JPH0491666A - 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置 - Google Patents

振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置

Info

Publication number
JPH0491666A
JPH0491666A JP2206231A JP20623190A JPH0491666A JP H0491666 A JPH0491666 A JP H0491666A JP 2206231 A JP2206231 A JP 2206231A JP 20623190 A JP20623190 A JP 20623190A JP H0491666 A JPH0491666 A JP H0491666A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric element
elastic body
mechanical energy
energy conversion
vibrator
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2206231A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2633072B2 (ja
Inventor
Takayuki Tsukimoto
貴之 月本
Takashi Maeno
隆司 前野
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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 Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2206231A priority Critical patent/JP2633072B2/ja
Priority to DE69130751T priority patent/DE69130751T2/de
Priority to EP91307011A priority patent/EP0469883B1/en
Priority to KR1019910013437A priority patent/KR920005428A/ko
Priority to CA 2048400 priority patent/CA2048400C/en
Publication of JPH0491666A publication Critical patent/JPH0491666A/ja
Priority to KR2019950000899U priority patent/KR960003266Y1/ko
Priority to US08/403,574 priority patent/US5726515A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2633072B2 publication Critical patent/JP2633072B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • 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】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧電素子等の電気−機械エネルギー変換素子
に電気エネルギーを供給することにより、電気−機械エ
ネルギー変換素子をその厚み方向両側から挟持固定する
、例えばペンシル型の振動体を屈曲振動させ、その質点
に円又は楕円運動させることで、振動体に押圧した移動
体を摩擦駆動する超音波モータに関するものである。
[従来の技術] 従来の超音波モータとしては、円環形状の金属性振動弾
性体に進行性の曲げ振動を起こし、摩擦力により移動体
を駆動させるタイプの物がカメラのオートフォーカス(
AF)機構等に採用されている。
しかし、このタイプの超音波モータは、振動弾性体をリ
ング形状としているため、摩擦力を得るための加圧機構
を含めたユニットとしてはコスト高の傾向にあり、中空
性(リング状)を要求されることのない用途としてはコ
スト上不利な点があった。
そこで、ペンシル型等の棒状で、加圧系の構成が簡単な
タイプの超音波モータとして、第7図及び第8図に示す
ようなモータが提案されている。
Aはペンシル型の振動子で、ペンシル形状の前振動弾性
体1と、円柱状の後振動弾性体2との間にドーナツ状の
圧電素子板3.4を設けると共に、これら圧電素子板3
.4に交流電圧を印加するための電極板(不図示)を例
えば圧電素子板3.40間に介挿し、ポルト6により前
振動弾性体1と後振動弾性体2との間に圧電素子板3.
4及び電極板を挟持固定する。
圧電素子板3.4は、軸を通る断面に対称に極性を違え
て分極処理されており、圧電素子3と4はθ方向に角度
を90°すらして配置されている。
そして、各々の圧電素子に振動子の曲げ固有振動数に近
い周波数の交流電圧V、、V2を印加すると、圧電素子
は厚み方向に伸縮し、振動子は曲げ振動を行なう。この
とき、交流電圧■1と交流電圧■2は、例えば振幅及び
周波数が共に同じで、時間的位相が90度のづれを有し
ていると、振動子Aはその軸心を中心として縄飛びの縄
のような円運動(以下縄張び振動と称す)を行なうこと
になる。また、交流電圧■3、■2の位相を逆転するこ
とにより円運動の正逆回転が可能となる。
一方、Rは振動子Aの軸心ρと同軸に嵌合するロータで
、その嵌合一端部が振動子の摺動部Bにバネ5のバネ力
により押圧され、振動子Aに励起される振動により摩擦
駆動されて回転する。バネ5はポルト6の先端部と、フ
ランジ付きのスラストベアリング7に嵌合するバネボス
ト8との間に弾装されている。
[発明が解決しようとする課題] ところで、このような棒状の超音波モータは、超小型化
が可能で、携帯用製品の駆動源に使用することが適して
いる。したがって、電池駆動を要求されることが多く、
低電圧駆動が望まれている。
しかし、従来の超音波モータでは、駆動用電圧として数
十〜数百Vの電圧が必要で、駆動出力アンプ用電源のた
めのDC/DCC/式−タが必要となり、しかも数十倍
の昇圧率を持つ大型のものが使用され、その結果製品の
小型化を阻害する問題があった。
本発明の目的は、低電圧でモータ駆動を行なわしめるこ
とにより、小型化を可能とする超音波モータを提供する
ものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の目的を実現するための構成とするところは、棒
状の弾性体に設けた電気−機械エネルギー変換素子に交
流電界を印加することにより、該弾性体に同形の屈曲モ
ードの振動を異なる複数の平面内に時間的に適当な位相
差を有して励起させて該弾性体の表面粒子に円又は楕円
運動を行なわしめ、該弾性体に押圧した移動体を摩擦駆
動する超音波モータにおいて、該電気−機械エネルギー
変換素子を駆動時における該弾性体の略歪最大位置又は
振動モードの腹位置近傍に設けたことを特徴とする。
[作 用] 上記の如(構成した超音波モータは、圧電素子板等の電
気−機械エネルギー変換素子に小さな変位を与えても、
弾性体における変位は大きいので、低電圧で駆動するこ
とができる。
[実施例] 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は本発明による超音波モータの実施例1を示して
おり、第1図(a)にその振動子の概略図を示している
本実施例は、第7図に示す従来例と同様の構成に振動子
Aを形成しており、金属製(SUS。
B、、AI、 INVAR等)振動弾性体1.2の間に
第1図(d) 、 (e)に示す圧電素子板3.4が挟
持固定されている。
圧電素子板3.4は第1図(d) 、(e)に示すよう
に、直径部分を境にしてその両側に正負の分極パターン
を夫々形成したものであって、互いに90″″づれて配
置されている。そして、これら圧電素子板3.4の両頭
域に、厚み方向に同一方向(同じ)に電界を印加すると
