JPH02290169A - 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、ステータにロータを圧接し、ステータに生じ
る進行波によりロータを回転させるようにした超音波モ
ータに関し、特にステータとロータとの圧接面に介在さ
せるライナ材を改良してモータの出力効率を向上させた
ものである。

［従来の技術］ 超音波モータは、ステータの一方の面に多数の圧電素子
をその駆動用高周波電圧の波長のｌ／２ビッチで配置す
るか、そのように圧電体を分極させて設けられる。多数
の圧電素子はｌ／４λの間隔をあけて２組に区分し、そ
れぞれに９０゜位相差のある高周波電圧を印加させるこ
とによりステータに進行波を生じさせている。そしてス
テータの他の面に圧接したロータを、進行波により回転
させている。

ステータに生じる進行波をロータに有効に作用させるた
めには、両者の圧接面にある程度の摩擦が必要である。

このため従来の超音波モータでは、ロータとステータと
の環状圧接面に．ｌＪ状の摩擦性を有するライナ材を介
在させている。このライナ材はロータに接着され、ステ
ータに接するライナ材の表面は平面状に形成されている
。

［発明が解決しようとする課題］ 圧電体に高周波電圧を印加してステータを振動させた場
合、振動はステータの周方向と半径方向とステータに対
して垂直方向とに生じる。しかし、半径方向の振動はロ
ータの回転方向には何ら作用しないものであり、周方向
の振動とステータ面に対して垂直方向の振動とで進行波
となり、それがロータを回転させる作用を有する。

本発明者らの研究の結果、半径方向の振動は、ロータの
回転作用がないだけでな《、進行波に悪影響を与え、モ
ータの出力効率を低下させることを知った。

そこで本発明は、ステータに生じる半径方向の振動がロ
ータへの進行波の作用面に伝達されにく《し、モータの
出力効率を向上させることを目的とする。

Ｅ課厘を解決するための千段］ 本考案は、ステータの一方の面に接着された２組の圧電
体部分に、互いに９０゛位相差のある駆動用高周波電圧
を印加して進行波を発生させ、ステータの他の面に環状
のライナ材を介して圧接したロータを進行波により回転
させるようにした超音波モータにおいて、ライナ材は、
周方向には大きな摩擦係数となり、半径方向には小さな
摩擦係数となるように形成した。

ライナ材の周方向が、より大きな摩擦係数となるように
するためには、ライナ材の周方向に摩擦材を配置すれば
よい。

またライナ材を、周方向には大きな弾性率となるように
し、半径方向に小さな弾性率となるように形成しても、
半径方向の振動の影響を低減できる。ライナ材の周方向
をより大きな弾性率とさせるには、周方向に繊維を配置
すればよい．【作用１ 上記手段の超音波モータでは、ロータとステータとの間
に介在させるライナ材の表面を、周方向により大きな摩
擦係数となるようにしているので、進行波は弱められる
ことなく有効にロータに作用するが、半径方向の振動は
ロータにあまり作用することがない。このため進行波は
乱れることなく有効にロータに作用する。

またライナ材は周方向により小さな弾性率となるように
した場合、周方向の振動は大きく、半径方向の振動は弱
められるので、乱れのない大きな振幅の進行波をロータ
に作用させることができ、モータ効率は向上する。

［実施例］ 本発明の実施例を第１、２図により説明する超音波モー
タは、基板ｌ上に円盤状のステータ２が重ねられ、さら
にその上に円盤状のロータ３が重ねられ、ステータ２に
後記のように生じる進行波によりロータ３を回転するよ
うになっている．ロータ３がステータ２の進行波の作用
を受けられるように、ロータ３のステータ側の接合面に
摩擦性を有する環状のライナ材３ａが接着されている。

またステータ２のロータ側の接合面に，進行波の振幅を
太き《するために多数の放射状の突条２ａが設けられて
いる。

ロータ３に接着したライナ材３ａは周方向には大きな摩
擦係数となり，半径方向には小さな摩擦係数となるよう
に形成して、ステータ２に生じる半径方向の振動がロー
タ３に作用しにくくなっている。ライナ材３ａを，その
周方向の方が半径方向より大きな摩擦係数となるように
するためには、例えばライナ材３ａの周方向に長いゴム
等の摩擦片１１を多数円周方向に沿って配置し、その摩
擦片ｌｌ，はライナ材３ａに埋め込まれてライナ材表面
と同一表面となるようにする。なおライナ材３ａはテフ
ロン樹脂により作成する。またライナ材３ａに埋め込む
のは、周方向に連続した摩擦材であってもよい。

