JPH05184168A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH05184168A
JPH05184168A JP4000645A JP64592A JPH05184168A JP H05184168 A JPH05184168 A JP H05184168A JP 4000645 A JP4000645 A JP 4000645A JP 64592 A JP64592 A JP 64592A JP H05184168 A JPH05184168 A JP H05184168A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
moving body
moving
ultrasonic motor
carbon fiber
vibrating
Prior art date
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Pending
Application number
JP4000645A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masanori Sumihara
正則 住原
Takashi Nojima
貴志 野島
Takahiro Nishikura
孝弘 西倉
Osamu Kawasaki
修 川崎
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP4000645A priority Critical patent/JPH05184168A/en
Publication of JPH05184168A publication Critical patent/JPH05184168A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide an ultrasonic motor which has a high output transmission efficiency and a high reliability by bringing a vibrating body and a moving body into uniform contact and to simplify a manufacturing process of the mov ing body, to make the moving body light in weight and to reduce the manufac turing cost thereof. CONSTITUTION:A moving body 22 is formed of carbon fiber reinforced resin complex simple substance which is strengthened by using at least a carbon fiber. And, the moving body 22 is constituted of a main body section 20 and a contacting section 21 which is extended from the outer surface of the main body section 20. At that time, L/T<=2, H/W<=3, where the length of the main body section 20 is L, the thickness is T, the height of the contacting section 21 is H, and the width is W. The moving body 22 and a traveling elastic wave of flexural vibration of radial first order and circumferential third order or above are excited and a disc-type vibrating body 25 which has a projecting body 23a located at a place which is brought into contact with neither the inner face nor the outer face of an elastic substrate 23 is combined with the moving body 22.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミック等の圧
電体を用いて弾性波を励振することにより駆動力を発生
する超音波モータ、詳しくは超音波モ−タの移動体の材
質と構造および移動体と振動体との組合せに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor which generates a driving force by exciting elastic waves using a piezoelectric body such as a piezoelectric ceramic, and more specifically, the material and structure of a moving body of the ultrasonic motor. And a combination of a moving body and a vibrating body.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、圧電体を用いて構成した振動体に
弾性振動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが
注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to ultrasonic motors that use elastic vibration as a driving force by vibrating a vibrating body formed of a piezoelectric body.

【0003】以下、図面を参照しながら超音波モータの
従来技術について説明する。図5は、従来の円環型超音
波モータの一部切り欠き斜視図である。同図において、
3は複数個の突起体1aを有する円環形弾性基板1の底
面に円環形圧電体2を貼合せて構成した円環形振動体で
ある。6は円環形弾性体4に耐摩耗性の摩擦材5を結合
した移動体で、振動体3に加圧接触して設置されてい
る。
A conventional technique of an ultrasonic motor will be described below with reference to the drawings. FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a conventional annular type ultrasonic motor. In the figure,
Reference numeral 3 denotes a ring-shaped vibrating body formed by bonding a ring-shaped piezoelectric body 2 to the bottom surface of a ring-shaped elastic substrate 1 having a plurality of protrusions 1a. Reference numeral 6 denotes a moving body in which a wear-resistant friction material 5 is coupled to the annular elastic body 4 and is installed in pressure contact with the vibrating body 3.

【0004】ここで、上記の超音波モ−タの従来例にお
いては、弾性体4の材質としては、従来は鉄鋼、ステン
レス鋼等の金属が使用されており、この弾性体4に耐摩
耗性の摩擦材5を接着等の方法により結合することによ
り、超音波モ−タの移動体6を構成している。
Here, in the conventional example of the ultrasonic motor, as the material of the elastic body 4, a metal such as steel or stainless steel has been conventionally used, and the elastic body 4 has abrasion resistance. The moving member 6 of the ultrasonic motor is constructed by connecting the friction materials 5 of 1. by a method such as adhesion.

【0005】なお、本件出願人は摩擦材5の材料とし
て、少なくとも炭素繊維と樹脂で構成することにより、
長期信頼性に優れた超音波モータを実現できることを提
案した(特開昭62−58887号公報)。
Incidentally, the applicant of the present invention, by using at least carbon fiber and resin as the material of the friction material 5,
It has been proposed that an ultrasonic motor having excellent long-term reliability can be realized (Japanese Patent Laid-Open No. 62-58887).

【0006】また、本件出願人の提案した弾性体に特定
の摩擦材を結合した移動体の他にも、別の移動体構成と
して、移動体6をアルミニウムおよびアルミニウム合金
で構成し、図6に示したように、移動体6の形状寸法を
特定範囲内に設定することにより、異常音の発生、駆動
効率の改善を図った超音波モータが提案されている(特
開昭63−174581号公報)。
Further, in addition to the moving body in which a specific friction material is coupled to the elastic body proposed by the present applicant, as another moving body constitution, the moving body 6 is made of aluminum and aluminum alloy, and FIG. As shown, there has been proposed an ultrasonic motor in which abnormal shape is generated and driving efficiency is improved by setting the shape and size of the moving body 6 within a specific range (Japanese Patent Laid-Open No. 63-174581). ).

【0007】ここで上記従来例に共通して言えること
は、移動体の材質を金属で構成していることであり、超
音波モータが振動体と移動体とを加圧接触させるため
に、移動体の材質としては、金属等の高弾性率の材料で
ないと、移動体に加圧力が加わった際に機械強度的に問
題があるという思想があったものと考えられる。従って
超音波モータの移動体を樹脂単独で構成するという発想
はこれまでに存在していない。
What can be said in common with the above-mentioned conventional example is that the material of the moving body is made of metal, and the ultrasonic motor moves in order to bring the vibrating body and the moving body into pressure contact. It is considered that there was a thought that unless the material of the body is a material having a high elastic modulus such as metal, there is a problem in mechanical strength when a pressure is applied to the moving body. Therefore, the idea that the moving body of the ultrasonic motor is made of resin alone has not existed so far.

