JPH04125076A - Ultrasonic wave motor - Google Patents

Ultrasonic wave motor

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JPH04125076A
JPH04125076A JP2244086A JP24408690A JPH04125076A JP H04125076 A JPH04125076 A JP H04125076A JP 2244086 A JP2244086 A JP 2244086A JP 24408690 A JP24408690 A JP 24408690A JP H04125076 A JPH04125076 A JP H04125076A
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vibrator
piezoelectric
ultrasonic motor
torsional
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Hiroshi Shimizu
洋 清水
Tetsuo Yoshida
哲男 吉田
Tsutomu Masuko
増子 力
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Tokin Corp
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Abstract

PURPOSE:To relatively increase a torque in a small size by inserting a protrusion of a stationary plate to the bore of a rotor, and bringing the plate axially into pressure contact with the rotor through an elastic element by a spring. CONSTITUTION:The end of a twisting vibrator of a longitudinal-twisting composite vibrator 10 is secured by a support 3 including a first bearing 12 so as to be excited by a twisting vibration of 1/4 wavelength. A wear resistant member layer 14 is formed on the end of the vibrator 10, the protrusion 17a of a rotor stationary plate 17 is engaged within a rotor bore 15a through a ringlike rotor 15 and an elastic element 16, and brought into pressure contact therewith by a leaf spring 18. In the case of operation, a shaft 20 which passes through the bearing 12 and a second bearing 19 is rotated integrally with the rotor 15.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、OA機器・カメラ等に用いられる圧電振動子
の圧電振動を用いたいわゆる超音波モー夕に関し、特に
小型で比較的トルクの大きい小型モータの構造に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to a so-called ultrasonic motor using piezoelectric vibration of a piezoelectric vibrator used in OA equipment, cameras, etc. This relates to the structure of a small motor.

(従来の技術) 第6図は従来の縦−捩り型超音波モータの構造を示す斜
視図であり、圧電捩り複合振動子101と圧電縦振動子
102とを含む縦−捩り複合振動子103の端部に、軸
受け104によって回転自在に支持されたロータ105
をバネ106で加圧接触させて構成している。
(Prior Art) FIG. 6 is a perspective view showing the structure of a conventional vertical-torsional ultrasonic motor, in which a vertical-torsional composite vibrator 103 including a piezoelectric torsional composite vibrator 101 and a piezoelectric longitudinal vibrator 102 is shown. A rotor 105 is rotatably supported at an end by a bearing 104.
are pressed into contact with each other by a spring 106.

第7図は第6図に示す従来の縦−捩り型超音波モータに
用いられる圧電捩り複合振動子101の構造を示す斜視
図である。第7図において、白抜きの矢印で示すように
1弦の方向に分極された4個の扇形の圧電セラミックス
板107が円板あるいはリング状に、各々の分極の向き
が閉じるように端面を合わせて接合されている。
FIG. 7 is a perspective view showing the structure of a piezoelectric torsion composite vibrator 101 used in the conventional vertical-torsion type ultrasonic motor shown in FIG. In FIG. 7, four fan-shaped piezoelectric ceramic plates 107 polarized in the direction of the first chord are arranged in a disk or ring shape, as shown by the white arrows, with their end faces aligned so that the direction of polarization is closed. are joined together.

第8図(a)および(b)は第6図の縦−捩り型超音波
モータの動作原理の説明図である。
FIGS. 8(a) and 8(b) are explanatory diagrams of the operating principle of the vertical-torsion type ultrasonic motor of FIG. 6.

第8図(a)および(b)において、縦−捩り複合振動
子の各軸に沿う方向の位置における捩り振動変位ξと長
さ方向の伸縮変位ξ′とロータ5の回転方向を示してい
る。各変位の向きは第8図中に示しであるので詳しい説
明は省略する。
8(a) and (b) show the torsional vibration displacement ξ at the position along each axis of the longitudinal-torsional compound vibrator, the longitudinal expansion/contraction displacement ξ', and the rotational direction of the rotor 5. . Since the direction of each displacement is shown in FIG. 8, detailed explanation will be omitted.

