JPH03190575A - 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、電子機器等に用いられる小型モータに関し、
特にローター直径の小さい小型超音波モータに関するも
のである。

［従来の技術］ 超音波モータは従来の電磁モータと比較して。

低回転で商いトルクが得られること、停止保持力を有す
ること。電磁ノイズが小さいこと等の利点を有しており
、カメラのオートフォーカス用や自動車パワーモータ等
に使用されている。

第１０図及び第１１図は、従来例に係る超音波モータの
概略的構造を示す図であり、リング上の小歯上の突起部
を設けた金属円板５１の突起部が形成されている面の裏
側に二枚の圧電セラミックス円板５２及び５３を接着し
た構造のステーター５０の上に円板状ローター５４を圧
接した構造となっている。圧電セラミックス円板５２及
び５３は偶数等分に分極の向きが逆向きとなっており。

これから二枚の圧電セラミックス板は１分割角度半分の
角度だけずらして接着されている。

［発明が解決しようとする課題］ 第１０図よりわかるように、従来の超音波モータにおい
ては、ステータ５０の超音波振動を平面的にローター５
４に伝達しているため、駆動トルりを大きくするために
は２　ステータ５ｏ及びローター５４の直径を大きくす
る必要がある。そのため、従来超音波モータの実用的な
最小直径は２０〜３０ＩＩＩＩｍに限定されていた。

そこで１本発明の技術課題は、上記欠点に鑑み。

ローグーの直径を小さくした小型の超音波モータを提供
することにある。

更に、本発明の他の技術課題は、ローターの直径として
２０ｒＡＩＩｌ以下の超音波モータを提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、棒状弾性体を互いに直角な二つの方向
に屈曲振動の励振を可能とした圧電楕円運動振動子を振
動の節の部分で支持枠に固定し。

前記圧電楕円運動振動子の少なくとも一方の端面に１回
転軸を有する振動一回転変換部材を前記回転軸の方向が
前記圧電楕円運動子の軸方向と平行となるように圧接し
たことを特徴とする超音波モータが得られる。

Ｅ作用コ 本発明の超音波モータにおいては、圧電楕円運動振動子
は、直流電圧を印加して分極し、更に予め定められた部
分に共振周波数に等しい交流電圧を夫々印加し、互いに
直角な２つの方向に屈曲振動の励振を可能とした棒状弾
性体よりなり、この屈曲振動の位相を実質的に異なるよ
うに交流電圧に位相差を持たせて励振させると、棒状弾
性体の両端及び中央部で振幅が極大となる棒状弾性体の
中心軸に沿う方向に対して直角な面内で楕円振動を生ず
る。一方、この時隣り合う極大部の中点では、振幅が極
小となる振動の節を生じる。この様な構成の圧電楕円運
動振動子の振動の節の部分に支持枠で固定し、前記圧電
楕円運動振動子の少なくとも一方の端面に回転軸の方向
が前記圧電楕円運動子の軸方向と平行に振動一回転変換
部材を圧接して回転軸を設けると、圧電楕円運動振動子
の端部の楕円振動は、この振動一回転変換部材により回
転運動に変換され回転軸を回転させる。

［実施例コ 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

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
成を示す一部切り欠き斜視図である。第２図は第１図の
超音波モータの断面図である。これらの図において、超
音波モータは、圧電楕円運動振動子１２．支持枠１１１
回転−振動変換部材として平板状ロータ１３．バネ１４
．軸受け１５゜支持枠固定用の六１６を有する円筒状外
枠１７により構成されている。

本発明の実施例に係る超音波モータの組立を第４〜第８
図を参照しながら９図面番号順に説明する。

第４図は本発明実施例の超音波モータに用いられる棒状
の圧電楕円運動振動子の一例を示す斜視図である。この
図において、棒状の圧電楕円運動振動子は、多角形断面
あるいは円形断面を有し。

側面の長さ方向に沿う複数の電極が形成された弾性体よ
りなる。

中心に対して対称的な位置にある振動の節の部分を支持
枠１１で支持すると、支持枠の形状が対称的であるため
、楕円運動を励振するために共振周波数で位相の異なる
交流電圧を印加し、互いに直角な面内での方向の屈曲振
動に対して支持による影響が同じように作用するため、
安定した楕円運動振動の励振が可能となる。

第５図１３は円板状の振動一回転変換部を有するロータ
ーであり、軸の部分が第６図（ａ）に示したバネと（ｂ
）に示した軸受１５に挿入される。

第７、図は本発明の実施例に係る超音波モータに用いら
れる他のローター１３’の構造図であり。

リング状の振動一回転変換部を有し、軸の部分が第５図
の場合と同様に、バネ１４と軸受１５に挿入される。

第８図は円筒状外枠１７の斜視図であり、圧電楕円運動
振動子１２の振動の節の位置に対応した位置に支持枠１
１を固定するための穴１６が穿設されている。

第４図より第８図までに示した各部品を組み立てるには
、先ず、圧電楕円運動振動子１２に支持枠１１をその振
動の節の部分を支持するように装着し２円筒状外枠１７
に挿入して、この圧電楕円運動振動子１２を支持する。