【0008】次に、以上のように構成された円環型超音
波モータについて、以下その動作について図面を参照し
ながら説明する。図7は超音波モータの動作原理を示す
ものである。まず、圧電体2には2組の駆動電極が構成
されており、上記駆動電極に所定の位相差を有する2つ
の交流電圧をそれぞれ印加すると圧電体2は伸縮振動を
し、弾性基板1は伸縮に対して抵抗するように働くの
で、バイメタルと同様の効果により、撓み振動の進行波
が振動体3に励振される。振動体3の表面の任意の点は
撓み振動の進行波により楕円軌跡を描いて運動する。突
起体1aはこの楕円軌跡の横方向の変位(図7中ζ)を
拡大する。振動体3の突起体1aに加圧接触して設置さ
れた移動体6は拡大された横方向の変位によって摩擦力
を介して駆動されて回転する。
Next, the operation of the annular ultrasonic motor configured as described above will be described below with reference to the drawings. FIG. 7 shows the operating principle of the ultrasonic motor. First, the piezoelectric body 2 has two sets of drive electrodes. When two alternating voltages having a predetermined phase difference are applied to the drive electrodes, the piezoelectric body 2 expands and contracts and the elastic substrate 1 expands and contracts. Since it acts so as to resist, the traveling wave of the flexural vibration is excited in the vibrating body 3 by the same effect as the bimetal. An arbitrary point on the surface of the vibrating body 3 moves along an elliptical locus by a traveling wave of flexural vibration. The protrusion 1a magnifies the lateral displacement (ζ in FIG. 7) of this elliptical locus. The moving body 6 installed in pressure contact with the protrusion 1a of the vibrating body 3 is driven by frictional force by the enlarged lateral displacement to rotate.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例のように、弾性体に耐摩耗性の摩擦材を結合した構成
の移動体においては、モ−タの外部負荷によって摩擦材
が横方向(進行波の進行方向)に大きく弾性変形するこ
とを防止するために、摩擦材の厚みを薄くした際には、
騒音の発生を伴い出力伝達効率が低下する場合があると
いう問題点を有していた。これは、摩擦材の厚みを薄く
することで、移動体の縦方向の弾性変形が小さくなり過
ぎるために、均一接触が実現できなくなることと、不要
振動に対する減衰が小さくなることに起因するものであ
り、実用上大きな問題点となる。
However, in a moving body having a structure in which an abrasion resistant friction material is coupled to an elastic body as in the above-mentioned conventional example, the friction material is laterally moved (progressed) by an external load of the motor. When the thickness of the friction material is reduced in order to prevent large elastic deformation in the wave traveling direction),
There is a problem in that the output transmission efficiency may decrease due to the generation of noise. This is because by making the thickness of the friction material thin, the elastic deformation in the longitudinal direction of the moving body becomes too small, so that uniform contact cannot be realized and the damping against unnecessary vibration becomes small. There is a big problem in practical use.

【0010】また、振動体と移動体との接触面の弾性変
形による出力伝達損失を防止するために、接触面に金属
やセラミック等の高弾性率の材料を用いた場合には、加
圧時の縦方向の弾性変形が小さくなり過ぎるために、均
一接触を実現することが困難となり、騒音の発生を伴い
出力伝達効率が低下するという問題点を有していた。
Further, in order to prevent output transmission loss due to elastic deformation of the contact surface between the vibrating body and the moving body, when a material having a high elastic modulus such as metal or ceramic is used for the contact surface, when the pressure is applied. Since the elastic deformation in the vertical direction becomes too small, it is difficult to realize uniform contact, and there is a problem that the output transmission efficiency is reduced due to the generation of noise.

【0011】一方、上記問題点の解決手段として、移動
体を金属材料で構成すると共に構造寸法を特定範囲内に
限定することで、移動体と振動体との接触状態を改善し
たもう一つの従来例においては、移動体の接触部が摩耗
することにより特性劣化を起こし、長期信頼性に劣ると
いう問題点を有していた。
On the other hand, as a means for solving the above-mentioned problems, another prior art in which the contact state between the moving body and the vibrating body is improved by forming the moving body with a metal material and limiting the structural dimensions within a specific range. In the examples, there is a problem in that long-term reliability is deteriorated due to characteristic deterioration due to wear of the contact portion of the moving body.

【0012】また、摩擦材と弾性体との結合のために工
程が煩雑であったり、金属材料を上記のように特定寸法
に機械加工するための工程が煩雑であり、これがコスト
アップの大きな要因となっていた。
Further, the process for joining the friction material and the elastic body is complicated, and the process for machining the metal material to a specific size as described above is also complicated, which is a major factor of cost increase. It was.

【0013】更に、上記2つの従来例のように、耐摩耗
性の摩擦材を金属等の弾性体に結合することにより移動
体を構成した場合、あるいは金属単体で構成した場合に
おいては、金属材料は比重が大きいため移動体の重量が
大きくなり、結果としてモータの総重量が大きくなるこ
とにより、超音波モータの軽量化を図る際に限界が生じ
てくる。
Further, as in the above-mentioned two conventional examples, when a moving body is constructed by coupling a wear-resistant friction material to an elastic body such as metal, or when it is made up of a single metal, a metal material is used. Since the specific gravity is large, the weight of the moving body is large, and as a result, the total weight of the motor is large, which causes a limit in reducing the weight of the ultrasonic motor.

【0014】一方、超音波モータの小型化と言う観点に
たって見ると、従来の円環形の振動体の外径寸法を低減
していくと、振動体に蓄えられる運動エネルギーが小さ
くなると共に負荷の影響を受けやすくなると言う課題を
有していた。
On the other hand, from the viewpoint of miniaturization of the ultrasonic motor, as the outer diameter of the conventional ring-shaped vibrating body is reduced, the kinetic energy stored in the vibrating body becomes smaller and the load becomes smaller. It had a problem that it was easily affected.

【0015】また、移動体においても、上記課題に加え
て、小型化によって摩擦材を結合すること、あるいは図
6の特定形状に加工することが困難になり、より一層の
コストアップを招くと言う課題を有していた。
In addition to the above-mentioned problems, it is difficult for the moving body to combine the friction material or process it into the specific shape shown in FIG. 6 due to the miniaturization, which further increases the cost. Had challenges.

【0016】本発明は、この様な従来の問題点を解決し
得る超音波モータを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of solving the above conventional problems.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の超音波モータは、移動体を少なくとも炭素繊
維を用いて強化した炭素繊維強化樹脂複合体単体により
構成し、かつ移動体を本体部と本体部の外周から延出し
た接触部により構成すると同時に本体部の長さ、本体部
の厚さ、接触部の幅、接触部の高さを特定範囲に設定し
た構造とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the ultrasonic motor of the present invention comprises a moving body composed of a single carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fiber, and The structure includes a main body and a contact portion extending from the outer periphery of the main body, and at the same time, the length of the main body, the thickness of the main body, the width of the contact portion, and the height of the contact portion are set in a specific range.

【0018】また、少なくとも炭素繊維を用いて強化し
た炭素繊維強化樹脂複合体単体により構成し、かつ移動
体を本体部と本体部の外周から延出した接触部により構
成すると同時に本体部の長さ、本体部の厚さ、接触部の
幅、接触部の高さを特定範囲に設定した移動体と、径方
向1次、周方向3次以上の撓み振動の弾性進行波を励振
し、かつ弾性基板の内外径の何れにも接しない位置に突
起体を配置した円板型振動体とを組合わせることにより
超音波モータを構成する。
Further, at least the carbon fiber reinforced resin composite reinforced with carbon fibers is used alone, and the moving body is composed of the main body and the contact portion extending from the outer periphery of the main body, and at the same time, the length of the main body is increased. , A moving body in which the thickness of the main body portion, the width of the contact portion, and the height of the contact portion are set in a specific range, and elastic traveling waves of flexural vibration of primary in the radial direction and tertiary or more in the circumferential direction are excited and elastic. An ultrasonic motor is constructed by combining with a disk-shaped vibrating body in which a protrusion is arranged at a position that does not come into contact with any of the inner and outer diameters of the substrate.

