JPH02237478A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

Info

Publication number
JPH02237478A
JPH02237478A JP1053640A JP5364089A JPH02237478A JP H02237478 A JPH02237478 A JP H02237478A JP 1053640 A JP1053640 A JP 1053640A JP 5364089 A JP5364089 A JP 5364089A JP H02237478 A JPH02237478 A JP H02237478A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
piezoelectric
torsional
sectional shape
longitudinal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP1053640A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2729829B2 (en
Inventor
Hiroshi Shimizu
洋 清水
Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP1053640A priority Critical patent/JP2729829B2/en
Publication of JPH02237478A publication Critical patent/JPH02237478A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2729829B2 publication Critical patent/JP2729829B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To simplify the structure by employing piezoelectric ceramic poles for piezoelectric longitudinal vibrator and piezoelectric torsional vibrator then printing electrodes on the outer circumferential faces thereof. CONSTITUTION:An ultrasonic motor comprises a piezoelectric torsional vibrator 1 and a piezoelectric longitudinal vibrator 103, where metallic poles 5, 6 are jointed to the opposite sides thereof in order to provide a Langevin longitudinal- torsional vibrator and a rotor 9 is supported rotatably on the shaft 7 at one end face through a bearing 8. Composite longitudinal-torsional vibration at the other end of the metallic pole 5 is converted into rotary motion of the rotor 9.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はOA機器等に用いられる圧電振動子の超音波振
動を用いたいわゆる超音波モータに関し、特に構造が簡
単な縦一捩り振動子型超音波モータに関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a so-called ultrasonic motor that uses ultrasonic vibration of a piezoelectric vibrator used in OA equipment, etc., and particularly relates to a so-called ultrasonic motor that uses ultrasonic vibration of a piezoelectric vibrator used in OA equipment, etc. Regarding ultrasonic motors.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第9図は従来の縦一捩り振動子型超音波モータに用いら
れている縦一捩り複合振動子101の構造例の斜視図で
ある。圧電捩り振動子102および圧電縦振動子103
が金属円柱4を介して接合され、さらにこれらの両側に
金属円柱5、および6が接合されている。この場合金属
円柱の代りに金属円筒を用いることができる。第10図
は第9図に示した縦一捩り複合振動子101を用いて構
成した超音波モータの構造例の斜視図であり、縦一捩り
複合振動子101の一方の端部の中心部に少なくとも振
動の節点まで達する穴が形成され、その穴部に穴径より
も細い軸7が挿入され、前記接点で複合振動子101に
固定されている。さらに軸受け8により回転自在に支持
されたローター9がコイルバネ10およびナット11に
より前記縦一捩り複合振動子101の端面に圧接されて
いる。第11図は第9図に示した圧電捩り振動子の構造
例であり、円板状の圧電捩り振動子102は4個の扇形
の圧電セラミックス板112が接合されて構成されてい
る。各々の扇形の圧電セラミックス板112は第12図
に示すようにそれぞれ扇の弦の方向に分極処理が施され
ており、扇形の圧電セラミックス板の上下面に電極を施
し、上下電極間に直流電圧を印加すると扇形の圧電セラ
ミックス板には板厚と平行なすべり歪みが発生する。
FIG. 9 is a perspective view of a structural example of a vertical single-torsion composite vibrator 101 used in a conventional vertical single-torsion vibrator type ultrasonic motor. Piezoelectric torsional vibrator 102 and piezoelectric longitudinal vibrator 103
are joined via a metal cylinder 4, and metal cylinders 5 and 6 are further joined to both sides of these. In this case, a metal cylinder can be used instead of the metal cylinder. FIG. 10 is a perspective view of a structural example of an ultrasonic motor configured using the vertical single-twist composite vibrator 101 shown in FIG. A hole reaching at least the vibration node is formed, and a shaft 7 smaller than the diameter of the hole is inserted into the hole and fixed to the composite vibrator 101 at the contact point. Further, a rotor 9 rotatably supported by a bearing 8 is pressed against the end face of the longitudinal single-torsion composite vibrator 101 by a coil spring 10 and a nut 11. FIG. 11 shows an example of the structure of the piezoelectric torsional vibrator shown in FIG. 9, and the disc-shaped piezoelectric torsional vibrator 102 is constructed by joining four fan-shaped piezoelectric ceramic plates 112. Each fan-shaped piezoelectric ceramic plate 112 is polarized in the direction of the chord of the fan, as shown in FIG. When applied, a sliding strain parallel to the plate thickness occurs in the fan-shaped piezoelectric ceramic plate.

4個の扇形の圧電セラミックス板112が円板状に接合
されている場合、各々の扇形の圧電セラミックス板に発
生したすべり歪みは合成されて、円板の上下面が捩じれ
るような捩り歪みとなる。
When four sector-shaped piezoelectric ceramic plates 112 are joined in a disc shape, the sliding strain generated in each sector-shaped piezoelectric ceramic board is combined, resulting in torsional distortion that twists the top and bottom surfaces of the disc. Become.

