JPH0442784A - 温度調節装置を備えた超音波モータ - 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】 し産業上の利用分野］ 本発明は、超音波モータが環境温度の変化や駆動による
自己発熱により、出力特性が不安定になるのを防止した
超音波モータに関する。

［従来の技術］ 超音波モータは、ステータに圧電素子を接着して進行波
を発生できるようにし、ステータに圧接したロータを進
行波により回転できるようになっている。ロータが有効
に回転するためには、圧電素子によりステータに所定波
長の進行波を発生させなければならないが、環境温度の
変化や駆動による自己発熱の影響によりステータに所定
波長、振幅の進行波を発生することが困難なため、回転
ムラが生じやすい。そのため従来では、ステータに接着
した圧電素子にモニタ電極を接着してステータが不適切
に振動されている状態を検出し、その検出信号に基づき
超音波モータの駆動信号を制御するようにしたものがあ
る。

Ｌ発明が解決しようとする課題〕 従来の超音波モータでは、その環境温度などによるモー
タ特性の低下をステータでの振動状態をモニタ電極で検
出して、その検出信号に基づき駆動信号を制御している
が、それではステータに及ぼす温度などの悪影響をなく
すものではな（、駆動制御を十分に精度よく行なうこと
が困難であり、回転ムラを生じやすかった。また従来の
超音波モータでは、低温時にロータとステータとの圧接
状態が不適切となり、起動不能になることもあった。

そこで本発明は、超音波モータが環境温度の変化や駆動
による自己発熱が生じても、モータ駆動部を常に一定温
度に保てるようにし、所定の出力特性を安定に得られる
ようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成したものであり、ステータに
進行波発生用の圧電素子を接着し、ステータに圧接した
ロータを進行波により回転できるようにした超音波モー
タにおいて、温度調節装置を備えたものである。

温度調節のためには、ステータやロータを加熱、冷却す
る温度調節装置を設けて、ケーシング内に設けた温度セ
ンサの検出信号に応じて制御装置により温度調節装置を
稼動制御するようにした。

また温度調整のため、ステータに接着した圧電素子に加
熱回路を接続できるようにし、駆動回路と加熱回路とを
選択的に圧電素子に接続できる構成としてもよい。その
場合、超音波モータの温度が高（なりすぎることがある
ので、冷却ファンで冷却させる構成にしてもよい。

［作用］ 上記の超音波モータでは、使用状態にあるときには、温
度センサによりモータ駆動部の温度を検出して、その検
出信号に基づきケーシング内が一定温度となるように制
御装置が温度調節装置を稼動する。このため環境温度が
変化しても、あるいはモータ駆動による自己発熱がある
場合でも、ステータやロータは一定温度状態に保たれ、
モータの駆動信号を制御しなくてもステータに所定の進
行波を生じさせ、かつロータとステータとの圧接力が所
定の状態に保たれるので、モータ特性は所定通り望まし
いものとなる。

圧電素子を選択的に加熱回路に接続できるようにした場
合は、超音波モータの駆動前に圧電素子を加熱回路に接
続してステータなどを加熱させ、モータ駆動時は、圧電
素子が駆動回路に接続されて、駆動の自己発熱を生じる
のでステータなどが温度低下するようなことはない。ま
たステータなどの温度が上がりすぎたときには、冷却フ
ァンで冷却する。

［実施例］ 本発明の第１実施例を第１図により説明する。

ケーシングｌの基板部分１ａに円盤形のステータ２が固
定され、その基板部分１ａの側の外周部に圧電素子３が
接着される。圧電素子３は、公知のように２組に区分さ
れてそれぞれに駆動回路Ｃから９０°位相差の駆動信号
が印加されることにより、ステータ２に進行波が生じる
ようになっている。ステータ２の他の面の外周部には、
進行波の振幅を大きくするために放射状の突起２ａが設
けられ、その放射状の突起２ａにロータ４の外周部が圧
接される。ロータ４は、放射状の突起２ａと接する外周
部にスライダ材が介在され、ステータ２の進行波により
ロータ４が回転するようになっている。

ロータ４は、摩擦材を介してバネ材５によりステータ２
側に押され、ロータ４がステータ２に対して適切な摩擦
力を生じるようになっている。バネ材５の基部は、出力
軸６の鍔部６ａに固定され、ロータ４が回転したときに
バネ材５を介して出力軸６が一体に回転するようになっ
ている。出力軸６は、ステータ２とロータ４の各中心孔
及び基板部材１ａの中心孔を貫通して外部に突出され、
出力軸６の両端部がケーシングｌと基板部材１ａに設け
た軸受７ａ、７ｂに保持されている。