第6図の矢印108で示される回転方向を順方向とする
と、第8図(a)の実線109で示すように、順方向の
場合は、中央部から両端に移動するにつれて、その捩り
変位(ξ)の大きさはしだいに大きくなるとともに1両
端は互いに逆方向の捩り変位を呈する。一方、第8図(
a)の破線110で示す逆方向の場合も同様に、中央部
から両端に移動するにつれて、その捩り変位(ξ)は。
If the rotation direction indicated by the arrow 108 in FIG. 6 is the forward direction, as shown by the solid line 109 in FIG. 8(a), in the forward direction, the torsional displacement ( As the size of ξ) gradually increases, both ends exhibit torsional displacement in opposite directions. On the other hand, Fig. 8 (
Similarly, in the case of the reverse direction shown by the broken line 110 in a), the torsional displacement (ξ) increases as the center moves from the center to both ends.

順方向と対称的となる。It becomes symmetrical with the forward direction.

また、第6図に示す矢印111の方向の伸縮変位(ξ′
)は、第8図(b)の実線112で示すように、一端側
が伸び、他端側か縮み、その大きさは両端で最大となる
。逆に、第8図(b)の破線113で示すように、一端
側が縮み、他端側か伸びる場合も同様にその変位(ξ′
)の大きさは。
Furthermore, the expansion/contraction displacement (ξ′) in the direction of arrow 111 shown in FIG.
), as shown by the solid line 112 in FIG. 8(b), expands at one end and contracts at the other end, and its size is maximum at both ends. Conversely, as shown by the broken line 113 in FIG. 8(b), when one end contracts and the other end extends, the displacement (ξ'
) is the size of .

両端で最大となる。Maximum at both ends.

(発明が解決しようとする課題) 第6図かられかるように従来の回転変換機構においては
、ロータ105の一端はシャフト114で軸受け104
によって回転自在に支持されており、ロータ圧接力はバ
ネ106で与える構造となっているため、ロータ面と振
動子端面との接触の状態が均一でなく回転が遅くなった
り速くなったりするいわゆる回転むらが出来るという欠
点があった0 そこで2本発明の技術的課題は1以上の欠点を除去し、
小型で比較的トルクの大きい超音波モータを提供するこ
とにある。
(Problem to be Solved by the Invention) As shown in FIG. 6, in the conventional rotation conversion mechanism, one end of the rotor 105 is connected to the shaft 114 and the bearing 104
Since the structure is such that the rotor pressure is applied by the spring 106, the state of contact between the rotor surface and the end face of the vibrator is not uniform, causing the rotation to slow down or speed up. Therefore, the technical problem of the present invention is to eliminate one or more of the defects,
The object of the present invention is to provide an ultrasonic motor that is small in size and has relatively large torque.

(課題を解決するための手段) 本発明によれば、中心軸を有する圧電セラミックス中空
円柱であって、少なくとも一端部が縦−捩り振動を行う
圧電縦−捩り振動子と、前記圧電縦−捩り振動子の振動
の節の部分に設けられた支持部材と、前記圧電セラミッ
クス中空円柱の縦−捩り振動を行う端部に設けられた耐
摩耗部材層と。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, there is provided a piezoelectric longitudinal-torsional vibrator which is a piezoelectric ceramic hollow cylinder having a central axis and whose at least one end portion vibrates longitudinally and torsionally; A support member provided at a vibration node portion of the vibrator, and a wear-resistant member layer provided at an end portion of the piezoelectric ceramic hollow cylinder that undergoes longitudinal-torsional vibration.

前記中心軸の回りに回転可能に設けられ前記耐摩耗部材
層に一端面が圧接されるリング状のロータとを備えた超
音波モータにおいて、前記ロータの内径内に挿入される
突出部を有する固定板と、前記固定板と前記ロータの前
記一端面に対向する他端面とに介在する弾性体と、前記
固定板を前記中心軸方向に前記弾性体を介して前記ロー
タの他端面に圧接するバネ部材とを有することを特徴と
する超音波モータが得られる。
In an ultrasonic motor comprising a ring-shaped rotor that is rotatably provided around the central axis and has one end surface pressed against the wear-resistant member layer, the fixing member has a protrusion that is inserted into the inner diameter of the rotor. a plate, an elastic body interposed between the fixed plate and the other end face of the rotor opposite to the one end face, and a spring that presses the fixed plate against the other end face of the rotor in the direction of the central axis via the elastic body. An ultrasonic motor characterized by having a member is obtained.

