JPH05344758A - 超音波モータ - Google Patents

超音波モータ

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Publication number
JPH05344758A
JPH05344758A JP4147740A JP14774092A JPH05344758A JP H05344758 A JPH05344758 A JP H05344758A JP 4147740 A JP4147740 A JP 4147740A JP 14774092 A JP14774092 A JP 14774092A JP H05344758 A JPH05344758 A JP H05344758A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
stator
ultrasonic motor
coupler
oscillator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP4147740A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumasa Onishi
一正 大西
Masahiro Uchiyama
雅裕 内山
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Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP4147740A priority Critical patent/JPH05344758A/ja
Publication of JPH05344758A publication Critical patent/JPH05344758A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 汎用性を高めるとともに、超音波モータの小
型化を図る。 【構成】 縦振動子9とねじり振動子12を有する柱状
のステータ15Aと、該ステータ15Aの前部に加圧接
触されたロータ4Aとを具備した超音波モータ1Aにお
いて、前記ステータに、その軸方向に貫通する中空部が
形成され該中空部内に、先端を前記ロータ4Aと連結
し、後端部をステータ部の後部に突出させたセンタ軸1
8aが設けられ、かつ、前記ステータ15Aの後部にセ
ンタ軸をステータの後部側に付勢する皿ばね16などの
ばね部材が設けられ、前記ロータ4Aには出力軸を有す
るカップラー2が接続されてなる。 【効果】 汎用性を高めるとともに、超音波モータの小
型化を図ることが可能。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気ひずみ振動子を用い
て回転駆動力を発生する超音波モータに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】超音波モータは電気−機械変換効率が大
変高く、定電圧で、しかも低速であっても大きな駆動ト
ルクを発生させることができるものである。中でも、低
速であっても安定して回転トルクを発生し、しかも制御
が容易な複合振動子型超音波モータは様々な分野での使
用が期待されている。
【0003】従来、この種の超音波モータの一構造例と
して、図8に示す構造の超音波モータが知られている。
図8に示す超音波モータ20は、ボトムナット52と環
状のねじり振動子49と中空のホルダー48と環状の縦
振動子47と中空のステータヘッド45が、センタボル
ト51で連結されてなるステータ53と、このステータ
53の前部に連結されてセンタボルト40が貫通された
ロータ43とを具備してなる。ロータ43を回転自在に
支持するセンタボルト40とセンタボルト51とを連結
することで、ステータ53とロータ43は、摺動状態で
連設されている。また、ステータ53とロータ43の間
には摩擦材46が介在されている。
【0004】そしてまた、センタボルト40には、ばね
部材41が装着されてロータ43をステータヘッド45
に摩擦材46を介して押圧するとともに、ロータ43に
おけるセンタボルト40の貫通部分にはベアリング42
が組み込まれている。さらに、縦振動モードとねじり振
動モードの節となる位置にフランジ50が設けられてお
り、超音波モータ20を設置する際には、このフランジ
50を固定することで行なう。
【0005】前記構成の超音波モータ20においては、
ねじり振動子49がロータ43の回転駆動力を発生さ
せ、縦振動子47はステータ53とロータ43との接触
制御を行なうようになっている。即ち、ばね部材41の
ばね力によってステータヘッド45とロータ43が押圧
接触されている状態で、ねじり振動子49に電圧を印加
すると、ねじり振動子49のねじり力によって、ロータ
43は微小角度回転する。回転後に縦振動子47でロー
タ43のステータヘッド45に対する押圧力を少なくす