第11図に示した従来の圧電捩り振動子においては、ま
ず第13図に示すように、幅方向に分極処理された圧電
セラミックス板113から超音波加工により扇形の圧電
セラミックス板を打ち抜いて第12図に示すような扇の
弦の方向に分極された扇形の圧電セラミックス板112
を作り、これを4個接着して円板状に構成するか、第1
4図に示すように、厚さ方向に分極された圧電セラミッ
クスのブロック114から、分極方向が対角線の方向と
なるような正四角柱115を切り出し、4本の正四角柱
115を分極方向が閉じたループとなるように重ねて接
着し、外周をバイブ状に研磨した後、円板状に切断する
などしている。
In the conventional piezoelectric torsional vibrator shown in FIG. 11, as shown in FIG. A fan-shaped piezoelectric ceramic plate 112 polarized in the direction of the chord of the fan as shown in the figure.
, and then glue 4 pieces together to form a disk shape, or
As shown in Figure 4, regular square prisms 115 are cut out from a piezoelectric ceramic block 114 polarized in the thickness direction so that the polarization direction is in the diagonal direction, and four regular square prisms 115 are formed into a loop with the polarization direction closed. They are stacked and glued together so that the outer periphery is polished into a vibrator shape, and then cut into disc shapes.

第15図は従来の圧電縦振動子の構造例であり、両面に
電極が施され、厚さ方向に分極された圧電セラミックス
円板103に電圧を印加し厚さ方向の振動を得るもので
ある。低い印加電圧で大きな振動振幅を得るために、薄
い圧電セラミックス円板116を複数個積層して第16
図の103′のように構成する場合もある。
Figure 15 shows an example of the structure of a conventional piezoelectric vertical vibrator, in which a voltage is applied to a piezoelectric ceramic disc 103 that has electrodes on both sides and is polarized in the thickness direction to obtain vibration in the thickness direction. . In order to obtain a large vibration amplitude with a low applied voltage, a plurality of thin piezoelectric ceramic discs 116 are laminated to form the 16th
It may also be configured as shown in 103' in the figure.

[発明が解決しようとする課題] 第11図に示した従来の圧電捩り振動子102において
は、複数個の圧電セラミックスが接着されて構成されて
いるため、接着による特性のばらつきが大きい。また、
第12図、第13図および第14図に示したように圧電
捩り振動子102を得るための加工が複雑で、コスト的
にも非常に費用がかかるものであった。
[Problems to be Solved by the Invention] Since the conventional piezoelectric torsional vibrator 102 shown in FIG. 11 is configured by bonding a plurality of piezoelectric ceramics, there are large variations in characteristics due to bonding. Also,
As shown in FIGS. 12, 13, and 14, the processing to obtain the piezoelectric torsional vibrator 102 is complicated and extremely expensive.

本発明の技術的課題は、以上に示した従来の圧電捩り振
動子を用いた超音波モータの欠点を除去し、加工が簡単
で、接着工程のない、ばらつきの少ない圧電捩り振動子
を用いた超音波モータを提供することにある。
The technical problem of the present invention is to eliminate the drawbacks of the conventional ultrasonic motor using a piezoelectric torsional vibrator as described above, and to use a piezoelectric torsional vibrator that is easy to process, does not require a bonding process, and has little variation. Our purpose is to provide ultrasonic motors.

また本発明の別の技術的課題は中空状の圧電縦−捩り複
合振動子を用いることにより、中空部を貫通する軸によ
り二つのローターを前記圧電縦一捩り複合振動子の両端
部に圧接した2ローター型の超音波モータを提供するこ
とにある。
Another technical problem of the present invention is that by using a hollow piezoelectric longitudinal-torsional composite vibrator, two rotors are pressed against both ends of the piezoelectric vertical-torsional composite vibrator by means of a shaft penetrating the hollow part. An object of the present invention is to provide a two-rotor type ultrasonic motor.

