JPH0474952B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は進行性振動波により駆動する振動波モ
ータの構造に関する。

振動波モータは例えば特開昭52−29192号公報
にも開示されているように、電歪素子に周波電圧
を印加したときに生ずる振動運動を回転運動又は
一次元運動に変換するものである。従来の電磁モ
ータに比べて巻線を必要としないため、構造が簡
単で小型になり、低速回転時にも高トルクが得ら
れると共に慣性モーメントが少ないという利点が
あるため、最近注目されている。

ところが、従来知られている振動波モータは振
動運動を回転運動等に変換するにあたり、振動体
に生じた定在振動波で、振動体と接触するロータ
等の移動体を一方向に摩擦駆動するもので、振動
の往運動時には振動体と移動体が摩擦接触し、復
運動時には離れるようになつている。そのため振
動体と移動体は微小範囲で接触する構造、即ち点
もしくは線接触に近い構造でなければならず、い
きおい摩擦駆動効率の悪いものとなつてしまう。

また駆動力は一定方向に働くものであるから移
動体の移動方向は一方向のみである。逆方向に移
動させるためには、別な振動体で振動方向を機械
的に切り換える必要がある。従つて、正逆回転が
可能な振動波モータを得るには装置が複雑にな
り、振動波モータの特徴である構造の簡単さ、小
型さが半減されてしまう。

そこで本発明は従来の振動波モータのこれら欠
点を解消し極めて簡単な構成で駆動効率の高い正
逆転可能な振動波モータを得ることを目的とする
ものである。

上記目的を達成するため本発明の一例は、中心
から放射方向に向うに従い厚みが増加する環状振
動体２に、複数の電歪素子３を位相差的に配列し
て接合し、又は複数に位相差的に分極処理された
電歪素子３を接合し、該電歪素子３に周波電圧を
印加して該振動体２に進行性振動波を発生させ、
その進行性振動波により該振動体２に加圧接触さ
せた移動体１を摩擦駆動することを特徴とする振
動波モータである。

第１図は本発明を適用する振動波モータの実施
例で各要素別に分解したものを示している。

ベースとなる固定体５の中心円筒部５ａに、振
動吸収体４・吸収体４側に電歪素子３を接着した
金属の環状振動体２・移動体１の順に嵌め込まれ
ており、固定体５・吸収体４・振動体２は各々相
互に回転しないように取付けられている。振動体
２に対し移動体１は自重又は図示しない付勢手段
で圧接されモータの一体性を保つている。複数の
電歪素子３ａは振動波の波長λの２分の１のピツ
チで配列され、複数の電歪素子３ｂも同じくλ／
２ピツチで配列されている。なお電歪素子３は複
数並べず、第８図に示すように環状の単体の素子
３にし、それを前ピツチに分極処理し分極処理部
３ａと３ｂにしても良い。電歪素子３ａと３ｂの
相互ピツチは（no＋1/4）λ（但しno＝０、１、
２、３…）ずれた位相差的配列がなされる。電歪
素子３ａの各々には吸収体４側にリード線１１ａ
が接続され電歪素子３ｂの各々にはリード線１１
ｂが接続され、その各々は電源６ａと90゜位相器
６ｂに接続される（第３図参照）。また金属の振
動体２にはリード線１１ｃが接続され交流電源６
ａと接続される。環状振動体２は電歪素子３側で
は平面にしもう一方の面は放射方向に向うに従い
板厚が厚くるように形成してある。この厚みの変
化は第２図に示すような二次曲線になつている。
この断面極線が形成する環状凹曲面にはこの凹曲
面と合致する凸曲面を持つた移動体１の摩擦部１
ａが圧接される（第２図参照）。その摩擦部１ａ
は摩擦力を強くしかつ摩耗を少なくするように硬
質ゴム等で形成される。また吸収体４はゴム・フ
エルト等で形成し機械的振動を固定体５に伝えな
いようになつている。

このように構成された振動波モータの動作は次
のようなものである。

第３図は上記モータの振動波の発生状態を示し
ている。金属の振動体２に装着された電歪素子３
ａ及び３ｂは、説明の便宜上、隣接して現わされ
ているが、上記のλ／４の位相ずれの条件を満足
しているため、第１図に示すモータの電歪素子３
ａ及び３ｂの配列と実質的に等価なものである。
各電歪素子３ａ及び３ｂ中のは交流電圧が正側
の周期であるとき伸び、は同じく正側の周期で
縮む状態になることを示している。

金属振動体２を電歪素子３ａ及び３ｂの一方の
電極にし、電歪素子３ａには交流電源６ａからＶ
＝Vosinωtの交流電圧を引火し、電歪素子３ｂに
は交流電源６ａから90゜位相器６ｂを通してλ／
４位相のずれたＶ＝Vosin（ωt±π／２）の交流
電圧を印加する。式中の＋又−は移動体１（本図
に於て省略）を動かす方向によつて位相器６ｂで
切り換えられるもので、＋側に切り換えると＋90゜
位相がずれ正方向に動き、−側に切り換えると−
90゜位相がずれ逆方向に動く。いま一側の切り換
えてあり電歪素子３ｂにはＶ＝Vosin（ωt−π／
２）の電圧が印加されるとする。電歪素子３ａだ
けが単独で電圧Ｖ＝Vosinωtにより振動した場合
は同図ａに示しような安在波による振動が起り、
電歪素子３ｂがけが単独で電圧Ｖ＝Vosin（ωt−
π／２）により振動した場合はｂに示すような定
在波による振動が起る。上記位相のずれた二つの
交流を同時に各々の電歪素子３ａと３ｂに印加す
ると振動波は進行性になる。イは時間ｔ＝2nπ／
ω、ロはｔ＝π／2ω＋2nπ／ω、ハはｔ＝π／ω
＋2nπ／ω、ニはｔ＝3π／2ω＋2nπ／ωの時のも
ので、振動波の波面はｘ方向に進行する。