ケーシングｌ内の基板部材１ａの内壁に、ヒーター８が
配置され、ステータ２やロータ４を暖められるようにな
っている。またケーシング１内のステータ２やロータ４
に近い部分に温度センサ９が配置され、温度センサ９の
検出信号は制御装置１０に送られるようになっている。

制御装置ＩＯは、ヒータ、−８の稼動を制御する電気回
路を有し、温度センサ９の検出信号に応じてケーシング
１内が所定の温度以下にならないようにヒーター８を稼
動するようになっている。

前記実施例ではケーシングｌ内にヒーターのみを設けた
が、ヒーターと冷却ファンとを設けるようにして、制御
装置１０により両者の稼動を制御できるようにし、ケー
シング内を所定温度に保てるようにしてもよい。例えば
起動時に、ケーシングｌ内の温度を上げてから、圧電素
子３に駆動信号を印加して駆動させ、駆動中にモータが
自己発熱して所定温度以上になると冷却ファンを稼動さ
せる。

なお、ケーシング内の温度調節装置はヒータや冷却ファ
ンに限るものではな（、その他の温度調節装置を使用で
きる。また超音波モータを高温環境状態で使用するとき
には、ケーシング内にヒーターを設けることなく冷却装
置のみを設けるようにする。

次に第２実施例を第２図により説明する。

この実施例では超音波モータの駆動のための構成は前記
と同一であるが、次の構成で異なるものである。ステー
タ２に接着した圧電素子３を進行波発生用の前記駆動回
路Ｃに接続させるだけでなく、圧電素子３を加熱するた
めの加熱回路１１にも接続できるようにした。そして駆
動回路Ｃど加熱回路１１とを切換装置１２を介してそれ
らの一方を選択的に圧電素子３に接続できるようにした
。すなわち、駆動回路Ｃを圧電素子３に接続する前、あ
るいは駆動回路Ｃと圧電素子３との接続をＯＦＦにした
ときに、加熱回路１１を圧電素子３に接続させる構成と
する。

ロータ４とステータ２とを冷却する冷却ファン１３をケ
ーシングｌに設け、ケーシング１内に設けた温度センサ
９からの検出信号に基づいて制御装置１４が冷却ファン
１３を駆動制御する構成とした。

すなわち超音波モータの駆動中や、圧電素子３の加熱に
より駆動部の温度が高くなりすぎると、冷却ファン１３
を駆動させるようにする。なお超音波モータの設置場所
が低温の場合には、冷却ファンは不要である。

［発明の効果］ 本発明の超音波モータでは、温度調節装置によりステー
タやロータを所定の温度状態に保つことができるので、
環境温度の変化や自己発熱によりステータに所定の進行
波が生じなくなったり、ロタとステータとの圧接力が変
化するようなことはない。よってモータが回転ムラを生
じることはなく、また起動不能になるようなこともない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の温度調節装置を備えた超
音波モータの説明図、第２図は第２実施例の説明図であ
る。 ２；ステータ ８：　ヒータ １０、制御装置 １２、切換装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステータに進行波発生用の圧電素子を接着し、ス
   テータに圧接したロータを進行波により回転できるよう
   にした超音波モータにおいて、ステータやロータを加熱
   および／または冷却する温度調節装置と、ステータとロ
   ータ付近の温度を測定する温度センサーと、温度センサ
   ーの検出信号に基づき温度調節装置を稼動制御する制御
   装置とを有することを特長とする温度調節装置を備えた
   超音波モータ。
2. （２）ステータに圧電素子を接着して駆動信号を圧電素
   子に印加することによりステータに進行波を発生し、ス
   テータに圧接したロータを進行波により回転できるよう
   にした超音波モータにおいて、圧電素子を加熱するため
   の加熱回路を設けて、前記駆動回路と加熱回路とを選択
   的に圧電素子に接続させる切換装置を設けたことを特徴
   とする温度調節装置を備えた超音波モータ。
3. （３）ステータやロータを冷却する冷却ファンと、ステ
   ータやロータ付近の温度を検出する温度センサと、温度
   センサからの検出信号に基づき冷却ファンを駆動する制
   御装置とを有する請求項２に記載の温度調節装置を備え
   た超音波モータ。