JPH0398475A - 超音波駆動モータ用ライニング材及びそれを用いた超音波駆動モータ - 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、超音波振動を駆動源として弾性体に共振を起
こさせ、その共振運動を回転運動に変換する超音波駆動
モータなどに用いられるライニング材に関するものであ
る。

従来の技術 圧電体振動を励振部として利用し、固体中に共振を起こ
させその振動を回転運動に変換する圧電体駆動モータ、
いわゆる超音波駆動モータは、その構造の単純さが大き
な特徴となっており，電子機器，カメラ，医療用機器な
どに広範な応用が見込まれている。しかし、超音波駆動
モータは、超音波振動を回転運動等に変換して用いるた
め、振動運動から回転運動等への変換部において、２種
の接触する媒質の摩擦が必ず生じる。摩擦による媒質の
摩耗や騒音を防ぐために、しゅう動面に１耐熱性有機素
材のフェルトに熱硬化性樹脂を含浸硬化させたライニン
グ材（特開昭６２−２３３７９号）あるいはゴムマトリ
ックスに芳香族ボリアミド繊維と無機充填材を分散させ
たライニング材（特開昭６２−２３５３８５号）を用い
る提案がなされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記構成によれば、トルクの小さい超音波
駆動モータにおいて摩耗量、騒音を減少させる効果はあ
るものの、高トルク型超音波駆動モータでは摩耗量が大
きく、騒音を発生するという欠点があり、実用化にはな
お問題が残っていた。

かかる欠点を解決すべく、本発明は高トルク下でも耐摩
耗性にすぐれ、かつ騒音の発生が大幅に軽減されるライ
ニング材を提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 前記課題を解決するために本発明の超音波駆動モータ用
ライニング材は、２００℃以上の融点、もしくは熱分解
点を持つ微小な有機耐熱素材を主たる成分とし、不要振
動を吸収させて、騒音の発生を抑えるために３〜４０％
の空隙を有するシート状物で構成したものである。

作用 上記構成によれば、本発明の超音波駆動モータ用ライニ
ング材は高トルク型超音波モータに使用しても耐摩耗性
にすぐれ、しかも高速時のしゅう動音も大幅に軽減され
る。

実施例 次に本発明のライニング材を超音波駆動モータに用いた
実施例を第１図を参考にして説明する。

基本的には超音波駆動モータは、ステータ部１およびロ
ータ部２より威り立っている。ステータ部１は、励振部
となる圧電体３、および圧電体３を接着した鉄あるいは
他の金属材料より或る駆動体４より構威されている。い
ま、圧電体３をＮ個に分極し、それぞれ隣り合う電極に
＋，−の電界を印加することにより、第２図のように圧
電体３と駆動体４を張り合わせた部分の円盤の中心から
一定半径部にあるリング状の最大変形部は第３図のよう
にリング全体が波打った振動を行い、駆動体４の最大変
形部に設けられた突出部である振動増幅部５を振動させ
ることにより振動増幅部５に接触するライニング材９を
介してロータ部２を駆動する。尚、第１図において６は
ステータ支持部、７はステータ固定台、８はロータ部２
のシャフト、１０は軸受、１１は皿バネ１２を介してシ
ャフト８に螺合され、ステータ部１とロータ部２を所定
の圧力で接触させるナットである。

上記のように構威されたモータの駆動原理を説明すると
、ステータ部１の圧電体３に電圧を印加することにより
鉄等よりなる駆動体４の振動増幅部５を振動させる。こ
の振動増幅部５は軸方向および周方向の振動成分をもち
、振動増幅部５の各部は楕円軌跡を描く振動を生じる。

そのとき振動増幅部５にロータ部２の従動面に設けたラ
イニング材９を接触させるとロータ部２は軸方向成分を
吸収し周方向成分により一方向に回転する。ロータ部２
の回転を外部に取り出すことにより、超音波駆動モータ
が実現する。

