JPH0510913B2 - - Google Patents
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- JPH0510913B2 JPH0510913B2 JP59065401A JP6540184A JPH0510913B2 JP H0510913 B2 JPH0510913 B2 JP H0510913B2 JP 59065401 A JP59065401 A JP 59065401A JP 6540184 A JP6540184 A JP 6540184A JP H0510913 B2 JPH0510913 B2 JP H0510913B2
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- JP
- Japan
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- vibrator
- ring
- auxiliary
- vibration
- shaped
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Links
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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回転型の
振動波モータの構造、特に振動波モータのリング
状振動体の支持構造に関する。
振動波モータの構造、特に振動波モータのリング
状振動体の支持構造に関する。
表面波モータは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動運動又は一次元運動
に変換するもので、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いう利
点があり、近年注目されている。
ときに生ずる振動運動を回動運動又は一次元運動
に変換するもので、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いう利
点があり、近年注目されている。
第１図〜第２図は従来の表面波モータの駆動原
理を示すもので、第１図は上記のモータの表面波
の発生状態を示している。金属の振動体１に接着
された電歪素子２ａ，２ｂは、振動体１の片側、
適度にはなれた所に空間的にλ／４の位相ずれを
満足するように配置されている。
理を示すもので、第１図は上記のモータの表面波
の発生状態を示している。金属の振動体１に接着
された電歪素子２ａ，２ｂは、振動体１の片側、
適度にはなれた所に空間的にλ／４の位相ずれを
満足するように配置されている。
振動体１を電歪素子２ａ，２ｂの一方の電極と
し、電歪素子２ａには、交流電源３ａからＶ＝
V0sinωt、電歪素子２ｂには90°移相器３ｂを通し
てλ／４位相のずれたＶ＝V0sin（ωt±π／２）
の交流電圧を印加する。前記式における（＋），
（−）は移動体５を動かす方向によつて移相器３
ｂで切換えられる。
し、電歪素子２ａには、交流電源３ａからＶ＝
V0sinωt、電歪素子２ｂには90°移相器３ｂを通し
てλ／４位相のずれたＶ＝V0sin（ωt±π／２）
の交流電圧を印加する。前記式における（＋），
（−）は移動体５を動かす方向によつて移相器３
ｂで切換えられる。
いま（−）側に切換えてあり電歪素子２ｂには
Ｖ＝V0sin（ωt−π／２）の電圧が印加されると
する。電歪素子２ａだけが単独で電圧Ｖ＝V0
sinωtにより振動した場合は同図ａに示すような
定在波による振動が起り、電歪素子３ｂだけが単
独で電圧Ｖ＝V0sin（ωt−π／２）により振動し
た場合は同図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２つの交流電圧を同時に
各々の電歪素子２ａ，２ｂ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、(ヘ)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。
Ｖ＝V0sin（ωt−π／２）の電圧が印加されると
する。電歪素子２ａだけが単独で電圧Ｖ＝V0
sinωtにより振動した場合は同図ａに示すような
定在波による振動が起り、電歪素子３ｂだけが単
独で電圧Ｖ＝V0sin（ωt−π／２）により振動し
た場合は同図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２つの交流電圧を同時に
各々の電歪素子２ａ，２ｂ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、(ヘ)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数は縦波と横波を伴な
つており、第２図に示すように振動体１の頂点Ａ
について着目すると、縦振幅ｕと横振幅ｗで反時
計方向の回転楕円運動をしている振動体１の表面