本発明によれば、前記超音波モータにおいて。According to the invention, in the ultrasonic motor.

前記圧電縦−捩り振動子は前記圧電セラミックス中空円
柱の周面の一部に1周方向及び長さ方向のうちのいずれ
か一方に第1の交差指電極を施し。
In the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator, a first interdigital electrode is provided on a part of the circumferential surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder in one of the circumferential direction and the longitudinal direction.

該第1の交差指電極を用いて分極して形成された縦振動
子と、前記圧電セラミックス中空円柱の外周面の残りの
一部に前記中心軸方向に対して傾斜する方向に第2の交
差指電極を施し、該第2の交差指電極を用いて分極して
形成された捩り振動子とを有することを特徴とする超音
波モータが得られる。
A vertical vibrator formed by polarization using the first interdigital electrode, and a second intersecting element formed on the remaining part of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder in a direction inclined with respect to the central axis direction. An ultrasonic motor characterized in that it has finger electrodes and a torsional vibrator formed by polarization using the second interdigital electrodes.

本発明によれば、前記したいずれかの超音波モータにお
いて、前記支持部材は前記圧電縦−捩り振動子の一端部
に設けられていることを特徴とする超音波モータが得ら
れる。
According to the present invention, there is obtained an ultrasonic motor as described above, wherein the support member is provided at one end of the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator.

(作 用) 本発明の超音波モータにおいては、ロータの内径面内に
固定板の突出部を挿入するととも弾性体を介在させて、
この固定板をバネによりロータに軸方向に圧接すること
により、耐磨耗部材層に均一に接触させ、圧電線−捩り
振動子の端面の縦−捩り振動は1回転むらのない均一な
ロータの回転に変換される。
(Function) In the ultrasonic motor of the present invention, the protrusion of the fixed plate is inserted into the inner diameter surface of the rotor, and an elastic body is interposed.
By pressing this fixing plate against the rotor in the axial direction with a spring, it is brought into uniform contact with the wear-resistant material layer, and the vertical-torsional vibration of the end face of the piezoelectric wire-torsion vibrator is uniformly rotated by the rotor. converted to rotation.

(実施例) 以下1本発明の超音波モータについて図面を用いて詳し
く説明する。
(Example) Below, an ultrasonic motor of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明の縦−捩り型超音波モータの一椹造例を
示す軸方向で切断した半断面図である。
FIG. 1 is a half-sectional view taken in the axial direction, showing an example of the construction of a vertical-torsion type ultrasonic motor according to the present invention.

第1図において、縦−捩り複合振動子10の捩り振動子
の端部を第1の軸受け12を含む支持具13で固定して
174波長で捩り振動を励振可能とし、前記圧電縦振動
子10の端面に耐摩耗部材層14を形成し、リング状の
ロータ15及び弾性体16を挾み、更に、ロータ固定板
17の突出部17aを前記ロータ内径15a内にはめ込
んで板バネ18で圧接されている。したがって、動作の
際には、第1の軸受け12と第2の軸受け19を貫通す
るシャフト20とロータ15とが一体となって回転する
In FIG. 1, the end of the torsional vibrator of the longitudinal-torsional composite vibrator 10 is fixed with a support 13 including a first bearing 12 so that torsional vibration can be excited at 174 wavelengths, and the piezoelectric longitudinal vibrator 10 A wear-resistant member layer 14 is formed on the end face of the rotor, and a ring-shaped rotor 15 and an elastic body 16 are sandwiched therebetween.The protrusion 17a of the rotor fixing plate 17 is fitted into the inner diameter 15a of the rotor and is pressed by a leaf spring 18. ing. Therefore, during operation, the shaft 20 passing through the first bearing 12 and the second bearing 19 and the rotor 15 rotate together.