【0019】[0019]

【作用】移動体を本体部と本体部の外周から延出した接
触部により構成すると同時に本体部の長さ、本体部の厚
さ、接触部の幅、接触部の高さを特定範囲に設定した構
造とすることにより、振動体と移動体との接触面のうね
りを吸収するための効果(面補正効果)を持たせ、安定
な均一接触を確保することができるため、振動体による
撓み振動の進行波を効率良く移動体に伝達することがで
きる。
[Operation] The moving body is composed of the main body and the contact portion extending from the outer periphery of the main body, and at the same time, the length of the main body, the thickness of the main body, the width of the contact portion, and the height of the contact portion are set within a specific range. With this structure, the effect of absorbing the undulations of the contact surface between the vibrating body and the moving body (surface correction effect) can be provided, and stable uniform contact can be ensured. The traveling wave can be efficiently transmitted to the moving body.

【0020】また、移動体を少なくとも炭素繊維を用い
て強化した炭素繊維強化樹脂複合体にて構成することに
より、この複合体が耐摩耗性に優れると同時に、炭素繊
維を用いたことにより、摩擦接触面に適度の潤滑性を付
与する効果があるため、長時間の駆動においても安定し
たモ−タ特性を維持することが可能となり、長期信頼性
に優れた超音波モ−タを実現することができる。
Further, since the moving body is composed of a carbon fiber reinforced resin composite which is reinforced with at least carbon fiber, the composite has excellent wear resistance and, at the same time, by using carbon fiber, friction is improved. Since it has the effect of imparting appropriate lubricity to the contact surface, it is possible to maintain stable motor characteristics even during long-term driving, and to realize an ultrasonic motor with excellent long-term reliability. You can

【0021】また、移動体を少なくとも炭素繊維を用い
て強化した炭素繊維強化樹脂複合体単体にて構成するこ
とにより、摩擦材を金属弾性体に結合した構成と比較し
て、移動体の部品点数を削減し、接着工程を省略するこ
とにより製造工程を簡略化することができると同時に、
移動体の重量を低減することができ、従って超音波モ−
タの軽量化と低コスト化を実現することができる。
In addition, since the moving body is composed of a single carbon fiber reinforced resin composite which is reinforced with at least carbon fibers, the number of parts of the moving body is larger than that of the structure in which the friction material is bonded to the metal elastic body. The manufacturing process can be simplified by reducing the
The weight of the moving body can be reduced, and therefore the ultrasonic wave mode can be reduced.
It is possible to reduce the weight and cost of the computer.

【0022】さらに、上記特定構造の移動体と上記特定
構造の振動体を組合わせることにより、外径寸法の低減
によらず運動エネルギーを大きくとり、外部負荷の影響
を抑えることができるため、小型で高効率の超音波モー
タを実現することができる。
Further, by combining the moving body having the specific structure with the vibrating body having the specific structure, a large kinetic energy can be obtained without reducing the outer diameter size and the influence of an external load can be suppressed. Thus, a highly efficient ultrasonic motor can be realized.

【0023】[0023]

【実施例】具体的な実施例の説明に入るまえに、移動体
材料を樹脂材で形成することの技術的意義についてより
詳細な説明を行なっておく。
[Embodiments] Before describing specific embodiments, a more detailed description will be given of the technical significance of forming the moving body material from a resin material.

【0024】超音波モ−タは、図7に示した動作原理を
用いて、圧電体と弾性基板とから成る振動体に数ミクロ
ン程度の振幅(図7中ξ)の撓み振動の進行波を励振
し、この進行波による横方向変位(図7中ζ)を突起体
で拡大して、突起体先端に加圧接触して設置された移動
体を駆動するモ−タである。
The ultrasonic motor uses the principle of operation shown in FIG. 7 to apply a traveling wave of flexural vibration having an amplitude of about several microns (ξ in FIG. 7) to a vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic substrate. This is a motor that is excited to expand the lateral displacement (ζ in FIG. 7) due to this traveling wave by the projection and drive the moving body that is placed in pressure contact with the tip of the projection.

【0025】従って、振動体による撓み振動の進行波を
効率良く移動体に伝達し、しかも長期信頼性を確保する
ためには、以下の項目を満足した移動体と振動体との接
触状態を実現する必要がある。
Therefore, in order to efficiently transmit the traveling wave of the flexural vibration by the vibrating body to the moving body and ensure long-term reliability, a contact state between the moving body and the vibrating body satisfying the following items is realized. There is a need to.

【0026】a)移動体が、振動体による撓み振動の進
行波の波長レベルでのマクロ的長さにおいて、動的弾性
を有すること。これは、移動体を進行波のすべての波の
頂点部近傍に均一接触させて、振動体による撓み振動の
進行波を効率良く移動体に伝達するために必要である。
A) The moving body has dynamic elasticity in the macroscopic length at the wavelength level of the traveling wave of the flexural vibration of the vibrating body. This is necessary in order to uniformly contact the moving body in the vicinity of the peaks of all the waves of the traveling wave and efficiently transmit the traveling wave of the flexural vibration by the vibrating body to the moving body.

【0027】この動的弾性の目安としては、加圧時の移
動体材料の縦方向の弾性変形量が、進行波の振幅以下の
範囲内で、できるかぎり振動体の振幅程度になることが
望ましい。従って、この動的弾性の最適値は一義的には
定義できず、超音波モータの加圧力および圧電体によっ
て励振される進行波の波数によって変わるものであり、
超音波モータの駆動条件に応じた最適設計が必要であ
る。
As a measure of this dynamic elasticity, it is desirable that the amount of longitudinal elastic deformation of the moving body material at the time of pressurization is as close to the amplitude of the vibrating body as possible within the range of the amplitude of the traveling wave or less. .. Therefore, the optimum value of this dynamic elasticity cannot be uniquely defined, and it depends on the pressure of the ultrasonic motor and the wave number of the traveling wave excited by the piezoelectric body,
Optimal design is required according to the driving conditions of the ultrasonic motor.

【0028】b)移動体が、振動体による撓み振動の進
行波の接触部近傍(図7中A)レベルでのミクロ的長さ
において、剛性を有すること。これは、移動体接触部の
弾性変形による出力伝達損失を低減するために必要であ
る。
B) The moving body should have rigidity in a micro length at the level near the contact portion (A in FIG. 7) of the traveling wave of the flexural vibration by the vibrating body. This is necessary to reduce output transmission loss due to elastic deformation of the moving body contact portion.

【0029】この剛性の目安としては、進行波の横方向
変位による移動体の横方向の弾性変形をできる限り抑制
する必要があり、一例としては移動体材料の曲げ弾性率
として、1000kg/mm2以上であることが望まし
い。さらに、上記横方向変位に加えて、外部負荷による
移動体の横方向の弾性変形をも抑制する必要があり、移
動体に必要な剛性の最適値は、一義的には定義できず、
超音波モータの駆動条件に応じた最適設計が必要であ
る。
As a measure of this rigidity, it is necessary to suppress the lateral elastic deformation of the moving body due to the lateral displacement of the traveling wave as much as possible. For example, the bending elastic modulus of the moving body material is 1000 kg / mm 2. The above is desirable. Furthermore, in addition to the lateral displacement, it is necessary to suppress lateral elastic deformation of the moving body due to an external load, and the optimum value of rigidity required for the moving body cannot be uniquely defined.
Optimal design is required according to the driving conditions of the ultrasonic motor.

