JPH02273083A - 超音波モータ用振動材料 - 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 本発明は小型モータに関するもので、特に超音波振動を
用いた超音波モータの振動体の材料に関するものである
。

従来の技術 超音波モータは超音波振動を利用して回転駆動力に変換
するものである。一般に超音波モータの振動体としては
、振動の内部損失の少ない材料を選択することが超音波
モータの効率の面で望ましい。さらに振動体を効率よく
振動させるためには、その幾何学的な形状が安定した振
動モードを発生することが重要となる。

従来、内部損失、精度の高い幾何学的振動モード確保の
２点で、超音波モータの振動体は金属が選択されてきた
。特に内部損失の少ない材料として、鉄、あるいは鉄合
金が使用されている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら振動体の精度要求が厳しいため、現時点で
は価格は従来の電磁力利用のモータより高いものとなっ
ている。

高い価格を支配している要因としては、精度の高い幾何
学的振動モードを確保するため切削加工により寸法精度
の保証を確保しているためである。

故に切削加工によらないで、精度を保証する加工方法の
確保が望まれている。

また、一方で超音波モータの駆動力源となるステータの
振動の発生には圧電体が不可欠である。この圧電体の膨
脂係数は一般的に金属より小さいため、振動の基体とな
る金属と圧電体との膨脂係数を一致させる必要が有り、
振動体となるステータの材料が限定される。膨脹係数、
密度（モータの重量を少しでも軽くするため）、材料価
格、加工手段２以上の３点から金属が最も優れているが
、金属では用いられる材料の制限があるため、金属に変
わる振動体の材料が要求されている。

そこで本発明の目的は前記問題点に鑑み、超音波モータ
の駆動源となるセラミック振動体を提供し、ステータに
用いるものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明は、圧電体を支持する
振動体を特にセラミック又はガラスにより構成したもの
である。

作用 本発明は超音波モータのステータ材料としてセラミック
、ガラスを用いることにより、機械的な加工精度を低下
させること無く、金属製振動体と同一形状に作製するこ
とができ、精度の高い幾何学的振動モードを確保するこ
とができ、モータ特性を金属製のステータと同様の結果
を得ることができる。さらに膨張係数、圧電体との接着
性等に関しても、下記の作用を有する。

ａ：材料の加工方法がプレス等の安価な手段で出きる。

ｂ：膨脂係数の範囲が拡大する。

Ｃ；機械的内部損失の少ない材料選択が可能となる。

ｄ；圧電体との接着性が良い。

実施例 第１図に超音波モータの構成図を示す。第１図で６はス
テータを構成する振動体で圧電体７を支持している。４
はロータでライニング５を介してステータに当接してい
る。本発明は第１図に於いて、１の振動体の材料をセラ
ミック又はガラスによって構成するものである。膨脂係
数の点と振動体とセラミックよりなる圧電体７との接着
の点とで最も優れている構成は駆動用圧電体７と同一の
材料を振動体６として用いることである。

第１図の構成に於いて、セラミック、ガラスのプレス加
工による方法で超音波モータ用の振動体を構成してモー
タ特性の検討を行った結果、従来の金属を用いたステー
タ構成の超音波モータに比較して、特性の点にも遜色の
無いことを確認した。

特に低温時のモータ特性はむしろ優れた結果が得られた
。

第２図はセラミックよりなる圧電体の膨脂係数を示して
いる。なお、第２図では圧電体の分極を行ったとき（実
線）と、行わなかったときく破線）の両者を示している
。さらに膨脂係数は圧電体の分極方向と平行な方向（Ａ
）及び直角方向（Ｂ）の２方向の値を示す。一般に第１
図に示す超音波モータの場合には後者の直角方向の膨脂
係数が重要となるが、この値は５Ｘ１０’／度〜７ｘｌ
Ｏ−’度となりこの値に匹敵する金属は限られる。しか
し、セラミック、ガラスでこの値の膨脹係数の材料は一
般的な値であり、材料の選択の自由度の点でセラミック
、カラスは使いやすい。

特にセラミックを超音波振動の吸収の少ない材料として
アルミナ、ジルコニア、フェライト、ムライト等あるい
はそれらの複合材料で構成することによって、上記の特
性を得ることができるこれらの材料は構造用セラミック
として、その製造方法が確立しているため、金属材料に
匹敵する特性が得られる。

なお、圧電体とこれを支持する振動体とで構成し、前記
振動体をガラスで構成したステータを用いた超音波モー
タにおいては、ガラス材料として超音波振動の吸収係数
の小さい材料としてソーダガラス、カリガラス、燐酸ガ
ラス、鉛ガラス等の材料あるいはそれらの複合化したカ
ラスより構成した振動体で構成することによっても同様
の効果が得られる。

発明の効果 本発明は超音波モータのステータの構成材料にセラミッ
クあるいはガラスを使用することにより金属の持つ加工
性に対する自由度を損なうこと無く、金属を用いた時同
様のモータ特性と大量生産性が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波モータの構成を示す半断面図、第２図は
超音波モータに用いる圧電体の膨脹係数の横方向、縦方
向さらに分極の無い場合の特性値をそれぞれ示す図であ
る。 １・・・・・・取り付は基台、２・・・・・・ベアリン
グカバー３・・・・・・ベアリング、４・・・・・・ロ
ータ、５・・・・・・ライニング、６・・・・・・ステ
ータ（振動体）、７・・・・・・圧電体、８・・・・・
・防振ゴム、９・・・・・・ステータガイド。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超音波振動を駆動源とする超音波モータにおいて
   、超音波振動を発生するステータが振動を発生させるた
   めの駆動源となる圧電体と、その圧電体を支持する振動
   体とで構成され、この振動体をセラミックで構成したも
   のであって、前記セラミックを超音波振動の吸収の少な
   い材料として、少なくともアルミナ，ジルコニア，フェ
   ライト，ムライトのいずれか１つを主成分とする超音波
   モータ用振動材料。
2. （２）超音波振動を駆動源とする超音波モータにおいて
   、超音波振動を発生するステータが、振動を発生させる
   ための駆動源となる圧電体と、その圧電体を支持する振
   動体とで構成され、前記振動体をガラスで構成したもの
   にであって、前記ガラス材料として少なくとも超音波振
   動の吸収係数の小さいソーダガラス，カリガラス，燐酸
   ガラス，鉛ガラスのいずれか一つの材料を主成分とする
   超音波モータ用振動材料。
3. （３）請求項１記載の超音波モータにおいて、ステータ
   が、振動を発生させる駆動源となる圧電体と、この圧電
   体を支持する振動体とで構成され、この振動体のセラミ
   ックの膨脹係数を前記圧電体の膨脹係数と一致させた超
   音波モータ用振動材料。
4. （４）請求項１記載の超音波モータにおいて、ステータ
   が、振動を発生させる駆動源となる圧電体と、この圧電
   体を支持する振動体とで構成され、振動体のガラスの膨
   脹係数を、前記圧電体の膨脹係数と一致させた超音波モ
   ータ用振動材料。
5. （５）圧電体の分極方向に対して直角方向の膨脹係数と
   振動体との膨脹係数とを一致させた請求項２，３，４の
   いずれか１つに記載の超音波モータ用振動材料。