[課題を解決するための手段] 本発明によれば、中心軸と直交する第1の断面形状を有
するとともに前記中心軸の回りに捩り振動を行う圧電捩
り振動子と、該捩り振動子の一端に一端が対向するよう
に配され、前記第1の断面形状と実質的に等しい第2の
断面形状を有するとともに前記中心軸方向に伸縮振動を
行う圧電縦振動子と、前記圧電捩り振動子の他端に一端
が接合され、前記第1の断面形状と実質的に等しい第3
の断面形状を有する第1の金属材と、前記圧電縦振動子
の他端に一端が接合され前記第1の断面形状と実質的に
等しい第4の断面形状を有する第2の金属材とを有する
ランシュバン型縦一捩り複合振動子と、前記第1及び第
2の金属材の少《とも一方の他端に圧接されるロータと
を有し、前記圧電捩り振動子は、外周面を有する圧電セ
ラミックスと、前記外周面に該圧電セラミックスの前記
中心軸に対して交差する方向で交互に配された複数の第
1の斜め電極及び複数の第2の斜め電極を有することを
特徴とする超音波モータが得られる。
[Means for Solving the Problems] According to the present invention, there is provided a piezoelectric torsional vibrator having a first cross-sectional shape orthogonal to a central axis and torsionally vibrating around the central axis, and one end of the torsional vibrator. a piezoelectric longitudinal vibrator disposed such that one end thereof is opposite to the piezoelectric longitudinal vibrator, the piezoelectric longitudinal vibrator having a second cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape and performing stretching vibration in the direction of the central axis; and the piezoelectric torsional vibrator. a third one having one end joined to the other end and having a cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape;
a first metal material having a cross-sectional shape of , and a second metal material having one end joined to the other end of the piezoelectric longitudinal vibrator and having a fourth cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape. the piezoelectric torsional vibrator has a piezoelectric torsional vibrator having an outer circumferential surface; An ultrasonic wave device comprising a ceramic, and a plurality of first diagonal electrodes and a plurality of second diagonal electrodes arranged alternately on the outer peripheral surface in a direction intersecting the central axis of the piezoelectric ceramic. A motor is obtained.

[作 用〕 本発明の超音波モータに用いる圧電縦一捩り複合振動子
は、まず圧電セラミックス円柱の外周而に該圧電セラミ
ックスの長さ方向に対して好ましくは45@の方向に第
1及び第2の交差指電極を施し,て二端子とし、つぎに
この二端子を用いて前記圧電セラミックス円柱バイブに
分極処理を施すと分極方向は前記第1及び第2の交差指
電極の長さ力向と直角な方向となる。
[Function] The piezoelectric vertical single-torsion composite vibrator used in the ultrasonic motor of the present invention first includes a first and a first torsion composite vibrator on the outer periphery of a piezoelectric ceramic cylinder, preferably in a direction of 45@ with respect to the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic. When the piezoelectric ceramic cylindrical vibrator is polarized using the two terminals, the direction of polarization is in the direction of the length force of the first and second interdigital electrodes. The direction is perpendicular to .

この状態で前記二端子に電圧を印加すると、電圧の極性
が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸び歪
みが発生し、電圧の極性がこの分極時の電圧の極性と逆
の場合は分極の方向に縮み歪みが発生する。分極方向に
伸びあるいは縮み歪みが発生した場合は分極方向と直角
な方向にはそれぞれこれらと反対に縮みあるいは伸び歪
みが発生する。
When a voltage is applied to the two terminals in this state, if the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage during polarization, an elongation strain will occur in the direction of polarization, and if the polarity of the voltage is opposite to the polarity of the voltage during polarization. In this case, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. When an elongation or contraction strain occurs in the polarization direction, a contraction or expansion strain occurs in the direction perpendicular to the polarization direction, respectively.

以上の結果として前記圧電セラミックス円柱に捩り変位
が発生する。この圧電セラミックス円柱は、中空部を有
する圧電セラミックス円筒でも同様に、捩り変位が発生
する。
As a result of the above, torsional displacement occurs in the piezoelectric ceramic cylinder. Similar torsional displacement occurs in this piezoelectric ceramic cylinder having a hollow portion.

このような圧電捩り振動子と従来の縦方向に伸縮する圧
電縦振動子を一端同士をそろえて、また、他端にそれぞ
れ金属材の一端を接合して、この金属材の他端が捩り振
動と縦振動とが合成された縦一捩り複合振動即ち、一端
が軸に沿う面内で楕円振動を行ウランジュバン型縦一捩
り複合振動子を形成する。この複合振動子の少くとも一
端にローターを圧接すると、この圧接された金属材の他
端の縦一捩り複合振動は、ローグーの回転運動に変換さ
れる。
By aligning one end of such a piezoelectric torsional vibrator and a conventional piezoelectric vertical vibrator that expands and contracts in the vertical direction, and joining one end of a metal material to the other end, the other end of the metal material undergoes torsional vibration. and longitudinal vibration are combined to form a longitudinal single-torsion composite vibration, that is, one end performs elliptical vibration in a plane along the axis to form a Urangevin-type longitudinal single-torsion composite vibrator. When a rotor is pressed against at least one end of this composite vibrator, the vertical torsional composite vibration of the other end of the pressed metal material is converted into a rogue rotational motion.