第2図は第1図の超音波モータに用いられる縦−捩り複
合振動子10の構造例を示す斜視図である。第2図にお
いて、プレス成形により形成された圧電セラミックス中
空円柱11の外周面の一端部周辺に長さ方向に対して垂
直、即ち9周方向に沿って平行に第1の交差指電極31
a、31bが形成されている。電極31aは、長さ方向
に設けられた図示しない接続電極で接続され、一方、電
極31bも接続電極31bも接続電極32により接続さ
れている。これらの電極31a、31b。
FIG. 2 is a perspective view showing an example of the structure of the longitudinal-torsion composite vibrator 10 used in the ultrasonic motor shown in FIG. In FIG. 2, a first interdigital electrode 31 is arranged perpendicular to the length direction, that is, parallel to the nine circumferential direction, around one end of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 formed by press molding.
a and 31b are formed. The electrodes 31a are connected by connecting electrodes (not shown) provided in the length direction, while the electrodes 31b and the connecting electrodes 31b are connected by connecting electrodes 32. These electrodes 31a, 31b.

及び32は導電材料を含むペーストを印刷することによ
り形成されている。
and 32 are formed by printing a paste containing a conductive material.

この交差周電極31a、31b、32を用いて分極処理
を施すと分極方向は前記第1の交差指電極の長さ方向と
直角な方向となる。この状態で前記第1の交差指電極3
1a、31b、31cに交流電圧を印加すると、電圧の
極性が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極の方向に伸
び歪が発生し。
When a polarization process is performed using these interdigitated electrodes 31a, 31b, and 32, the polarization direction becomes a direction perpendicular to the length direction of the first interdigitated electrodes. In this state, the first interdigital electrode 3
When an alternating current voltage is applied to 1a, 31b, and 31c, if the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage during polarization, an elongation strain occurs in the direction of polarization.

電圧の極性が分極時の極性と逆の場合は分極の方向に縮
み歪が発生する。この結果として圧電セラミックス中空
円柱11は長さ方向に伸縮する。また、圧電セラミック
ス中空円柱11の第1の交差指電極が設けられた他の部
分の外周面に長さ方向に対して45°傾けた第2の交差
指電極33a。
If the polarity of the voltage is opposite to the polarity during polarization, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. As a result, the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 expands and contracts in the length direction. Further, a second interdigital electrode 33a is provided on the outer peripheral surface of the other portion of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11 where the first interdigital electrode is provided, and is inclined at 45 degrees with respect to the length direction.

33bが形成されている。これらの電極33a。33b is formed. These electrodes 33a.

33b、及び32は導電材料を含むペーストを圧電セラ
ミックス中空円柱11印刷することにより形成されてい
る。
33b and 32 are formed by printing a paste containing a conductive material onto the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11.

第2の交差指電極33a、33bの各々は9円周方向に
沿って設けられた共通電極33c。
Each of the second interdigital electrodes 33a, 33b is a common electrode 33c provided along the circumferential direction.

33−dによって接続されている。尚、共通電極33c
は第1の交差指電極31aの最下端の部分と同一である
。これらの電極33 g、  33 b。
33-d. In addition, the common electrode 33c
is the same as the lowermost portion of the first interdigital electrode 31a. These electrodes 33g, 33b.

33c、および33dは導電材料を含むペーストを圧電
セラミックス中空円柱11印刷することにより形成され
ている。
33c and 33d are formed by printing a paste containing a conductive material onto the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11.

この第2の交差指電極33m、33bによって分極処理
を施すと分極方向は前記第2の交差指電極33a、33
bの長さ方向と直角な方向となる。
When polarization processing is performed using the second interdigital electrodes 33m and 33b, the polarization direction is changed from that of the second interdigital electrodes 33a and 33.
The direction is perpendicular to the length direction of b.

この状態で前記第2の交差指電極33a、33bに交流
電圧を印加すると、電圧の極性が分極の方向と同じ場合
には分極の方向に伸び歪が発生し。
When an AC voltage is applied to the second interdigital electrodes 33a and 33b in this state, if the polarity of the voltage is the same as the polarization direction, an elongation strain occurs in the polarization direction.

電圧の極性が分極の方向と逆の場合には分極の方向に縮
み歪が発生する。分極方向に伸びあるいは縮み歪が発生
した場合1分極方向と直角な方向にはこれらと反対に縮
み歪あるいは伸び歪が発生する。
When the polarity of the voltage is opposite to the direction of polarization, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. When an elongation or contraction strain occurs in the polarization direction, a contraction strain or an expansion strain occurs in the direction perpendicular to the polarization direction.

