JPH0284079A - 振動波モータ - Google Patents
振動波モータInfo
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- JPH0284079A JPH0284079A JP63234269A JP23426988A JPH0284079A JP H0284079 A JPH0284079 A JP H0284079A JP 63234269 A JP63234269 A JP 63234269A JP 23426988 A JP23426988 A JP 23426988A JP H0284079 A JPH0284079 A JP H0284079A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、振動体に発生させた進行性振動波により振動
体と該振動体に接触した部材を相対運動させる振動波モ
ータに係り、詳しくは振動体を固定部材に対し振動を防
げることなく支持固定する支持装置に関するものである
。
体と該振動体に接触した部材を相対運動させる振動波モ
ータに係り、詳しくは振動体を固定部材に対し振動を防
げることなく支持固定する支持装置に関するものである
。
進行性振動波を利用した振動波モータは最近実用化され
つつあり、その原理的概要は下記のようなものである。
つつあり、その原理的概要は下記のようなものである。
全周長が成る長さλの整数倍であるような弾性材料製の
リング状の振動体の片面に、周方向に配列された二群の
複数個の圧電素子(以下A圧電素子群、B圧電素子群と
称す)を固着したものをステータとする。これら圧電素
子は各A、B群内ではλ/2のピッチにて且つ交互に逆
の伸縮性となるように配列されており、また両A、B群
間にはλ/4の奇数倍のずれがあるように配置されてい
る。圧電素子の両A、B群には夫々電極膜が施されてい
る。いずれかの−群、例えばA群のみに交流電圧を印加
すれば、上記振動体には、該A群の各圧電素子の中央点
およびそこからλ/2お籾の点が腹の位置、また該腹の
位置間の中央点が節の位置であるような曲げ1辰動であ
る面外振動の定在波[(波長λ)、以下定在波Aと称す
]が該振動板の全周に亘つて発生する。そして、B群の
みに交流電圧を印加すれば、同様に定在波(以下定在波
Bと称す)が生ずるが、その腹および節の位置は前記定
在波Aに対してλ/4ずれたものとなる0両A、 B
群に、周波数が同じで且つ時間的位相差がπ/4の交流
電圧を同時に印加すると、両者の定在波の合成の結果、
振動体には周方向に進行する曲げ振動の進行波(波長λ
)が発生し、このとき、厚みを有する上記振動体の他面
上の各点は一種の楕円運動をする。よって、振動体の該
他面にロータとしてリング状穆動体を加圧接触させてお
けば、該移動体は振動体から周方向の摩擦力を受け、回
転駆動される。その回転方向は、両A、B圧電素子群に
印加する交流電圧の位相差を正負に切変えることにより
、反転できる0以上がこの種の振動波モータの原理的概
要である。
リング状の振動体の片面に、周方向に配列された二群の
複数個の圧電素子(以下A圧電素子群、B圧電素子群と
称す)を固着したものをステータとする。これら圧電素
子は各A、B群内ではλ/2のピッチにて且つ交互に逆
の伸縮性となるように配列されており、また両A、B群
間にはλ/4の奇数倍のずれがあるように配置されてい
る。圧電素子の両A、B群には夫々電極膜が施されてい
る。いずれかの−群、例えばA群のみに交流電圧を印加
すれば、上記振動体には、該A群の各圧電素子の中央点
およびそこからλ/2お籾の点が腹の位置、また該腹の
位置間の中央点が節の位置であるような曲げ1辰動であ
る面外振動の定在波[(波長λ)、以下定在波Aと称す
]が該振動板の全周に亘つて発生する。そして、B群の
みに交流電圧を印加すれば、同様に定在波(以下定在波
Bと称す)が生ずるが、その腹および節の位置は前記定
在波Aに対してλ/4ずれたものとなる0両A、 B
群に、周波数が同じで且つ時間的位相差がπ/4の交流
電圧を同時に印加すると、両者の定在波の合成の結果、
振動体には周方向に進行する曲げ振動の進行波(波長λ
)が発生し、このとき、厚みを有する上記振動体の他面