には移動体５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は矢印Ｎ方向に移動する。
つており、第２図に示すように振動体１の頂点Ａ
について着目すると、縦振幅ｕと横振幅ｗで反時
計方向の回転楕円運動をしている振動体１の表面
には移動体５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は矢印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２５はＮ方向と逆向き
に移動する。
−Ｘ方向に進行し、移動体２５はＮ方向と逆向き
に移動する。
質点Ａの頂点に於ける速度はＶ＝2πu（は振
動周波数）となり、移動体５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なさ
れるため横振幅ｗにも依存する。
動周波数）となり、移動体５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なさ
れるため横振幅ｗにも依存する。
即ち、移動体５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
素子に印加される電圧に比例する。
の大きさに比例し、その楕円運動の大きさは電歪
素子に印加される電圧に比例する。
したがつて、高回転数を得ようとすれば、高電
圧を必要と、高い駆動効率を得ることは困難であ
つた。
圧を必要と、高い駆動効率を得ることは困難であ
つた。
また振動体１はその振動をさまたげないように
支持するのが難しく、従来フエルト等の材質を介
して支持されている。しかし正確な位置決めが難
しいとか経年変化による材質の劣化等々、モータ
実装に関して、問題点が少なからずあつた。
支持するのが難しく、従来フエルト等の材質を介
して支持されている。しかし正確な位置決めが難
しいとか経年変化による材質の劣化等々、モータ
実装に関して、問題点が少なからずあつた。
この問題点を解決するために本出願人によつ
て、特願昭58−200371号として補助振動子を用い
た支持装置が提案されているが、該出願にて提案
されているリング状振動子は精密な形状が要求さ
れているため、リング状振動子から突出した形状
をもつ補助振動子を一体に成型することは一般的
に難かしく、コストがかかるばかりか補助振動子
の個数を変更することが難かしいという欠点があ
つた。
て、特願昭58−200371号として補助振動子を用い
た支持装置が提案されているが、該出願にて提案
されているリング状振動子は精密な形状が要求さ
れているため、リング状振動子から突出した形状
をもつ補助振動子を一体に成型することは一般的
に難かしく、コストがかかるばかりか補助振動子
の個数を変更することが難かしいという欠点があ
つた。
この点に鑑みて本発明は従来の振動波モータの
支持装置の欠点を解消せんとするもので、コスト
を低くおさえることができ、補助振動子の個数を
容易に変更できる振動波モータを提供することを
目的とするものである。
支持装置の欠点を解消せんとするもので、コスト
を低くおさえることができ、補助振動子の個数を
容易に変更できる振動波モータを提供することを
目的とするものである。
以下図面を用いて本発明を説明する。
第３図は本発明の原理図を示すものである。
実際リング状振動子１３の振動は、さまざまな
振動モードが発生しており、また進行波を生じて
いる為、振動の節点が存在しない。リング状振動
子１３を補助振動子１２で支持し、該補助振動子
１２の振動状態をリング状振動子１３と補助振動
子の接合部１２ａにて、腹になるように設定すれ
ば、リング状振動子１３の振動はさまたげられな
い。その場合補助振動子１２のリング状振動子と
の接合端１２ａと反対の支持端１２ｂでは固定端
となる。
振動モードが発生しており、また進行波を生じて
いる為、振動の節点が存在しない。リング状振動
子１３を補助振動子１２で支持し、該補助振動子
１２の振動状態をリング状振動子１３と補助振動
子の接合部１２ａにて、腹になるように設定すれ
ば、リング状振動子１３の振動はさまたげられな
い。その場合補助振動子１２のリング状振動子と
の接合端１２ａと反対の支持端１２ｂでは固定端
となる。
図中破線は振動状態の一例を示す。
補助振動子１２の振動は、厚さに対して長さ
が十分長く、断面形状が一定とすると、次の曲げ
振動方程式に従う、 EI∂4ｙ／∂x4＋ρA∂2ｙ／∂t2＝０……(1) 但し ｘ：梁の軸線上の座標で、支持端を原点と
する。
が十分長く、断面形状が一定とすると、次の曲げ
振動方程式に従う、 EI∂4ｙ／∂x4＋ρA∂2ｙ／∂t2＝０……(1) 但し ｘ：梁の軸線上の座標で、支持端を原点と
する。
ｙ：中立軸より振動の変位方向の座標
Ｅ：梁の縦弾性係数
Ｉ：梁の断面二次モーメント
Ａ：梁の断面積
ρ：梁の密度
(1)式を境界条件
１ 支持端１２ｂ ：ｘ＝０、固定端
変位零 ：ｙ＝０
たわみ角零 ：dy／dx＝０
２ リングとの接合端 ：ｘ＝、腹
たわみ角零 ：dy／dx＝０
せん断力零 ：d3ｙ／dx3＝０
にて解くと
ω：振動数
β：2.365，5.498，8.639