以上の結果として前記圧電セラミックス中空円柱11に
捩り変位が発生する。
As a result of the above, torsional displacement occurs in the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11.

尚、第2図で示される第1の交差指電極31a。Note that the first interdigital electrode 31a shown in FIG.

31bの代わりに第3図(a)で示される長さ方向に沿
って、設けられた交差指電極51a。
Interdigital electrodes 51a are provided along the length direction shown in FIG. 3(a) instead of 31b.

51bを有し、一つおきに共通電極52a。51b, and every other common electrode 52a.

52bで接続し、この交差指電極51a、52aを用い
て分極処理を施した縦振動子、及び第3図(b)で示さ
れる。外表面全体に電極を有する縦振動子のいずれか一
方で構成しても、第2図の縦−捩り振動子と同様な効果
が得られる。
52b and subjected to polarization using the interdigital electrodes 51a and 52a, as shown in FIG. 3(b). The same effect as the longitudinal-torsional vibrator shown in FIG. 2 can be obtained by constructing either one of the longitudinal vibrators having electrodes on the entire outer surface.

第4図は本発明の縦−捩り型超音波モータの別の構造例
を示す斜視図である。第2図において。
FIG. 4 is a perspective view showing another structural example of the vertical-torsion type ultrasonic motor of the present invention. In fig.

縦−捩り複合振動子10′の中央の振動の節部を支持リ
ング21で固定し、前記圧電線−捩り振動子複合振動子
10′の両端面に耐摩耗部材層22゜22′を形成し、
リング状のロータ23,23’及び弾性体24.24’
を挟み、更に前記ロータ内径にはめ込み可能な突出部に
有するロータ固定板25.25’を板バネ26.26’
で圧接し。
A central vibration node of the vertical-torsional composite vibrator 10' is fixed with a support ring 21, and wear-resistant material layers 22 and 22' are formed on both end surfaces of the piezoelectric wire-torsional vibrator composite vibrator 10'. ,
Ring-shaped rotors 23, 23' and elastic bodies 24, 24'
and a rotor fixing plate 25.25' having a protrusion that can be fitted into the inner diameter of the rotor, and a leaf spring 26.26'.
Press it with.

前記圧電線−捩り複合振動子と、この振動子の両端に設
けられた前記ロータ23,23’ を共に貫通するシャ
フト27とこれらのロータ23゜23′が一体で回転す
る。
The piezoelectric wire-torsion composite vibrator, a shaft 27 passing through both the rotors 23 and 23' provided at both ends of the vibrator, and these rotors 23 and 23' rotate together.

これらの場合のロータ面と振動子端面の接触状態は振動
端面とロータ面とに自由度が生じるため定常的にほぼ均
一な状態となる。
In these cases, the state of contact between the rotor surface and the vibrator end surface is constantly and almost uniform because there is a degree of freedom between the vibrating end surface and the rotor surface.

第5図は第4図の超音波モータに用いられる縦−捩り複
合振動子10′の構造例を示す斜視図である。第4図に
おいて、プレス成形技術により形成された圧電セラミッ
クス中空円柱コ1′の外周面の両端部周辺に長さ方向に
対して平行あるいは垂直に第1の交差指電極対31a、
31b及び31a’ 、31b’が夫々印刷により形成
されている。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the structure of a vertical-torsion composite vibrator 10' used in the ultrasonic motor of FIG. 4. In FIG. 4, a first pair of interdigital electrodes 31a are arranged parallel to or perpendicular to the length direction around both ends of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 1' formed by press molding technology.
31b, 31a', and 31b' are each formed by printing.

第2図と同様に、交差指電極31a、31bは各々長さ
方向に設けられた接続電極32により接続され、交差指
電極31a’ 、31b’ も同様に。
Similar to FIG. 2, the interdigital electrodes 31a and 31b are connected by connecting electrodes 32 provided in the longitudinal direction, and the interdigital electrodes 31a' and 31b' are also connected in the same manner.