本発明はこのような超音波駆動モータにおいて、ステー
タ部１の振動増幅部５と従動面即ちライニング材９の材
料の組合せが重要なことを見いだしたもので、ステータ
の上下振動を適度に吸収して回転成分のみを有効に取り
出すことが出来るライニング材を提供するものである。

本発明の実施例によるライニング材９は、２００℃以上
の融点、もしくは熱分解点を持つ微小な有機耐熱素材を
主たる成分とし、３〜４０％の空隙を有するシート状物
で構成するものである。素材が微小であるとはシート内
構成要素が、繊維，パルブ粒子等の離散的な状態で存在
し、シート内に連続的に広がる樹脂マトリックスを含ま
ないことを意味する。

従来のように熱硬化性樹脂を含浸硬化させてなるライニ
ング材では硬い樹脂マトリックスによりライニング材全
体が一つの剛体のごとくなり、ステータの上下振動の吸
収能は低く験音が発生する。

また、ゴムマトリックスを用いると振動吸収能はあるも
のの摩耗が大きい。

本発明のシートはマトリックスによる振動吸収によらず
、シート中の空隙によって振動の吸収が可能なため、耐
摩耗性の優れた素材を幅広く選定することが可能である
。

本発明のライニングを超音波モータに使用すると、ステ
ータの上下振動は空隙によって適度に吸収され、しゅう
動音、ブレーキ音は大幅に軽減される。空隙率が３％よ
り小さくなると振動吸収能が小さく騒音の発生を引き起
こす。又、空隙が４０％より大きいとモータトルクの低
下が著しくかつモータロツク特性が悪化し、モータ停止
状態で長期間放置した時、振動増幅部がライニング材に
食い込みモータの起動が出来なくなる。

本発明のライニング材は、前記のように空隙を有するた
めにしゅう動によって生しる熱の放散が悪化する。それ
ゆえに素材としては、耐熱性の良いものが適当である。

それゆえ素材として用いられる有機物は少なくとも２０
０℃以上の融点もしくは熱分解点を持つものが好適であ
る。即ち、芳香族ボリアミド，ポリイミド，ポリエーテ
ルエーテルケトン，ポリスルホン，ボリフェニレンスル
ファイド，ポリエーテルスルホン，ポリエーテルイミド
，ポリホスファーゼン，ボリアミド，ポリブチレンテレ
フタレート，ポリコーチレンテレフタレート，全芳香族
ポリエステル，フェノール，エボキシ，フッ素樹脂等が
使用される。

なお、本発明のライニング材に適度の量のカーボン繊維
．グラファイト粉末，二硫化モリブデン粉末，タルク等
の固体潤滑材を混合することもできる。

次に本発明のライニング材の製法は、繊維，パルブ，粒
子を水中に分散させ、その水系スラリーから紙を抄造し
、得られた紙を積′層し熱圧プレスする方法、融点の異
なる２種以上の繊維から成る不織布あるいはフェルトを
低融点成分が変形可能な温度で熱圧プレスする方法、あ
るいは融点の興なる２種以上の粉末を混合し低融点成分
が変形可能な温度で熱圧プレスする方法などがあるが、
この方法に限定されるものではない。

次に、各種ライニング材の内、本発明による実施例を以
下にしめす。

実施例１ 溶液剪断法によって得られたポリメタフェニレンテレフ
タルアミドパルブとポリメタフェニレンテレフタルアミ
ド繊維（２デニール，繊維長６ＩＩＩＩＩ１）とを水中
混合し、この水系スラリーから目付け６０ｇ／ｄの紙を
作成した。この紙を積層し熱圧成形し第１表に示すシー
トを作威した。

実施例２ ポリメタフェニレンテレフタルアミド繊１１（２デニー
ル，繊維長１　ｎｍ　）と粒径１００〜５００μｍのポ
リエチレンテレフタレート粒子と粒径約１０μｍのポリ
テトラフルオ口エチレン粉末とを粉体のままミキサーで
混合し金型内で熱圧威形し第２表に示すシートとした。