（１，２，３次の振動）
梁の断面形状、材質、振動子１３の共振周波数
が定まると(2)式より補助振動子１２の長さが決
定される。
が定まると(2)式より補助振動子１２の長さが決
定される。
第４図は本発明の一実施例の振動波モータの振
動子の概略構成を示す斜視図である。第４図にお
いて２１は金属等よりなるリング状弾性体、２２
は該弾性体２１を励振するための電歪素子、２３
は支持板で弾性体２１、電歪素子２２と固着さ
れ、リング状振動子を形成する。支持板２３はリ
ング状弾性体２１を支持する補助振動子２３ａが
一体に形成されている。
動子の概略構成を示す斜視図である。第４図にお
いて２１は金属等よりなるリング状弾性体、２２
は該弾性体２１を励振するための電歪素子、２３
は支持板で弾性体２１、電歪素子２２と固着さ
れ、リング状振動子を形成する。支持板２３はリ
ング状弾性体２１を支持する補助振動子２３ａが
一体に形成されている。
第５図は本発明の第２の実施例の振動波モータ
の断面図である。第５図において弾性体２１、電
歪素子２２は支持板２３に接着され、リング状振
動子２４を構成する。２５は第４図に示したリン
グ状振動子２４、後述のロータ２９を保持するモ
ータ枢体である。２６はスラストベアリング、２
７はワツシヤ、２８はロータ２９をリング状振動
子２４に加圧接触させるためのバネでワツシヤ２
７、スラストベアリング２６を介してロータ２９
にバネ力を伝える。ロータ２９はモータ枢体２５
に回転自在に軸部２９ａにて支持され、さらにリ
ング状振動子と接触する接触部２９ｂを有する。
リング状振動子、支持板２３に設けられた補助振
動子２３ａにて、モータ枢体２５にビス止めさ
れ、位置決めも容易に行える。補助振動子２３ａ
の長さは前記(2)式によつて与えられる。
の断面図である。第５図において弾性体２１、電
歪素子２２は支持板２３に接着され、リング状振
動子２４を構成する。２５は第４図に示したリン
グ状振動子２４、後述のロータ２９を保持するモ
ータ枢体である。２６はスラストベアリング、２
７はワツシヤ、２８はロータ２９をリング状振動
子２４に加圧接触させるためのバネでワツシヤ２
７、スラストベアリング２６を介してロータ２９
にバネ力を伝える。ロータ２９はモータ枢体２５
に回転自在に軸部２９ａにて支持され、さらにリ
ング状振動子と接触する接触部２９ｂを有する。
リング状振動子、支持板２３に設けられた補助振
動子２３ａにて、モータ枢体２５にビス止めさ
れ、位置決めも容易に行える。補助振動子２３ａ
の長さは前記(2)式によつて与えられる。
第６図に本発明の第３の実施例の振動波モータ
の断面図を示す。第６図においては弾性体３１を
はさんで電歪素子３２、支持板３３は接着されリ
ング状振動子３４を構成する。支持板３３に設け
られた補助振動子３３ａはリング状振動子３４の
内径側に配置され図示されるように、90°の折り
曲げ部を有している。リング状振動子３４は補助
振動子３３ａの折り曲げ部にてモータ枢体３５に
ビス止めされる。モータ枢体３５の内径部にて、
ロータ３９は回転可能に軸支され、スラストベア
リング３６、ワツシヤ３７を介してバネ３８にて
図面下方に付勢されている。ロータ３９はリング
状振動子と接触する接触部３９ｂにてリング状振
動子３４の内径角部にて接触し、前述のバネ３８
による付勢力にて加圧され振動子３４の振動運動
が回転運動に変換され、回転することになる。こ
のような構成とすることで特にモータ外径が拡大
することなくコンパクトなモータとすることがで
きる。尚、振動子と支持板の固着の方法は接着、
溶着等がある。
の断面図を示す。第６図においては弾性体３１を
はさんで電歪素子３２、支持板３３は接着されリ
ング状振動子３４を構成する。支持板３３に設け
られた補助振動子３３ａはリング状振動子３４の
内径側に配置され図示されるように、90°の折り
曲げ部を有している。リング状振動子３４は補助
振動子３３ａの折り曲げ部にてモータ枢体３５に
ビス止めされる。モータ枢体３５の内径部にて、
ロータ３９は回転可能に軸支され、スラストベア
リング３６、ワツシヤ３７を介してバネ３８にて
図面下方に付勢されている。ロータ３９はリング
状振動子と接触する接触部３９ｂにてリング状振
動子３４の内径角部にて接触し、前述のバネ３８
による付勢力にて加圧され振動子３４の振動運動
が回転運動に変換され、回転することになる。こ
のような構成とすることで特にモータ外径が拡大
することなくコンパクトなモータとすることがで
きる。尚、振動子と支持板の固着の方法は接着、
溶着等がある。
以上説明したように本発明に依れば振動波モー
タのリング状振動子に適度な長さをもつ補助振動
子を有する支持板を固着して支持するという簡単
な構造でありながらリング状振動子の振動状態を
さまたげないで保持することが可能であり、さら
に材質劣化に伴う耐久性の問題も解決することが
できる。また補助振動子の一端をビス等でしっか
り固定することもでき、リング状振動子を正確に
位置決めでき、継持も容易になる。また支持板は
プレス加工を用いれば容易に成形できる。また補
助振動子を有する支持板を別体にて加工後、振動
子及び電歪素子と一体化することで加工コストが