上の各点は一種の楕円運動をする。よって、振動体の該
他面にロータとしてリング状穆動体を加圧接触させてお
けば、該移動体は振動体から周方向の摩擦力を受け、回
転駆動される。その回転方向は、両A、B圧電素子群に
印加する交流電圧の位相差を正負に切変えることにより
、反転できる0以上がこの種の振動波モータの原理的概
要である。
一方、進行性振動波モータの支持は、振動体内に変位し
ない点、即ち振動の節がないため、振動体の固定が難し
く、振動体をフェルト等の柔軟な部材を介して固定部材
に固定している。
ない点、即ち振動の節がないため、振動体の固定が難し
く、振動体をフェルト等の柔軟な部材を介して固定部材
に固定している。
また、特開昭ao−bata3号のように、振動体に補
助振動子を設は支持する構造も提案されている。
助振動子を設は支持する構造も提案されている。
(発明が解決しようとする課題)
しかし、上記従来のようにフェルト等を使用する支持構
造では、振動体の正確な位置決めができず、また経年変
化等により振動絶縁効果が劣化する等の欠点があるうえ
、さらにロータの加圧力に対する支持はできるが、駆動
力の反力を支えることはほとんどできないため、駆動反
力に対しては特開昭62−213585号に開示される
ような別の部材を必要とした。
造では、振動体の正確な位置決めができず、また経年変
化等により振動絶縁効果が劣化する等の欠点があるうえ
、さらにロータの加圧力に対する支持はできるが、駆動
力の反力を支えることはほとんどできないため、駆動反
力に対しては特開昭62−213585号に開示される
ような別の部材を必要とした。
また、特開昭60−96183号に示されるような補助
振動子を用いる支持構造は、固定部が完全な固定端とな
り得ないため、振動が固定部材へ伝搬したり、振動体の
振動を乱したりする他、補助振動子が、振動体の進行波
の進行方向に対し直角方向に一定の長さを必要とするた
め、大きな空間を占め、モータ全体の容積が大きくなる
という欠点があった。
振動子を用いる支持構造は、固定部が完全な固定端とな
り得ないため、振動が固定部材へ伝搬したり、振動体の
振動を乱したりする他、補助振動子が、振動体の進行波
の進行方向に対し直角方向に一定の長さを必要とするた
め、大きな空間を占め、モータ全体の容積が大きくなる
という欠点があった。
本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、振動
体を固定部材に対して簡単な構造で大型化することなく
支持でき、しかも振動体の振動を妨げることなく支持で
きる振動波モータの支持装置を提供するものである。
体を固定部材に対して簡単な構造で大型化することなく
支持でき、しかも振動体の振動を妨げることなく支持で
きる振動波モータの支持装置を提供するものである。
本発明の目的を達成するための要旨とするところは、電
気−機成エネルギー変換素子に交流電圧を印加すること
によって、振動体に波長λの進行性振動波を生ぜじめ、
以て該振動体と該振動体に加圧接触した部材を相対運動
させるようにした振動波モータにおいて、進行性振動波
の進行方向に沿って、該振動体にλ/2+nλ(nは零
を含む整数)に相当長の間隔を有する2点間に跨がるよ
うにして少なくとも1つの跨体を結合し、該跨体の該結
合2点間中央位置で該跨体を固定部材に結合するように
したことを特徴とする振動波モータの支持装置にある。
気−機成エネルギー変換素子に交流電圧を印加すること
によって、振動体に波長λの進行性振動波を生ぜじめ、
以て該振動体と該振動体に加圧接触した部材を相対運動
させるようにした振動波モータにおいて、進行性振動波
の進行方向に沿って、該振動体にλ/2+nλ(nは零
を含む整数)に相当長の間隔を有する2点間に跨がるよ
うにして少なくとも1つの跨体を結合し、該跨体の該結
合2点間中央位置で該跨体を固定部材に結合するように
したことを特徴とする振動波モータの支持装置にある。
上記した構成の振動波モータの支持装置は、振動体の進
行波の進行方向に沿って配設し、振動体と跨体とを(λ
/2+nλ)の間隔をもった2点で結合することによっ
て、跨体の前記結合点間の中点に於て全く変位しない点
を設け、この無(不)変位点と固定部材を連結すること
により、振動体の振動が固定部材に伝搬したり、振動体