ると、ねじり振動子49のねじり量は相殺されて消失す
る。ここで再び、ねじり振動子49に電圧を印加すると
ロータ43は再び微小角度回転することになる。こうし
たねじり振動子49の振動と縦振動子47の振動の組合
せからなる楕円運動を繰り返し行なうことで、ロータ4
3を一定の方向に回転させることができ、この構造の超
音波モータ20は、低速でも高トルクが容易に得られ運
転音が静かな特徴を有している。
【0006】そして、ロータ43に穿孔されたカップリ
ング穴44、44にスポーク等を付設し、そのスポーク
に回転運動を要する対象体を装着することで、有効に超
音波モータ20の回転力を取り出して使用することがで
きる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の超音波モータ20にあっては、軸出力の取り出しを
太径のロータ43からしか行なえず、しかもロータ43
は超音波モータ20の構造上、その中心部に配置され、
軸出力の取り出し位置としては汎用性を低下せしめてし
まうものであった。さらに、前記従来の超音波モータ2
0におけるロータ43をステータ53に圧着させる手段
としては、前記ロータ43の前部に設けられたばね部材
41による後方への押し付ける力によっているため、こ
のばね部材41の簡略化、そして超音波モータ全体とし
ての小型化を図ることが難しかった。
【0008】よって、本発明は前記課題を解決するため
になされたもので、超音波モータの軸出力の取り出し方
を改善し、汎用性を高めるとともに、超音波モータの小
型化を図るものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の超音波モータ
は、上記課題を解決するために、縦振動子とねじり振動
子を有する柱状のステータと、該ステータの前部に加圧
接触されたロータとを具備した超音波モータにおいて、
前記ステータに、その軸方向に貫通する中空部が形成さ
れ該中空部内に、先端を前記ロータと連結し、後端部を
ステータ部の後部に突出させたセンタ軸が設けられ、か
つ、前記ステータの後部にセンタ軸をステータの後部側
に付勢するばね部材が設けられ、前記ロータには出力軸
を有するカップラーが接続されてなることを特徴とする
ものである。
【0010】
【作用】本発明の超音波モータでは、ロータに、これに
連動するカップラーを設け、このカップラーに設けられ
た軸を出力軸としたもので、超音波モータの出力軸を小
径な軸とすることができ、汎用性を高めることができ
る。また、前記ロータをステータに圧着する手段とし
て、前記ステータ後部に設けられたばね部材を使用する
ことにより、前記ロータとステータの圧着手段の簡略化
による超音波モータの小型化を図ることが可能である。
【0011】
【実施例】(実施例1)本発明の実施例1の超音波モー
タについて、図1を参照しつつ説明する。
【0012】図1に示す超音波モータ1Aは、ボトムナ
ット13と環状のねじり振動子12と環状の縦振動子9
と、中空のステータヘッド8がセンタボルト14で回転
自在に連結されてなるステータ15Aとこのステータ1
5Aの前部側に接続されたロータ4Aからなる。なお、
縦振動とねじり振動モードの節となる位置にはフランジ
11が設けられている。そして、ステータ15Aとロー
タ4Aはそれらを貫通したセンタボルト14で連結され
ていて、ロータ4Aとステータ15Aは、回転自在に、
且つ、加圧接触されて摺動状態で連設されると共に、ス
テータ15Aとロータ4Aの間には摩擦材7が介在して
いる。
【0013】そして、センタボルト14には、その軸方
向に、貫通する中空部が形成されている。さらに、その
中空部内にはセンタ軸18Aが挿入されている。センタ
軸18Aは、その一端(先端)に受け止め部18aを有
し、この受け止め部18aにより、ロータ4Aと連結さ
れ、他端(後端)はネジが切られ、センターボルト14
を貫通しステータ15Aから突出された構成になってい
る。そして、ステータ15Aから突出されたセンタ軸1
8Aには、皿ばね(ばね部材)16が付設され、この皿
ばね16はセンタ軸18Aに固着された座金17で係止
されている。前記皿ばね16はセンタ軸18Aをステー
タ15Aの後方側に付勢して、前記ロータ4Aをステー
タ15Aに圧着させている。またさらに、前記ロータ4
Aにおけるセンタボルト14の貫通部分には、ロータ4
Aを回転自在にするためにベアリング5、5が配置され
ている。このベアリング5、5には、図1に示すように
深みぞ玉軸受を用いたがアンギュラ玉軸受やスラスト玉
軸受なども適用することが可能である。また、ステータ
15Aの下部に設けた皿ばねは、センタ軸18Aをステ
ータ15Aの後方側に付勢できるばね部材であれば皿ば
ねに限らず適用することが可能である。
【0014】さらに、前記ロータ4Aには、カップラー
2がスポーク36によって連結されている。このカップ
ラー2は、ロータ4Aの回転力を外部に伝達する手段で
あり、図3に示すように、円筒状のカップラーサイド2
7と円盤状のカップラーベース26とその中心に垂設さ