【0030】c)移動体が、適度の潤滑性を有するこ
と。これは、安定した摩擦状態を維持すると共に、摩耗
を低減するために必要である。
C) The moving body has an appropriate lubricity. This is necessary to maintain stable friction and reduce wear.

【0031】この潤滑の目安としは、移動体材料の動摩
擦係数が0.15〜0.40の範囲内であることが望ま
しい。
As a measure for this lubrication, it is desirable that the dynamic friction coefficient of the moving body material is within the range of 0.15 to 0.40.

【0032】d)移動体が、超音波モータの加圧力に応
じた静的弾性を有すること。これは、移動体と振動体と
の接触面のうねりを吸収し、均一接触を確保するために
必要である。
D) The moving body has static elasticity according to the pressure applied by the ultrasonic motor. This is necessary in order to absorb the undulations of the contact surface between the moving body and the vibrating body and ensure uniform contact.

【0033】この静的弾性の目安としては、振動体の機
械加工精度および移動体の成形精度またはモータの加圧
力により異なるが、加圧時の移動体の歪量を、1〜10
μm程度にすることが望ましい。
As a measure of this static elasticity, it varies depending on the machining accuracy of the vibrating body and the molding accuracy of the moving body or the pressing force of the motor, but the strain amount of the moving body at the time of pressurization is 1-10
It is desirable to set the thickness to about μm.

【0034】ここで従来の方法では、金属製の弾性体に
上記4つの条件を満足する耐摩耗性の摩擦材を結合する
か、あるいは金属製の移動体を条件c以外の条件を満足
するような構造にすると共に耐摩耗性の向上のために接
触部表面を表面処理するという何れかの発想しかなかっ
た。
In the conventional method, a wear resistant friction material satisfying the above four conditions is bonded to a metal elastic body, or a metal moving body satisfies conditions other than condition c. The only idea was to surface treat the surface of the contact portion in order to improve the wear resistance while having a different structure.

【0035】これは、超音波モータが振動体と移動体と
を加圧接触させるために、移動体の材質としては、金属
等の高弾性率の材料でないと、移動体に加圧力が加わっ
た際に機械強度的に問題があるという考え方があったも
のと考えられる。
This is because the ultrasonic motor brings the vibrating body and the moving body into pressure contact with each other. Therefore, unless the moving body is made of a material having a high elastic modulus such as metal, a pressing force is applied to the moving body. It is probable that there was an idea that there was a problem in mechanical strength.

【0036】従って超音波モータの移動体を樹脂単体で
構成するという発想はこれまでに存在していない。
Therefore, the idea that the moving body of the ultrasonic motor is made of a resin alone has not existed so far.

【0037】本発明は上記項目に着目し、移動体の材質
を、少なくとも炭素繊維を用いて強化した炭素繊維強化
樹脂複合体単体とすることで、炭素繊維でミクロ的長さ
の剛性を高めると共に、樹脂成分でマクロ的長さの動的
弾性を持たせている。
In the present invention, focusing attention on the above items, by making the material of the moving body a simple carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fiber, the rigidity of the micro length can be increased by the carbon fiber. , The resin component has dynamic elasticity of macro length.

【0038】ここで、炭素繊維を用いる理由としては、
ガラス繊維等の無機繊維に比べて同一繊維含有量にて、
移動体の剛性を向上させる効果が大きく、従ってより少
ない繊維含有量にて移動体の剛性を高めることができる
と共に、移動体の機械的強度を向上させることができ
る。また上記に加えて、炭素繊維を用いることで摩擦界
面に適度の潤滑性を付与している。
Here, the reason for using carbon fiber is as follows.
With the same fiber content compared to inorganic fibers such as glass fiber,
The effect of improving the rigidity of the moving body is large, so that the rigidity of the moving body can be increased with a smaller fiber content and the mechanical strength of the moving body can be improved. In addition to the above, carbon fibers are used to impart appropriate lubricity to the friction interface.

【0039】さらに、移動体の構造を、本体部と本体部
の外周から延出した接触部により構成すると同時に本体
部の長さ、本体部の厚さ、接触部の高さ、接触部の幅を
特定範囲に設定することで、移動体と振動体との接触面
のうねりを吸収し、均一接触を確保している。
Further, the structure of the moving body is constituted by the main body portion and the contact portion extending from the outer periphery of the main body portion, and at the same time, the length of the main body portion, the thickness of the main body portion, the height of the contact portion, the width of the contact portion. By setting to a specific range, the waviness of the contact surface between the moving body and the vibrating body is absorbed, and uniform contact is secured.

【0040】以下、図面に従って上記移動体構造とする
ための一実施例について詳細な説明を行う。
A detailed description will be given below of an embodiment for forming the above-mentioned moving body structure with reference to the drawings.

【0041】(実施例1)図1は本発明の一実施例であ
る超音波モ−タの主要部構成図である。同図において2
2は、本体部20と、本体部20の外周から延出した接
触部21により構成することで、加圧方向に弾性を持た
せた移動体である。また25は、矩形形状の突起体23
aを有する弾性基板23に、圧電体24を結合した振動
体である。さらに移動体のA面にて振動体25と加圧
し、移動体の接触部21で振動体25と接触させること
により、超音波モ−タを構成している。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing the main part of an ultrasonic motor according to an embodiment of the present invention. 2 in the figure
Reference numeral 2 denotes a moving body that is configured by the main body portion 20 and the contact portion 21 extending from the outer periphery of the main body portion 20 to have elasticity in the pressing direction. Further, 25 is a rectangular protrusion 23
This is a vibrating body in which a piezoelectric body 24 is coupled to an elastic substrate 23 having a. Further, by applying pressure to the vibrating body 25 on the A surface of the moving body and bringing it into contact with the vibrating body 25 at the contact portion 21 of the moving body, an ultrasonic motor is configured.

【0042】ここで、同図において、移動体本体部の長
さをL、移動体本体部の厚さをT、移動体接触部の高さ
をH、移動体接触部の幅をWとすると、振動体による撓
み振動の進行波を効率良く移動体に伝達するためには、
上記寸法を特定範囲に設定する必要がある。
Here, in the figure, it is assumed that the length of the moving body is L, the thickness of the moving body is T, the height of the moving body contact portion is H, and the width of the moving body contact portion is W. In order to efficiently transmit the traveling wave of flexural vibration by the vibrating body to the moving body,
It is necessary to set the above dimensions within a specific range.

【0043】まず、移動体本体部の長さLと移動体本体
部の厚さTとの比L/Tについては、この比が2より大
きい場合には移動体の機械的強度が不足すると共に、移
動体本体部の共振により出力伝達効率を低下させてしま
うため、2以下に設定する必要がある。
First, regarding the ratio L / T between the length L of the moving body and the thickness T of the moving body, if this ratio is greater than 2, the mechanical strength of the moving body becomes insufficient and The output transmission efficiency is reduced due to the resonance of the moving body, so it is necessary to set the value to 2 or less.

