JPH04355679A - 超音波モータ - Google Patents

超音波モータ

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Publication number
JPH04355679A
JPH04355679A JP3155198A JP15519891A JPH04355679A JP H04355679 A JPH04355679 A JP H04355679A JP 3155198 A JP3155198 A JP 3155198A JP 15519891 A JP15519891 A JP 15519891A JP H04355679 A JPH04355679 A JP H04355679A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
rotor
phase
block body
ultrasonic motor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3155198A
Other languages
English (en)
Inventor
Koji Saito
斉藤 孝司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asmo Co Ltd
Denso Corp
Original Assignee
Asmo Co Ltd
NipponDenso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asmo Co Ltd, NipponDenso Co Ltd filed Critical Asmo Co Ltd
Priority to JP3155198A priority Critical patent/JPH04355679A/ja
Publication of JPH04355679A publication Critical patent/JPH04355679A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超音波モータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ボルト締めランジュバン型の
振動子を用いた超音波モータが周知であり、例えば特開
昭61−49670号公報に係る片持ち梁状捩り超音波
振動子を用いた圧電モータや、特開昭63−21798
4 号公報に係る超音波モータ等が知られている。
【0003】しかし、従来この種のモータは、いずれも
ロータを一方向にしか回転できず、しかも構造が複雑で
高価なものとなってしまうという問題があった。
【0004】図4には、従来のボルト締めランジュバン
型振動子を用いた超音波モータの一例が示されている。 この超音波モータは、2個の圧電素子10,12の両端
に長さの異なる金属ブロック体14,16が配置され、
両ブロック体14,16は、その中心においてボルト1
8により圧電素子10,12を締付けるように固定され
ている。
【0005】そして、この超音波モータは、交流電源2
0から圧電素子10,12に高周波交流電圧を印加する
と、圧電素子10,12の厚み方向への振動により縦振
動が生じるとともに、ボルト18の捩りにより捩り振動
が生じ、ブロック体14,16の端面には縦振動と捩り
振動を合成した楕円振動が発生することになり、この楕
円振動により回転駆動力を得ることができる。
【0006】前記ブロック体16の端面には、円板22
がバネ24によりブロック体16側へ付勢されて配設さ
れており、円板22の回転軸26が軸受28にて支持さ
れている。したがって、前記円板22をブロック体16
の端面に接触することにより、前記合成振動により得ら
れる回転力は円板22に伝達され、回転軸26から回転
出力を取り出すことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の超
音波モータでは、縦振動と捩り振動との共振点を合せな
ければ回転出力を効果的に発生できない。このため、一
方のブロック体14を短尺状に形成し、他方のブロック
体16の長尺状に形成して前記共振点を一致させる必要
があり、従ってモータ設計時における自由度が少いとい
う問題があった。
【0008】また、このように縦振動と捩り振動との合
成により楕円振動を発生させる超音波モータでは、ブロ
ック体16の端面に一方向の楕円振動しか発生できず、
回転軸26を正転および逆転の両方向駆動できないとい
う問題があった。
【0009】さらに、この超音波モータでは、振動子1
0,12の振動から楕円振動を直接発生できず、縦振動
と捩り振動を合成しなければならないため、楕円振動の
発生効率が十分でなく、その分、回転出力を効率よく発
生できないという問題があった。
【0010】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、双方向への回転が可能
であり、しかも構造が簡単で、回転出力を効率よく発生
できる超音波モータを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
、本発明は、ステータ部とロータ部とを有する超音波モ
ータにおいて、前記ステータ部は、超音波振動を発生さ
せる圧電素子と、前記圧電素子の表面を前記ロータ部の
回転方向に3分割し、各分割領域を異なる相の電圧印加
領域とする電極と、前記圧電素子を挟持するようその両
側に取付け固定された第1のブロック体および第2のブ
ロック体と、を含み、前記電極を介して圧電素子の各電
圧印加領域に印加する3相の高周波交流電圧の相順を切
り替えることにより、前記ブロック体のロータ接触端面
に順方向の回転の楕円振動および逆方向の回転の楕円振
