JPH04156282A - 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、超音波モータ、詳しくは超音波振動により
駆動力を発生させる超音波モータに関するものである。

［従来の技術］ 本出願人は先に、圧電素子を利用した超音波モ−タにつ
いて提案（特願平２−７９８００号）した。

この超音波モータは 板状もしくは棒状の弾性体と該弾性体に固定された圧電
素子とからなり、該圧電素子に交流電圧を印加すること
により定在波型の屈曲振動を起こす屈曲振動子と、 上記弾性体の表面で上記屈曲振動の節線上に設けられて
いて、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動され
、交流電圧を印加されることによって上記屈曲振動の振
幅方向に伸縮する縦振動子と、 この縦振動子の先端面に圧接される移動体と、を具備し
、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子を伸縮させるこ
とにより、上記屈曲振動子および縦振動子に対して移動
体を相対移動させるようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題〕 ところで、本出願人によって先に出願された上記特願平
２−７９８００号で提案した超音波モータにおいては、
屈曲振動子を、弾性体に圧電素子または電歪素子等の電
気−機械変換素子を接着剤で接着して構成し、上記電気
−機械変換素子の伸縮動作によって弾性体に屈曲振動を
起こさせていて、圧電素子または電歪素子の横効果を利
用しているため、圧電素子または電歪素子単体の入力電
気エネルギの機械エネルギへの変換効率が低く、圧電素
子または電歪素子と弾性体とで屈曲振動子を製作する場
合、圧電素子または電歪素子の伸縮を接着剤を介して弾
性体の屈曲振動に変えているので、その接着面において
エネルギロス等も発生し、大きな屈曲力が得られずエネ
ルギ変換効率も悪い。

このように圧電素子または電歪素子の横効果を利用した
超音波モータにおいては、大きな駆動力を発生させよう
と被駆動部材と駆動体との圧着力を増加すると、屈曲振
動子の屈曲力が弱いために十分な屈曲振動が起こらなく
なり、従って、圧着力を増やすことができず、その結果
十分な駆動力を得ることができない。

即ち、駆動力を大きくするために圧着力を増加させると
、十分な駆動力が得られる前にモータが動かなくなって
しまうという不具合を有していた。

また、このタイプのモータでは屈曲振動子の節線上に縦
振動子を固着するが、圧電素子または電歪素子の横効果
を利用した屈曲振動子の節線上に取り付ける縦振動子の
屈曲振動の波長方向の取付部の幅が広い場合には、この
縦振動子の剛性の影響によって屈曲振動子の屈曲を妨げ
るようになり、振動振幅に悪影響を与えるという欠点を
も伴っていた。

本発明の目的は、上述の不具合を解消し高屈曲力の屈曲
振動が得られて強力な駆動力を充分に取り出すことがで
きる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および作用］本発明による
超音波モータは、棒状に形成された複数の弾性体と、該
複数の弾性体の延出方向の端面にて挟持される電気−機
械変換素子とからなり、該電気−機械変換素子に交流電
圧を印加することにより、上記弾性体の延出方向に伸び
る波長を有する定在波型の屈曲振動を発生する屈曲振動
子と、 上記弾性体の表面で、上記屈曲振動の節線上に設けられ
ており、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動さ
れ、交流電圧を印加されることにより上記屈曲振動の振
幅方向に伸縮する縦振動子と、 上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材と、 を具備しており、上記屈曲振動しに同期して上記縦振動
子を伸縮させることにより、上記被駆動部材を上記屈曲
振動子および縦振動子に対し、上記屈曲振動の波長方向
に相対移動させることを特徴とし、また上記複数の弾性
体の延出方向の端面にて挟持される電気−機械変換素子
は、上記交流電圧を印加された際に、棒状の弾性体の中
心軸を挾んで変形量が異なるように形成されていること
を特徴とする。そして、また上記縦振動子は、上記屈曲
振動の振幅方向に積層された電気−機械変換素子からな
ることを特徴とし、更に上記電気−機械変換素子は、圧
電素子もしくは電歪素子からなることを特徴とするもの
である。

［実　施　例］ 以下、図示の実施例により本発明を説明する。

先ず、本発明の詳細な説明するに先立ち、本発明の基本
原理を述べた後、第２，３図を用いて屈曲振動子と縦振
動子等からなる駆動体の構造。

動作、振動姿態等をそれぞれ説明する。しかるのち、実
施例を説明するが、本実施例は本出願人が先に提案した
特願平２−７９８００号に開示したリニア型超音波モー
タに対して本発明を適用したものである。

