JPH04125075A - 振動波モータのステータ装置 - 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〕 本発明は振動波モータのステータ装置に係り、特に、振
動波モータにおける振動発生源としての圧電振動体とこ
れに駆動電圧を供給する供給手段との接続部分の改良に
関する。

〔従来の技術〕

振動波モータは、圧電セラミック板に駆動電圧としての
周波数電圧を印加したとき弾性体に生ずる回転楕円振動
を移動体を介して回転運動又は−次元運動として得るも
ので、低速回転時にも高いトルクが得られる利点がある
うえ、電磁型モータに比べて巻線を必要としないことか
ら構造が簡単で小型化し易い。

この種の振動波モータの動作原理は、第８図に示すよう
に、導電性弾性体１の下面に圧電セラミック板からなる
圧電振動体３を貼付け、この圧電セラミック板には交互
に異なる厚み方向分極処理の施された２つの分極グルー
プ５ａ、５ｂが平面的にλ／４（符号λは後述する周波
数電圧の波長）ずらせて形成されており、導電性弾性体
１を一方の駆動電極とし、対向面には各分極部分に対応
した独立の駆動電極（いずれも図示せず）を形成して構
成されている。なお、導電性弾性体１の上面は誇張して
示されている。

そして、導電性弾性体１側を共通電極とし、交流電源７
から一方の分極グループ５ａには周波数電圧Ｖ　（Ｖ＝
ＶＯｓ　ｉ　ｎωｔ）を、他方の分極グループ５ｂには
移相器９を介してλ／４位相のずれた周波数電圧Ｖ’　
　（Ｖ’　＝ＶＯｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ±π／２）〕を印
加することにより、圧電振動体３が振動して導電性弾性
体１の上面には進行性振動波が生じる。

この進行性振動波は縦波と横波を伴っており、導電性弾
性体１上面の質点Ａに着目すると、質点Ａは縦振幅Ｕと
横振幅Ｗで反時計方向の楕円運動をするから、導電性弾
性体１に移動体１１を圧接させると、移動体１１が導電
性弾性体１の質点Ａ１Ａ−，，，の楕円運動の縦振幅Ｕ
の成分によって駆動され、矢符Ｘ方向に移動する。

このように振動波モータを駆動するには、圧電振動体３
に互いに位相の異なる周波数電圧を印加する必要がある
が、振動波モータ本体の狭い隙間から外部へリード線を
導出可能でリード線も整理保持される理由から、導電パ
ターンを形成した薄い可焼性配線基板、例えば可焼性プ
リント基板を用いて圧電振動体３に周波数電圧を給電す
ることが行われている。

従来、可焼性プリント基板と圧電振動体３との接続構成
は、例えば第９図に示すような構成が知られている。

すなわち、２つの分極グループ５ａ、５ｂをλ／４ずら
せて形成したリング状の偏平な圧電セラミック板３ａの
全体に各分極領域に対応した独立の駆動電極（隠れて見
えない）を形成し、対向面には各分極グループ５ａ、５
ｂに対応した円弧状の駆動電極１３．１５を形成し、各
分極グループ５ａ、５ｂ間のうち狭い方の間隔部には圧
電セラミック板３ａの振動時に励振電圧を誘起する独立
したセンサー電極１７を形成して圧電振動体３が形成さ
れ、可焼性プリント基板１９が圧電振動体３に部分的に
重なるようにして接続されている。

この可焼性プリント基板１９は円弧状の当接部２１から
導出する細長い導出部２３を有し、狭い方の間隔部を挟
んで当接部２１を両駆動電極１３．１５に部分的に重ね
、当接部２１の周端縁部に形成した導電性接続パターン
２１ａ、２１ｂを各駆動電極１３．１５に半田付けし、
振動波モータのステータ装置が構成されている。