動を発生させ、このロータ接触端面に接するロータ部を
正転および逆転駆動することを特徴とする。
【0012】ここにおいて、例えば、前記圧電素子はリ
ング状に形成され、前記電極は、前記圧電素子の一方の
面をロータ回転方向に3分割する第1の電極部と、前記
圧電素子の他方の面をアースする第2の電極部と、を含
み、3相の高周波交流電圧を、相順を切り替えて印加で
きるよう形成され、前記第1のブロック体および第2の
ブロック体は、前記圧電素子の中央穴部に挿通された結
合ボルトにより圧電素子を締め付けるよう固定すること
ができる。
【0013】
【作用】本発明では、振動子の表面をロータ部の回転方
向に沿って3分割し、各分割領域を異なる相の電圧印加
領域とするように電極が形成されている。
【0014】従って、前記電極を介して圧電素子の各電
圧印加領域に3相の高周波交流電圧を印加することによ
り、ブロック体のロータ接触端面に楕円振動を直接発生
させ、ロータ部を回転駆動することができる。
【0015】このように、本発明では従来のランジュバ
ン型の超音波モータのように、ボルトによる捩り振動を
用いることなく、圧電素子の振動から直接楕円振動を発
生させることができるため、回転出力を効率よく得るこ
とができ、しかも従来のように縦振動と捩り振動との共
振点を一致させるという設計上の制限もないため、モー
タ全体の構成が簡単、かつ安価なものとなる。
【0016】さらに、本発明によれば、前記各電圧印加
領域に印加する高周波交流電圧の相順を切り替えること
により、ブロック体のロータ接触端面に順方向の楕円振
動および逆方向の楕円振動を選択的に発生させ、ロータ
部を正転および逆転駆動することができる。
【0017】本発明者は、この超音波モータの回転原理
についての検討を行った。この超音波モータでは、発生
する振動の種類として、縦振動、捩り振動、曲げ振動が
知られている。従来のボルト締めランジュバン型超音波
モータでは、縦振動と捩り振動との合成により楕円振動
を発生させていたが、本発明の超音波モータでは、曲げ
振動を用いて直接楕円運動を発生させているものと推定
される。すなわち、圧電素子の振動によりブロック体に
は曲げ振動が発生されるが、本発明では圧電素子の各電
圧印加領域に3相の高周波交流電圧を印加することによ
り、各相の曲げ振動の合成が直接楕円振動となって得ら
れるものと推定される。
【0018】このように、本発明の超音波モータは、従
来のランジュバン型超音波モータとは異なる原理によっ
て楕円振動を得ているものと推定され、その結果、正逆
転可能な回転出力を効率よく発生させることができ、し
かもその構造は簡単で、かつ安価な超音波モータを得る
ことができた。
【0019】
【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳
細に説明する。
【0020】図1,図2には、本発明に係る超音波モー
タの好適な実施例が示されている。
【0021】実施例の超音波モータは、ロータ部30と
、ステータ部40とを有し、ステータ部40のロータ接
触面60に発生する楕円振動によりロータ部30を正転
および逆転駆動するものである。
【0022】前記ロータ部30は、ロータ接触面60に
一定圧力で接触する円板32と、この円板32の回転中
心に取り付け固定された回転出力軸34とを含む。
【0023】前記ステータ部40は、リング状のセラミ
ックを用いて形成された圧電素子42,44と、圧電素
子44の両側に設けられた第1および第2の電極部46
,48と、圧電素子42,44の両側に配置された第1
および第2の金属ブロック体50,52と、両金属ブロ
ック体50,52を圧電素子42,44を締付けるよう
に連結固定する結合ボルト54とを含む。
【0024】図2に示すよう、各圧電素子42,44の
中心には、ボルト挿通孔42a,44aが形成されてい
る。
【0025】第1の電極46は、その円周方向へ3分割
され、各分割電極46U,46V,46Wは、互いに電
気的に絶縁され、対応する各入力端子60U,60V,
60Wから、相の異なる高周波交流電圧が印加されるよ
うになっている。これにより、これら3つの分割電極4
6U,46V,46Wと接するリング状の圧電素子42
,44の一方の端面には、異なる相の電圧が印加される
電圧印加領域が形成されることになる。
【0026】また、第2の電極部46は、アース端子6
2を介してアースされるようになっている。
【0027】そして、前記第1および第2の金属ブロッ
ク体50,52には、中心にそれぞれねじ穴が形成され
、これらねじ穴に結合ボルト54の両端に設けられた雌
ねじ部が捩じ込まれ、これにより、圧電素子42,44
の両端に第1の金属ブロック体50および第2の金属ブ
ロック体52が圧電素子を締付けるように連結固定され
ている。
【0028】このように、実施例では金属ブロック体5
0,52が、金属製の結合ボルト54により相互に連結
固定されているため、第2の電極部48をアースすると
、自動的に第2の金属ブロック体52,結合ボルト54
、第1の金属ブロック体50がアース電位となるため、
第1の金属ブロック体50は圧電素子42に対し第2の
電極48と同様にアース電極として機能することになる
【0029】本実施例は以上の構成からなり、次にその
作用を説明する。
【0030】本発明の超音波モータを用いて、ロータ部
30を正転駆動する場合には、端子62をアースし、端
子60U,60V,60Wから図3に示すようA相、B
相、C相の3相交流電圧を印加する。
【0031】これにより、各分割電極46U,46V,
46Wと接する圧電素子42,44の電圧印加領域には
、それぞれA相、B相、C相の高周波交流電圧に対応し
た振動が発生し、ロータ接触面60には順方向の楕円振
動が発生する。
【0032】この楕円振動は、A相,B相,C相の高周