本発明の基本原理を説明すると、本発明による超音波モ
ータは、棒状の弾性体と該弾性体に、電気−機械変換素
子としての圧電素子を挾み込み、屈曲振動の定在波を発
生させる屈曲振動子と、この屈曲振動子から励起される
定在波の節線上に屈曲振動の振幅方向に振動する縦振動
子と、この縦振動子の端面に圧接された被駆動部材とか
らなり、屈曲振動子と縦振動子とを所定の位相差を有す
る交流電圧で駆動することを特徴とするものであって、
屈曲振動子を共振、縦振動子を非共振でそれぞれ使用す
る。このため、屈曲振動子と縦振動子の共振周波数を合
わせ込む必要がなく、生産性がよくなり、また屈曲振動
子は、弾性体と圧電素子を挾み込むだけなので組立性も
よい。さらに屈曲振動子は節をもつので低損失の支持が
可能となる。

その上、本超音波モータの屈曲振動子は圧電素子の縦方
向の振動を弾性体の固有振動数と一致するように共鳴器
を構成し、共振を利用した駆動をしており、この振動は
圧電素子単体の４倍程度となるので、駆動力を得るため
の屈曲変位は充分得られることになる。

次に、本発明の超音波モータに使用される駆動体の構造
、動作、振動姿態を説明する。

第２図（Ａ）　、　（Ｂ）は、圧電素子６ａ、６ｂ、６
ｃ。

６ｄを含む屈曲振動子１と第１．第２の縦振動子３．４
とからなる駆動体２の正面図と振動状態を示す作用図で
ある。図において、屈曲振動子１を屈曲振動させても変
位のない点が節Ｎ、Ｎ’であり、この節Ｎ、またはＮ′
を通り紙面に垂直な方向に引かれた線が節線である。ま
た、図中の矢印は分極方向を示している。

上記屈曲振動子１は棒状弾性体７ａ、７ｂとこの棒状弾
性体７ａ、７ｂにボルト等で分極方向が互いに向き合う
ように、かつ上側と下側で分極が逆方向になるように圧
電素子６ａ〜６ｄが挾み込まれるように構成され、また
、屈曲振動子１の節線上に、分極方向が互いに向き合う
ように積層された第１の縦振動子３、第２の縦振動子４
が屈曲振動子表面より突出するように設けられている。

このような構造において、屈曲振動子１が屈曲振動をす
ると、第２図（Ｂ）に示すように屈曲振動の節の部分で
は節Ｎ、Ｎ’　を中心とした微小回転往復運動を生ずる
。そこで、第１．第２の縦振動子３．４は互いに回転方
向が異なる微小回転往復運動、つまり揺動されることに
なる。また、この縦振動子３，４上に被駆動部材５が圧
接されている。そして、微小回転往復運動のうち往動作
あるいは復動作のうちいずれか一方の動作を被駆動部材
５に作用させるように縦振動子３．４を駆動し、被駆動
部材５を一方向に駆動するようになっている。

ここで第２図において電気−機械変換素子としての圧電
素子である屈曲用圧電セラミックス６ａ〜６ｄの挿入位
置は、金属棒の屈曲振動の腹の位置つまり屈曲振動する
金属棒における曲げモーメントが極大となる位置である
。そして、第２図のように屈曲用圧電セラミックス６ａ
〜６ｄが屈曲振動子の中央に位置するようにすれば、左
右対称の屈曲振動を励振することができ、効率のよい屈
曲振動子が得られることになる。

次に、圧電素子６ａ〜６ｄおよび縦振動子３゜４の分極
方向と積層方法並びに配線方法を第３図に示す。第３図
において、電源３１は圧電素子６ａ〜６ｄに電圧を印加
する端子板２８ｂと９０°移相器３０を介して縦振動子
３，４に接続されると共に図示の如く結線されており、
圧電素子６ａ〜６ｄおよび縦振動子３，４を構成する積
層圧電素子は、矢印で示す方向に分極されていイそして
、端子板２８ｂに印加される交流電圧がＤなら屈曲振動
子１は上に凸状に屈曲し、負なら］に凸状に屈曲する。