[実施例] 以下本発明について図面を用いて詳しく説明する。[Example] The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

実施例1 第1図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータの構
造を示す斜視図であり、第4図に示した圧電捩り振動子
1と第15図に示した圧電縦振動子を用い、さらにこれ
らの両側に金属円柱5、および6を接合してランジュバ
ン型縦一捩り振動子とし、このランジュバン型縦一捩り
振動子の一方の端面に第10図の場合と同様な方法で軸
7が、ランジュバン型振動子の振動の節点に固定され、
軸受8により回転自在に支持されたローター9がスプリ
ング10を介してナット11によりランジュバン型縦一
捩り振動子の一方の端面に圧接されて構成されている。
Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention, in which the piezoelectric torsional vibrator 1 shown in FIG. 4 and the piezoelectric longitudinal vibration shown in FIG. Further, metal cylinders 5 and 6 are bonded to both sides of these to form a Langevin-type vertical single-torsion oscillator, and one end face of this Langevin-type vertical single-torsion oscillator is injected in the same manner as in the case of Fig. 10. The shaft 7 is fixed at the vibration node of the Langevin type oscillator,
A rotor 9 rotatably supported by a bearing 8 is pressed through a spring 10 and a nut 11 to one end surface of a Langevin type longitudinal single-torsion vibrator.

第2図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータに用
いる圧電捩り振動了の動作原理の説明図である。第2図
(a)において、圧電セラミックス板17の一方の面に
は互いに交差する複数個の電極18.19が形成され、
それぞれ一つおきに共通電極18’,19’ に接続さ
れ第1及び第2の交差指電極を形成している。第2図(
b)において破線の矢印はこのような第1及び第2の交
差指電極を用いて分極処理を施したときの分極の向きを
示しており、第2図(e),(d)は第2図(b)のよ
うに分極処理された圧電セラミックス板17に直流電圧
を印加した場合に発生する歪みの状態を示しており、実
線の矢印は電界の向きを示している。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of piezoelectric torsional vibration used in the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 2(a), a plurality of electrodes 18 and 19 are formed on one surface of the piezoelectric ceramic plate 17 and intersect with each other.
Every other electrode is connected to common electrodes 18' and 19' to form first and second interdigital electrodes. Figure 2 (
In b), the dashed arrows indicate the direction of polarization when polarization is performed using such first and second interdigital electrodes, and FIGS. As shown in Figure (b), the figure shows the state of distortion that occurs when a DC voltage is applied to the polarized piezoelectric ceramic plate 17, and the solid arrows indicate the direction of the electric field.

第2図(e) , (d)から分かるように、電圧の極
性が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸び
歪みが発生し、電圧の極性が分極時の電圧の極性と逆の
場合は分極の方向に縮み歪みが発生する。
As can be seen from Figures 2(e) and (d), when the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage during polarization, stretching distortion occurs in the direction of polarization, and the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage during polarization. In the opposite case, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization.

第3図は円柱20の両端面が図の矢印のように捩じれて
いる場合に、円柱20の外周面に発生する歪みの状態を
示しており、円柱20の軸方向に対して45°の角度の
方向で、しかも捩じれの破線の矢印の向きに伸び縮みが
発生し、これと直角な一点鎖線で示される矢印の方向に
縮み歪みが発生している。
Figure 3 shows the state of distortion that occurs on the outer peripheral surface of the cylinder 20 when both end faces of the cylinder 20 are twisted as shown by the arrows in the figure, and shows the state of distortion that occurs on the outer peripheral surface of the cylinder 20 at an angle of 45° with respect to the axial direction of the cylinder 20. Stretching and contraction occurs in the direction of the torsional broken line arrow, and shrinkage distortion occurs in the direction of the dashed-dotted line perpendicular to this direction.

従って圧電セラミックス円柱の外周面に、第2図に示し
たような第1及び第2の交差指電極を交差指の方向が圧
電セラミックス円柱の長さ方向に対して45°の角度と
なるように形成し、この第1及び第2の交差指電極を用
いて分極処理を行い、同じ交差指電極に直流電圧を印加
すると、電圧の極性が分極時の電圧の極性と同じ場合に
圧電セラミックス円柱は一方向に捩じれ、電圧の極性が
分極時の電圧の極性と逆の場合は逆方向に捩じれる。
Therefore, first and second interdigital electrodes as shown in Fig. 2 are placed on the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic cylinder so that the direction of the interdigital fingers is at an angle of 45° with respect to the longitudinal direction of the piezoelectric ceramic cylinder. When the polarization process is performed using the first and second interdigital electrodes, and a DC voltage is applied to the same interdigital electrodes, the piezoelectric ceramic cylinder will It is twisted in one direction, and when the polarity of the voltage is opposite to the polarity of the voltage during polarization, it is twisted in the opposite direction.

また、圧電セラミックスが円筒の場合も、同様な捩り振
動を発生する。
Furthermore, when the piezoelectric ceramic is cylindrical, similar torsional vibrations occur.

