JPH0318279A - 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） この発明は、圧電素子の振動により進行波を発生させ、
回転力を得る場合に、圧電素子と弾性体との接着方法を
改善した、超音波モータに関する。

〔従来の技術〕

従来の超音波モータとしては、例えば第３図〜第５図に
示すようなものがある。

圧電素子１は第３図に示すように、扁平なリング状に成
形・焼戊した圧電板２と、この圧電板２の上面に、所定
の間隔を置いて周方向に配列した数個の電極３からなる
第１の区間電極４及び同様に配列した数個の電極５から
なる第２の区間電極６が、波長入の３７４の間隔を置い
て対称に形成されたものと、圧電板２の下面に、第４図
に示すように対称に形成された細長い電極７及び電極８
とから戒っている。下面の電極７は上面の第１の区間電
極４と対向し、下面の電極８は上面の第２の区間電極６
と対向している。これらの電極３，５，７．８は導電性
金属材料を蒸着・印刷する等して形成される。

圧電板２には、隣合う小電極３および小電極５の領域で
、交互に厚み方向に対して分極が施されており、また第
１の区間電極４の隣合う電極３同士及び第２の区間電極
６の隣合う電極同士は、電極３，５より狭い巾で塗布さ
れた導電材料９によって短絡接続されて、第１、第２の
区間電極４，６は各々１個の電極のようになっている。

圧電振動子１０を形或するには、第５図に示すように、
例えば銅合金をリング状に或形加工して導電性弾性板１
１とし、導電性弾性板１１の上部には、半径方向に沿っ
た多数のスリット１２を狭い間隔で櫛歯状に形戒する。

そして導電性弾性板１１と圧電素子１とを、エボキシ系
接着剤１３等で貼付けることにより、圧電振動子１０が
形成される。

このような圧電振動子１０を超音波モータとして作動さ
せるには、第６図に示すように、下面の電極７と導電性
弾性板１１との間に、圧電振動子１０の固宥振動数に等
しい周波数の、交流電圧Ａを印加し、下面の電極８と導
電性弾性板１１との間に、前記交流電圧Ａと等しい周波
数で、位相が交流電圧Ａと９０’ずれている交流電圧Ｂ
を印加する。これによって圧電素子１の圧電板２が、そ
の上面のすべての小電極３，５毎に交互に水平方向に神
縮する。すると圧電素子１に貼付けた導電性弾性板１１
には、９０゜位相のずれた２つの定在波が生じ、それら
双方の定在波が干渉して、第７図に示すような周方向に
進行する進行波が発生する。よって第６図に示すように
、導電性弾性板１１の上に負荷であるロータ１４を載置
すれば、第７図の進行波に基づいてロータ１４が回転し
、モータとして機能する。

第８図はこうして形成された超音波モータを示しており
、回転軸１５を回動自在に支持した基台１６にクッショ
ンシ一ト１７を敷き、その上に、圧電素子１と導電性弾
性板１ｌを貼り合せて形成した、圧電振動子１０を取り
付けている（実開昭６３−１２７２９２号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところでこのような従来の超音波モータにあっては、圧
電素子１と導電性弾性板１１とを、接着剤１３によって
貼り合せるようになっているが、圧電素子１の各小電極
３，５と導電性弾性板１１とは、電気的に結合していな
ければならないから、前記のように貼り合せる前に巾の
狭い導電体９によって電極３，５等に接触させておくと
か、また接着剤１３を導電性の接着剤とする必要がある
。よって前記のように導電体９を介在させるものでは接
着面積が小さくなり、導電体を含ませた導電性接着剤１
８では接着力が弱く、このため圧電素子１と導電性弾性
板１１との接着強度が、充分でなくなるという問題があ
った。

この発明は、このような従来の課題に着目してなされた
もので、圧電素子と導電性弾性板との接着強度も強く、
しかも導電性を保持して、充分な性能を持つ超音波モー
タを得ることをその目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記の課題を解決するための手段として、そ
の構成を、環状に形成された圧電素子に導電性弾性板を
絶縁して接着し、圧電素子を振動させて弾性板上の回転
子を回転させる超音波モータにおいて、前記圧電素子の
半径方向巾を、前記導電性弾性板の半径方向巾よりも所
定長だけ広く設定し、前記導電性弾性板から張り出した
前記圧電素子のはみ出し部と、前記導電性弾性板とに亘
って、導電性材料を塗布することとした。