また、縦振動子３，４の交が電圧が正なら、第１の縦振
動子３は伸張した状塑になり、第２の縦振動子４は収縮
した状態になおそして、縦振動子３，４の交流電圧が負
なら、賛１の縦振動子３は収縮した状態になり、第２０
林振動子４は伸張した状態になる。

次に、第２図（Ｂ）を用いて、動作の説明をする屈曲振
動子１と縦振動子３．４とは位相が互いに９０＠シフト
した交流電源３１で駆動されるから第１の縦振動子３が
伸張して被駆動部材５に圧接第２の縦振動子４が収縮し
て被駆動部材５から離脱するのに同期して、第１の縦振
動子３が配置された屈曲振動子１の節Ｎの位置では、こ
の節Ｎを中心とした第１の縦振動子３の先端Ｐの微小な
反時計方向回転Ｐ’　−Ｐが生ずるので、第１の縦振動
子３は被駆動部材５を右から左へ蹴り上げるように作用
し、水平方向の移動力を被駆動部材５に；。　　付与す
る。このとき、第２の縦振動子４か配置さ０　　れた屈
曲振動子１の節Ｎ′の位置では、この節Ｎ′を中心とし
た微小な時計方向回転Ｍ’　−ＭがＥ　　生じるが、第
２の縦振動子４は収縮して被駆動部１　　材５と接触し
ていないので被駆動部材５に逆方向１゜　　の力を付与
することはない。

１　　　　また、第１の縦振動子３が収縮して被駆動部
材５から離脱、第２の縦振動子４が伸張して被駆動部材
５と圧接するのに同期して、第２の縦振動子。　　４が
配置された屈曲振動子１の節Ｎ′の位置では、この節Ｎ
′を中心とした微小な反時計方向回転ＭＮ　　→Ｍ′が
生ずるので、第２の縦振動子４は被駆動、　　部材５を
右から左へ蹴り上げるように作用し、水平方向の移動力
を被駆動部材５に付与する。このとき第１の縦振動子３
が配置された屈曲振動子１の節Ｎの位置では、この節Ｎ
を中心とした微小な時計方向回転Ｐ→Ｐ′を生ずるが、
第１の縦振動子３は収縮して被駆動部材５と接触してい
ないので被駆動部材５に逆方向の力を付与することはな
い。従って、この動作の繰返しにより被駆動部材５が水
平左方向に動くことになる。

被駆動部材５を逆方向に動かすには、屈曲振動子１に対
する第１．第２の縦振動子３，４の伸縮タイミングを逆
にすればよい。即ち、屈曲振動子１または第１．第２の
縦振動子３，４に印加する信号を上記の場合に対して１
８０°位相をずらせば、被駆動部材５を上記とは逆の方
向に駆動することができる。

以上が本発明の超音波モータに使用される駆動体の構造
、動作、振動姿態の説明である。次に、本発明の具体的
な実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の第１実施例を示す超音波モータの側
断面図、第４図、第５図、第６図は第１実施例の超音波
モータにおける駆動体の詳細を示している。なお、上記
第２図および第３図の説明では、屈曲振動子や縦振動子
が固定されていて、被駆動部材を移動するとしていたが
、この第１実施例では、上記被駆動部材に相当するリニ
アレールが固定されていて、屈曲振動子や縦振動子等か
らなる駆動体２を移動するものとして説明する。

屈曲振動子１は、ステンレス、黄銅、リン青銅。

アルミニウム、ジュラルミン、チタン等からなる２体の
棒状体でなり、対向する端面の中心部にタップが切っで
ある棒状弾性体７ａと７ｂの間に、第６図（Ｂ）に示す
ような半月状の圧電素子６ａ〜６ｄを、第１図のように
分極方向が互いに向き合うように、かつ上下で逆になる
ように挾み、更に第６図（Ａ）に示すように各圧電素子
６ａ〜６ｄの電力供給用のリング状端子板２８　ａ〜２
８ｃを各圧電素子間に挾み込んで上記棒状弾性体内部に
形成されたタップ部にボルト２９を螺合させて加圧、結
合させて、ランジュバン屈曲振動子を構成している。

この屈曲振動子〕に屈曲振動を励起すると振動の節がで
きるが、この節の位置に、第４図、第５図に示すように
厚み方向に分極された複数の圧電素子板を積層してなる
第１．第２の縦振動子３゜４が接着されており、その縦
振動子３．４の先端面は、第１図に示す如く、リニアレ
ール８の摺動面８ａに直交する方向に圧接されている。