、第1図(f)において破線で示すように変形する。
したがって、電界を交流にし、その周波数を振動子の曲
げの固有振動数に合わせれば、振動子は曲げの共振をす
る(第1図(a) 、(b)に示すr方向振幅分布)。
また、圧電素子板4は圧電素子板3に対し90°づらし
て配置されているため、圧電素子板3により発生する曲
げ振動とθ方向に90°づれた曲げ振動となる。
さらに、圧電素子板4により発生する曲げ振動と、圧電
素子板3により発生する曲げ振動との間に90°の時間
位相差をもたせることで、振動子表面粒子は円又は楕円
運動を行なうことになる。
第1図(C)はr方向振幅分布に対応した振動子側面の
Z方向の歪分布を示す図で、圧電素子板3.4の挟持固
定位置を歪が最大となる第1図(b)に示す駆動用振動
固有モードの腹位置に設けている。
ところで、振動子の等価回路を考えると、共振時におい
て、第2図に示すように、機械腕側は抵抗分だけになる
したがって、投入電力は、P ” V x +であるが
、11は圧電素子板の総歪量により決定される(圧電素
子は歪により電荷を発生する)。
つまり、第1図(a)に示すように、圧電素子板3.4
を歪の大きい位置、すなわち振動の腹位置に配置するこ
とで電流大、電圧小となり、低電圧の構成となる。
なお、第3図(a) 、 (b) 、 (C)に示すよ
うに、振動検出用の圧電素子板10を設ける場合でも、
駆動用の圧電素子板3.4は、第1図に示す場合と同様
に歪の最大位置に設けることが低電圧タイプとする構成
上必要である。
第4図は実施例2を示す。
本実施例は、振動子にくびれだ部分を有する形状の例で
、第4図(d)に示す振動モードにおいて、第4図(b
) 、(C)に示すように、歪最大位置と振動腹位置が
一致していないが、歪最大位置である(びれ部に圧電素
子板3.4を配置している。
この場合も第1図に示す実施例1と同様に、低電圧タイ
プとしての効果を有する。
なお、実装上、あるいは製造上の問題でくびれ部に圧電
素子板3.4を配置することが難しい場合には、第5図
に示すように、次に歪の大きい腹部に圧電素子板3.4
を設けてもよい。
第6図は実施例3を示す。
本実施例は、外見上は第5図の実施例の場合と同様であ
るが、圧電素子板3.4の内周径を大きくし、歪の大き
い振動子の外周部に配置している。
本実施例では総歪量がやや減少するが、振動子の軸方向
、径方向の最大歪位置のみに圧電素子板3.4を配置し
ているため、圧電素子板3.4の単位体積当たりの歪は
最大となり、かかる配置箇所を有効利用でき、また圧電
素子が少量で済む。
また、圧電素子板3と前振動弾性体1との接触面積、圧
電素子板4と後振動弾性体2との接触面積が減るため、
この間で滑ることにより生じる摩擦損失を小さ(するこ
とができる。
第9図は本発明によるモータを使用して光学レンズの鏡
筒を駆動する場合の実施例を示す。
12は移動体8と同軸的に接合された歯車で、回転出力
を歯車13に伝達し、歯車13と噛み合う歯車持った鏡
筒14を回転させる。
移動体8及び鏡筒14の回転位置、回転速度を検出する
ために、光学式エンコーダスリット板15が歯車13と
同軸に配置され、フォトカップラ16で位置、速度を検
出する。
[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明によれば、圧電素子板
等の電気−機械エネルギー変換素子を最適駆動効率位置
に配置することによって、低電圧でモータを駆動するこ
とができ、また小型化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による超音波モータの実施例1を示し、
第1図(a)はモータの側面図、第1図(b)は径(r
)方向の振幅分布を示す図、第1図(c)は振動子側面
の軸(z)方向歪分布を示す図、第1図(d) 、 (
e)は圧電素子板の平面図、第1図(f)は電圧印加時
における圧電素子板の伸縮状態を示す図である。第2図
は振動子の電気等価回路図、第3図は実施例1の変形例
を示し、第3図(a)はモータの側面図、第3図(b)
は径(r)方向の振幅分布を示す図、第3図(c)は振
動子側面の軸(Z)方向歪分布を示す図である。第4図
は実施例2を示し、第4図(a)はモータの側面図、第
4図(bl !太径(r)方向の振幅分布を示す図、第
4図(c)は振動子側面の軸(z)方向歪分布を示す図
、第4図(d)は振動子の振動状態を示す図である。第
5図は実施例3を示し、第5図(a)はモータの側面図
、第5図(b)は径(r)方向の振幅分布を示す図、第
5図(C)は振動子側面の軸(z)方向歪分布を示す図
である。第6図は実施例4を示す一部切欠き側断面図で
ある。第7図及び第8図は従来の超音波モータを示す斜
視図及び側断面図である。第9図は超音波モータを用い
た装置の断面図である。 A:振動子      R:ロータ 1:前振動弾性体   2・後振動弾性体3.4コ圧電
素子板  5:バネ 6:ボルト      7:ベアリング第1図 (C) 第2図 第3′図 (a) (b) (C) [方向袋幅 握勧子側面Z方向歪分布 14図 (b) (C) (d) 第7図 第8 図 「方向振幅 振U+子側面2方向歪分在 第6図 第9図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.棒状の弾性体に設けた電気−機械エネルギー変換素
    子に交流電界を印加することにより、該弾性体に同形の
    屈曲モードの振動を異なる複数の平面内に時間的に適当
    な位相差を有して励起させて該弾性体の表面粒子に円又
    は楕円運動を行なわしめ、該弾性体に押圧した移動体を
    摩擦駆動する超音波モータにおいて、 該電気−機械エネルギー変換素子を駆動時における該弾
    性体の略歪最大位置又は振動モードの腹位置近傍に設け
    たことを特徴とする超音波モータ。
  2. 2.請求項1に記載の超音波モータを含む装置において
    、振動体に押圧されて摩擦駆動される部材から駆動力を
    得る出力部材を有することを特徴とする装置。
JP2206231A 1990-05-01 1990-08-03 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置 Expired - Lifetime JP2633072B2 (ja)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2206231A JP2633072B2 (ja) 1990-08-03 1990-08-03 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置
EP91307011A EP0469883B1 (en) 1990-08-03 1991-07-31 Vibration driven motor
DE69130751T DE69130751T2 (de) 1990-08-03 1991-07-31 Vibrationsangetriebener Motor
CA 2048400 CA2048400C (en) 1990-08-03 1991-08-02 Vibration driven motor
KR1019910013437A KR920005428A (ko) 1990-05-01 1991-08-02 진동 피구동모터
KR2019950000899U KR960003266Y1 (ko) 1990-08-03 1995-01-23 진동피구동모터 및 이를 이용한 진동장치 및 시스템
US08/403,574 US5726515A (en) 1990-08-03 1995-03-14 Vibration driven motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2206231A JP2633072B2 (ja) 1990-08-03 1990-08-03 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0491666A true JPH0491666A (ja) 1992-03-25
JP2633072B2 JP2633072B2 (ja) 1997-07-23

