JPH02211071A - 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、固定子に生じた進行波により、固定子に圧接
したロータを回転させるようにした超音波モータに関し
、特に固定子の進行波によりボール等の回転部材を回転
させて、回転部材をリング状溝に沿って移動させ、回転
部材の移動によりロータを回転させるようにしたもので
ある。

［従来の技術］ 超音波モータは、固定子に圧電素子を取付けて進行波を
生じさせ、固定子に圧接したロータが進行波により回転
されるようになっている。超音波モータには、円盤状の
ロータの回転中心に出力軸を設けたものの他に、カメラ
のズームやフォーカスの調整を行なうため、リング状の
固定子とロータとを円筒部材に嵌合してリング状ロータ
を回転させるものも知られている（実開昭５９−６６３
９２号公報、特開昭５９−１１０３８８号公報）。これ
らの超音波モータはいずれも、１つの固定子上に１つの
ロータを重ね１両者の面接触の面を介して進行波が作用
するようにし、ロータのみから出力を取り出すようにし
たものであった。

［発明が解決しようとする課題］ 超音波モータは、固定子に生じた進行波によりロータを
回転させるが、ロータが有効に回転するためには、ロー
タと固定子との間の摩擦抵抗が大きく影響する。このた
めロータをバネ材により固定子に圧接させて所定の摩擦
力を生じるようにするとともに、ロータ回転のために不
都合な摩擦力とならないようにしている。しかし、ロー
タに大きな負荷が作用している場合、ロータが固定子に
面接触している面の摩擦力が大きすぎるため、あるいは
長い間、不使用状態にしていたときには、両者が貼付つ
くためロータの立上り回転が不能になるという問題があ
った。

そこで本発明は、ロータの立上り回転を安定させるとと
もに、出力部材を２種類に選択できるようにすることを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、固定子の片方の面にリング状ロータを圧接し
、他方の面に圧電素子を設けて固定子に進行波を生じさ
せ、その進行波によりボール等の回転部材を回転させる
ことによりロータを回転させる超音波モータである。

第１の発明は、固定子とロータとをリング状に形成し、
リング状ローラに適宜間隔で多数の通孔を設けて各通孔
内にボールやローラ等の回転部材を挿入し、各回転部材
の移動を案内するためのリング状溝を固定子に設け、ロ
ータの固定子側とは反対側にリング状の出力部材を設け
てそれにも前記回転部材の移動を案内するためのリング
状溝を設け、出力部材をロータ側に弾性部材を介して圧
接させたリング状超音波モータである。

リング状ロータから出力させるためには、ロータに出力
端子を突設し、リング状出力部材を固定させる。またリ
ング状出力部材から出力させるためには、出力部材に出
力端子を突設し、ロータを固定させればよい。

さらに固定子に生じる進行波を有効にボールに作用させ
るためには、固定子のロータ側の面に放射状の多数の突
条を形成し、各突条に前記回転部材の移動を案内する案
内溝を設ければよい。

第２の発明は、第１発明における固定子、ロータ、およ
び出力部材を全て円錐状に形成し、ロータの出力軸と出
力部材の出力軸を同心状に嵌合させ、さらに第１発明と
同様にロータに多数の通孔を設けて各通孔にボール等の
回転部材を挿入し、固定子と出力部材が回転部材と接す
る部分にそれぞれ回転部材の移動を案内するリング状溝
を設けた超音波モータである。

［作用］ 上記手段の超音波モータにおいて、固定子に設けた圧電
素子に高周波電圧を印加して固定子に進行波を生じさせ
ると、多数のボール等の回転部材が進行波を受けてロー
タの各通孔内で自転する。

このため、出力部材を回転しないように固定しておけば
、回転部材は自転だけでなく固定子と出力部材のそれぞ
れのリング状溝に案内されて公転し、このときロータは
回転部材とともにロータの中心軸線の回りを回転する。

またロータを回転しないように固定しておけば１２２回
転材は公転す゛ることなく自転のみして、回転部材が出
力部材に回転力を摩擦伝達し、出力部材はその中心軸線
の回りを回転する。

［実施例］ 本発明の実施例を第１〜３図により説明する。

例えば金属製のリング状固定子ｌの片側の面に複数の圧
電素子２を駆動用高周波の波長んのｌ／２のピッチで配
置し、あるいは圧電体をそのように分極して配置させる
。そして複数の圧電素子２を例えばλ／４の間隔をあけ
て２組に分けて、それぞれに９０°位相差のある高周波
電圧を印化することにより、固定子１に波長λの進行波
を生じさせるようになっている。また固定子１には、後
記する回転部材４の移動を案内するリング状溝１ｂが第
２図に示すように設けられている。

固定子ｌにお′ける圧電素子２を設けた側と逆側に、リ
ング状ロータ３を重ねて配置する。リング状ロータ３に
は、適宜間隔で多数の通孔３ａが設けられ、各通孔３ａ
に金属製あるいは合成樹脂製の回転部材４をそれぞれ嵌
合させる。なお回転部材４は球状のボール形、だ円球状
、円錐状のローラ等を適用でき、回転部材４は固定子の
リング状溝１ｂに接して進行波の作用によりロータの通
孔３ａ内で自転するとともにリング状溝１ｂに案内され
て公転するようになっており、この公転によりロータ３
も回転するようになっている。リング状ロータ３には、
半径方向外側に突出する出力端子５が設けられるととも
に、ロータをケース等の固定部所に連結させる端子が設
けられるが、この連結用端子は出力端子に兼用させるこ
ともできる。