【0044】次に、移動体接触部の高さHと移動体接触
部の幅Wとの比H/Wについては、この比が3より大き
い場合には、移動体の機械的強度が不足すると共に、外
部負荷が加わった際に移動体接触部が変形することによ
り出力伝達効率を低下させてしまうため、3以下に設定
する必要がある。
Next, regarding the ratio H / W of the height H of the moving body contact portion and the width W of the moving body contact portion, if this ratio is larger than 3, the mechanical strength of the moving body is insufficient. At the same time, when the external load is applied, the moving body contact portion is deformed to reduce the output transmission efficiency, so that it is necessary to set it to 3 or less.

【0045】さらに、移動体接触部の幅Wについては、
0.3mm未満の場合には、この移動体接触部に圧力が
集中し、移動体の摩耗が加速され長期信頼性に問題があ
ると共に、2.0mmより大きい場合には、接触状態の
相違によりモータ特性にバラツキを生じ、安定した均一
接触を確保することが困難となるため、0.3以上2.0
以下の範囲内に設定する必要がある。
Further, regarding the width W of the moving body contact portion,
When it is less than 0.3 mm, pressure is concentrated on the contact portion of the moving body, wear of the moving body is accelerated and there is a problem in long-term reliability, and when it is more than 2.0 mm, the contact state is different. Motor characteristics vary, and it becomes difficult to secure stable and uniform contact.
It must be set within the following range.

【0046】さらに、上記移動体12に必要な剛性およ
び加圧方向の弾性は、超音波モ−タの加圧力によって異
なるため、炭素繊維強化樹脂複合体に含まれる炭素繊維
の含有量および移動体接触部の幅あるいは高さを調整す
ることで、移動体12の剛性および加圧方向の弾性を調
整することができる。
Further, since the rigidity and elasticity in the pressing direction required for the moving body 12 differ depending on the pressure applied by the ultrasonic motor, the content of the carbon fiber contained in the carbon fiber reinforced resin composite and the moving body are not changed. By adjusting the width or height of the contact portion, the rigidity of the moving body 12 and the elasticity in the pressing direction can be adjusted.

【0047】本実施例を、具体的数値を挙げながら更に
詳しく説明する。まず、30重量%の炭素繊維と70重
量%のポリフェニレンサルファイド樹脂との混練物を射
出成形することにより、本体部20と本体部20の外周
がら延出した接触部21により構成すると共に、図1に
おいて移動体本体部の長さLと移動体本体部の厚さTと
の比L/Tが1.31、移動体接触部の高さHと移動体
接触部の幅Wとの比H/Wが1.60に設定した構造を
有する比重が1.45である移動体22を得た。
This embodiment will be described in more detail with specific numerical values. First, a kneaded material of 30% by weight of carbon fiber and 70% by weight of polyphenylene sulfide resin is injection-molded to form a main body portion 20 and a contact portion 21 extending from the outer periphery of the main body portion 20. In, the ratio L / T of the length L of the moving body main part to the thickness T of the moving body main part is 1.31, and the ratio H / of the height H of the moving body contact portion and the width W of the moving body contact portion is H / A mobile body 22 having a structure in which W was set to 1.60 and having a specific gravity of 1.45 was obtained.

【0048】次に、弾性基板の内外径の何れにも接しな
い位置に、複数個の矩形形状突起体23aを設けたステ
ンレス鋼製の円板形弾性基板23の底面に径方向1次、
周方向3次以上の振動モードを励振する電極構造(図示
せず)を有する圧電体24を接着することにより、外径
がφ10mmの円板型振動体25を構成した。さらに、
移動体22を円板型振動体25に、0.3kgfの皿バ
ネ(図示せず)を用いて加圧接触して設置することによ
り円板型超音波モ−タを構成した。
Next, on the bottom surface of the disk-shaped elastic substrate 23 made of stainless steel, which is provided with a plurality of rectangular projections 23a at positions not contacting any of the inner and outer diameters of the elastic substrate, the primary in the radial direction,
A disk-shaped vibrating body 25 having an outer diameter of 10 mm was formed by bonding a piezoelectric body 24 having an electrode structure (not shown) that excites vibration modes of the third order or higher in the circumferential direction. further,
A disk type ultrasonic motor was constructed by placing the moving body 22 in pressure contact with the disk type vibrating body 25 using a disc spring (not shown) of 0.3 kgf.

【0049】上記のように、径方向1次、周方向3次以
上の弾性振動を励振する振動体構成とすることにより、
外径寸法の低減によらず、運動エネルギーを大きくと
り、また振動体の内外径に達しない部分に突起体を設け
ることにより、負荷の影響を抑えることができ、効率よ
く振動を励振することができる。
As described above, by adopting the vibrating body structure which excites the elastic vibration of the primary in the radial direction and the tertiary or higher in the circumferential direction,
Regardless of the reduction of the outer diameter size, a large amount of kinetic energy is provided, and by providing a protrusion on the portion that does not reach the inner and outer diameters of the vibrating body, the influence of the load can be suppressed and vibration can be efficiently excited. it can.

【0050】従って、超音波モータの外径をφ10mm
に小型化しても振動エネルギーの低下を少なくすること
ができると同時に負荷変動の影響を受けにくく、より一
層の小型化も可能である。また、移動体と振動体の加圧
点である突起体を振動変位分布の最大変位位置に設けて
いないため、加圧力の不均一や外部負荷の変動に対して
モータ特性が影響を受けにくく、特性の安定した信頼性
に優れた超音波モータを容易に得ることができる。
Therefore, the outer diameter of the ultrasonic motor is φ10 mm.
Even if it is downsized, it is possible to reduce the decrease in vibration energy, and at the same time, it is not easily affected by the load fluctuation, and further downsizing is possible. Further, since the protrusion, which is the pressurizing point of the moving body and the vibrating body, is not provided at the maximum displacement position of the vibration displacement distribution, the motor characteristics are less likely to be affected by the unevenness of the pressing force and the fluctuation of the external load, An ultrasonic motor with stable characteristics and excellent reliability can be easily obtained.

【0051】一方、上記のように移動体を比重が1.4
5である炭素繊維強化樹脂単体で構成することにより、
同一寸法の移動体をステンレス鋼に摩擦材を結合した場
合に比較して、移動体の重量を大幅に低減することが可
能であり、超音波モータの軽量化に大きく寄与すること
ができる。しかも、弾性体に摩擦材を結合する場合の接
着工程あるいは金属製移動体を特定構造に限定する場合
の複雑な機械加工等を必要とせず、特定の移動体材料を
射出成形等の方法により型成形するだけの簡素な工程に
することができる。
On the other hand, the moving body has a specific gravity of 1.4 as described above.
By configuring the carbon fiber reinforced resin alone which is 5,
It is possible to significantly reduce the weight of the moving body as compared with the case where a moving body having the same size is joined to stainless steel with a friction material, and it is possible to greatly contribute to weight reduction of the ultrasonic motor. In addition, a specific moving body material is molded by a method such as injection molding without the need for an adhesive process for joining the friction material to the elastic body or complicated machining for limiting the metallic moving body to a specific structure. It can be a simple process of just molding.

【0052】以上の通りであって、本実施例の超音波モ
ータでは、移動体を樹脂で作成する事により、振動体と
移動体との接触状態の改善、耐摩耗性が著しく改善さ
れ、モータ効率、モータ寿命を大幅に向上できた。
As described above, in the ultrasonic motor according to the present embodiment, the moving body is made of resin, so that the contact state between the vibrating body and the moving body is improved and the wear resistance is remarkably improved. Greatly improved efficiency and motor life.