第１表，第２表に示す空隙率はシートの比重と構戒各要
素の比重から算出したものである。

比較例１ ポリメタフェニレンテレフタルアミド粉末を金型に入れ
温度３５０℃，圧力５　０　０ｋｇ／ｃＩｒ下で成形し
空隙率がほぼ０であるシートとなした。

比較例２ 実施例１で用いたポリメタフェニレンテレフタルアミド
パルプ２０ｗｔ％とボリメタフェニレンテレフタルアミ
ド繊維８０ｗｔ％とから目付け６０ｇ／ｄの紙を作成し
た。この紙を積層し、温度２６０℃，圧力５０ｋｇ／ｃ
ｊ下で熱圧成形しシートを作成した。このシートの空隙
率は５０％であった。

比較例３ ポリメタフェニレンテレフタルアミド繊維（２デニール
，繊維長３　８　ｗｍ　）から成る目付け６０ｇ／ｊの
不織布にゴム変性エボキシ樹脂を含浸後加熱硬化させて
シートを得た。ゴムマトリックスと繊維の重量比率は９
：１であった。

比較例４ 市販のボリブ．ロビレン繊維紙〈日付け１３０ｇ／ｄ〉
を積層し、温度１６０℃，圧力１０ｋｇ／ｃ＋＃下で熱
圧プレスしシートを作成した。このシートの空隙率は１
５％であった。

（以　下　余　白） 実施例１〜２，比較例１〜４のライニング材を超音波駆
動モータに取りつけ比較実験を行った。

この結果を第３表に示す。

第３表 第３表中摩耗量は５０ｒｐｍで１　５００Ｈｒ駆動後の
ライニング材の厚みを実測し、初期値と比較したもので
ある。運転音は５０ｒｐｍで運転時モータより４　ｃ＋
ａ離れた位置にマイクロホンを設置し測定した音圧レベ
ルである。また、起動トルクとは、通電時の最大トルク
である。

実験結果により、微小な有機耐熱素材を主たる成分とし
て３〜４０％の空隙を持つライニング材（実施例１及び
２）を超音波駆動モータに使用すれば摩耗量が少なく、
発生音も極めて低＜（２０ｄＢ以下〉かつ大きなトルク
を実現することが可能である。これに対し空隙率がほと
んどない樹脂タイプのもの（比較例１）は摩耗量が多く
かつ騒音が発生する。また、空隙率が４０％を越えるも
の（比較例２）はトルクが低下し実用上難点がある。

更にゴムマトリックスを有するもの〈比較例３〉素材と
して耐熱性の低い有機物、例えば融点が１６０〜１７０
℃のボリブロビレンを使用するとく比較例４〉ライニン
グ材の表面が熱融解しステータ表面に粘着する現象があ
リモータが正常に動作せず実用上難点がある。

発明の効果 以上の実験結果から明らかなように、本発明のライニン
グ材を使用した超音波駆動モータは耐久時間が長く静か
で高トルクを実現し、実用性を高めるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は超音波モータの断面図、第２図はステータの中
心から一定半径部にあるリング部分の側面図、第３図は
第２図のリング部分が超音波振動により変形している状
態を示す側面図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）微小な有機耐熱素材を主たる成分とし、３〜４０
   ％の空隙を有するシート形状の超音波駆動モータ用ライ
   ニング材。
2. （２）有機耐熱素材が２００℃以上の融点、もしくは熱
   分解点を持つ請求項１記載の超音波駆動モータ用ライニ
   ング材。
3. （３）振動成分をもつ励振部を有すると共に対摩耗性か
   つ靭性を有する駆動面を形成したステータ部と、前記駆
   動面よりも柔らかく、かつ耐摩耗性を有する従動面を前
   記駆動面に接触させたロータ部とを備えた超音波モータ
   において、前記従動面に微小な有機耐熱素材を主たる成
   分とし、３〜４０％の空隙を有するシート状ライニング
   材を装備した超音波駆動モータ。
4. （４）有機耐熱素材が２００℃以上の融点、もしくは熱
   分解点を持つライニング材を装備した請求項３記載の超
   音波駆動モータ。