これとともに、圧電楕円運動振動子１２の一端面にロー
ター１３を（前記円板状の振動一回転変換部材の面を合
わせるように）挿入し、さらにバネおよび軸受を装着し
、軸受を前記外枠１７に固定する。以下同様にして、圧
電楕円運動振動子１２のもう一方の端面にもローター１
３．バネおよび軸受を装着する。

この様にして第１図および第２図に示される超音波モー
タが得られる。この超音波モータにおいては圧電楕円運
動振動子の両端部が楕円運動振動をすると前記円板状の
振動一回転変換部材の表面を円形あるいは楕円状に擦っ
てローター１３を一方向に回転させる。

第３図の他の超音波モータにおいて、ローター１３′を
使用した場合は、リング状の振動一回転変換部材の端面
がローター１３の場合と同様に圧電楕円運動振動子１２
の端面に圧−接されている。

また、第９図は前記圧電楕円運動振動子が楕円運動をし
ている時の端面の動きを示した図であり。

屈曲の凸側の端面が軸方向に突出し、この突出部が前記
圧電楕円運動振動子の回転にしたがって回転する。端面
に回転−変換部材を圧接すると前記突出部が、前記回転
−変換部材表面を押しながら一方向に回転するため、前
記回転−変換部材は摩擦力を受けて回転する。

以上の説明は、圧電楕円運動振動子１２の固定に円筒状
の外枠を用いた場合について行ったが。

外枠として１円筒を限定するものではなく、外枠の使用
目的は振動子の支持枠と回転軸受けを固定することであ
り２例えば、角型の筒あるいは単なる平板を使用しても
よい。

［発明の効果］ 以上説明したように２本発明の超音波モータにおいては
、駆動力を発生するための楕円運動振動子の形状が単純
で１円を含む楕円運動振動を発生するための二つの振動
モードが同じ屈曲モードであることから、構造が単純と
なる。

また、楕円運動振動子として、棒状の弾性体を使用して
いるためローターの直径を小さくすることが容品で、ロ
ーターの直径の小さい超音波モータを得ることができる
。

また、楕円運動振動子の端部よりの楕円運動を振動回転
変換部材を介して回転軸に伝達するような構成を有する
ので、突出した軸を有するカップ状ローターよりも回転
速度を低減すること等の回転速度調整が可能である。そ
して、必要に応じて。

回転軸の交換が可能で１回転軸に接続される回転部の位
置に応じて２回転軸の太さ及び長さを変えて１回転部の
軸方向の位置調整ができる。また。

この回転軸は、軸受けを介して外枠に支持されているの
で１回転軸の駆動中での横ぶれを生じない。

そして、この外枠及びリング状支持枠は、超音波モータ
の半径方向の複数方向の位置からも支持が可能で、楕円
運動振動子を外枠及び電気的な接触等から保護すること
が出る。

【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構成を示
す図、第２図は第１図の断面図、第３図は本発明の他の
実施例に係る超音波モータの構成を示す断面図、第４図
は本発明に係る圧電楕円運動振動子の一例を示す斜視図
、第５図は第４図の圧電楕円運動振動子に円板状の振動
一回転変換部材を有するロータを装着した状態を示す斜
視図。 第６図（ａ）は本発明に係る超音波モータのバネの一例
を示す斜視図、第６図（ｂ）は本発明に係る超音波モー
タの軸受けの一例を示す斜視図、第７図は本発明に係る
超音波モータの振動一回転変換部材の他の例を示す斜視
図、第８図は本発明に係る超音波モータの円筒状外枠の
一例を示す斜視図。 第９図は本発明に係る超音波モータの圧電楕円運動振動
子の屈曲振動の一例を示す図、第１０図及び第１１図は
従来例に係る超音波モータを示す図である。 １１・・・支持枠、１２・・・圧電楕円運動振動子、１
３・・・平板状ロータ、１４・・・バネ、１５・・・軸
受け。 １７・・・円筒状外枠。 Ｏ 国 賑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．棒状弾性体を互いに直角な二つの方向に屈曲振動の
   励振を可能とした圧電楕円運動振動子を、振動の節の部
   分で支持枠に固定し、 当該圧電楕円運動振動子の少なくとも一方の端面に、回
   転軸を有する振動−回転変換部材を、前記回転軸の方向
   が前記圧電楕円運動子の軸方向と平行となるように圧接
   したことを特徴とする超音波モータ。