各々長さ方向に設けられた接続電極32゛により接続さ
れている。
They are connected by connection electrodes 32' provided in the length direction.

この第1の交差指電極の対31a、31b及び31a’
 、31b’を用いて分極処理を施すと分極方向は前記
第1の交差指電極31a、31b及び31a’ 、31
b’の長さ方向と直角な方向となる。この状態で第1の
交差指電極の対31a。
This first pair of interdigital electrodes 31a, 31b and 31a'
, 31b', the polarization direction is the same as that of the first interdigital electrodes 31a, 31b and 31a', 31.
The direction is perpendicular to the length direction of b'. In this state, the first interdigital electrode pair 31a.

31b及び31a’ 、31b’に交流電圧を印加する
と、電圧の極性が分極時の電圧の極性と同じ場合は分極
の方向に伸び歪が発生し、電圧の極性が分極時の極性と
逆の場合は分極の方向に縮み歪が発生する。この結果と
して圧電セラミックス中空円柱11′は長さ方向に伸縮
する。また、圧電セラミックス中空円柱11−の第1の
交差指電極対31a、31b及び31a、31bの間の
部分に長さ方向に対して45°傾けた第2の交差指電極
33g、33bが形成されている。
When an AC voltage is applied to 31b, 31a', and 31b', if the polarity of the voltage is the same as the polarity of the voltage at the time of polarization, stretching strain will occur in the direction of polarization, and if the polarity of the voltage is opposite to the polarity at the time of polarization. Shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. As a result, the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11' expands and contracts in the length direction. Further, second interdigital electrodes 33g and 33b are formed at a portion between the first interdigital electrode pair 31a, 31b and 31a, 31b of the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11-, and are inclined at 45 degrees with respect to the length direction. ing.

第2図と同様に第2の交差指電極33a。Second interdigital electrode 33a as in FIG.

33bの各々は周方向に沿って設けられた共通電極33
C,33C’によって、第2の交差指電極の一方33a
の一端側は共通電極33C1第2の交差指電極の他方3
3bは、前記一端側の反対側の他端側と共通電極33C
′によって接続されている。
Each of the common electrodes 33b is provided along the circumferential direction.
C, 33C', one of the second interdigital electrodes 33a
One end side is a common electrode 33C1, the other side of the second interdigital electrode 3
3b is a common electrode 33C with the other end opposite to the one end.
′.

尚、共通電極33c、33c’ は、第1の交差指電極
31a、31a’の中央側の部分と同一である。この第
2の交差指電極33g、33bによって分極処理を施す
と分極方向は第2交差指電極33a、33bの長さ方向
と直角な方向となる。
Note that the common electrodes 33c, 33c' are the same as the central portion of the first interdigital electrodes 31a, 31a'. When polarization processing is performed using the second interdigital electrodes 33g and 33b, the polarization direction becomes a direction perpendicular to the length direction of the second interdigital electrodes 33a and 33b.

この状態で第2の交差指電極33a、33b間に交流電
圧を印加すると、電圧の極性が分極の方向と同じ場合に
は分極の方向に伸び歪が発生し。
When an AC voltage is applied between the second interdigital electrodes 33a and 33b in this state, if the polarity of the voltage is the same as the polarization direction, an elongation strain occurs in the polarization direction.

電圧の極性が分極の方向と逆の場合には分極の方向に縮
み歪が発生する。分極方向に伸びあるいは縮み歪が発生
した場合2分極方向と直角な方向にはこれらと反対に縮
み歪あるいは伸び歪が発生する。
When the polarity of the voltage is opposite to the direction of polarization, shrinkage distortion occurs in the direction of polarization. When an elongation or contraction strain occurs in the polarization direction, a contraction strain or an expansion strain occurs in the direction perpendicular to the polarization direction.

以上の結果として前記圧電セラミックス中空円柱11゛
に捩り変位が発生する。
As a result of the above, torsional displacement occurs in the piezoelectric ceramic hollow cylinder 11'.

尚、第2図の圧電線−捩り振動子と同様に。Note that this is similar to the piezoelectric wire-torsion vibrator shown in FIG.

第5図で示される第1の交差指電極31a。The first interdigital electrode 31a shown in FIG.