の振動を乱すことなく振動体を確実に支持することがで
きるようにしたものである。
行波の進行方向に沿って配設し、振動体と跨体とを(λ
/2+nλ)の間隔をもった2点で結合することによっ
て、跨体の前記結合点間の中点に於て全く変位しない点
を設け、この無(不)変位点と固定部材を連結すること
により、振動体の振動が固定部材に伝搬したり、振動体
の振動を乱すことなく振動体を確実に支持することがで
きるようにしたものである。
(実施例)
以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
る。
実施例1
第1図は本発明による振動波モータの支持装置の実施例
1を示す斜視図である。
1を示す斜視図である。
本実施例はリング状撮動波モータの支持装置である。
1は波長λの進行波で振動するリング状の振動体で、上
面に不図示の移動体が加圧接触されている。
面に不図示の移動体が加圧接触されている。
20は振動体1を固定部材5に支持固定する支持装置で
、本実施例では振動体1の外周部に周方向に沿って3組
設けている。
、本実施例では振動体1の外周部に周方向に沿って3組
設けている。
この支持装置20は、長さλ/2を有する棒状の環部2
の両端及び長さ方向中央に、振動体1の外周部に結合さ
れる一対の結合軸3.3゛と固定部材5に回転自在に嵌
合する支点軸4とを同一軸線上に設けたもので、結合軸
3.3゛及び支点軸4の各軸線は互いに平行で、環部2
の軸線に対し夫々直交している。
の両端及び長さ方向中央に、振動体1の外周部に結合さ
れる一対の結合軸3.3゛と固定部材5に回転自在に嵌
合する支点軸4とを同一軸線上に設けたもので、結合軸
3.3゛及び支点軸4の各軸線は互いに平行で、環部2
の軸線に対し夫々直交している。
すなわち、第2図A、Bに示すように、振動体1が波長
λて振動した場合、振動体1の振動方向において、λ/
2の距離を隔てた2点の位置に結合している結合軸3.
3′は上下に振動し、環部2は振幅θの回転振動をして
いるが、結合軸3,3°の中点は全く変位しない。した
がって、この中点の位置に支点軸4を設け、この支点軸
4を固定部材5に回転自在に嵌合することにより、環部
2の回転を許容して振動体1の振動を妨げることなく振
動体1の周方向、上下方向並びに水平方向の移動を規制
する。この場合、環部2が受ける回転振動力の振動数は
振動波モータの駆動周波数となるが、この環部2の曲げ
撮動の基本モード周波数を駆動周波数以上にすると、環
部2の回転振動は剛体運動に近くなる。したがって、環
部2が曲げ振動を起こし、それによる応力が支点軸4に
かかるようなことがない。
λて振動した場合、振動体1の振動方向において、λ/
2の距離を隔てた2点の位置に結合している結合軸3.
3′は上下に振動し、環部2は振幅θの回転振動をして
いるが、結合軸3,3°の中点は全く変位しない。した
がって、この中点の位置に支点軸4を設け、この支点軸
4を固定部材5に回転自在に嵌合することにより、環部
2の回転を許容して振動体1の振動を妨げることなく振
動体1の周方向、上下方向並びに水平方向の移動を規制
する。この場合、環部2が受ける回転振動力の振動数は
振動波モータの駆動周波数となるが、この環部2の曲げ
撮動の基本モード周波数を駆動周波数以上にすると、環
部2の回転振動は剛体運動に近くなる。したがって、環
部2が曲げ振動を起こし、それによる応力が支点軸4に
かかるようなことがない。
実施例2
第3図は実施例2を示す0本実施例は結合軸3.3゛の
間隔を3λ/2としたもので、環部2の回転角θが間隔
λ/2の時に比べて小さくなる。
間隔を3λ/2としたもので、環部2の回転角θが間隔
λ/2の時に比べて小さくなる。
従って結合軸3.3゛および支点軸4にかかるねじり応
力を小さくすることができ、固定部材5へ伝搬する振動
エネルギを小さくし、振動体1の振動への外乱も小さく
することができる。
力を小さくすることができ、固定部材5へ伝搬する振動
エネルギを小さくし、振動体1の振動への外乱も小さく
することができる。
これは結合軸3,3°の間隔(λ/2+nλ)のn(整
数)を大きくする程良いが、間隔を大きくすると環部2
の振動数が低くなるという欠点が大きくなり、実用上O
≦n≦3程度が適当である。
数)を大きくする程良いが、間隔を大きくすると環部2
