポリアミド、ポリエステル、フェノール樹脂
、ポリエチレンなどの通常のプラスチックが使用出来る
。

液体潤滑剤を含有するプラスチックまたは液体潤滑剤と
充填材を含有するプラスチックとしては、液体潤滑剤が
プラスチックに均一に分散された構成、液体潤滑剤が含
浸された充填材がプラスチックに均一に分散された構成
、液体潤滑剤を含有するマイクロカプセルがプラスチッ
クに均一に分散された構成などが使用出来る。

以下に、更に具体的な実施例によって、本発明を説明す
る。

第２図に示すような直径５０ｍｍ、厚さ８ｍｍ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ｌの表面に
、はぼ同一直径のステンレス製賑動体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
振動しやすく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、潤滑性液体
を含有するプラスチックまたは潤滑性液体と充填材を含
有するプラスチックよりなる厚さ０−１−１０　ｍｉ＋
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。

摩擦材としては、以下に示すようなＡ−Ｄの材質の摩擦
材および従来比較摩擦材Ｅ−Ｃを使用した。

摩擦材Ａ：鉱油潤滑剤（１０重量％）とガラス繊維（３
０重量％）を含有するポリフェニレンサルファイド摩擦材Ｂ：含フッソオリゴマー潤滑剤（５重量％）とカ
ーボン繊１１（２５重量％）を含有するポリフェニレン
サルファイド摩擦材Ｃ：脂肪酸エステル油潤滑剤（１５重量％）を含
有するポリアセタール。

摩擦材Ｄ：シリコン油潤滑剤（１０重量％）を含有する
ポリカーボネート比較摩擦材Ｅニガラス繊維（３０重量％）を含有するポ
リフェニレンサルファイド比較摩擦剤Ｆ：カーボン繊維（３０重量％）を含有する
ポリフェニレンサルファイド比較摩擦材Ｇ：ポリアセタール樹脂単体上記それぞれの
摩擦材Ａ−Ｇ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７
０ｋｈｚ近傍の共娠周波数、６００ｍＡの人力を印加し
てモータを駆動させた場合について、初期の起動トルク
、騒音発生の有無、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、騒音発生の有無、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。

（以下余白）表　　１（以下金白）表１より明かのように、潤滑性液体を含有するプラスチ
ックまたは潤滑性液体と充填材を含有するプラスチック
よりなる摩擦材を使用した場合（摩擦材番号Ａ−Ｄ）、
騒音の発生がなく、また１００時間駆動後の摩擦材の摩
耗量が少なく、さらに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、潤滑性液体を含有しない摩擦材の場合（摩
擦材番号Ｅ−Ｃ；）、騒音が発生し、また摩耗量も多く
、さらに起動トルクの経時劣化も大きい。

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、振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！！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、潤滑性液体を含有するプラスチックまたは潤
滑性液体と充填材を含有するプラスチックで結合されて
なる摩擦材が接着固定される。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
７０ｋＨ２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、液体潤滑剤を
含有するプラスチック、または液体潤滑剤と充填材を含
有するプラスチックよりなる摩擦材を備えることにより
、超音波モータの駆動時の騒音の発生が抑制される効果
がある。また、摩擦材の摩耗が少なくなり、トルク等の
機械出力の経時劣化を抑制する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの実施例の要部の切欠き
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。ｌ・・・圧電体、２・・・振動体、２ａ・・・振動体の
切り欠き部、３・・・移動体、４・・・摩擦材。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝はか１名第１図］・−圧電体２−振動体３−−一　オ揖；生υイ木４−摩擦材 ′ｌ？Ｊ２°図１−　圧電イ本２−一一才辰動イントく２ａ−」態動イ本の突起部３−　移動イ本４−摩擦材

Claims

【特許請求の範囲】

（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、少なくとも液体潤滑剤を含有す
るプラスチックを備えた摩擦材を有することを特徴とす
る超音波モータ。
（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、液体潤滑剤と充填材を含有する
摩擦材を有することを特徴とする超音波モータ。