【0053】更に、移動体が樹脂であるので、射出成形
によって容易に製造でき、製造コストとも従来に比べて
低減できた。
Further, since the moving body is made of resin, it can be easily manufactured by injection molding, and the manufacturing cost can be reduced as compared with the conventional case.

【0054】(実施例2)第2の実施例を、図2を用い
て説明する。30重量%の炭素繊維と70重量%のポリ
エ−テルエ−テルケトン樹脂との混練物を射出成形する
ことにより、実施例1と同様の構造を有し、比重が1.
44である移動体を得た。
(Second Embodiment) A second embodiment will be described with reference to FIG. By injection-molding a kneaded product of 30% by weight of carbon fiber and 70% by weight of polyetheretherketone resin, the mixture has the same structure as in Example 1 and a specific gravity of 1.
We obtained a moving object that is 44.

【0055】この移動体を用いて構成した本実施例の超
音波モータが、実施例1のものと異なる点は、本実施例
の移動体では、図2に示すように移動体接触部21の接
触部表面を、外周側が下がった斜面状となしたことであ
る。また本実施例では、0.2kgfの皿バネを用いて
移動体と振動体を加圧接触している。
The ultrasonic motor of this embodiment constructed by using this moving body is different from that of the first embodiment in that the moving body of this embodiment has a moving body contact portion 21 as shown in FIG. That is, the surface of the contact portion is formed in a slope shape with the outer peripheral side being lowered. Further, in this embodiment, a moving body and a vibrating body are brought into pressure contact with each other by using a disc spring of 0.2 kgf.

【0056】本実施例の超音波モータでは、上記実施例
1の超音波モータにおけると同様な効果に加え、特性ば
らつきが改善されると言う効果が得られる。
In the ultrasonic motor of this embodiment, in addition to the same effects as in the ultrasonic motor of the above-described first embodiment, the effect that the characteristic variation is improved can be obtained.

【0057】実際、本実施例のモータの10台の特性バ
ラツキは、起動トルクにおいて±3%、無負荷回転数に
おいて±1%、最大効率において±3%であって、特性
バラツキの非常に少ない超音波モータを得ることができ
た。
Actually, the characteristic variations of the ten motors of this embodiment are ± 3% in the starting torque, ± 1% in the no-load rotation speed, and ± 3% in the maximum efficiency, and the characteristic variations are very small. The ultrasonic motor could be obtained.

【0058】一方、比較のために、テーパを設けていな
い以外は本実施例と同様の移動体を用いて超音波モータ
を構成したところ、モータ特性の10台平均のバラツキ
は、起動トルクにおいて±27%、無負荷回転数におい
て±3%、最大効率において±16%であった。
On the other hand, for comparison, when an ultrasonic motor was constructed by using the same moving body as that of this embodiment except that the taper was not provided, the average variation of 10 motor characteristics was ± 27%, ± 3% at no-load rotation speed, and ± 16% at maximum efficiency.

【0059】上記のように、移動体の接触部表面を外周
側が下がった表面状態となるようにテーパを設けたこと
の効果としては、径方向1次、周方向3次以上の弾性振
動を励振する振動体の振幅は外周側の方が大きいため、
上記表面状態とすることにより、移動体と振動体とのよ
り理想的な接触状態を実現することが可能なものと考え
られる。
As described above, the effect of providing the taper on the surface of the contact portion of the moving body so that the outer peripheral side is lowered is that the elastic vibration of the primary in the radial direction and the tertiary or higher in the circumferential direction is excited. Since the amplitude of the vibrating body on the outer peripheral side is larger,
It is considered that the above-mentioned surface state can realize a more ideal contact state between the moving body and the vibrating body.

【0060】(実施例3)次に第3の実施例を図3とと
もに説明する。30重量%の炭素繊維と70重量%のポ
リエ−テルサルホン樹脂との混練物を射出成形して図3
の移動体32を形成した。移動体32は、本体部30と
本体部30の外周がら延出した接触部31にから構成さ
れ、図1に示した移動体本体部の長さLと移動体本体部
の厚さTとの比L/Tは1.31に、移動体接触部の高
さHと移動体接触部の幅Wとの比H/Wは1.40に設
定されると共に、本体部30上面のL/2の位置から本
体部30の厚さT/2に向かってテーパを設けた構造で
ある。また、比重は1.47である。
(Third Embodiment) Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. A kneaded product of 30% by weight of carbon fiber and 70% by weight of polyethylene sulfone resin was injection-molded to obtain a mixture shown in FIG.
The moving body 32 of No. 1 was formed. The moving body 32 is composed of the body portion 30 and the contact portion 31 extending from the outer periphery of the body portion 30, and has the length L of the moving body body portion and the thickness T of the moving body body portion shown in FIG. The ratio L / T is set to 1.31, the ratio H / W between the height H of the moving body contact portion and the width W of the moving body contact portion is set to 1.40, and L / 2 of the upper surface of the main body 30 is set. The structure is such that the taper is provided from the position to the thickness T / 2 of the main body portion 30. The specific gravity is 1.47.

【0061】次に、実施例1と同様の振動体を用い、
0.3kgfの皿バネを用いて加圧接触して設置するこ
とにより円板型超音波モ−タを構成した。
Next, using the same vibrating body as in Example 1,
A disk-type ultrasonic motor was constructed by pressing and using a disc spring of 0.3 kgf.

【0062】本実施例では、上記実施例1と同様な効果
に加え、移動体接触部と反対側の移動体上面を外周側が
下がった状態となるようにテーパを設けることで、移動
体の外周側に内周側よりもより大きな面補正効果を得る
ことができる。その結果、径方向1次、周方向3次以上
の弾性振動を励振する振動体の径方向の振幅が外周側の
方がより大きいという、径方向の振幅を考慮した移動体
の設計を行うことができる。
In the present embodiment, in addition to the same effect as in the first embodiment, by providing a taper on the upper surface of the moving body on the side opposite to the moving body contact portion so that the outer circumferential side is lowered, the outer circumference of the moving body is reduced. It is possible to obtain a larger surface correction effect on the side than on the inner peripheral side. As a result, it is necessary to design the moving body in consideration of the radial amplitude that the radial amplitude of the vibrating body that excites the elastic vibration of the primary in the radial direction and the tertiary or higher in the circumferential direction is larger on the outer peripheral side. You can

【0063】上記3つの実施例に示したように、移動体
を少なくとも炭素繊維を用いて強化した炭素繊維強化樹
脂複合体単体にて構成することにより、従来の円環型超
音波モ−タのように、摩擦材を金属弾性体に結合するた
めの接着工程を必要とせず、しかも射出成形あるいは圧
縮成形等の方法により、金型を用いて容易に成形するこ
とが可能である。
As shown in the above-mentioned three examples, by constructing the moving body from a single carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fibers, a conventional annular ultrasonic motor can be obtained. As described above, it is possible to easily mold the friction material by using a mold without a bonding step for connecting the friction material to the metal elastic body and by a method such as injection molding or compression molding.