第4図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータに用
いられる圧電捩り振動子の一実施例の構造を示す斜視図
であり、リング状圧電セラミックス20′の略半分の部
分の外周面に長さ方向に対して45″の角度となるよう
に、互いに交差する複数の第1及び第2の斜め電極22
及び23が形成され、それぞれ第1及び第2の共通電極
22′および23′に接続されている。第4図において
、共通電極22′および23′間に直流高電圧を印加し
て分極処理を施した後、この捩り振動子の共振周波数に
等しい周波数の交流電圧を印加すればリング状圧電セラ
ミックス20′は両端部が捩じれるように共振する。
FIG. 4 is a perspective view showing the structure of an embodiment of the piezoelectric torsional vibrator used in the ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention, and shows the outer periphery of approximately half of the ring-shaped piezoelectric ceramic 20'. A plurality of first and second oblique electrodes 22 intersect with each other so as to form an angle of 45'' with respect to the longitudinal direction.
and 23 are formed and connected to the first and second common electrodes 22' and 23', respectively. In FIG. 4, a ring-shaped piezoelectric ceramic 2 ' resonates as if both ends are twisted.

実施例2 第5図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータの構
造例の斜視図であり、バイブ状ランジュバン型圧電縦一
捩り複合振動子2の中空部に、軸26を貫通させ、軸2
6の両端部に軸受8,8′により回転自在に支持された
ロークー9.9′がスプリング10.10’を介してナ
ット11,11′によりランジュバン型縦一捩り振動子
の端而に圧接されて構成されている。
Embodiment 2 FIG. 5 is a perspective view of a structural example of an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention. and axis 2
A locou 9.9' rotatably supported by bearings 8 and 8' at both ends of the oscillator 6 is pressed against the end of the Langevin type longitudinal single-torsion vibrator by nuts 11 and 11' via springs 10 and 10'. It is composed of

第6図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータに用
いられるバイブ状ランジュバン型圧電縦−捩り複合振動
子2の構造を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a vibrator-shaped Langevin type piezoelectric longitudinal-torsion composite vibrator 2 used in an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention.

第4図に示した圧電捩り振動子1と第15図に示した従
来の圧電縦振動子103をエボキシ樹脂等の接着材で接
着し、この両側に金属バイブ5′および6′を同様の接
着材で接合して構成されている。圧電捩り振動子1の位
置は図に示したように、捩り振動子の部分の中心がラン
ジュバン型振動子2の全長gのほぼl/4の位置に配置
する。この場合、ランジュバン型振動子2の振動状態は
第7図に示すようになる。すなわち、捩り振動に対して
は、捩り振動子の部分の中心がランジュバン型振動子の
全長gのほぼ1/4の位置に配置されているため、ラン
ジュバン型振動子の全長gのほぼ1/4の位置が振動の
節となるような振動モードで共振する。第7図から分か
るように、ランジュバン型振動子2の両端部はこの振動
子の中心軸回りに同じ向きに捩じれる。また、縦振動に
対しては、印加電圧の周波数を捩りの共振周波数と同じ
周波数とすると、ランジュバン型振動子2の両端部は捩
りの共振と同期してこの振動子の中心軸方向の伸縮振動
をする。したがって、捩り振動の振幅が大きくなるタイ
ミングに伸び振動が最大となるよ・5に二つの印加電圧
の位相を調節すると、ランジュバン型縦一捩り振動子の
両面は、中心軸に沿う而内で楕円振動する。この場合に
一方の印加電圧の位相を180”変化させると楕円振動
の向きが逆転する。
The piezoelectric torsional vibrator 1 shown in FIG. 4 and the conventional piezoelectric longitudinal vibrator 103 shown in FIG. It is constructed by joining materials. As shown in the figure, the piezoelectric torsional vibrator 1 is located at a position where the center of the torsional vibrator portion is approximately 1/4 of the total length g of the Langevin type vibrator 2. In this case, the vibration state of the Langevin type vibrator 2 is as shown in FIG. In other words, with respect to torsional vibration, since the center of the torsional oscillator is located at approximately 1/4 of the total length g of the Langevin type oscillator, It resonates in a vibration mode where the position of is the node of vibration. As can be seen from FIG. 7, both ends of the Langevin type vibrator 2 are twisted in the same direction around the central axis of the vibrator. Regarding longitudinal vibration, if the frequency of the applied voltage is the same as the torsional resonance frequency, both ends of the Langevin type vibrator 2 will undergo stretching vibration in the direction of the central axis of this vibrator in synchronization with the torsional resonance. do. Therefore, the extensional vibration reaches its maximum at the timing when the amplitude of the torsional vibration increases.If the phases of the two applied voltages are adjusted in step 5, both sides of the Langevin type vertical torsional oscillator become elliptical along the central axis. Vibrate. In this case, if the phase of one of the applied voltages is changed by 180'', the direction of the elliptical vibration is reversed.