31b及び31a’ 、31b’を第3図(a)。31b, 31a', and 31b' in FIG. 3(a).

(b)で示される縦振動子で構成しても同様な効果が得
られる。
A similar effect can be obtained by using the vertical vibrator shown in (b).

(発明の効果) 以上説明したように1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圧電振動子の形状が単純で1
通常一般的に適用されているプレス成形技術により容易
に製造することが可能な圧電セラミックス中空円柱を用
いて、この外周面にこれも一般的な技術である電極印刷
を施すことにより圧電捩り振動子及び圧電縦振動子が得
られるため、製造が容易で、接着工程や複雑な加工工程
による特性のばらつきの少ない超音波モータが得られる
。更に本発明の超音波モータにおいては。
(Effects of the Invention) As explained above, in the ultrasonic motor of the present invention, the shape of the piezoelectric vibrator for generating driving force is simple;
A piezoelectric torsion oscillator is created by using a piezoelectric ceramic hollow cylinder, which can be easily manufactured using a commonly used press molding technique, and by applying electrode printing, which is also a common technique, to the outer peripheral surface of the cylinder. Since a piezoelectric longitudinal vibrator can be obtained, an ultrasonic motor that is easy to manufacture and has less variation in characteristics due to bonding processes and complicated processing processes can be obtained. Furthermore, in the ultrasonic motor of the present invention.