Family

ID=16519932

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2206231A Expired - Lifetime JP2633072B2 (ja) 1990-05-01 1990-08-03 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2633072B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440190A (en) * 1992-09-25 1995-08-08 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic motor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103175A (ja) * 1987-10-15 1989-04-20 Honda Electron Co Ltd 超音波駆動装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01103175A (ja) * 1987-10-15 1989-04-20 Honda Electron Co Ltd 超音波駆動装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5440190A (en) * 1992-09-25 1995-08-08 Olympus Optical Co., Ltd. Ultrasonic motor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2633072B2 (ja) 1997-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0401762B1 (en) Vibration driven motor
JP2996483B2 (ja) 振動型モータ
JPH0491671A (ja) 振動波駆動装置
JPWO2002015378A1 (ja) 折り重なり式圧電ステータ、折り重なり式圧電アクチュエータ及びそれらの応用
US5146129A (en) Vibration wave motor
JPH04145881A (ja) 振動波駆動装置
KR960003266Y1 (ko) 진동피구동모터 및 이를 이용한 진동장치 및 시스템
JP4841432B2 (ja) 親ねじ用超音波モータ
JPH0491666A (ja) 振動波駆動装置および振動波駆動装置を用いた装置
JP2998978B2 (ja) 振動波装置および駆動装置
JPS59185180A (ja) 超音波モ−タ
JP2006271167A (ja) 圧電アクチュエータ
JPH0491670A (ja) 振動波駆動装置
JPH0491669A (ja) 超音波モータ
JP3016616B2 (ja) 振動波装置
JPH02311184A (ja) 超音波モータ
JP2971971B2 (ja) 超音波アクチュエータ
US20230128248A1 (en) Ultrasonic linear motor and operation method therefor
JPS60217415A (ja) アクチユエ−タ
JPH0491674A (ja) 振動型モータ装置
JP2005102368A (ja) 駆動装置
KR960008835Y1 (ko) 전동구동식 액추에이터(Vibration Driven Actuator)
JPH04117185A (ja) 棒状超音波モータ
JPH04133678A (ja) 超音波モータ
JPH0491673A (ja) 超音波モータ

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090425

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100425

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110425

Year of fee payment: 14