第９図中の符号２１ｃはセンサー電極１７に接続された
導電性接続パターンであり、当接部２１の導電性接続パ
ターン２１ａ〜２１ｃから導出部２３を導出される導出
パターンの図示は省略されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、この構成のステータ装置では、可焼性プ
リント基板１９の導電性接続パターン２１ａ〜２１ｃと
圧電振動体３の各電極１３〜１７の半田部分２５は堅く
固化しているので、圧電振動体３の振動時の屈曲変位に
よってその半田部分２５が割れ易く、極端な場合には導
電性接続パターン２１ａ〜２１ｃが各電極１３〜１７が
ら外れる事故が発生し、各導電性接続パターン２１ａ〜
２１ｃと各電極１３〜１７の接続状態の経時的信頼性が
劣る難点があった。

ところで、振動波モータの圧電振動体３は振動している
からこれに可焼プリント基板１９を重ねて広い領域で各
電極１３〜１７に接続することは好ましくないと考えら
れていたが、本発明者は種々のステータ構成について実
験検討を行なった結果、構成の仕方によっては可焼プリ
ント基板１９を圧電振動体３に重ねても実用上差し支え
ない点を見出して本発明を完成させた。

本発明はこのような従来の欠点を解決するためになされ
たもので、圧電振動体の駆動電極がら可焼配線基板の導
電性接続パターンが電気的に外れ難く、製造が容易でそ
れら駆動電極と導電性接続パターン間の接続状態の信頼
性を向上させた振動波モータのステータ装置を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

このような課題を解決するために本発明は、導電性弾性
体と、圧電セラミック板からなり片面側を導電性弾性体
に第１の接着剤で貼付けられた圧電振動体であって、そ
の圧電セラミック板の対向面に形成した駆動電極を介し
て互いに異なる位相の第１および第２の周波数信号の印
加によって振動してその導電性弾性体に進行性振動波を
発生させる圧電振動体と、この圧電振動体における導電
性弾性体とは反対側に形成された複数の駆動電極に重な
るように形成された導電接続パターンを有する可焼性配
線基板を有し、これら導電パターンを駆動電極に重ねる
とともに導電性の第２の接着剤にて電気的に接続した状
態で可焼性配線基板を圧電振動体に固着した構成となっ
ている。

そして、本発明は、上記圧電振動体をリング状に形成し
、圧電振動体の表面に一対の円弧状駆動電極を周方向に
異なる間隔を置いて対向形成して上記複数の駆動電極を
形成し、それら各間隔部のうち広い方の間隔部に独立電
極を形成する構成も可能である。

〔作　用〕

このような手段を備えた本発明では、導電性弾性体に貼
付けられた圧電振動体の駆動電極を介して互いに異なる
位相の第１および第２の周波数信号を印加することによ
って圧電振動体が振動して導電性弾性体に進行性振動波
が発生するが、この圧電振動体の駆動電極に重なるよう
に貼付けられた導電接続パターンとこれを貼付ける第２
の接着剤は圧電振動体の振動を実用上抑えるものとして
機能し難い。

また、円弧状駆動電極の先端間のうち、広い方の間隔部
に独立電極を形成した構成では、独立電極とこれを挟む
駆動電極との間隔を広く設定可能となる。

〔実　施　例〕

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図および第２図は本発明に係るステータ装置の一実
施例を示す半断面図および分解斜視図である。なお、第
１図は後述する第５図中のＩ−Ｉ間の断面である。

図において、金属性導電材料例えば燐青銅からなる円盤
状の導電性弾性体２７はその片端面側（図中上側）に一
体的に突出する凸部２９を有し、この凸部２９は放射状
方向の切込み３１によって周方向に多数に分割されてい
る。

導電性弾性体２７の対向面（図中下側）には、凸部２９
と重合う位置に圧電振動体３３が貼付けられている。

この圧電振動板３３は、第３図に示すように、第１の分
極グループ３５ａとこれにλ／４ずれた第２の分極グル
ープ３５ｂを有するリング板状の圧電セラミック板３７
と、この一方の面に各分極領域に独立して形成された複
数の独立駆動電極３９（第２図および後述する第４図で
は隠れる）と、第４図のようにその対向面に形成された
円弧状の駆動電極４１．４３を有しており、独立駆動電
極３９を導電性弾性体２７と電気的に接続するようにし
て導電性の接着剤４５（第２図では図示省略）で導電性
弾性体２７に貼付けられている。