ここで第１．第２の縦振動子３，４は同一の分極構造を
持っている。また本実施例での弾性体７ａ、７ｂは丸棒
状をしているが、上記縦振動子３．４の固着部は平面に
形成されている。

なお、本実施例では、第１．第２の縦振動子３゜４の下
面つまり、屈曲振動子１との接着面に絶縁層９を設けて
いる。この絶縁層９が必要になるのは、圧電体を積層し
た第１．第２の縦振動子３゜４の上面のリニアレール摺
動面８ａへの接触部が正の電極になる場合である。しか
し、リニアレール摺動面８ａへの接触部が負の電極の場
合には、リニアレール８を接地すればよく、この場合絶
縁層９は不要になる。そして、この縦振動子３．４の上
面つまり、リニアレール８の摺動面８ａとの接触面に高
分子材料、セラミックス、複合材料等の絶縁性及び耐摩
耗性のある摩擦材２７を張り付ければ、縦振動子３，４
に印加された電圧がリニアレール８へ漏れるのを防止で
きると共に、耐久性のあるモータにすることができる。

また、本実施例では摩擦材２７の先端面は蒲鉾状の部分
円柱形をしているが、これは第２図（Ｂ）のように屈曲
振動子１が屈曲振動を起こすと節の部分では節を中心と
した微小回転往復運動をしているため、縦振動子３．４
の先端が円弧を描くことになる。摩擦材２７の先端面つ
まりリニアレール８との接触面が角型だと、リニアレー
ル８への接触箇所が角−平面一角と接触していくため接
触状態が不安定となり、リニアレール８に対しての移動
速度に斑が発生する。そこで、摩擦材２７の先端面、つ
まりリニアレール８との接触面を部分円柱状にすること
により、摩擦材２７の先端面とリニアレール８は常に安
定した接触状態になる。

そして、摩擦材２７の部分円柱部のＲは、第２図（Ｂ）
を例にとると、縦振動子３．４と摩擦材２７の合計高さ
、つまり摩擦材の先端Ｐ′から節Ｎまでの長さＰ’　Ｎ
にするのが望ましい。

更に、摩擦材２７を張り付けることにより、摩擦材２７
の厚みを調整することや圧電素子と上記摩擦材２７を一
体成形した後に摩擦材を研磨することによって、縦振動
子３，４のリニアレール摺動面８ａとこのリニアレール
８との接触を最良の状態にすることができる。

この屈曲振動子１の上記各々の節の位置には弾性体の両
幅方向の側面に４個の支持ビン１０ａ。

１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが取り付けられた構成になって
いる。

駆動体２を形成している弾性体７ａ、７ｂの側面から出
ている４個の支持ビン１０ａ、１０ｂ。

１０ｃ、１０ｄは、屈曲振動によって生ずる節の微小回
転往復運動を妨げないように短円柱体で形成されており
、支持台取付板１１に固定された支持台１２で支持され
ている。そして、この支持台１２の上面は、支持ビン］
、Ｏａ、１０ｂ、１０ｃ。

１０ｄとの接触部であり、支持ビンと同様屈曲振動子の
屈曲振動を妨げないことと位置決めが必要であるため、
Ｖ字型の溝になっている。また、この支持台１２は駆動
体２で発生する不要な振動を支持台取付板１１の方へ漏
れないように、クランク状の薄肉部を有していると共に
、駆動体２が屈曲振動子１の振動方向と垂直方向にずれ
ないように、支持ビン１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ
の短円柱部に段差が設けられており、すれようとすると
支持台１２に当て付くようになっている。

支持台取付板１１には、同取付板１１の中心部に支持用
ボルト１８の先端部が通るような孔が設けられている。

また、上下のバネ押え１４．１６でガイドされた圧力調
整用バネ１５とバネ圧調整ナツト１７がボルト１８に通
され、このボルト１８の上方先端部が支持台取付板１１
の中心部の孔に嵌合されている。そして、このバネ圧調
整ナツト１７は、ボルト１８のネジ部に噛合しているの
で、このバネ圧調整ナツト１７を回すことによって、図
の上方に圧力調整用バネ１５を移動調整することができ
る。そして、支持台取付板１１が上方へ移動し、弾性体
に取り付けられた縦振動子３．４の各々の端部を、リニ
アレール８の摺動面８ａに圧接するようになっている。

