JPH0491680A - 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、棒状弾性体に設けられた電気−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、棒
状振動子としての弾性体を振動させ振動子の質点に円又
は楕円運動を生じさせ、振動子に押圧した移動体を摩擦
駆動させる超音波モータ、特にカメラ等の光学機器、プ
リンタ等の事務機器に好適な超音波モータに関するもの
である。

［従来の技術］ 従来超音波モータとしては、円環状の弾性体に曲げ振動
を起こし、摩擦力によりレンズ駆動用移動体を駆動させ
るタイプのものが、カメラ用ＡＦ機構などで、実用化さ
れている。しかし、この従来のタイプのものは、リング
形状であるため、加圧機構を含めたユニットとしては、
比較的コスト高であり、中空を要求されないモータ用途
としてはコスト上不利である。そこで、中実型で、加圧
系などの構成が容易なタイプのモータが、近年提案され
た。

［発明が解決しようとしている課題］ しかし、上記従来例では、電気−機械エネルギー変換素
子としての圧電素子、例えばＰＺＴをボルトで挟持する
際に、第４図に示したように、ＰＺＴの内周側と外周側
とでＰＺＴの軸方向歪み量に差があった。これは、挟持
の際に上下振動体ａ、ｂが弾性変形し、ネジ部に近い内
周側の、特に上側振動体ａの内周側に応力が集中するこ
とに起因する。この点について第２図乃至第４図を用い
て更に詳述する。

第２図は従来の棒状の超音波モータの外観図、第３図は
第２図示のモータの中心部分の断面図、第４図はＰＺＴ
の２方向（第２図参照）における歪量を示し、横軸ｒは
第２図に示す２方向に垂直な方向を示し、縦軸はＰＺＴ
のＺ方向の歪み量を示す。従来の棒状の超音波モータは
金属性の中空型の上側振動体ａと、同じく金属性の中空
型の下側振動体すの間に、中空型の２枚の円板状ＰＺＴ
を介挿すると共に、上側振動体と下側振動体の夫々の内
周側にネジ部ａａ、ｂｂを設けて、該夫々のネジ部にボ
ルトｅを螺合させてＰＺＴ　　ｃを挟持している。この
挟持の際に、前述した様に上下振動体ａ、ｂが弾性変形
し、ネジ部ａａ、ｂｂに近い内周側の、特に上側振動体
ａの内周側に応力が集中するためにＰＺＴの内周側のＺ
方向歪み量が第４図示の様に外周側に比べて大きくなり
、ＰＺＴを挟持する際にＰＺＴが割れるという問題が発
生していた。

またＰＺＴの割れという問題だけでなく、割れなかった
ＰＺＴを用いて駆動した場合には、ＰＺＴと振動体ａ、
ｂとが均一に接触しないために振動特性がばらつき易く
、効率が低下するという問題も生じていた。特に振動体
が短く、挟持による弾性変形量が大きいときに顕著にこ
れらの問題が生じていた。尚ｆは振動体ａに接する突起
ｆｆを有する中空型のロータ、ｎはバネｉにより軸受ｇ
を・介してロータｆを振動体ａに摩擦係合させる加圧部
材である。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、かかる課題を解決した超音波モータを提供す
るもので、振動体の内周側の径を太くすることにより締
結力による振動体の弾性変形量を少なくさせて上記課題
を解決したものである。

［実施例］ 第１図は本発明を適用した棒状超音波モータの一実施例
で、Ｂは第３図示棒状超音波モータにおける下側振動体
と同様な中空型の金属性振動体で、上側振動体ａの頂部
ａｂまで伸びたボルトＥに螺合するネジ部ＢＢを有する
と共に、振動体Ｂの内周側の径を大きくする溝部ｄを有
している。該下側振動体Ｂの底部ＢＡは不図示の、例え
ばカメラ或いはプリンタの一部に固着されると共に、頂
部ＢＣは電気−機械エネルギー変換素子としての圧電素
子Ｃ１例えばＰＺＴの対向して設けられる。該圧電素子
Ｃは公知の棒状超音波モータの圧電素子と同様なものな
ので、２枚の圧電素子Ｃ１，Ｃ２で構成される。そして
一方の圧電素子Ｃ１の半内部分は（＋）−に分極され、
残りの半内部分は（−）に分極されており、不図示の給
電ラインによって駆動用の電気信号が与えられる。また
他方の圧電素子Ｃ２は一方の圧電素子ＣＩと同様に一方
の半内部分が（＋）に分極され、残りの半内部分が（−
）に分極されると共に、方の圧電素子Ｃ１に対して９０
°空間的にずれて配置され、さらに不図示の給電ライン
より前述の電気信号と比較して電気的に９０°ずれた駆
動用電気信号が供給される。ａは第３図示上側振動体と
同様な振動体で、その頂部ａｂは前述したカメラ或いは
プリンタの一部に固着される。圧電素子Ｃを上下振動体
により挟持させる為のボルトＥも第３図示ボルトとほぼ
同様なボルトで、第３図示ボルトと同様なバネ（不図示
）が第３図示の様に取り付けられており、該バネによっ
て不図示のロータｆ（第３図参照）を振動体ａの一部に
圧接させている。尚該超音波モータの他の構成要素は第
２、第３図示従来例と同様であるので、その説明を省く
。