【0064】さらに、上記構成とすることにより、移動
体を従来の円環型超音波モ−タのように摩擦材をステン
レス鋼製弾性体に結合して構成した同寸法の移動体に比
較して、移動体の重量を低減することが可能である。
Further, by adopting the above-mentioned structure, the moving body is compared with a moving body of the same size constituted by connecting a friction material to a stainless steel elastic body like a conventional ring type ultrasonic motor. Thus, the weight of the moving body can be reduced.

【0065】なお、図4に示すように、上記各実施例で
示した樹脂製の移動体を、従来の振動体と組み合わせて
使用しても、移動体と振動体との接触面の接触状態は従
来に比べて改善されるので、モータ効率は当然に改善さ
れる。また寿命が伸長することももちろんである。
As shown in FIG. 4, even if the resin moving body shown in each of the above embodiments is used in combination with the conventional vibrating body, the contact state of the contact surface between the moving body and the vibrating body Is improved as compared with the conventional one, so that the motor efficiency is naturally improved. Of course, the service life is extended.

【0066】以上具体的実施例について説明してきた
が、上記3つの具体的実施例において、移動体を構成す
る炭素繊維強化樹脂複合体に含まれる炭素繊維の含有量
は、超音波モ−タの加圧力に応じて調整可能であるが、
繊維含有量が5重量%未満の場合には、剛性向上のため
の効果が不足すると共に、移動体の摩擦接触面の耐摩耗
性が不足する。
Although specific examples have been described above, in the above three specific examples, the content of carbon fibers contained in the carbon fiber reinforced resin composite constituting the moving body depends on the ultrasonic motor. It can be adjusted according to the applied pressure,
If the fiber content is less than 5% by weight, the effect for improving the rigidity is insufficient and the abrasion resistance of the frictional contact surface of the moving body is insufficient.

【0067】繊維含有量が50重量%を越える場合に
は、成形方法あるいは樹脂の流動性によっても異なる
が、成形が困難となると同時に成形物の機械的強度が脆
くなるため、5重量%以上50重量%以下の範囲である
必要がある。移動体に必要とされる材料特性、移動体の
成形性、移動体のコスト等より、総合的に判断すると、
15重量%以上35重量%以下であることが望ましい。
When the fiber content exceeds 50% by weight, the molding becomes difficult and the mechanical strength of the molded article becomes brittle, although it depends on the molding method or the fluidity of the resin. It must be in the range of less than or equal to weight%. Judging from the material properties required for the moving body, the formability of the moving body, the cost of the moving body, etc.,
It is desirable that the content is 15% by weight or more and 35% by weight or less.

【0068】また、同実施例においては、強化繊維の種
類として、炭素繊維を用いたが、上記炭素繊維に炭素繊
維以外の無機繊維を組み合わせて用いることも同様に可
能であり、さらに移動体の潤滑性を調整するために、上
記繊維にグラファイト粉末、四フッ化エチレン粉末、硫
化モリブデン粉末、フッ化黒鉛粉末等の無機充填材を組
み合わせることも可能である。
In the same embodiment, carbon fiber was used as the type of reinforcing fiber, but it is also possible to use inorganic fiber other than carbon fiber in combination with the above-mentioned carbon fiber. In order to adjust the lubricity, it is also possible to combine the above fibers with an inorganic filler such as graphite powder, tetrafluoroethylene powder, molybdenum sulfide powder, graphite fluoride powder.

【0069】さらに、上記3つの具体的実施例におい
て、炭素繊維強化樹脂複合体を構成する樹脂として、ポ
リフェニレンサルファイド樹脂、ポリエ−テルエ−テル
ケトン樹脂、ポリエ−テルサルホン樹脂等の熱可塑性樹
脂を用いたが、これらに限定されるものではない。
Further, in the above three specific examples, thermoplastic resins such as polyphenylene sulfide resin, polyether ether ketone resin, and polyether sulfone resin were used as the resin constituting the carbon fiber reinforced resin composite. However, the present invention is not limited to these.

【0070】この炭素繊維強化樹脂複合体を構成する樹
脂を選定する際の目安としては、耐熱性が150℃以上
であり、熱変形温度の高い樹脂を用いることが望まし
く、その理由としては、樹脂の耐熱性が150℃以下で
あり、熱変形温度の低い樹脂を用いた場合には、移動体
の摩擦接触部の摩耗が促進され、モータ性能の劣化を引
き起こす等、長期信頼性を確保することが困難となる。
As a guideline for selecting the resin constituting the carbon fiber reinforced resin composite, it is desirable to use a resin having a heat resistance of 150 ° C. or higher and a high heat deformation temperature, because the resin is When a resin with a heat resistance of 150 ° C or less and a low heat distortion temperature is used, wear of the frictional contact part of the moving body is promoted, causing deterioration of motor performance, etc. to ensure long-term reliability. Becomes difficult.

【0071】上記観点に基ずけば、実施例に示した樹脂
以外に、ポリサルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリ
アミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリイミ
ド樹脂、全芳香族ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂あ
るいはフェノ−ル樹脂、ビスマレイミド・トリアジン樹
脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることも同
様に可能である。
From the above viewpoint, in addition to the resins shown in the examples, a thermoplastic resin such as polysulfone resin, polyarylate resin, polyamideimide resin, polyetherimide resin, polyimide resin, wholly aromatic polyester resin or the like, or It is also possible to use a thermosetting resin such as a phenol resin, a bismaleimide / triazine resin, or a polyimide resin.

【0072】[0072]

【発明の効果】以上のように本発明は、移動体を少なく
とも炭素繊維を用いて強化した炭素繊維強化樹脂複合体
単体により構成し、かつ移動体を本体部と本体部の外周
から延出した接触部により構成すると同時に本体部の長
さ、本体部の厚さ、接触部の幅、接触部の高さを特定範
囲に設定した構造とすることの総合結果として、下記の
効果が得られるものである。
As described above, according to the present invention, the moving body is composed of a single carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fiber, and the moving body is extended from the main body and the outer periphery of the main body. The following effects can be obtained as the overall result of constructing the contact part and at the same time setting the length of the main part, the thickness of the main part, the width of the contact part, and the height of the contact part within a specific range. Is.

【0073】a)出力伝達効率の高い超音波モータを実
現することができる。 b)長期信頼性に優れた超音波モ−タを実現することが
できる。
A) It is possible to realize an ultrasonic motor having high output transmission efficiency. b) It is possible to realize an ultrasonic motor having excellent long-term reliability.

【0074】c)移動体の製造工程を簡略化でき、製造
コストを低減できる。 d)超音波モータを軽量化することができる。
C) The manufacturing process of the moving body can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. d) The weight of the ultrasonic motor can be reduced.

【0075】また、移動体接触部表面を外周側が下がっ
た傾斜形状にすることにより、上記効果に加えて下記の
効果が得られるものである。
In addition to the above effects, the following effects can be obtained by making the surface of the moving body contact portion inclined so that the outer peripheral side is lowered.