の振動数が低くなるという欠点が大きくなり、実用上O
≦n≦3程度が適当である。
また、振動体1の曲げ中立面は振動体中量も変位の少な
い位置であるので、結合軸3.3゛は、第2図、第3図
に示す如く中立面上に設けるのが最適である。
い位置であるので、結合軸3.3゛は、第2図、第3図
に示す如く中立面上に設けるのが最適である。
第4図は支持装置20の一例を示す分解斜視図で、環部
2は平板状に形成され、距離λ/2隔てて両端部に結合
軸3.3°の一端部が嵌合する軸孔7,7°が穿設され
、また該軸孔7,7°の中間位置に支点軸4の一端部が
嵌合する軸孔8が穿設されている。
2は平板状に形成され、距離λ/2隔てて両端部に結合
軸3.3°の一端部が嵌合する軸孔7,7°が穿設され
、また該軸孔7,7°の中間位置に支点軸4の一端部が
嵌合する軸孔8が穿設されている。
一方、振動体1には結合軸3.3°の他端部が嵌合する
軸孔6.6°が穿設され、また固定部材5には支点軸4
の他端部が嵌合する軸孔9が穿設されている。結合軸3
,3°と軸孔6,6”の嵌合、あるいは環部2の軸孔7
.7°との嵌合をゆるく、自由に回転できるようにする
と、支点軸4にねじり力がかからなくなり、より振動伝
搬が少なくなる。これは支点軸4と軸孔8、又は軸孔9
との嵌合にも同じことがいえる。
軸孔6.6°が穿設され、また固定部材5には支点軸4
の他端部が嵌合する軸孔9が穿設されている。結合軸3
,3°と軸孔6,6”の嵌合、あるいは環部2の軸孔7
.7°との嵌合をゆるく、自由に回転できるようにする
と、支点軸4にねじり力がかからなくなり、より振動伝
搬が少なくなる。これは支点軸4と軸孔8、又は軸孔9
との嵌合にも同じことがいえる。
なお、結合軸3.3°および支点4を第5図第6図、第
7図に示すような放射状断面を有する形状にすると、ね
じれ応力の吸収性が良くなる。
7図に示すような放射状断面を有する形状にすると、ね
じれ応力の吸収性が良くなる。
すなわち、このような形状は曲げに対しては剛性が高い
ため、ロータの加圧力および駆動反力に対して確実に支
持し、またねじれ剛性は低いため、ねじれを吸収できる
。すべりによる吸収ではないため、振動エネルギの損失
も少なく、モータの効率を損なうことがない。
ため、ロータの加圧力および駆動反力に対して確実に支
持し、またねじれ剛性は低いため、ねじれを吸収できる
。すべりによる吸収ではないため、振動エネルギの損失
も少なく、モータの効率を損なうことがない。
また結合軸は第4図のようなビン形状と第5図のような
放射形状を組合わせても良い。
放射形状を組合わせても良い。
さらに第1図の実施例1ではリング状の振動体1の外側
から振動体1を支持しているが内側からでも良い。
から振動体1を支持しているが内側からでも良い。
実施例3
第8図は実施例3を示す。
本実施例は、1本の棒状部材を用い、環部2の両端に結
合軸3,3°を折曲形成し、環部2を固定部材5に穿設
した軸孔5′に貫通し、環部2の中央位置で固定するよ
うにしたもので、部品を少なくし、製作容易な構造とし
ている。
合軸3,3°を折曲形成し、環部2を固定部材5に穿設
した軸孔5′に貫通し、環部2の中央位置で固定するよ
うにしたもので、部品を少なくし、製作容易な構造とし
ている。
尚以上の実施例は振励体は固定され、移動体が進行性振
動波に応じて移動される例であったが、たとえば平板状
の支持部材(不図示)上に振動体(不図示)を加圧接触
し、振動体上に発生した進行性振動波によって振動させ
るように構成しても良い。
動波に応じて移動される例であったが、たとえば平板状
の支持部材(不図示)上に振動体(不図示)を加圧接触
し、振動体上に発生した進行性振動波によって振動させ
るように構成しても良い。
以上説明してきたように本発明によれば、振動体の振動
エネルギを損なうことなく、確実に支持することができ
、振動波モータの効率を上げることができる。
エネルギを損なうことなく、確実に支持することができ
、振動波モータの効率を上げることができる。
また、支持構造が大きくならず、モータ全体をコンパク
トにできる。
トにできる。
さらに駆動用の振動モード以外の振動が発生した場合は
、この支持構造に大きな応力がかかるため、駆動用のモ
ード以外の振動は発生しにくいことから、可聴音等が抑