下板１９の中央には、ネジ孔が切られており、上記ボル
ト１８の下方が下板１９に螺着されてぃる。そして、ボ
ルト１８の下部は円板状になっており、この円板の下面
が下板１９の上面に接するため、ボルト１８はガタがな
く固定されている。

そして、リニアレール８の摺動面８ｂには、軸２３に挿
通されたベアリング２６に取り付けられ回転自在の車輪
２２が載置されている。

上板２１と下板１９は、左右の両側板２０（−方は図示
されず）で固定されており、上板２１゜下板１９１両側
板２０は剛体で形成されている。

そして、第１図に示すように両側板２０の中心部の上方
に上記車輪２２を通した軸２３が固定されている。上記
支持台取付板１１の両側面には、第１図の手前側と奥側
に各１本の取付板ガイド棒２５が埋設されていて、この
取付板ガイド棒２５は側板２０の壁面中央の上下方向に
穿設された溝２４にガイドされるようになっている。こ
れによって、上記リニアレール摺動面８ａと縦振動子３
゜４との接触圧の調整時に上下する支持台取付板１１が
、ガタつかないようになっている。

このように構成された上記第１実施例において、屈曲振
動子１が屈曲する作用を第７図（Ａ）（Ｂ）によって説
明し、またリニアレール８以外の移動対象をリニアレー
ルに沿って第１図の矢印Ａのように右方向に移動する方
法を、第８図、第９図により以下に説明する。

第７図に棒状弾性体７ｇ、７ｂに挾まれた圧電素子６ａ
〜６ｄに交流電圧が印加されたときの作用を示す。第７
図（Ａ）は端子板２８ｂに正の電圧が印加された場合、
第７図（Ｂ）は端子板２８ｂに負の電圧が印加された場
合の圧電素子６ａ〜６ｄの伸縮状態をそれぞれ示してい
る。なお、弾性体７ａ、７ｂをＧＮＤとしている。

今、第７図（Ａ）のように端子板２８ｂに正の電圧が印
加されたときには、図の上方の圧電素子６ａ、６ｂは、
それぞれ矢印で示した圧電素子の厚み方向で分極方向に
伸び、また図の下方の圧電素子６ｃ、６ｄは矢印で示し
た圧電素子の厚み方向で分極方向に縮む。その結果、屈
曲振動子１は上に凸の屈曲を起こすことになる。

次に第７図（Ｂ）のように端子板２８ｂに負の電圧が印
加されたときには、図の上方の圧電素子６ａ、６ｂはそ
れぞれ矢印で示した圧電素子の厚み方向で分極方向とは
逆に縮み、また、図の下方の圧電素子６ｃ、６ｄは矢印
で示した圧電素子の厚み方向で分極方向とは逆に伸びる
ことになる。

従って、端子板２８ｂに交流電圧を印加すると、上記第
７図（Ａ）と（Ｂ）の動作をくり返すことになり屈曲振
動子１に屈曲振動が起こることになる。

次に、リニアレール８以外の移動対象をリニアレール８
に沿って第１図の矢印Ａのように右方向に移動する方法
を説明する。

屈曲振動子１に、第８図（Ａ）に示すような振幅■。で
角周波数ωの正弦波形ｇ１の交流電圧ｖｏＳ１ｎωｔを
印加する。また、Ｍｌの縦振動子３に第８図（Ｂ）に示
すような上記正弦波形ｐ１より９０″位相が進んだ正弦
波形ｉ１２の交流電圧を印加する。そして、第２の縦振
動子４に第８図（Ｃ）に示すように第１の縦振動子３に
加えた正弦波形ｆＩ２と１８０”位相の異なる正弦波形
ｇ３の交流電圧を印加すると、第９図（Ａ）〜（Ｄ）に
示すように第１の縦振動子３が伸張、第２の縦振動子４
が収縮するのに同期して屈曲振動子１が駆動され、縦振
動子３，４がハの字型から逆／−の字型になる屈曲振動
をする。すると、摺動面８ａに第１の縦振動子３が圧接
し、第２の縦振動子４が離れる。そこで、上記駆動体２
は、第１の縦振動子３がリニアレール８の摺動面８ａを
右から左に蹴り上げることになり、その結果、駆動体２
が右方向に移動する。