波交流電圧に対応した曲げ振動の合成として得られると
推定され、これによりロータ接触面60と接触するロー
タ部30は順方向に正転駆動されることになる。
【0033】また、端子60U,60V,60Wに相順
を切り替えてA相,C相,B相の順に3相交流電圧を印
加すると、ロータ接触面42には逆方向の楕円振動が発
生し、ロータ部30を逆方向に回転駆動することができ
る。
【0034】このように、本実施例によれば、各端子6
0U,60V,60Wに印加する3相交流電圧の相順を
切り替えることで、ロータ部30を正転および逆転駆動
することができ、しかも捩り振動を必要とすることなく
、ロータ接触面60に直接楕円運動を発生させることが
できるため、モータの構成が簡単なものとなり、しかも
回転出力を効率よく発生させることができる。
【0035】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。
【0036】例えば、前記実施例によれば、ブロック体
50,52の連結固定に結合ボルト54を用いた場合を
例に取り説明したが、本発明では従来のランジュバン型
超音波モータと異なり捩り振動を必要としないため、結
合ボルト54以外の結合部材を用いてブロック体50,
52を連結固定するようにしてもよい。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡単な構成で回転出力を効率よく発生する超音波モータ
を得ることができる。
【0038】特に、本発明によれば、簡単な操作で、ロ
ータ部を正転および逆転させることができるため、その
取り扱いは極めて簡単なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る超音波モータの好適な実施例を示
す全体説明図である。
【図2】図1に示す超音波モータのステータ部分の分解
斜視図である。
【図3】本実施例の超音波モータに印加する3相交流電
圧の説明図である。
【図4】従来のボルト締めランジュバン型超音波モータ
の説明図である。
【符号の説明】
30  ロータ部 40  ステータ部 42  電圧素子 44  電圧素子 46  第1の電極部 48  第2の電極部 50  ブロック体 54  結合ボルト 60  ロータ接触面               
                   AS0101
01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ステータ部とロータ部とを有する超音
    波モータにおいて、前記ステータ部は、超音波振動を発
    生させる圧電素子と、前記圧電素子の表面を前記ロータ
    部の回転方向に3分割し、各分割領域を異なる相の電圧
    印加領域とする電極と、前記圧電素子を挟持するようそ
    の両側に取付け固定された第1のブロック体および第2
    のブロック体と、を含み、前記電極を介して圧電素子の
    各電圧印加領域に印加する3相の高周波交流電圧の相順
    を切り替えることにより、前記ブロック体のロータ接触
    端面に順方向の回転の楕円振動および逆方向の回転の楕
    円振動を発生させ、このロータ接触端面に接するロータ
    部を正転および逆転駆動することを特徴とする超音波モ
    ータ。
  2. 【請求項2】  請求項1において、前記圧電素子はリ
    ング状に形成され、前記電極は、前記圧電素子の一方の
    面をロータ回転方向に3分割する第1の電極部と、前記
    圧電素子の他方の面をアースする第2の電極部と、を含
    み、3相の高周波交流電圧を、相順を切り替えて印加で
    きるよう形成され、前記第1のブロック体および第2の
    ブロック体は、前記圧電素子の中央穴部に挿通された結
    合ボルトにより圧電素子を締め付けるよう固定されたこ
    とを特徴とする超音波モータ。
JP3155198A 1991-05-30 1991-05-30 超音波モータ Withdrawn JPH04355679A (ja)

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JP3155198A JPH04355679A (ja) 1991-05-30 1991-05-30 超音波モータ

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JP3155198A JPH04355679A (ja) 1991-05-30 1991-05-30 超音波モータ

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JPH04355679A true JPH04355679A (ja) 1992-12-09

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ID=15600648

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3155198A Withdrawn JPH04355679A (ja) 1991-05-30 1991-05-30 超音波モータ

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JP (1) JPH04355679A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100461609C (zh) * 2004-12-24 2009-02-11 清华大学 空心金属方柱压电片复合超声微电机

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Effective date: 19980806