第8図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータに用
いられるバイブ状ランジュバン型圧電縦一捩り複合振動
子の他の構造例を示す斜視図であり、第4図に示した圧
電捩り振動子1と第15図に示した圧電縦振動子103
の中空部に端部外周にねじの切られたパイプ状のボルト
28を貫通させ、この両側に内周に前記ボルトと螺合す
るネジの切られた金属パイブ5゛,および6−を締め付
けて構成されている。第8図においても捩り振動子の位
置をランジュバン型振動子3の全長gのほぼl/4の位
置に配置すると第7図のランジュバン振動子の場合と同
様な原理で振動する。
FIG. 8 is a perspective view showing another structural example of a vibrator-like Langevin type piezoelectric vertical single-torsion composite vibrator used in the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention, Torsional vibrator 1 and piezoelectric longitudinal vibrator 103 shown in FIG.
A pipe-shaped bolt 28 with a threaded end on the outer periphery is passed through the hollow part, and metal pipes 5 and 6- with threaded inner periphery threaded to engage with the bolt are tightened on both sides of the pipe-shaped bolt 28. It is configured. Also in FIG. 8, when the torsional oscillator is placed at a position approximately 1/4 of the total length g of the Langevin type oscillator 3, it vibrates on the same principle as the Langevin oscillator shown in FIG.

第5図で示した超音波モータは前述したようにランジュ
バン型縦一捩り複合振動子の端面は同じ向きに捩じれる
ため、二つのローター9,9′は同一方向に回転する。
As described above, in the ultrasonic motor shown in FIG. 5, the end faces of the Langevin-type vertical single-torsion composite vibrator are twisted in the same direction, so the two rotors 9 and 9' rotate in the same direction.

またランジュバン型縦一捩り複合振動子は捩り振動の共
振の節の位置となる両端部から1/4の位置をリング状
の支持枠27.27’で支持固定することが可能で安定
な支持が可能となる。
In addition, the Langevin-type longitudinal single-torsion compound vibrator can be supported and fixed at a 1/4 position from both ends, which is the position of the resonance node of torsional vibration, with ring-shaped support frames 27 and 27', providing stable support. It becomes possible.

[発明の効果] 以上示したように本発明よれば、超音波モータ用圧電縦
振動子および捩り振動子として通常一般的に適用されて
いるプレス成型技術により容易に製造することが可能な
圧電セラミックス円柱を用いて、これらの外周面にこれ
も一般的な技術である電極印刷を施すことにより圧電捩
り振動子および圧電縦振動子が一体形状として得られる
ため、製造が容易で、接着工程や複雑な加工工程による
特性のばらつきの少ない超音波モータが得られる。
[Effects of the Invention] As shown above, according to the present invention, piezoelectric ceramics can be easily manufactured by press molding technology that is generally applied as piezoelectric longitudinal vibrators and torsional vibrators for ultrasonic motors. By using cylinders and printing electrodes on their outer peripheral surfaces, which is also a common technique, piezoelectric torsional oscillators and piezoelectric longitudinal oscillators can be obtained as a single piece, making manufacturing easy and eliminating the need for bonding processes and complex An ultrasonic motor with less variation in characteristics due to processing steps can be obtained.

更に、圧電セラミックス円柱の代りに圧電セラミックス
円筒を用いても、同様な超音波モータが得られる。
Furthermore, a similar ultrasonic motor can be obtained by using a piezoelectric ceramic cylinder instead of the piezoelectric ceramic cylinder.