【0076】e)特性バラツキの少ない超音波モータを
実現することができる。 さらに、特定構造の移動体と径方向1次、周方向3次以
上の撓み振動の弾性進行波を励振し、かつ弾性基板の内
外径の何れにも接しない位置に突起体を配置した円板型
振動体とを組合わせることにより、上記効果に加えて下
記の効果が得られるものである。
E) It is possible to realize an ultrasonic motor with few characteristic variations. Further, a disk having a moving body of a specific structure, which excites elastic traveling waves of flexural vibration of primary in the radial direction and tertiary or higher in the circumferential direction, and in which a protrusion is arranged at a position not in contact with either the inner or outer diameter of the elastic substrate. In addition to the above-mentioned effects, the following effects can be obtained by combining the mold vibrating body.

【0077】f)小型でかつ出力伝達効率の高い超音波
モータを実現することができる。
F) It is possible to realize an ultrasonic motor which is compact and has high output transmission efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の超音波モータの一実施例の主要構成を
示した斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of an embodiment of an ultrasonic motor of the present invention.

【図2】本発明の更に他の実施例における移動体と振動
体の接触部の拡大断面図
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a contact portion between a moving body and a vibrating body according to still another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施例における主要構成を示した
斜視図
FIG. 3 is a perspective view showing a main configuration in another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の更に他の実施例における主要構成を示
した斜視図
FIG. 4 is a perspective view showing a main configuration in still another embodiment of the present invention.

【図5】従来の円環型超音波モ−タの主要構成部を示し
た分解斜視図
FIG. 5 is an exploded perspective view showing the main components of a conventional annular ultrasonic motor.

【図6】従来の円環型超音波モ−タの移動体の構造を示
した断面図
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a moving body of a conventional annular ultrasonic motor.

【図7】超音波モータの動作原理の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of the operation principle of the ultrasonic motor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、23、43 弾性基板 1a、23a、43a 突起体 2、24、44 圧電体 3、25、45 振動体 4 弾性体 5 摩擦材 6、22、32、42 移動体 20、30、40 移動体本体部 21、31、41 移動体接触部 1, 23, 43 Elastic substrate 1a, 23a, 43a Projection body 2, 24, 44 Piezoelectric body 3, 25, 45 Vibrating body 4 Elastic body 5 Friction material 6, 22, 32, 42 Moving body 20, 30, 40 Moving body Main body part 21, 31, 41 Moving body contact part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Kawasaki 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性基板に圧電体を結合した振動体に、移
動体を加圧接触させ、前記振動体に撓み振動の進行波を
励振することにより、前記振動体と前記移動体との間の
摩擦力を介して、前記移動体を移動させる超音波モ−タ
において、前記移動体を少なくとも炭素繊維を用いて強
化した炭素繊維強化樹脂複合体単体により構成し、かつ
前記移動体を本体部と、本体部の外周から延出した接触
部により構成し、かつ本体部の長さをL、本体部の厚さ
をT、接触部の高さをH、接触部の幅をWとした際、 L/T≦2、H/W≦3 に設定したことを特徴とする超音波モータ。
1. A moving body is brought into pressure contact with a vibrating body in which a piezoelectric body is coupled to an elastic substrate, and a traveling wave of flexural vibration is excited in the vibrating body so that the vibrating body is moved between the vibrating body and the moving body. In the ultrasonic motor for moving the moving body via the frictional force of the moving body, the moving body is composed of a single carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fiber, and the moving body is made into a main body part. And a contact portion extending from the outer periphery of the main body portion, where L is the length of the main body portion, T is the thickness of the main body portion, H is the height of the contact portion, and W is the width of the contact portion. , L / T ≦ 2, H / W ≦ 3.
【請求項2】炭素繊維強化樹脂複合体に含まれる炭素繊
維の含有量が、5重量%以上50重量%以下であること
を特徴とする請求項1記載の超音波モータ。
2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the content of carbon fibers contained in the carbon fiber reinforced resin composite is 5% by weight or more and 50% by weight or less.
【請求項3】弾性基板に圧電体を結合した振動体に、移
動体を加圧接触させ、前記振動体に撓み振動の進行波を
励振することにより、前記振動体と前記移動体との間の
摩擦力を介して、前記移動体を移動させる超音波モ−タ
において、前記移動体を少なくとも炭素繊維を用いて強
化した炭素繊維強化樹脂複合体単体により構成し、かつ
前記移動体を本体部と、本体部の外周から延出した接触
部により構成し、かつ前記接触部表面を外周側が下がっ
た傾斜形状にすることを特徴とする超音波モータ。
3. A moving body is brought into pressure contact with a vibrating body in which a piezoelectric body is coupled to an elastic substrate, and a traveling wave of flexural vibration is excited in the vibrating body, so that the vibrating body is moved between the vibrating body and the moving body. In the ultrasonic motor for moving the moving body via the frictional force of the moving body, the moving body is composed of a single carbon fiber reinforced resin composite reinforced with at least carbon fiber, and the moving body is made into a main body part. And an contact portion extending from the outer periphery of the main body portion, and the contact portion surface has an inclined shape with the outer peripheral side being lowered.
【請求項4】炭素繊維強化樹脂複合体に含まれる炭素繊
維の含有量が、5重量%以上50重量%以下であること
を特徴とする請求項3記載の超音波モータ。
4. The ultrasonic motor according to claim 3, wherein the content of the carbon fibers contained in the carbon fiber reinforced resin composite is 5% by weight or more and 50% by weight or less.
【請求項5】弾性基板に圧電体を結合した振動体に、移
動体を加圧接触させ、前記振動体に撓み振動の進行波を
励振することにより、前記振動体と前記移動体との間の
摩擦力を介して、前記移動体を移動させる超音波モ−タ
であって、 少なくとも炭素繊維を用いて強化した炭素繊維強化樹脂
複合体単体により形成し、かつ本体部と本体部の外周か
ら延出した接触部とを有し、かつ本体部の長さをL、本
体部の厚さをT、接触部の高さをH、接触部の幅をWと
した際、 L/T≦2、H/W≦3 に設定した移動体と、 径方向1次、周方向3次以上の撓み振動の弾性進行波を
励振し、かつ弾性基板の内外径の何れにも接しない位置
に突起体を配置した円板型振動体を具備した超音波モー
タ。
5. A moving body is brought into pressure contact with a vibrating body in which a piezoelectric body is coupled to an elastic substrate, and a traveling wave of flexural vibration is excited in the vibrating body, so that the vibrating body is moved between the vibrating body and the moving body. Is an ultrasonic motor for moving the moving body through the frictional force of, which is formed of a carbon fiber reinforced resin composite simple substance reinforced with at least carbon fiber, and from the outer periphery of the main body and the main body. L / T ≦ 2, where L is the length of the main body, T is the thickness of the main body, H is the height of the contact, and W is the width of the contact. , A moving body set to H / W ≦ 3, and a projecting body that excites elastic traveling waves of flexural vibration of primary in the radial direction and cubic or higher in the circumferential direction, and does not come into contact with any of the inner and outer diameters of the elastic substrate. An ultrasonic motor equipped with a disk-shaped vibrating body in which is arranged.
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WO2010116896A1 (en) * 2009-04-07 2010-10-14 Canon Kabushiki Kaisha Rotary type vibration wave driving apparatus
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