（作用） 次に本発明の作用を説明すると、超音波モータは、環状
に形成された圧電素子に導電性弾性板を絶縁して接着し
、圧電素子を振動させて回転子を回転させるが、圧電素
子の半径方向巾は、導電性弾性板の半径方向巾より所定
長だけ広いので、導電性弾性板から張り出した圧電素子
のはみ出し部は、縁側のようになっており、この部分と
導電性弾性板とに亘って導電性材料を塗布すれば、圧電
素子と導電性弾性板とは電気的に結合され、しかも圧電
素子と導電性弾性板とが直接接触する部分は、強固な接
着剤によって全面で貼り合せるようにできる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例の超音波モータ３０の断面図
で、超音波モータ３０の概略の構或は、従来技術で述べ
たものと略同様である。しかして本実施例では、環状に
形成された圧電素子２０に導電性物質（例えば銀など）
を含まない接着剤を用いて導電性弾性板２１を接着し、
圧電素子２０を振動させて負荷であるロータ２４を駆動
するものであるが、圧電素子２０の半径方向巾Ｕ（例え
ば５・５ｍｍ）は、導電性弾性板２１の半径方向巾Ｖ（
例えば５ｍｍ）よりも、所定長ｄ（例えば０・５ｍｍ）
だけ長くなって、導電性弾性板２１から縁側のように張
り出している。この張り出した圧電素子２０のはみ出し
部２２と、導電性弾性板２１とに亘って導電性材料２３
（例えば銀ペースト）を塗布し、圧電素子２０と導電性
弾性板２１とを電気的に結合する。この圧電素子２０は
表面の第１電極２５、下面の第２電極２６を有し、この
電極に位相が互いに９０゜ずれた交流電圧Ａと、交流電
圧Ｂとを印加して駆動する点も前記と同様である。

導電性弾性板２ｌから張り出した圧電素子２０のはみ出
し部２２と、導電性弾性板２１とに亘って導電性材料２
３を塗布すれば、圧電素子２０と導電性弾性板２１とは
電気的に結合され、しかも圧電素子２０と導電性弾性板
２１とが直接接触する部分は、強固なエボキシ系接着剤
２７によって全面で貼り合せるようにできる。こうして
圧電素子２０と導電性弾性板２１との接着強度も強く、
しかも充分な導電性を保持するので、超音波モータ３０
は優れた性能を持つようになる。

なお上記の実施例では、圧電素子２０のはみ出し部２２
は、導電性弾性板２１より内側に張り出している場合に
ついて述べたが、外側に張り出したものでもよく、また
上下が逆になっているものでも同様に実現できる。

また超音波モータは、第３図について先に述べたように
、その圧電素子１は、扁平なリング状に戒形・焼威した
圧電板２と、この圧電板２の上面に、所定の間隔を置い
て周方向に配列した、複数個の小電極３などから戊って
おり、この圧電素子１に弾性体１１を貼り付けて、超音
波振動子１０を構威している。しかして弾性体１１に貼
り付ける側の圧電素子１の電極には、一般には凹凸があ
って、圧電素子１の振動が効率よく弾性体１１に伝達さ
れず、場合によっては圧電素子１の振動に伴って発生す
る応力集中のために、圧電素子１が割れるということさ
えある。

そこでこのような障害を除去するため、小区間に分極処
理するために設けた電極群を、第２図に示すように分極
処理後研摩してなくし、改めて圧電素子３１の全周にわ
たって、ほぼ均一の厚さを有する電極３２を形戊するよ
うにする。電極形戊に際しては、銀ペースト等の印刷、
スプレイ或は蒸着等のＰＶＤ法（物理的蒸着法）を用い
て形成することができる。この場合には弾性体３３に接
着される圧電素子３１の面に凹凸がなく、圧電素子３１
の振動を効率よく弾性体３３に伝えることができる。ま
た圧電素子３１の接着面が均一のため、振動に伴って発
生する応力の集中する箇所がなく、圧電素子３１の割れ
の発生を防止できるという効果がある。

（発明の効果） 本発明は、環状に形成された圧電素子に導電性弾性板を
絶縁して接着し、圧電素子を振動させて回転子を回転さ
せる超音波モータにおいて、前記導電性弾性板の半径方
向巾より、所定長だけ長い半径方向巾をもつ圧電素子を
設け、前記導電性弾性板から張出した前記圧電素子のは
み出し部と、前記導電性弾性板とに亘って、導電性材料
を塗布したので、圧電素子と導電性弾性板とは、機械的
に強固に接着され、また電気的にも圧電素子の電極と導
電性弾性板とが完全に接続される。そのため圧電素子の
振動が効率的に導電性弾性板に伝達され、性能の優れた
超音波モータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る超音波モータの断面図、
第２図は超音波モータの圧電素子に他の改良方法を施し
たものの組付図、第３図は従来の超音波モータの圧電素
子の上方から見た斜視図、第４図は第３図の圧電素子を
下面から見た斜視図、第５図は圧電素子に導電性弾性板
を貼りつけた圧電振動子の斜視図、第６図は圧電振動子
の駆動方法を示す断面図、第７図は圧電振動子に進行波
が発生している状態を示す斜視図、第８図は従来の超音
波七ータの一部断面による斜視図である。 ２０・・・圧電素子 ２１・・・導電性弾性板 ２２・・・圧電素子のはみ出し部 ２３・・・導電性材料 ２４・・・ロータ（負荷） ３０・・・超音波モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 環状に形成された圧電素子に導電性弾性板を絶縁して接
   着し、圧電素子を振動させて弾性板上の回転子を回転さ
   せる超音波モータにおいて、前記圧電素子の半径方向巾
   を、前記導電性弾性板の半径方向巾よりも所定長だけ広
   く設定し、前記導電性弾性板から張り出した前記圧電素
   子のはみ出し部と、前記導電性弾性板とに亘って、導電
   性材料を塗布したことを特徴とする超音波モータ。