ロータ３がステータ２の進行波を受けて回転するために
は、ロータ３をステータ２に圧接させる必要があり、ロ
ータ３は摩擦材４を介して皿バネ５によりステータ側に
押圧されるようになっている。皿バネ５の中心側基部は
、出力軸６の鍔部６ａに取付けられ、ロータ３が回転し
たときに皿バネ５を介して出力軸６も一体に回転するよ
うになっている。なお、出力軸６はロータ３とステータ
２と基板ｌの各中央孔を貫通し、その出力軸６は基板ｌ
に設けた軸受け７と、ロータ３の上部を覆うケーシング
８に設けたスラスト軸受け９とに保持される。

ステータ２は弾性体により形成され、その半径方向外側
部は基板ｌから離れていて、ステータ２の基板ｌ側の面
に圧電体ｌＯが接着されている。圧電体ｌＯは環状に配
置され、それに印加する駆動用高周波電圧の波長λのｌ
／２ビッチの複数の圧電素子に分極され、複数の圧電素
子はｌ／４んだけ離した２組の圧電体部分に分けられる
。そして２組の圧電体部分にそれぞれ９０゜位相差のあ
る高周波電圧を印加することにより、ステータ２に波長
んの進行波を生じさせるようになっている。

そして、前記のようにステータ２の進行波によりロータ
３を回転するようになっている。なお、ステータ２に接
着した圧電体に高周波電圧を印加した場合、進行波を生
じる振動の他に半径方向の振動も生じるが、それは、ラ
イナ材３ａの前記摩擦特性によりロータ３に作用しにく
くなっている。

次に本発明の第２実施例を第３図により説明する。

この実施例は，ロータ３に接着したライナ材３ａの摩擦
係数に特徴をもたせる代りに、周方向の弾性率を大きく
するとともに、半径方向の弾性率を小さくさせ、ステー
タ２の半径方向の振動がロータ３に作用しに《＜シた。

ライナ材３ａの弾性率が周方向の方が半径方向より太き
《するためには、例えば、ライナ材３ａの周方向に丈夫
な繊維ｌ２を埋め込めばよい。その他の構成は５第１実
施例と同一である。

［発明の効果］ 本発明の超音波モータでは、ロータに接着する環状のラ
イナ材の周方向と半径方向との摩擦係数、あるいは弾性
率に差を設けてステータに生じる半径方向の振動がロー
タに作用しに＜＜シているので、半径方向の振動が進行
波に作用する悪影響が低減され、モータの出力効率を向
上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図は本発明の超音波モータの部分断面図、第２図は
第１実施例のライナ材の部分平面図、第３図は第２実施
例のライナ材の部分平面図である。 ２；ステータ　　　　　３；ロータ ３ａ；ライナ材　　　　１１．摩擦片 １２．繊維 第２図 第３図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータの一方の面に接着された２組の圧電体部
   分に互いに９０°位相差のある駆動用高周波電圧を印加
   して進行波を発生させ、ステータの他の面に環状のライ
   ナ材を介して圧接したロータを進行波により回転させる
   ようにした超音波モータにおいて、ライナ材は、周方向
   には大きな摩擦係数となり、半径方向には小さな摩擦係
   数となるように形成したことを特徴とする超音波モータ
   。
2. （２）ライナ材の表面に、周方向に沿って摩擦材を配置
   した請求項１に記載の超音波モータ。
3. （３）ステータの一方の面に接着された２組の圧電体部
   分に互いに９０°位相差のある駆動用高周波電圧を印加
   して進行波を発生させ、ステータの他の面に環状のライ
   ナ材を介して圧接したロータを進行波により回転させる
   ようにした超音波モータにおいて、ライナ材は、周方向
   には大きな弾性率であって、半径方向には小さな弾性率
   となるように形成したことを特徴とする超音波モータ。
4. （４）ライナ材に、周方向に繊維を配置した請求項３に
   記載の超音波モータ。