なお、各電極３９．４１．４３は例えば銀ペーストから
形成され、独立駆動電極３９は導電性弾性体２７で代用
してそれを省略してもよい。

第１の分極グループ３５ａおよび第２の電極グループ３
５ｂは交互に方向を異ならせて厚み方向に分極されてお
り、各分極領域は後述する駆動電圧の周波数（λ）のλ
／２となっている。

第３図中符号十は例えば紙面の表面から裏面方向への分
極を、符号−はその反対方向の分極を示しており、第４
図のように、円弧状の駆動電極４１．４３は第１および
第２の分極グループ３５ａ１３５ｂの領域に形成されて
おり、圧電セラミック板３７を二分するように周方向に
異なる間隔を置いて対向形成されている。駆動電極４１
．４３の各先端間には２つの間隔部４６ａ、４６ｂが生
じ、一方４６ｂが他方４６ａより広くなっている。

広い間隔部４６ｂには圧電振動体３３を振動させたとき
に振動周波数に応じて誘起電圧を発生させる独立したセ
ンサー電極４７が形成されており、速度制御用のフライ
バック電極として機能する。

第１図および第２図に戻って、圧電振動体３３には駆動
電極４１．４３に重なるようにして可焼性プリント基板
４９が固定されている。

可焼性プリント基板４９は、第５図に示すように、圧電
セラミック板３７とほぼ同形状の環状の当接部５１ａと
この当接部５１ａから外側へ導出する細長い導出部５１
ｂを有している。

当接部５１ａには、駆動電極４１．４３およびセンサー
電極４７とほぼ同じ形状を有しこれに重なる導電接続パ
ターン５３．５５．５７と、これら導電接続パターン５
３．５５．５７から導出する導出パターン５３ａ、５５
ａ、５７ａを有し、導出パターン５３ａ、５５ａ、５７
ａが導出部５１ｂを延びている。

これら導電接続パターン５３．５５．５７や導出パター
ン５３ａ、５５ａ、５７ａは、第１図のように、絶縁製
のプラスチックフィルム５９ａ上にこれを基板として形
成されており、導電接続パターン５３．５５．５７を露
出するように導電接続パターン５３．５５．５７以外の
部分に絶縁製のプラスチックフィルム５９ｂが被せられ
ている。

符号６１は第１図中の導電性弾性体２７に形成したねじ
止め孔２７ａに揃合するように重ねるアース側の環状の
導電接続パターンであり、符号６１ａはその導出パター
ンであって、プラスチックフィルム５９ａ上に形成され
ている。

なお、第５図では理解を容易にするために導電接続パタ
ーン５３．５５．５７．６１をプラスチックフィルム５
９ａよりも若干狭く図示したが、第１図のように同じ幅
で形成することも差し支えない。

可焼性プリント基板４９は、導電接続パターン５３．５
５．５７および又は電極４１．４３．４７上にスクリー
ン印刷手法や薄膜形成手法によって薄く均一形成された
導電性の接着剤６３により、導電接続パターン５３．５
５．５７と電極４１．４３．４７が重なるとともにこれ
らが電気的に接続した状態で接着固化され、可焼性プリ
ント基板４９か圧電振動体３３に固着されている。

導電性の接着剤４５．６３としては銀ペーストにエポキ
シ系合成樹脂を混入したものが好適し、接着剤４５の方
が接着強度を高く設定されてい。

なお、可焼性プリント基板４９の導出部５１ｂは、図示
しない駆動回路に接続されている。

第６図は上述したステータ装置を用いた振動波モータの
一例を示す半断面図である。

金属製の基台６５の中央部に形成された貫通孔にはラジ
アル型ベアリング６７が固定されており、ベアリング６
７を囲むように環状の凹部６９が形成されている。

基台６５には上述した導電性弾性体２７が載置され、図
示しないねじによってその振動に支障のないように基台
６５に固定されており、導電性弾性体２７の下面には上
述した圧電振動体３３が貼付けられるとともに、この圧
電振動体３３には可焼性プリント基板４９が貼付けられ
ている。

基台６５にはカップ状の金属製のケース７１が被せられ
ており、ケース７１の中央部が凸状に突出して、突部内
側に配置された軸受７３と、この軸受７３とケース７１
にて外輪を支持したスラスト型のベアリング７５が固定
されている。

基台６５に固定されたベアリング６７とケース７１側に
固定されたベアリング７５にはシャフト７７が回転自在
に軸支されており、ベアリング６７側から一端が突出し
ている。

ベアリング６７．７５の間にあってシャフト７７には移
動体としての円盤状回転体７９が固定され、シャフト７
７に取付けられたフランジ８１によって皿ばね８３が回
転体７９の周縁部を導電性弾性体２７の凸部２９に圧接
させている。

このように構成された本発明のステータ装置は、上述し
た第８図に示したように、互いに９０’位相の異なる例
えば４０ＫＨｚの２種類の交流周波数電圧（Ｖ＝ＶＯｓ
　ｉ　ｎωｔ）と（Ｖ’　＝ＶＯ５ｉｎ（ωｔ±π／２
）〕を駆動電極４１．４３と全面電極３９との間に印加
することにより、導電性弾性体２７の凸部２９部分には
円周方向に進行する進行性振動波が生じる。

このとき、屈曲振動している圧電振動体３３には、可焼
性プリント基板４９の当接部５１ａおよび接着剤６３に
よって応力が加わるか、当接部５１ａの導電接続パター
ン５３．５５．５７やプラスチックフィルム５９ａは薄
くて弾性に富むし、合成樹脂系の接着剤６３も固化した
半田に比べると比較的変形する余地があり、割れが生じ
難い。

そのため、圧電振動体３３の振動によって導電接続パタ
ーン５３．５５．５７が、電極４１．４３．４７から外
れたり剥がれ難い。

事実、本発明者の実験によれば、第９図の構成のステー
タ装置を用いて振動波モータを構成した場合、しばしば
半田部分２５の割れが発生していたが、本発明のステー
タ装置を用いると、はとんど接着剤６３の割れや導電接
続バタ・−ン５３．５５．５７の剥がれが発生しなかっ
た。

もっとも、可焼性プリント基板４９の当接部５１ａを貼
付ける接着剤６３は、−見すると圧電振動体３３の振動
を抑えるように作用し易くなり、例えば圧電振動体３３
の共振時の等価回路である第７図において、抵抗Ｒ分が
大きくなって発熱等の損失を増加させてトルクも低下さ
せ易いが、導電接続パターン５３．５５．５７と電極４
１．４３．４７との接合領域が広いから、接着剤６３を
均一に形成すればかなりの程度で損失の増加を抑えるこ
とが可能であることが分った。

このように、接着剤６３を均一に形成するには、手塗り
よりも上述したように印刷や膜形成手法が好適する。

しかも、接着剤６３の材料構成や接着強度にもよるが、
厚みにして約０．０２ｍｍ以内が好ましく、　銀粉末を
混入したエポキシ系の導電性接着剤が良いようである。

また、上述した構成では、円弧状の駆動電極４１．４３
の各先端間に生じる一対の間隔のうち広い間隔部４６ｂ
にセンサー電極４７が形成されているから、駆動電極４
１．４３とセンサー電極４７間の間隔を広く設定するこ
とが可能となり、導電性の接着剤６３によって駆動電極
４１．４３とセンサー電極４７間が橋絡する心配がない
。

これに比べて、従来のように駆動電極１３．１５の双方
にこれらの一部に跨がって可焼性プリント基板〕９を重
ねて構成する場合には、狭い間隔部にセンサー電極１７
を形成して可焼性プリント基板１９を小型化していたが
、センサー電極１７と駆動電極１３．１５間が０．７５
〜１ｍｍ程度になって接着剤による橋絡を招いていた。

そして、本発明のステータ装置を用いた第６図のような
振動波モータは、導電性弾性体２７の凸部２９部分に生
ずる円周方向の進行性振動波により、凸部２９に圧接さ
れた回転体７９が周方向に回転されて回転力がシャフト
７７へ伝えられ、シャフト７７が回転する。

