JPH04193080A - 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、固定子に進行性振動波を発生させて移動子を
駆動する超音波モータに関するものである。

〔従来の技術］ 従来、この種の超音波モータは、移動子を固定子に加圧
接触させているので、移動子が回転するときに、摩擦接
触による工茅ルギー損失のために移動子の駆動効率が低
下してしまい、駆動力の大きさには限界があった。

一方、１つの移動子を２つの固定子で両側から圧接して
、各固定子からの進行性振動波によって駆動して、移動
子の駆動効率を向上させ、馴動力を増大する提案がなさ
れている（特開昭６３−１４４７７３号）。

〔発明が解決り、−ｃ：　”　、！−する課Ｈ）駆動効
率を向上させるためユニ、固定子と移動子の接触面積を
太きイすれば、よい。例えば、第８図に示すように、固
定子Ｉの弾性体】１を圧電体１２によって振動させ、移
動子３のスライダ材３２に接している移動子本体３１を
同じ波長で振動させ、弾性体１１の振動波の凸部Ｘと移
動子３の振動波の凹部Ｙを一致させればよい。

しかし、前記提案（特開昭６３−１４４７７３号）のよ
うユニ　１つの駆動子に対して、２つの固定子をもつ超
音波モータでは、振動する固定子が２つあるので、第１
の固定子の弾性体の振動波と第２の固定子の弾性体の振
動波と、移動子の振動波との凹凸部が一致しない場合が
あり、移動子の駆動効率が低下し、駆動力の増大が図れ
ないという問題があった。

本発明シよ、前記課Ｒ５こ着目してなされたものであり
、２つの弾性体の振動波と１つの移動子の振動波との凹
凸部の不一致を解消させ、駆動効率の向上や駆動力の増
大を図ることができる超音波モータを提供することを目
的としている。

り課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するために、本発明による超音波モータ
は、それぞれの駆動信号により励振される圧電体とその
圧電体に接合され前記励振によって駆動面に進行性振動
波を発生する弾性体を有する第１および第２の固定子と
、前記第１の固定子の弾性体と前記第２の固定子の弾性
体とＳこより、２方向から加圧接触され、前記各進行性
振動波りこすり駆動される移動子と、を含む超音波モー
タにおいて、前記第１の固定子の弾性体に発生する進行
性振動波と、前記第２の固定子の弾性体に発生−する進
行性振動波とに位相差をもたせた構成としである。

この場合に、前記各弾性体に発生する進行性振動波の位
相差は、１８０度である構成とすることができる。

また、前記第１の固定子の圧電体と、前記第２の固定子
の圧電体とをずらして配列した構成とすることができる
。

さらに、前記第１の固定子の圧電体に印加する駆動電圧
と、前記第２の固定子の圧電体に印加する験動電汗ユニ
位相差をもたせた構成とすることができる。

：作用〕 前記構成によれば、第１の固定子の弾性体による振動波
の凸部と、第２の固定子の弾性体による振動波の凸部と
力仁一致することはｔζい。

また、第１５さび第２の固定子の弾性体の振動波の位相
差を１８０度にすれば、第１の固定子の弾性体による振
動波の凸部と移動子の振動波の一方側の凹部か一致する
とともに、第２の固定子の弾性体による振動波の凸部と
移動子の振動波の他方側の凹部が一致する。

ｒ実施例〕 以下１図面等を参照し、て、実施例につき、本発明の詳
細な説明する。

第１図〜第３図は、本発明による超音波モータの第１の
実施例を示した図であって、第１図は断面図、第２図は
駆動系統の模弐閣、第３図は固定子と移動子の振動状態
を示した説明図である。

第１の固定子ｌは、円筒状の弾性体本体１１ａとその外
周に薄肉部１１ｂを介して支持部１１ｃが連設された弾
性体１１と、弾性体本体１１ａの下側に接合された圧電
体１２とから構成されている。

同様に、第２の固定子２は、円筒状の弾性体本体２１ａ
とその外周に薄肉部２１ｂを介して支持部２１ｃが連設
された弾性体２１と、弾性体本体２１ａの上側に接合さ
れた圧電体２２とから構成されている。

第１の固定子１と第２の固定子２は、移動子３を挟んだ
状態で、支持部Ｌｌｃ、２１ｃがハウジング４１の内壁
に形成された大径部４１ａに挿入され、ばね４２を介し
て、固定環４３によって固定されている。第１の固定子
１と第２の固定子２二、ｔ、軸方向にスライド自在であ
り、ばね４２に付勢されて、移動子３を加圧している。

また、ハウリング４１の大径部４１ａＳこは、キー溝４
４ａ力形成されており、弾性体１１．２１側に形成さオ
ーたキー溝１１ｄ、２１ｄとの間に、キー４４ｂ些嵌合
ソて、第１の固定子１と第２の固定子２０回転方向への
移動を規制している。

移動子３は、移動本体３１の下側および上側−二スライ
ダ材３２．３３が接合されている。また移動子本体３１
の内側には、薄肉部３１ａを介して、フランジ３１ｂが
形成されている。