ロータ面と振動子端面に面接触の自由度を持たせたため
負荷変動の少ない9回転むらのきわめて少ない小型で比
較的トルクの大きな超音波モータが得られる。
Since the rotor surface and the end surface of the vibrator have a degree of freedom in surface contact, it is possible to obtain a small ultrasonic motor with very little load fluctuation and very little rotational unevenness, and a relatively large torque.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の縦−捩り型超音波モータの一一構造例
を示す部分断面図、第2図は第1図の超音波モータに用
いられる圧電縦−捩り複合振動子の構造を示す図、第3
図(a)及び(b)は本発明の超音波モータに用いられ
る別のタイプの縦振動子の構造例を示す斜視図、第4図
は本発明の縦−捩り型超音波モータの別の構造例に示す
部分断面図、第5図は第4図の超音波モータに用いられ
る圧電縦−捩り複合振動子の構造例を示す斜視図第6図
は従来の縦−捩り型超音波モータの構造を示す部分断面
図、第7図は第6図の超音波モータに用いられる圧電捩
り複合振動子の構造例を示す斜視図、第8図(a)及び
(b)は縦−捩り型超音波モータの動作原理の説明図で
ある。 図中、12.19は軸受け、18,25゜25′はバネ
、10.10’は縦−捩り複合振動子、11.11’ 
は圧電セラミックス中空円柱。 13は支持具、14,22.22’ は耐摩耗部材層、
15.23.23’ はロータ、16,24゜24′は
弾性体、17,25.25’ はロータ固定板、20.
27はシャフト、21は支持リング。 31.31b及び31a′、31b′は第1の交差指電
極、33a、33bは第2の交差指電極。 32.32’は接続電極+ 33 c 、33 c ’
 。 33dは共通電極、101は圧電捩り複合振動子。 102は圧電縦振動子、103は縦−捩り複合振動子、
104は軸受け、105はロータ、1o6はバネ、10
7は圧電セラミック板、114はシャフト。 第 図 第2図 第3図 (a) (b) 第4図 第5図 第6図 第7図
FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of the structure of the vertical-torsional ultrasonic motor of the present invention, and FIG. 2 shows the structure of a piezoelectric longitudinal-torsional composite vibrator used in the ultrasonic motor of FIG. 1. Figure, 3rd
Figures (a) and (b) are perspective views showing structural examples of another type of longitudinal vibrator used in the ultrasonic motor of the present invention, and Fig. 4 is a perspective view of another type of longitudinal vibrator used in the ultrasonic motor of the present invention. FIG. 5 is a partial sectional view showing a structural example, and FIG. 5 is a perspective view showing a structural example of a piezoelectric longitudinal-torsional composite vibrator used in the ultrasonic motor shown in FIG. 4. FIG. 7 is a perspective view showing an example of the structure of the piezoelectric torsional compound vibrator used in the ultrasonic motor of FIG. 6, and FIGS. 8(a) and (b) are vertical-torsional type ultrasonic FIG. 2 is an explanatory diagram of the operating principle of a sonic motor. In the figure, 12.19 is a bearing, 18, 25° 25' is a spring, 10.10' is a longitudinal-torsional compound vibrator, and 11.11'
is a piezoelectric ceramic hollow cylinder. 13 is a support, 14, 22.22' is a wear-resistant member layer,
15.23.23' is the rotor, 16, 24°24' is the elastic body, 17, 25.25' is the rotor fixing plate, 20.
27 is a shaft, 21 is a support ring. 31.31b, 31a' and 31b' are first interdigital electrodes, and 33a and 33b are second interdigital electrodes. 32.32' are connection electrodes + 33 c, 33 c'
. 33d is a common electrode, and 101 is a piezoelectric torsional composite vibrator. 102 is a piezoelectric longitudinal vibrator, 103 is a longitudinal-torsion composite vibrator,
104 is a bearing, 105 is a rotor, 1o6 is a spring, 10
7 is a piezoelectric ceramic plate, and 114 is a shaft. Figure 2 Figure 3 (a) (b) Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.中心軸を有する圧電セラミックス中空円柱であって
、少なくとも一端部が縦−捩り振動を行う圧電縦−捩り
振動子と、前記圧電縦−捩り振動子の振動の節の部分に
設けられた支持部材と、前記圧電セラミックス中空円柱
の縦−捩り振動を行う端部に設けられた耐摩耗部材層と
、前記中心軸の回りに回転可能に設けられ前記耐摩耗部
材層に一端面が圧接されるリング状のロータとを備えた
超音波モータにおいて、 前記ロータの内径内に挿入される突出部を有する固定板
と、前記固定板と前記ロータの前記一端面に対向する他
端面とに介在する弾性体と、前記固定板を前記中心軸方
向に前記弾性体を介して前記ロータの他端面に圧接する
バネ部材とを有することを特徴とする超音波モータ。
1. A piezoelectric vertical-torsional vibrator which is a piezoelectric ceramic hollow cylinder having a central axis and whose at least one end portion undergoes vertical-torsional vibration; and a support member provided at a vibration node of the piezoelectric vertical-torsional vibrator. , a wear-resistant material layer provided at the end of the piezoelectric ceramic hollow cylinder that vibrates vertically and torsionally; and a ring-shaped ring-shaped member rotatably provided around the central axis and having one end surface pressed against the wear-resistant material layer. An ultrasonic motor comprising: a fixed plate having a protrusion inserted into an inner diameter of the rotor; and an elastic body interposed between the fixed plate and the other end surface of the rotor opposite to the one end surface. and a spring member that presses the fixed plate against the other end surface of the rotor in the direction of the central axis via the elastic body.
2.第1の請求項記載の超音波モータにおいて、前記圧
電縦−捩り振動子は前記圧電セラミックス中空円柱の周
面の一部に、周方向及び長さ方向のうちのいずれか一方
に第1の交差指電極を施し、該第1の交差指電極を用い
て分極して形成された縦振動子と、前記圧電セラミック
ス中空円柱の外周面の残りの一部に前記中心軸方向に対
して傾斜する方向に第2の交差指電極を施し、該第2の
交差指電極を用いて分極して形成された捩り振動子とを
有することを特徴とする超音波モータ。
2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator has a first intersection on a part of the circumferential surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder in either the circumferential direction or the longitudinal direction. A longitudinal vibrator formed by applying finger electrodes and polarizing using the first interdigital electrode, and a direction inclined with respect to the central axis direction on the remaining part of the outer peripheral surface of the piezoelectric ceramic hollow cylinder. 1. An ultrasonic motor comprising: a second interdigital electrode; and a torsional vibrator formed by polarization using the second interdigital electrode.
3.第1又は第2の請求項記載の超音波モータにおいて
、前記支持部材は前記圧電縦−捩り振動子の一端部に設
けられていることを特徴とする超音波モータ。
3. The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein the support member is provided at one end of the piezoelectric longitudinal-torsional vibrator.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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