次に、第９図（Ｅ）〜（）Ｉ）において第１の縦振動子
３が収縮、第２の縦振動子４が伸張するのに同期して屈
曲振動子１が駆動され、縦振動子３．４が逆ハの字型か
らハの字型になる屈曲振動をする。

すると、摺動面８ａと第２の縦振動子４が圧接し、第１
の縦振動子３は離れるので、駆動体２は第２の縦振動子
４が摺動面８ａを右から左に蹴り上げることになり、そ
の結果、駆動体２が右方向に移動する。

そして、上記作動の連続により駆動体２は屈曲振動子１
の屈曲に伴って移動する。これと共に、上下側板で一体
となった移動対象がリニアレール８の摺動面８ｂ上の車
輪２２を回動しながら右側へ走行する。尚、リニアレー
ル以外の移動対象を左側へ走行させる場合には、屈曲振
動子に対する縦振動子３，４の伸縮タイミングを逆にす
ればよい。つまり、屈曲振動子１または縦振動子３，４
に印加する信号を上記の場合に対して１８０°位相をず
らせば、第１図におけるリニアレール８以外の移動対象
を矢印Ａとは逆の方向に駆動することができる。

この第１実施例における移動対象の移動速度と駆動力は
、屈曲振動子１の屈曲振動振幅と縦振動子３．４の振動
振幅との振幅比に関係することになるので、第１０図に
よりこれを説明する。第１０図（Ａ）　、　（Ｂ）は縦
振動子の振動振幅が零で屈曲振動子の屈曲振動のみが発
生しているときの駆動体の動作を示す作用図である。ま
た、第１０図（Ｃ）　、　（Ｄ）は屈曲振動子１の屈曲
振動振幅と縦振動子３，４の振動振幅が合成された場合
の縦振動子３．４の先端Ｔ（第１０図（＾）、（Ｂ）参
照）の軌跡を示す線図である。この第１０図において、
（Ａ）。

（のは屈曲振動子１の振動振幅が大きい場合を、（Ｂ）
　、　（Ｄ）は小さい場合をそれぞれ示している。第１
０図（Ｃ）、（Ｄ）において、縦振動子３，４の振動振
幅ＵＮは同じである。これは、縦振動子３．４に印加す
る電圧振幅を一定に保つことによって実現できる。この
ときの縦振動子の振幅は移動子との接触面の面精度以上
の値であることが必要で、実用的には０．１μｍ以上の
振幅を必要とする。また、縦振動子３，４の発生力は縦
振動子に印加する電圧に比例し、移動子への圧接力に抗
して上述の必要な振幅０．１μｍ以上を発生させるだけ
の値が必要である。移動子への圧接力はモータの駆動力
に比例し、駆動力を大きくする場合は圧接力を大きく、
かつ縦振動子への印加電圧を高くすればよい。

次に、移動速度は第１０図で屈曲振動子１の屈曲振動に
よって生ずる水平方向成分Ｕｖｌ”ｖ２に比例し、これ
は屈曲振動子１と一体の圧電体に印加する電圧に比例す
る。即ち、縦振動子３，４のみ駆動し、屈曲振動子１を
駆動しない場合は、移動速度は零で移動体５は動かない
。その状態から徐々に屈曲振動子１への振幅を増してゆ
くと、移動速度はそれに比例して速くなる。屈曲振動子
１の振幅を変化させるには上述の印加電圧を変化する方
法の他、屈曲振動子１の駆動周波数を共振点から変化さ
せる方法、屈曲振動子に印加する高周波電圧をバースト
信号として間欠的にする方法等がある。これらの方法を
用いて速度０から縦振動子と移動体との接触面間に滑り
の発生しない最大の速度まで無段階に速度を変えること
ができる。

第１１図は、本発明の第２実施例を示す超音波モータを
構成している駆動体２八〇側断面図である。この実施例
における駆動体２Ａは、２分した棒状弾性体７Ａａ、７
Ａｂの中心軸に貫通孔７Ａｃ、７Ａｄを穿設し、この貫
通孔７Ａｃ。

７Ａｄが形成された棒状弾性体７Ａａと７Ａｂとの間に
、半月状の圧電素子６Ａａ〜６Ａｄを分極方向が互いに
向き合うように、かつ上下で逆になるように挾み込むと
共に、各圧電素子への電力供給用のリング状端子板２８
Ａａ〜２８Ａｃを各圧電素子間に挾み込み、上記棒状弾
性体７Ａａと７Ａｂの貫通孔７Ａｃ、７Ａｄ内にキップ
ボルト２９Ａを挿通させ、同キップボルト２９Ａの先端
にナツト２９ａを螺着し、加圧結合してランジュバン型
の屈曲振動子を構成している。