また本発明によれば、バイブ状圧電縦一捩り複合振動子
の中空部に軸を貫通させ、二つのローターを同時に回転
させる方式の超音波モータが実現できロータ間より幅の
広い物も駆動することができる。以上、本発明の超音波
モータはこの圧電縦−捩り複合振動子を用いているので
構造が簡単で、特性のばらつきの少ない超音波モータが
得られ、実用的な効果が大きい。
Furthermore, according to the present invention, an ultrasonic motor can be realized in which a shaft passes through the hollow part of a vibrator-shaped piezoelectric longitudinal single-torsion composite vibrator and rotates two rotors simultaneously, and can also drive objects wider than the space between the rotors. be able to. As described above, since the ultrasonic motor of the present invention uses this piezoelectric longitudinal-torsional composite vibrator, an ultrasonic motor with a simple structure and less variation in characteristics can be obtained, and has great practical effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータの構
造を示す斜視図、第2図は交差指電極を用いて分極及び
電圧印加を行った場合の歪みの発生状態の説明図、第3
図は円柱状弾性体を捩ったときの歪みの発生状態の説明
図、第4図は本発明の第1の実施例に係る超音波モータ
の圧電捩り複合振動子を示す斜視図、第5図は本発明の
第2の実施例に係る超音波モータの構造を示す斜視図、
第6図は本発明の第2の実施例に係る超音波モータに用
いられるバイブ状ランジュバン複合振動子の構造を示す
斜視図、第7図は第6図のパイプ状ランジュバン複合振
動子の変位の大きさを示す説明図、第8図は本発明の第
2の実施例に係る超音波モータに用いられるパイプ状ラ
ンジュバン型圧電縦一捩り複合振動子の他の構造例を示
す斜視図、第9図は従来の縦一捩リランジュバン型振動
子の構造を示す斜視図、第10図は従来の縦一捩り型超
音波モータの構造を示す斜視図、第11図は従来の捩り
振勤子の構造を示す斜視図、第12図および第13図は
従来の捩り振動子の製造工程の説明図・、第14図は従
来の捩り振動子の製造工程の説明図、第15図は従来の
縦振動子の構造を示す斜視図、第16図は従来の縦振動
子の他の構造を示す斜視図である。 図中、1:圧電縦一捩り複合振動子、2:圧電捩り振動
子、3:圧電縦振動子、4,5.5’5”,6.6’ 
.6”:金属円柱、7:軸、8:軸受、9:ローター 
10=スプリング、11:ナット、17:圧電セラミッ
クス薄板、18,19:交差指電極、18’,19’ 
 :共通電極、20:円柱状弾性体、20′ :リング
状圧電セラミックス、22.23:捩り振動子用交差指
電極、22’  23’:共通電極、24.25:縦振
動子用交差指電極、26:軸、27.27’  :支持
枠、28:パイプ状ボルト、101:圧電縦一捩り複合
振動子、102:圧電捩り振動子、103:圧電縦振動
子、112:扇型圧電セラミックス板、113,114
:圧電セラミックス板、115:圧電セラミックス板角
柱、116:圧電セラミツ第2図 第3図 第4図 第8図 第9図 第11図 第12図 第13図 第10図
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of an ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the state of distortion when polarization and voltage application are performed using interdigital electrodes. , 3rd
FIG. 4 is a perspective view showing a piezoelectric torsional compound vibrator of an ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention; FIG. The figure is a perspective view showing the structure of an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention,
FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a vibrator-shaped Langevin compound vibrator used in an ultrasonic motor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view showing the displacement of the pipe-shaped Langevin compound vibrator of FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram showing the size, and FIG. 8 is a perspective view showing another structural example of the pipe-shaped Langevin type piezoelectric vertical single-torsion composite vibrator used in the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention. The figure is a perspective view showing the structure of a conventional longitudinal single-twist Lilangevin type vibrator, FIG. 10 is a perspective view showing the structure of a conventional vertical single-twist ultrasonic motor, and FIG. A perspective view showing the structure, Figures 12 and 13 are illustrations of the manufacturing process of a conventional torsional oscillator, Figure 14 is an illustration of the manufacturing process of a conventional torsion oscillator, and Figure 15 is an illustration of the manufacturing process of a conventional torsional oscillator. A perspective view showing the structure of a vibrator. FIG. 16 is a perspective view showing another structure of a conventional vertical vibrator. In the figure, 1: piezoelectric vertical single-torsion composite vibrator, 2: piezoelectric torsional vibrator, 3: piezoelectric longitudinal vibrator, 4, 5.5'5", 6.6'
.. 6”: Metal cylinder, 7: Shaft, 8: Bearing, 9: Rotor
10 = Spring, 11: Nut, 17: Piezoelectric ceramic thin plate, 18, 19: Interdigital electrode, 18', 19'
: common electrode, 20: cylindrical elastic body, 20': ring-shaped piezoelectric ceramic, 22.23: interdigital electrode for torsional vibrator, 22'23': common electrode, 24.25: interdigital electrode for longitudinal vibrator , 26: shaft, 27.27': support frame, 28: pipe-shaped bolt, 101: piezoelectric vertical single-torsion composite vibrator, 102: piezoelectric torsional vibrator, 103: piezoelectric longitudinal vibrator, 112: fan-shaped piezoelectric ceramic plate , 113, 114
: Piezoelectric ceramic plate, 115: Piezoelectric ceramic plate prism, 116: Piezoelectric ceramic Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Fig. 8 Fig. 9 Fig. 11 Fig. 12 Fig. 13 Fig. 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 中心軸と直交する第1の断面形状を有するとともに前記
中心軸の回りに捩り振動を行う圧電捩り振動子と、該捩
り振動子の一端に一端が対向するように配され、前記第
1の断面形状と実質的に等しい第2の断面形状を有する
とともに前記中心軸方向に伸縮振動を行う圧電縦振動子
と、前記圧電捩り振動子の他端に一端が接合され、前記
第1の断面形状と実質的に等しい第3の断面形状を有す
る第1の金属材と、前記圧電縦振動子の他端に一端が接
合され前記第1の断面形状と実質的に等しい第4の断面
形状を有する第2の金属材とを有するランシュバン型縦
−捩り複合振動子と、 前記第1及び第2の金属材の少くとも一方の他端に圧接
されるロータとを有し、 前記圧電捩り振動子は、外周面を有する圧電セラミック
スと、前記外周面に該圧電セラミックスの前記中心軸に
対して交差する方向で交互に配された複数の第1の斜め
電極及び複数の第2の斜め電極を有することを特徴とす
る超音波モータ。
[Scope of Claims] A piezoelectric torsional vibrator having a first cross-sectional shape perpendicular to a central axis and torsionally vibrates around the central axis, and a piezoelectric torsional vibrator arranged with one end facing one end of the torsional vibrator. , a piezoelectric longitudinal vibrator having a second cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape and performing stretching vibration in the direction of the central axis, one end of which is joined to the other end of the piezoelectric torsional vibrator; a first metal material having a third cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape; and a fourth metal material having one end joined to the other end of the piezoelectric longitudinal vibrator and having a third cross-sectional shape substantially equal to the first cross-sectional shape. a Lanchevin type vertical-torsion composite vibrator having a second metal material having a cross-sectional shape; and a rotor press-welded to the other end of at least one of the first and second metal materials; The piezoelectric torsional vibrator includes a piezoelectric ceramic having an outer circumferential surface, and a plurality of first diagonal electrodes and a plurality of second diagonal electrodes arranged alternately on the outer circumferential surface in a direction crossing the central axis of the piezoelectric ceramic. An ultrasonic motor characterized by having oblique electrodes.
JP1053640A 1989-03-08 1989-03-08 Ultrasonic motor Expired - Lifetime JP2729829B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1053640A JP2729829B2 (en) 1989-03-08 1989-03-08 Ultrasonic motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1053640A JP2729829B2 (en) 1989-03-08 1989-03-08 Ultrasonic motor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02237478A true JPH02237478A (en) 1990-09-20
JP2729829B2 JP2729829B2 (en) 1998-03-18