このような進行性の振動波は縦波と横波を伴な
つており、第４図に示すように振動体２の質点Ａ
について着目すると、縦振幅ｕと横振幅ｗで反射
時計方向の回転楕円運動をしている。振動体２の
表面には移動体１が加圧接触しており振動面の頂
点にだけ接触することになるから、頂点に於ける
質点Ａ，A′…の楕円運動の縦振幅ｕの成分に駆
動され、移動体１は矢示Ｎ方向に移動する。

90゜位相器により＋90゜位相をずらせば振動波は
−ｘ方向に進行し、移動体１はＮ方向と逆向きに
移動する。

このように進行性振動波によつて駆動される振
動波モータは極めて簡単な構成で正逆転の切り換
えが可能となる。

なお、質点Ａの頂点に於ける速度はＶ＝2πfu
（ｆは振動周波数）となり、移動体１の移動速度
はこれに依存すると共に、加圧接触による摩擦駆
動がされるため、横振幅Ｗにも依存する。即ち、
移動体１の移動速度は質点Ａの楕円運動の大きさ
に比例し、その楕円運動の大きさは電歪素子に引
火される電圧に比例する。

移動体１の摩擦駆動は振動体２の進行性振動波
の波面の頂点で横振幅Ｗによつてなされるもので
あるから横振幅Ｗが半径に比例してにることが駆
動効率を向上させるために必要である。

第２図に示す実施例では、振動体２の断面の移
動体１側で形成する二次曲線は断面方向（即ち第
４図に於けるＺ軸方向）で横振幅Ｗが半径に比例
し極めて強力な駆動効率を得ることができる。

第５図は環状振動体２と移動体１の別な実施例
を示すもので、振動体２の電歪素子側は平面に形
成し移動体１側では内径D₁に於ける厚さh₁外径
D₂に於ける厚さh₂にして（h₁＜h₂）その間を直線
で結ぶ厚さに形成したものである。この場合に於
ても、振動体２の横振幅Ｗが半径に略比例し、高
い駆動効率が得られる。

この他、振動体２の移動体１側で環状の円弧面
に形成したものを上記実施例と同じような高効率
の駆動が可能である。

前記実施例では駆動体２の電歪素子３側は平面
にしたものを例示したが、前記の曲面、傾斜面を
振動体２の電歪素子３側に設けたもの、或は両側
に設けたものであつても良い。

第６図はその一例として振動体２の傾斜面に電
歪素子３を接着したものを示している。

このように本発明の振動波モータは進行性振動
波により駆動するため簡単に正逆転の切替が可能
で、しかも振動体の接触部の厚みが中心側から放
射方向に向うに従い増加しているので、振動体の
共振状態が酔いため高い駆動効率を得られるもの
である。

第７図は本発明の振動波モータをスチルカメ
ラ・ムービカメラ・テレビカメラ・ビデオカメラ
等各種カメラ類・映写機・引伸機・スライドプロ
ジエクタ等の各種投影機類及び光量測定機等の各
種測定機類のような光学機器のレンズの絞り駆動
源として適用したものを例示している。

基台７の中心円筒部７ａに吸収体４・電歪素子
３・振動体２・移動体である回転体９の中心孔部
が順に嵌め込まれ、基台７に対し吸収体４・電歪
素子３・振動体２は回転しないようになつている
絞り羽根１２の円孔１２ｂ・円弧孔１２ａと基台
７の突起７ｂ・回転体９の突起９ａが各々係合
し、その上をスライドベアリング１３がスペーサ
１４で位置決めされて抑え筒１５によつて抑えら
れる。基台７と抑え筒１５はバネ１７によつて付
勢加圧され、ビス１６によつて連結され絞りユニ
ツトの一体性を保つ。この絞りユニツトはレンズ
鏡筒の一部を形成するものである。

電歪素子３にリード線１１ａ，１１ｃと１１
ｂ，１１ｃから各々−90゜位相のずれた交流を印
加すると、回転体９が回転しその突起９ａに係合
する絞り羽根１２はその円弧穴１２ａに沿つて軸
７ｂ，１２ｂを中心として回動進出する。絞り羽
根１２は複数の突起９ａに各々設けられているた
め前記回動進出したときは中心空孔部を絞り込
む。交流の位相を前記と逆に＋90゜ずらすと回転
体９が逆回転して絞りを開く。なお同図における
SWは回転体９の突起９ｂと絞りに開放時に当接
してオン・オフするスイツチ、８ａはくし歯電極
での回転体９に取付けられた電極８ｂに摺接し絞
り羽根の絞り込み位置に応じた信号を出すもの
で、共に絞り制御のために必要なものである。尚
２が振動体、１；９が被駆動体、３が電気−機械
エネルギー変換素子の夫々を構成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する振動波モータの分解
斜視図、第２図は振動波モータの一部切欠き側面
図、第３図・第４図は振動波モータの駆動原理説
明図、第５図・第６図は別な実施例の一部切欠き
側面図、第７図は本発明の振動波モータを絞り駆
動源に適用した実施例の斜視図、第８図は電歪素
子の別な実施例の平面図である。 １は移動体、２は振動体、３は電歪素子、４は
振動吸収体、５は固定体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 振動体２と、被駆動体１；９とを有する振動
   波モータであつて、 振動体２は、中心から外周方向に厚みが増加す
   る断面形状を有して接触面が形成され、電気−機
   械エネルギー変換素子３によつて励振されて表面
   に進行性振動波を発生するものであり、 被駆動体１；９は振動体２の接触面に圧接され
   て駆動されるものである 振動波モータ。