第５図に、外径８　ｍ　ｍ、内径３　ｍ　ｍの振動体ａ
、Ｈの中心にボルトＥを通して圧電素子Ｃを挟持した場
合における、圧電素子のＺ一方向の歪み量の半径方向の
分布を示す。第５図においてＣは溝部ｄの溝部の径が５
　、５　ｍ　ｍのときの特性を示し、ｂは溝部の径６．
Ｏｍｍのときの特性を示している。振動体ａ、Ｂが上述
の内外径である時、第５図に示される様に溝部の径５．
５ｍｍの時が、最も圧電素子Ｃの歪み量の変化が少なか
った。尚第１図示棒状超音波モータの動作については従
来のものと同様なのでここでは省略する。

第６図は本発明を適用した輯音波モータの第２実施例の
断面図で、第１図示の溝部ｄと同様な溝部ｄｉを上側振
動体にも設けた例である。

第１実施例では溝部が下側振動体Ｂ側のみに設けられて
いたため圧電素子としてのＰＺＴの歪み量はほぼ一定と
なったが、Ｚ方向（第１図参照）に反った状態となって
いた。

そこで該実施例は上下振動体に溝部ｄ、ｄｉを設けるこ
とにより圧電素子の反りを除去し、かつほぼ均一な変形
を可能としたものである。

第７図は、切欠部ｄ２とワッシャにとにより前述の実施
例同様な溝部を構成したものである。この方法によれば
加工が容易となる効果も生じる。

第８図も第２のワッシャＬと第２の切欠部ｄ３とにより
第７図示実施例と同様な効果を奏する様にした実施例で
ある。

第９図は上側振動体Ａの一部を伸ばして下側振動体Ｂと
螺合するボルトＥ１を形成したもので、他の構成は第１
図示実施例とほぼ同様である。

第１θ図は第９図示例とは逆に下側振動体Ｂ２の一部を
伸ばして上側振動体ａと螺合するボルトＥ２を形成した
もので、他の構成は第６図示実施例とほぼ同様であるの
で、その説明を省略する。

尚上述の溝部の長さ、切欠部の深さを適宜調整すること
により圧電素子の任意の歪み分布が得られることは言う
までもない。

［発明の効果コ 以上の様に本発明では、圧電素子の軸方向の歪み量が内
外国でほぼ均一化されたので、圧電素子を挟持する際に
圧電素子の割れが生じることなく、また振動特性や、効
率の良い超音波モータが得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の棒状超音波モータの断面
図、 第２図は従来の超音波モータの外観図、第３図は第２図
示のモータの断面図、 第４図は第２図示モータの圧電素子の特性図、第５図は
第１図示モータの圧電素子としてのＰＺＴの歪み特性図
、 第６図乃至第１０図は本発明の他の実施例の断面図を夫
々示すものである。 図において、ａ、Ｂ・・・振動体、ｄ、ｄｌ・・・振動
体の溝部、ｄ２．ｄ３・・・切欠部、Ｋ、Ｌ・・・ワッ
シャ、Ｅ・・・ボルト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２分された棒状弾性体間に挟持された電気・機械
   エネルギー変換素子に電気信号を印加することによって
   前記弾性体の異なる複数の平面内に振動を励起させ、勝
   つ夫々の振動に時間的に所定の位相差をたせることによ
   り、前記弾性体の表面に回転運動を生じさせ、前記弾性
   体に圧接係合した移動体を摩擦駆動する超音波モータに
   於て前記弾性体の少なくとも一方に内径が他の部分より
   も太くなっている部分を設けたことを特徴とする超音波
   モータ。