回転軸４５は、ハウジング４１の上底部４１ａの中心孔
にヘアリング４６によって、回動自イ゛を支持されてい
る。回転軸４５の先端部に、移動ｉ３のフランジ部３１
ｂが挿入され、固定環４ニて固定されている。

第１の実施例では、第２ＩＤ（ａ）に示すよう巳こ、第
１の固定子１の圧電体１２の配列と、第２の固定子２の
圧電体２２の配列とを１素子分すらし゛′配装しである
。そして、第２図（＋））に示すよう乙二日電体１２の
Ａ部および圧電体２２のＡ部に対−７同し位相の駆動電
圧■、を印加し、圧電体１２のＢ部および圧電体２２の
Ｂ部−二対：、て同二位相の駆動電圧Ｖ１１を印加する
、□丁−１各叩；体１２２２のＡ部への駆動電圧Ｖ、と
、Ｂ部への駆動電圧ＶＢとは、駆動原理上ｌ／′４波長
の位相差をもたせである。

二のように駆動電圧を印カロすると、第３図に示ずよう
に、第１の固定子１の弾性体１１に発生する進行性振動
波と、第２の同定子２の弾性体２１乙こ発生する進行性
振動波と力、約１８０度の位相差をもつようになる。こ
の−詐、弾性体１１！こよる振動波の凸部ｘ１と移動Ｘ
ｊ　３σ・振動ヂ・ｆ・下側の凹部Ｙ１が一致すると上
・ちシ、頁弾性（ｔべ１による振動波の凸部χ２と移動
１３の振動Ｉ　Ｃ）上側の凹部＼２が一致する。

従って、移動子３の駆動効率が向１−するとともに、駆
動力の増大を図ること力できる７以」の様な圧電体をｌ
素Ｔ−兄一÷“；７とで配列するプｊ法は、圧電体１２
と圧電材２２に印加する駆動篭叩を共有することができ
るたヅ・、゛、駆動装置を簡略化することができる５ 第４図２よ、本発明による超音波モータの第２の実施例
の駆動系統を示した模式図である。

なお、以下に説明する各実施例では、前述−２第１の実
施例と同様な機能を果たす部分ユニｉ：′、、ニー・−
の符号を付しである。

第２の実施例では、第４図（ａ）　ｒ、こ示すように、
第１の固定子１の圧電体１２の配列と第２０同π［圧２
の圧電体２２の配列は同しであるが、第１１７（ｔ゛と
第４図（Ｃ）に示すように、圧電体１２のＡ部二丁印加
する駆動電圧■□と、圧電体２２のＡ部ユニ印）ｊ■す
る駆動電圧■４□との位相差が約１８０度乙コなろよう
にしである。また、圧電体１２のＢ部巳こ印罪する駆動
電圧Ｖ、１と、圧電体２２のＢ部に印加する駆動電圧Ｖ
１１２との位相差が約１８０度になる５１うにしである
。なお、圧電体１２のＡ部への駆動電圧■１とＢ部への
駆動電圧■１および圧電体１２のＡ部への駆動電圧Ｖヶ
。とＢ部への駆動電圧ＶＢ２とは、駆動原理上１／４波
長の位相差をもｆ＝セである。

この様に、圧電体１２と圧電体２２とに印加する電圧の
位相差を約１８０°と″する１、を法は、各々の任電体
に印加する駆動電圧を変え？、二とができるために、固
定子１と固定子２９゛・振動特性の差Ｓこより、弾性体
１１と弾性体２１：Ｌｔコ振輻量に差が・′ｉ″−る場
合ブゴ、印加する腎Ｐ、て　陀変え？１ごとにＬす、双
方（二振幅量４同＝’：　！″″″−ろ和）屯う・ある
、 第５図〜第７Ｌ北は、本発明５．↓？じ音波モータの第
、３〜第５の実施例を示ｊシ・断面ン、＝Ｊる。

第３の実施例では、第２　Ｊ＋墜Ｊ升７１′、７弾性体
２１の薄肉部２１１〕がハウ°ン’Ｍｌ’一体化されて
おり、第１の固定子１１ま、軸：ち向にスフィＦできる
ようにし５である。また、移重ト了−○薄肉部３１ａが
回転軸４５と一体化さし一′・、・ろ。

第３の実施例Ｇこよれば、計ｔｒｉＪニー・数か慮り組
函立てが簡単に行える。

第４の実施例では、第１の固定−？ｌと第２の固定子２
が回転子３を挾んだ抄態で固定軸５１に挿入され、ばね
５２を介して、固定環５３で固定さ名ている。また、移
動子３は、ｌ゛：、　２＋ねり２等の固足部材５４によ
って、回転筒５５に固定されている。二の固定部材５４
は、回り止めの役割も果たしている。