れた出力軸3を組み合わせたものの他、図4に示すよう
に2本の細長いカップラーサイド29、29をカップラ
ーベース26に垂設したもの、図5に示すように、3本
の(もしくはそれ以上複数の)細長いカップラーサイド
29、29、29をカップラーベース26に垂設したも
のや、図6に示すように、矩形状のカップラーベース3
2を適用したものや、図7に示すように長尺のカップラ
ーサイド29、29、29を分岐状のカップラーベース
34、34、34に各々垂設したもの等が適用できる。
【0015】よって、前記カップラー2は、カップラー
ベースとカップラーサイドと先端部とからなっており、
ロータ4Aとスポーク36によって連接されている。ス
ポーク36は、ロータ4Aの中心をその中心とする複数
の同心円状のものの他、円盤状のもの等、ロータ4Aと
カップラー2を強固に連結するものであれば、どのよう
なものであっても構わない。
【0016】上記構成からなる超音波モータ1Aにおい
ては、ねじり振動子12がロータ4Aの回転駆動力を発
生させ、縦振動子9はステータ15Aとロータ4Aとの
接触制御を行なうようになっている。即ち、ステータ1
5Aの後部に設けられた皿ばね16による後方への引張
力によって、前記ステータヘッド8とロータ4Aが押圧
接触されている状態で、ねじり振動子12に電圧を印加
すると、ねじり振動子12のねじり力により、ロータ4
Aは微小角度回転する。回転後に縦振動子8でロータ4
Aのステータヘッド8に対する押圧力を少なくすると、
ねじり振動子12のねじり量は相殺されて消失する。こ
こで、再びねじり振動子12に電圧を印加するとロータ
4Aは再び微小角度回転することになる。こうしたねじ
り振動子12の振動と縦振動子9の振動の組合せからな
る楕円運動を繰り返し行なうことで、ロータ4Aを一定
の方向に回転させることができ、この構造の超音波モー
タ1Aは、低速でも高トルクが容易に得られ運転音が静
かな特徴を有している。
【0017】また、皿ばね16がセンタ軸18Aを介し
て、前記ステータ15Aにロータ4Aを圧着させる作用
を奏する。ここで、図8に示す前記従来構造では、ステ
ータ53とロータ43を押圧させるにための手段とし
て、前記ロータ43の前部に設けられたばね部材41に
よるその押圧力によっていため、このばね部材41部分
の簡略化、超音波モータ全体としての小型化が難しかっ
たが、本発明による超音波モータ1Aにおいては、ステ
ータ15Aとロータ4Aの押圧手段をステータ15Aの
後部に設けた皿ばね16による引張力を利用したたため
に、このばね部分の簡略化、縮小化及び超音波モータ全
体としての小型化を図ることが可能である。
【0018】さらに、上記のような手段によりステータ
15Aとロータ4Aを押圧接触させ、前記ロータ4Aを
一定方向に回転させる際、このロータ4Aにはカップラ
ー2が接続されているために、ロータ4Aの回転に連動
して、カップラー2も回転する。従って、カップラー2
の出力軸3から軸出力を取り出すことができる。即ち、
本実施例1の超音波モータ1Aでは、カップラー2の先
端部に出力軸3を設けることで、一般的な電磁モータと
同様に端部側から回転力を取り出すことができるので、
汎用性が高いものとなる。
【0019】(実施例2)本発明による実施例2の超音
波モータについて図2を参照しつつ説明する。実施例2
に示す超音波モータ1Bが、上述した実施例1に示した
超音波モータ1Aと異なるところは、前記ロータ4B内
のセンタ軸18Bの周囲に設けられたベアリングの構造
の違いにある。実施例1においては、このベアリングに
は、深みぞ玉軸受形式のベアリングのみを用いたが、本
実施例2における超音波モータ1Bにおいては、前記深
みぞ玉軸受形式のベアリング5、5とスラスト玉軸受形
式のベアリング5a、5aを併用した。その他の部分の
構造は、すべて上述した実施例1の超音波モータ1Aと
同様の構成からなっている。従って、符号においても同
様の構成からなる部分は、実施例1と同じ符号を伏し
て、その説明を省略する。
【0020】本発明の超音波モータにおいては、実施例
1においても説明したように、ロータ4Aとステータ1
5Aを押圧する手段に、ステータ15Aの下部に設けた
皿ばね16による引張力を利用している。従って、本実
施例2のようにベアリングに、深みぞ玉軸受形式のベア
リング5、5とスラスト玉軸受形式のベアリング5a、
5aを併用することによって、サイド方向からの力に強
い深みぞ玉軸受形式のベアリング5、5の効果に加え、
前後方向からの力に強いスラスト玉軸受形式のベアリン
グ5a、5aの効果を得ることができ、前述したロータ
4Bの皿ばねによる力に対してもベアリングのすぐれた
耐久性を期待することができるとともに、前記超音波モ
ータ1Bの長寿命化を図ることができる。
【0021】
【発明の効果】本発明の超音波モータでは、ロータにこ
れに連動するカップラーを設け、このカップラーに設け
られた出力軸から回転力を取り出せる構造としたもの
で、超音波モータの出力軸を小径な軸とすることがで