また、上記各実施例においては、電気−機械変換素子と
して圧電素子を用いたが、これは電歪素子であってもよ
いことは云う迄もない。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、圧電素子の発生力の
大きな縦効果を利用した屈曲振動子を製作することによ
り、接着剤などを介さないで屈曲振動子を構成すること
ができ、これと共に、電気−機械変換効率のよい圧電素
子の縦効果を利用したので、より強力な屈曲振動が得ら
れる高効率で振動ロスのない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、本発明の第１実施例を示す超音波モ−タの側
断面図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の超音波モータに使用
される駆動体の正面図と振動状態を示す作用図、 第３図は、上記第２図（Ａ）における圧電素子と縦振動
子への交流電圧を印加する際の配線方法の一例と、この
ときの分極方向の状態を示す線図、第４図（Ａ）、　　
（Ｂ）は、上記駆動体の正面図と側面図、 第５図は、上記第４図の駆動体の斜視図、第６図（Ａ）
、　　（Ｂ）は、上記駆動体の中央の各断面図、 第７図（Ａ）、（Ｂ）は、屈曲振動子の屈曲動作を説明
するための要部拡大作用図、 第８図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）は、上記第１図
における屈曲振動子、第１の縦振動子、第２の縦振動子
のそれぞれに印加する交流電圧の位相を示す波形図、第
９図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）　、　（Ｄ）　、
　（Ｅ）　、　（Ｆ）　、　（Ｇ）　、　（Ｈ）は、上
記第１図における駆動体に、上記第８図（Ａ）。 （Ｂ）　、　（Ｃ）に示す交流電圧を印加したときのリ
ニアレールに対する駆動体の動きを説明する作用図、第
１０図（Ａ、）　、　（Ｂ）は、上記第１実施例におけ
る縦振動子の振動振幅が零で、屈曲振動子の屈曲振動の
みが発生しているときの駆動体の動作を示す作用図、第
１０図（Ｃ）　、　（Ｄ）は、縦振動子の先端の軌跡を
示す線図で、第１０図（Ａ）、（Ｃ）は屈曲振動振幅が
大きい場合を、第１０図（Ｂ）　、　（Ｄ）は屈曲振動
振幅が小さい場合をそれぞれ示す図、第１１図は、本発
明の第２実施例の超音波モータにおける駆動体の中央断
面図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・屈曲振動子２
・・・・・・・・・・・・・・・・・・駆動体３．４・
・・・・・・・・・・・縦振動子６ａ〜６ｄ・・・・・
・圧電素子（電気−機械変換素子）７ａ、７ｂ・・・・
・・弾性体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　棒状に形成された複数の弾性体と、該複数の弾
   性体の延出方向の端面にて挟持される電気−機械変換素
   子とからなり、該電気−機械変換素子に交流電圧を印加
   することにより、上記弾性体の延出方向に伸びる波長を
   有する定在波型の屈曲振動を発生する屈曲振動子と、 上記弾性体の表面で、上記屈曲振動の節線上に設けられ
   ており、上記屈曲振動により該節線を中心として揺動さ
   れ、交流電圧を印加されることにより上記屈曲振動の振
   幅方向に伸縮する縦振動子と、 上記縦振動子の先端面に圧接される被駆動部材と、 を具備しており、上記屈曲振動に同期して上記縦振動子
   を伸縮させることにより、上記被駆動部材を上記屈曲振
   動子および縦振動子に対し、上記屈曲振動の波長方向に
   相対移動させることを特徴とする超音波モータ。
2. （２）　上記複数の弾性体の延出方向の端面にて挟持さ
   れる電気−機械変換素子は、上記交流電圧を印加された
   際に、棒状の弾性体の中心軸を挾んで変形量が異なるよ
   うに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
   超音波モータ。
3. （３）　上記縦振動子は、上記屈曲振動の振幅方向に積
   層された電気−機械変換素子からなることを特徴とする
   請求項１に記載の超音波モータ。
4. （４）　上記電気−機械変換素子は、圧電素子もしくは
   電歪素子からなることを特徴とする請求項１もしくは２
   に記載の超音波モータ。