上記のリング状固定子ｌとロータ３とは、一端に鍔材６
ａを有する円筒部材６の外周に嵌合され、固定子に設け
た圧電素子２の面と鍔材６ａとの間にゴム、コツトン等
の振動緩衝材７が介在される。

またロータ３における固定子側とは逆側に、例えば金属
製のリング状出力部材８が重ねられ、この出力部材８に
は、その軸方向外側にスライド部材９とバネ材のような
弾性部材ｌＯとが順に当てられ、その外側に保持部材１
１が設けられることにより出力部材８を回転部材４を介
して固定子ｌに圧接させるようになっている。なお、出
力部材８には、固定子ｌの場合と同様に回転部材４の移
動を案内するリング状溝８ａが設けられる。また保持部
材ｔｉは、円筒部材６の端部にネジ結合されるようにな
っている。

前記実施例では、固定子ｌにおける回転部材４と接する
部分は凹凸のない面状であったが、その部分に第３図に
示すような放射状の多数の突状１２を設けて、進行波を
増幅できるようにし、各突状１２に回転部材４に対応し
た切溝１２ａを設けるようにしてもよい。

次に第４図により第２実施例を説明する。

この実施例は、第１実施例の固定子と、ロータと出力部
材等を円盤状に形成したものである。この実施例でもロ
ータ２０の回転中心から一定の半径位置に多数の通孔２
１を設け、各通孔２１にそれぞれ回転部材２２を挿入す
る。また固定子２３と出力部材２４とには１回転部材２
２の移動を案内するリング状溝がそれぞれ設けられる。

そして出力部材２４の中心出力軸２４ａを円筒状に形成
し、ロータ２０の中心出力軸２０ａを円筒状出力軸２４
ａ内に貫通させた。

この第２実施例でも、第１実施例と同様に、固定子の進
行波により回転部材２２を自転させるとともに選択的に
公転させ、出力部材２４を固定することによりロータ２
０を回転させ、ロータを固定することにより出力部材２
４を回転させることができる。なお、第２実施例におい
ても、第３図のような突状１２を固定子に設けることが
でき、ロータ２０と出力部材２４の回転停止も第１実施
例の回転停止手段を適宜変更して適用できる。

［発明の効果］ 本発明の超音波モータは、固定子に生じてた進行波によ
りボール等の回転部材を自転および公転させ、ロータを
回転部材の公転にともなって回転させるようなっている
。そのため、回転部材を強く固定子に圧接させても接触
面が小さいため摩擦力は小さくなり、ロータに負荷が作
用している場合にも安定に立上り回転し、しかも未使用
で保管しておいた後でも回転部材が固定子に貼り付いて
回転不能になることがない。また回転部材と固定子、出
力部材との間の摩擦抵抗が小さくなるように、両者の接
触部にオイルを塗布してもボールは回転し、ロータある
いは出力部材を回転させることができる。さらにロータ
と出力部材から選択的に出力できるので、その出力取出
しに変化を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの半断面図、第２図は固
定子の平面図、第３図は固定子の変形例の部分斜視図、
第４図は第２実施例の超音波モータの全体断面図である
。 ｌ；固定子　　　　　ｌｂ；　リング状溝３；ロータ　
　　　　３ａ：通孔 ４；回転部材　　　　８；出力部材 １２；突条 第１ 第２図 出願人　　株式会社　フ　コ　り 代理人　　弁理士　　牧　克　次

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）リング状固定子の片方の面にリング状ロータを重
   ねて配置するとともに、他方の面に圧電素子を設けて固
   定子に進行波の発生を可能とし、リング状ロータに適宜
   間隔で多数の通孔を設けて各通孔内にボールやローラ等
   の回転部材を挿入し、各回転部材の移動を案内するため
   のリング状溝を固定子に設け、ロータの固定子側とは反
   対側にリング状の出力部材を設けてそれにも前記回転部
   材の移動を案内するためのリング状溝を設け、出力部材
   を弾性部材を介してロータ側に圧接させたことを特徴と
   するリング状超音波モータ。
2. （２）リング状ロータの半径方向外周に出力端子を突設
   し、出力部材を超音波モータの固定部に連結可能とした
   請求項１に記載のリング状超音波モータ。
3. （３）リング状ロータの外周に突片を設けてそれを超音
   波モータの固定部に連結可能とし、リング状出力部材の
   外周に出力端子を突設した請求項１又は２に記載のリン
   グ状超音波モータ。
4. （４）固定子のロータ側の面に放射状の多数の突条を設
   け、各突条に回転部材の移動を案内する案内溝を設けた
   請求項１、２又は３に記載のリング状超音波モータ。
5. （５）円盤状固定子の片方の面に円盤状ロータを重ねて
   配置するとともに、他方の面に圧電素子を設けて固定子
   に進行波の発生を可能とし、ロータの外周近くに適宜間
   隔で多数の通孔を設けて各通孔内にボールやローラ等の
   回転部材を挿入し、各回転部材の移動を案内するための
   リング状溝を固定子に設けるとともに、ロータの固定子
   側とは反対側に円盤状の出力部材を設けてそれにも前記
   回転部材の移動を案内するためのリング状溝を設け、出
   力部材を弾性部材を介してロータ側に圧接させ、ロータ
   の中心出力軸が出力部材の円筒状出力軸内を貫通するよ
   うにしたことを特徴とする超音波モータ。