き、汎用性を高めることができる。
【0022】また、本発明の超音波モータにおけるロー
タには、センタボルトの中空部内を貫通しているセンタ
軸が連結されており、このセンタ軸のステータから突出
した部分には皿ばねが付設され、この皿ばねは前記ステ
ータにロータを押圧接触させる作用を奏する。従って、
従来構造の超音波モータにおいては、ステータとロータ
を押圧させるための手段として、ロータの前部に設けた
ばね部材による押圧力によっていたために、ばね部分の
簡略化、超音波モータ全体としての小型化が難しかった
が、本発明による超音波モータにおいては、ステータと
ロータの押圧接触をステータの後部に設けた皿ばねの引
張力によるため、このばね部分の簡略化、縮小化及び超
音波モータ全体としての小型化を図ることが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本実施例1の超音波モータを示す斜視
図である。
【図2】図2は、本実施例2の超音波モータを示す斜視
図である。
【図3】図3は、本発明の超音波モータに使用するカッ
プラーの一構成例を示す斜視図である。
【図4】図4は、本発明の超音波モータに使用するカッ
プラーの一構成例を示す斜視図である。
【図5】図5は、本発明の超音波モータに使用するカッ
プラーの一構成例を示す斜視図である。
【図6】図6は、本発明の超音波モータに使用するカッ
プラーの一構成例を示す斜視図である。
【図7】図7は、本発明の超音波モータの使用するカッ
プラーの一構成例を示す斜視図である。
【図8】図8は、従来の超音波モータを示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1A 超音波モータ 1B 超音波モータ 2 カップラー 3 出力軸 4 ロータ 5 ベアリング 5a ベアリング 7 摩擦材 8 ステータヘッド 9 縦振動子 10 ホルダー 11 フランジ 12 ねじり振動子 13 ボトムナット 14 センタボルト 15 ステータ 16 皿ばね(ばね部材) 17 座金 18a センタ軸 18b センタ軸 36 スポーク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 縦振動子とねじり振動子を有する柱状の
    ステータと、該ステータの前部に加圧接触されたロータ
    とを具備した超音波モータにおいて、 前記ステータに、その軸方向に貫通する中空部が形成さ
    れ該中空部内に、先端を前記ロータと連結し、後端部を
    ステータ部の後部に突出させたセンタ軸が設けられ、か
    つ、前記ステータの後部にセンタ軸をステータの後部側
    に付勢するばね部材が設けられ、前記ロータには出力軸
    を有するカップラーが接続されてなることを特徴とする
    超音波モータ。
JP4147740A 1992-06-08 1992-06-08 超音波モータ Withdrawn JPH05344758A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4147740A JPH05344758A (ja) 1992-06-08 1992-06-08 超音波モータ

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JP4147740A JPH05344758A (ja) 1992-06-08 1992-06-08 超音波モータ

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JPH05344758A true JPH05344758A (ja) 1993-12-24

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ID=15437075

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JP4147740A Withdrawn JPH05344758A (ja) 1992-06-08 1992-06-08 超音波モータ

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JP (1) JPH05344758A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1062992C (zh) * 1997-06-20 2001-03-07 清华大学 基于弯曲振动模式的压电超声波微电动机
US6252332B1 (en) * 1994-02-28 2001-06-26 Nikon Corporation Ultrasonic motor

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Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 19990831