えられ、静かな駆動ができる。
、この支持構造に大きな応力がかかるため、駆動用のモ
ード以外の振動は発生しにくいことから、可聴音等が抑
えられ、静かな駆動ができる。
第1図は本発明による振動波モータの支持装置の実施例
1を示す概略斜視図、第2図Aは振動状態を示す斜視図
、第2図Bは実施例1の支持装置を振動体内側から見た
図、第3図は実施例2を示し、支持装置を振動体内側か
ら見た図、M4図は支持装置の具体的構成の一例を示す
分解斜視図、第5図乃至第7図は結合軸(支点軸)の他
の実施例を示す斜視図、第8図は実施例3の斜視図であ
る。 1・・・振動体 3.3°・・・結合軸 5・・・固定部材 2・・・環部 4・・・支点軸 20・・・支持装置 第 1 図 第2図A 他4名 第 図 第 図
1を示す概略斜視図、第2図Aは振動状態を示す斜視図
、第2図Bは実施例1の支持装置を振動体内側から見た
図、第3図は実施例2を示し、支持装置を振動体内側か
ら見た図、M4図は支持装置の具体的構成の一例を示す
分解斜視図、第5図乃至第7図は結合軸(支点軸)の他
の実施例を示す斜視図、第8図は実施例3の斜視図であ
る。 1・・・振動体 3.3°・・・結合軸 5・・・固定部材 2・・・環部 4・・・支点軸 20・・・支持装置 第 1 図 第2図A 他4名 第 図 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧を印加す
ることによって、振動体に波長λの進行性振動波を生ぜ
じめ、以て該振動体と該振動体に加圧接触した部材を相
対運動させるようにした振動波モータにおいて、 進行性振動波の進行方向に沿って、該振動 体にλ/2+nλ(nは零を含む整数)に相当長の間隔
を有する2点間に跨がるようにして少なくとも1つの跨
体を結合し、該跨体の該結合2点間中央位置で該跨体を
固定部材に結合するようにしたことを特徴とする振動波 モータの支持装置。 2 前記跨体の最低次曲げ振動周波数を前記振動体の駆
動周波数よりも高くしたことを特徴とする請求項1に記
載の振動波モータの支持装置。 3 前記跨体の前記振動体に対する結合点は、該振動体
の中立面に設けたことを特徴とする請求項1又は2に記
載の振動波モータの支持装置。 4 前記跨体と前記振動体との結合部位は回転自在に結
合していることを特徴とする請求項1,2又は3に記載
の振動波モータの支持装置。 5 前記跨体と前記固定部材との結合部位は回転自在に
結合していることを特徴とする請求項1,2,3又は4
に記載の振動波モータの支持装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63234269A JP2612050B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 振動波モータ |
US07/408,328 US5017823A (en) | 1988-09-19 | 1989-09-18 | Vibration wave driven actuator |
DE68922453T DE68922453T2 (de) | 1988-09-19 | 1989-09-18 | Schwingungswellen-Antriebsanordnung. |
EP89117249A EP0360199B1 (en) | 1988-09-19 | 1989-09-18 | Vibration wave driven actuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63234269A JP2612050B2 (ja) | 1988-09-19 | 1988-09-19 | 振動波モータ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0284079A true JPH0284079A (ja) | 1990-03-26 |
JP2612050B2 JP2612050B2 (ja) | 1997-05-21 |
Family
ID=16968321
Family Applications (1)
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