Family

ID=12948501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1053640A Expired - Lifetime JP2729829B2 (en) 1989-03-08 1989-03-08 Ultrasonic motor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2729829B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079499A (en) * 2007-11-09 2008-04-03 Japan Science & Technology Agency Positioning device
US20170054385A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Electrostatic generator/motor rotor electrode system suitable for installation on the outer surface of an emb rotor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079499A (en) * 2007-11-09 2008-04-03 Japan Science & Technology Agency Positioning device
JP4646962B2 (en) * 2007-11-09 2011-03-09 独立行政法人科学技術振興機構 Positioning device
US20170054385A1 (en) * 2015-08-19 2017-02-23 Lawrence Livermore National Security, Llc Electrostatic generator/motor rotor electrode system suitable for installation on the outer surface of an emb rotor
US10312830B2 (en) * 2015-08-19 2019-06-04 Lawrence Livermore National Security, Llc Electrostatic generator/motor rotor electrode system suitable for installation on the outer surface of an EMB rotor
US10727763B2 (en) 2015-08-19 2020-07-28 Lawrence Livermore National Security, Llc Method using a electrostatic generator/motor rotor electrode system suitable for installation on the outer surface of an EMB rotor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2729829B2 (en) 1998-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH02237478A (en) Ultrasonic motor
JP3122882B2 (en) Ultrasonic motor
JP2729828B2 (en) Ultrasonic motor
JP3122881B2 (en) Ultrasonic motor
JP2832614B2 (en) Ultrasonic motor
JP2832613B2 (en) Ultrasonic motor
JP2691617B2 (en) Ultrasonic motor
JP2867269B2 (en) Piezoelectric composite vibrator
JPH0340765A (en) Ultrasonic motor
JP2816851B2 (en) Piezoelectric torsional displacement element, piezoelectric expansion / contraction displacement element, and piezoelectric composite displacement element
JP2995665B2 (en) Ultrasonic motor
JP2903425B2 (en) Ultrasonic motor
JPH072229B2 (en) Piezoelectric elliptical motion oscillator
JP3168430B2 (en) Ultrasonic motor
JP3141210B2 (en) Ultrasonic motor
JPH0522966A (en) Ultrasonic motor
JPH03183377A (en) Ultrasonic wave motor
JP2929224B2 (en) Ultrasonic motor
JPH0522965A (en) Ultrasonic motor
JP3141209B2 (en) Ultrasonic motor
JPH0522961A (en) Ultrasonic motor
JPH0799945B2 (en) Piezoelectric elliptical motion oscillator
JPH0663773B2 (en) Piezoelectric vibration gyro
JPH03235678A (en) Ultrasonic motor
JPH0458272B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071219

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081219

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 12

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091219

Year of fee payment: 12