なお、上述した振動波モータの構成は一例であり、従来
公知の振動波モータにおいて実施可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、導電性弾性体に第１の接
着剤で圧電振動体を貼付け、この圧電振動体における導
電性弾性体とは反対側に形成された複数の駆動電極に重
なるように形成された導電接続パターンを有する可焼性
配線基板を形成し、これら導電接続パターンを駆動電極
に重ねるとともに導電性の第２の接着剤にて電気的に接
続した状態で可焼性配線基板を圧電振動体に固着してな
るもので、圧電振動体が振動してもその駆動電極から可
焼プリント基板の導電性接続パターンが電気的に外れ難
く、それら駆動電極と導電性接続パターン間の接続状態
の信頼性が向上する。

しかも、接着剤は印刷や膜形成によって均一かつ薄く広
い領域で形成可能であるから、損失があまり増大せず製
造も容易である。

また、円弧状に部分した円弧状駆動電極の画先端間のう
ち、広い方の間隔部に独立電極を形成した構成では、駆
動電極と独立電極間の間隔を広く設定可能となり、導電
性の接着剤による駆動電極と独立電極間の短絡が生じ難
い。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係るステータ装置の一実
施例を示す半断面図および分解斜視図、第３図および第
４図は第１図中の圧電振動体を示す平面図、第５図は第
１図中の可焼性プリント基板を示す平面図、第６図は本
発明のステータ装置を用いた振動波モータの一例を示す
半断面図、第７図は本発明のステータ装置における圧電
振動体の等価回略図、第８図は振動波モータの動作原理
を説明する概略図、第９図は従来のステータ装置を示す
図である。 １．２７・・・・・・・・・導電性弾性体３．３３・・
・・・・・・・圧電振動体３ａ、３７・・・・・・圧電
セラミック板５ａ、５ｂ・・・・・・電極グループ ７・・・・・・・・・・・・・・・・・・交流電源９・
・・・・・・・・・・・・・・・・・移相器１１・・・
・・・・・・・・・・・・・・・移動体１３．１５．４
１．４３・・・駆動電極１７．４７・・・・・・・・・
独立電極（センサー電極）９．４９・・・・・・・・・
可焼性配線基板（可焼性プリント基板） １．５１ａ・・・・・・当接部 ３．５１ｂ・・・・・・導出部 ５・・・・・・・・・・・・・・・・・・半田部分９・
・・・・・・・・・・・・・・・・・凸部５ａ、３５ｂ
・・・第１および第２の分極グループ９・・・・・・・
・・・・・・・・・・・独立駆動電極５・・・・・・・
・・・・・・・・・・・第１の接着剤（接着剤）３．５
５．５７・・・導電接続パターン３ａ、５５ａ、５７ａ
・・・導出パターン３・・・・・・・・・・・・・・・
・・・第２の接着剤（接着剤）５・・・・・・・・・・
・・・・・・・・基台１・・・・・・・・・・・・・・
・・・・ケース７・・・・・・・・・・・・・・・・・
・シャフト９・・・・・・・・・・・・・・・・・・回
転体（移動体）特許出願人　株式会社　フ　コ　り 代　理　人　弁理士　斎　藤　美　時 第５図 皆 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性弾性体と、 圧電セラミック板からなり片面側を前記導電性弾性体に
   第１の接着剤で貼付けられ、前記圧電セラミック板の対
   向面に設けた駆動電極を介して互いに異なる位相の第１
   および第２の周波数信号の印加によって振動して前記導
   電性弾性体に進行性振動波を発生させる圧電振動体と、 この圧電振動体における前記導電性弾性体とは反対側に
   形成された複数の前記駆動電極に重なるように形成され
   た導電接続パターンを有し、これら導電接続パターンを
   前記駆動電極に重ねるとともに導電性の第２の接着剤に
   て電気的に接続した状態で前記圧電振動体に固着された
   可焼性配線基板と、 を具備してなることを特徴とする振動波モータのステー
   タ装置。
2. （２）前記圧電振動体はリング状に形成され、前記複数
   の駆動電極は、前記圧電振動体の表面に一対の円弧状駆
   動電極を周方向に異なる間隔を置いて対向形成してなり
   、広い方の間隔部に独立電極が形成されてなる請求項１
   記載の振動波モータのステータ装置。