第４の実施例−二よれば、回転筒５５の中空部に超音波
モータを設置できるために、装置全体を小型化できる。

第５の実施例では、第１の固定子１と第２の固定子２は
、円筒形状をしており、弾性体の駆動面および圧電体は
その円筒の側面を使用している。

第１の固定子ｌと第２の固定子２は、回転子３を挟んだ
状態で、ばね６２を介して、固定環６３で固定されてお
り、第１の固定子１は半径方向にばね６２によって加圧
されていて、さらに、不図示の固定部材により、上下方
向に固定されている。

また、移動子３は、移動子本体３１が円筒状をしており
、その側面にスライダ材３２．３３が貼付されている。

この移動子３は、回転筒６５にビンやばね等の固定部材
６７によって固定されている。

第５の実施例によれば、固定子１，２０弾性体１１．２
１の駆動面の円周方向に進行性振動波を進行させて、移
動子３を駆動させる場合にも適用でき、駆動効率の向上
や駆動力の増大を回ることができる。

以上説明した第３〜第５の実施例では、第２図に示した
ように、第１の固定子１の圧電体１２の配列と、第２の
固定子２の圧電体２２の配列とを１素子分ずらして配置
してもよいし、第３図−二示したようＣ二重電体１２の
Ａ部に印加する駆動電圧ＶＡＩと圧電体２２のＡ部に印
加する駆動電圧■、２との位相差が約１８０度になるよ
うにするとともに、圧電体１２のＢ部に印加する駆動電
圧■、１と圧電体２２のＢ部に印加する駆動電圧ＶＢ２
との位相差が約１８０度りこなるようにしてもよい。

また、１８０度になるようにすれば最も効率がよいが、
少なくとも位相が一致しないようにするだけでも、駆動
効率がよくなる。

さらに、第１の固定子の圧電体の配列と第２の固定子の
圧電体の配列を１素子以上ずらした場合でも、第１の固
定子の圧電体に印加する駆動電圧と第２の固定子の圧電
体に印加する駆動電圧とに位相差をもたせれば、第１の
固定子１の弾性体１１と第２の固定子２の弾性体２１の
振動波の位相差：よ、約１８０°とすることができる。

本発明の超音波モータは、１つの固定子によって１つの
移動子を駆動する超音波モータを２つ並べて駆動する場
合よりも駆動効率がよく、モータを高さ方向、半径方向
に小型化しても、同様の起動力を得ることができる。

１発明の効果〕 以上詳しく説明したように、本発明によれば、第１の固
定子の弾性体の進行性振動波と、第２の固定子の弾性体
の進行性振動波に位相差をもたせであるので、２つの弾
性体の進行性振動波の凸部が一致することはない。従っ
て、移動子の駆動効率が向上するとともに、駆動力の増
大が図れる。

また、第１および第２の固定子の弾性体の振動波の位相
差を１８０度にすれば、第１の固定子の弾性体による振
動波の凸部と移動子の振動波の一方側の凹部が一致する
とともに、第２の固定子の吉例の四部が一致するので、
駆動効率が極めてよくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、本発明による超音波モータの第１の
実施例を示した図であって、第１図は断面図、第２則は
駆動系統の模式図、第３図は固定子と移動子の振動状態
を示した説明図である。 第４図は、本発明による超音波モータの第２の実施例の
駆動系統を示した模式図である。 第５図〜第７図は、本発明による超音波モータの第３〜
第５の実施例を示した断面図である。 第８図は、従来の超音波モータの固定子と移動子の振動
状態を示した図である。 １・・・第１の固定子 １１・・・弾性体　　　　　　１２・・・圧電体２・・
・第２の固定子 ２１・・・弾性体　　　　　　２２・・・圧電体３・−
・移動子 ３］・・・移動子本体　　　　３２・・・スライダ材４
１・・・ハウジング　　　　４２・・・ばね４１・・・
ハウジング　　　　４２・・・ばね４３・・・固定環 ４４ａ・・・キー溝　　　　　４４ｂ・・・キー４５・
・・回転軸　　　　　　４６・・・ヘアリング代理人　
弁理士　鎌１）次男（他１名）第２図 第３図 第４図 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれの駆動信号により励振される圧電体とそ
   の圧電体に接合され前記励振によって駆動面に進行性振
   動波を発生する弾性体を有する第１および第２の固定子
   と， 前記第１の固定子の弾性体と前記第２の固定子の弾性体
   とにより、２方向から加圧接触され、前記各進行性振動
   波により駆動される移動子と、を含む超音波モータにお
   いて、 前記第１の固定子の弾性体に発生する進行性振動波と、
   前記第２の固定子の弾性体に発生する進行性振動波とに
   位相差をもたせたこと を特徴とする超音波モータ。
2. （２）前記各弾性体に発生する進行性振動波の位相差は
   、１８０度であることを特徴とする請求項（１）記載の
   超音波モータ。
3. （３）前記第１の固定子の圧電体と、前記第２の固定子
   の圧電体とをずらして配列したことを特徴とする請求項
   （１）または（２）記載の超音波モータ。
4. （４）前記第１の固定子の圧電体に印加する駆動電圧と
   、前記第２の固定子の圧電体に印加する駆動電圧に位相
   差をもたせたことを特徴とする請求項（１）または（２
   ）記載の超音波モータ。