低下するばかりか、電歪素子、補助振動子のレイ
アウトの自由度が増し、更に補助振動子を有する
支持板を交換することに依り補助振動子の数や形
を容易に変更することができる効果がある。尚、
上記実施例において、１３，２４又は３４の夫々
が振動子、５，２９又は３９の夫々が接触子、２
３又は３３の夫々が支持板、１２，２３ａ又は３
３ａの夫々が補助振動子、２１，２２又は３１，
３２の夫々が振動体、１１，２５又は３５の夫々
が固定する為の部材を構成している。
タのリング状振動子に適度な長さをもつ補助振動
子を有する支持板を固着して支持するという簡単
な構造でありながらリング状振動子の振動状態を
さまたげないで保持することが可能であり、さら
に材質劣化に伴う耐久性の問題も解決することが
できる。また補助振動子の一端をビス等でしっか
り固定することもでき、リング状振動子を正確に
位置決めでき、継持も容易になる。また支持板は
プレス加工を用いれば容易に成形できる。また補
助振動子を有する支持板を別体にて加工後、振動
子及び電歪素子と一体化することで加工コストが
低下するばかりか、電歪素子、補助振動子のレイ
アウトの自由度が増し、更に補助振動子を有する
支持板を交換することに依り補助振動子の数や形
を容易に変更することができる効果がある。尚、
上記実施例において、１３，２４又は３４の夫々
が振動子、５，２９又は３９の夫々が接触子、２
３又は３３の夫々が支持板、１２，２３ａ又は３
３ａの夫々が補助振動子、２１，２２又は３１，
３２の夫々が振動体、１１，２５又は３５の夫々
が固定する為の部材を構成している。
第１図、第２図は振動波モータの原理図、第３
図は補助振動子の機能を有す原理図、第４図は本
発明のリング状振動子の構成を示す斜視図、第５
図は本発明の第１の実施例の振動波モータの断面
図、第６図は本発明の第２の実施例の振動波モー
タの断面図である。
図は補助振動子の機能を有す原理図、第４図は本
発明のリング状振動子の構成を示す斜視図、第５
図は本発明の第１の実施例の振動波モータの断面
図、第６図は本発明の第２の実施例の振動波モー
タの断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振動子１３，２４，３４と、接触子５，２
９，３９とを有する振動波モータであつて、 振動子１３，２４，３４は、支持板２３，３３
と、振動体２１，２２，３１，３２を有し、 支持板２３，３３は、補助振動子１２，２３
ａ，３３ａが一体的に形成され、振動体２１，２
２，３１，３２に接触して振動体２１，２２，３
１，３２を所定位置に支持し、補助振動子の先端
支持端１２ｂが部材１１，２５，３５に固定さ
れ、 振動体２１，２２，３１，３２は、電気−機械
エネルギー変換素子によつて、供給される電気信
号に応答して進行性振動波を発生し、接触子５，
２９，３９を駆動するものである 振動波モータ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065401A JPS60210174A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
| US06/715,412 US4649311A (en) | 1984-04-02 | 1985-03-25 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59065401A JPS60210174A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60210174A JPS60210174A (ja) | 1985-10-22 |
| JPH0510913B2 true JPH0510913B2 (ja) | 1993-02-12 |
Family
ID=13285950
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59065401A Granted JPS60210174A (ja) | 1984-04-02 | 1984-04-02 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60210174A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2524346B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1996-08-14 | オリンパス光学工業株式会社 | 超音波モ−タ |
| JPH01157593U (ja) * | 1988-04-18 | 1989-10-31 |
-
1984
- 1984-04-02 JP JP59065401A patent/JPS60210174A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60210174A (ja) | 1985-10-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |