JPH0538170A

JPH0538170A - 振動モータ

Info

Publication number: JPH0538170A
Application number: JP3209813A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Komoda; 晶彦菰田; Koji Saito; 孝司斉藤; Yoshitaka Takemura; 芳孝竹村
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-02-12

Abstract

(57)【要約】【目的】双方向への回転が可能であり、しかも構造が
簡単で回転出力を効率よく発生できる振動モータを提供
すること。【構成】ステータ部４０とロータ部とを有する振動モ
ータである。前記ステータ部４０は、リング状の圧電素
子４２，４４と、前記圧電素子の表面に積層配置された
リング状の電極板４６，４８と、前記電極板および圧電
素子の両側を挟持するように配置された第１のブロック
体５０および第２のブロック体５２とを含む。前記ステ
ータ部４０の外周面には、発生する曲げ振動の節に位置
してツバ部７４が設けられ、このツバ部７４にモータハ
ウジング７０が取り付け固定されている。そして、この
振動モータは、前記電極板４６，４８に、共振曲げ振動
と同じ周波数を持つ３相交流電圧を印加し、ロータ部３
０を回転駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は振動モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ボルト締めランジュバン型の
振動子を用いた超音波モータが周知であり、例えば特開
昭61-49670号公報に係る片持ち梁状捩り超音波振動子を
用いた圧電モータや、特開昭63-217984 号公報に係る超
音波モータ等が知られている。

【０００３】しかし、従来この種のモータは、いずれも
ロータを一方向にしか回転できず、しかも構造が複雑で
高価なものとなってしまうという問題があった。

【０００４】図１５には、従来のボルト締めランジュバ
ン型振動子を用いた超音波モータの一例が示されてい
る。この超音波モータは、２個の圧電素子１０，１２の
両端に長さの異なる金属ブロック体１４，１６が配置さ
れ、両ブロック体１４，１６は、その中心においてボル
ト１８により圧電素子１０，１２を締付けるように固定
されている。

【０００５】そして、この超音波モータは、交流電源２
０から圧電素子１０，１２に高周波交流電圧を印加する
と、圧電素子１０，１２の厚み方向への振動により縦振
動が生じるとともに、ボルト１８の捩りにより捩り振動
が生じ、ブロック体１４，１６の端面には縦振動と捩り
振動を合成した楕円振動が発生することになり、この楕
円振動により回転駆動力を得ることができる。

【０００６】前記ブロック体１６の端面には、円板２２
がバネ２４によりブロック体１６側へ付勢されて配設さ
れており、円板２２の回転軸２６が軸受２８にて支持さ
れている。したがって、前記円板２２をブロック体１６
の端面に接触することにより、前記合成振動により得ら
れる回転力は円板２２に伝達され、回転軸２６から回転
出力を取り出すことができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の超
音波モータでは、以下に述べる問題があった。

【０００８】前記従来の超音波モータでは、縦振動
と捩り振動との共振点を合せなければ回転出力を効果的
に発生できない。このため、一方のブロック体１４を短
尺状に形成し、他方のブロック体１６を長尺状に形成し
て前記共振点を一致させる必要があり、従ってモータ設
計時における自由度が少いという問題があった。

【０００９】また、このように縦振動と捩り振動との
合成により楕円振動を発生させる超音波モータでは、ブ
ロック体１６の端面に一方向の楕円振動しか発生でき
ず、回転軸２６を正転および逆転の両方向駆動できない
という問題があった。

【００１０】さらに、この超音波モータでは、発生す
る振動の影響を受ないよう、ステータ部を構成するブロ
ック体１４，１６に、モータハウジングや軸受等の部材
を取り付けることが出来ないという問題があった。

【００１１】例えば、金属ブロック体１４，１６に、回
転軸２６の支持部材を取り付ける場合には、この支持部
材を振動の節に取り付ける必要がある。節以外の部分に
支持部材を取り付けると、金属ブロック体１４，１６の
振動によって支持部材が振動してしまい、回転軸２６の
回転の妨げとなるとともに、金属ブロック体１４，１６
の振動を減衰させてしまうからである。

【００１２】しかし、前記超音波モータでは、金属ブロ
ック体１４，１６に縦振動と捩り振動の２種類の振動が
発生し、この両振動の節は互いに異なる位置にある。

【００１３】このため、従来の超音波モータでは、金属
ブロック体１４，１６に発生する両振動の節に支持部材
を設けることはできないため、超音波モータの外部に前
記支持部材を設置し、これに回転軸２６を支持させる必
要があり、モータ全体が大型でかつ高価なものとなって
しまうという問題があった。

【００１４】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、双方向への回転が可能
であり、しかも構造が簡単で、かつ発生する振動の影響
を受けることなくステータ部に、例えばモータハウジン
グや軸受けなどの部材を取り付けることができる振動モ
ータを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
本発明は、ステータ部およびロータ部を含む振動モータ
であって、前記ステータ部は、振動を発生させる圧電素
子と、前記圧電素子の表面をロータ部の回転方向に少な
くとも３分割し、各分割領域を異なる電圧印加領域とす
る電極と、前記圧電素子を挟持するようその両側に取付
け固定された第１のブロック体および第２のブロック体
と、ステータ部に他の部材を支持するための支持部と、
を含み、前記電極を介して圧電素子の各電圧印加領域
に、曲げ振動の共振周波数をもつ３相以上の交流電圧を
印加することにより前記ブロック体のロータ接触面に楕
円振動を発生させ、このロータ接触面に接する前記ロー
タ部を回転駆動するよう形成され、前記支持部は、前記
交流電圧の印加によりステータ部に発生する曲げ振動の
節部に位置するように設けられたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明では、圧電素子の表面をロータ部の回転
方向に沿って少くとも３分割し、各分割領域を異なる相
の電圧印加領域とするよう電極が形成されている。した
がって、前記電極を介して圧電素子の各電圧印加領域に
３相以上の高周波交流電圧を印加することにより、ブロ
ック体のロータ接触面に楕円振動を直接発生させ、ロー
タ部を回転駆動することができる。

【００１７】このように本発明の振動モータでは、従来
のランジュバン型の超音波モータのように、ボルトによ
る捩り振動を用いることなく、圧電素子の振動から直接
楕円振動を発生させることができるため、回転出力を効
率よく得ることができ、しかも従来のように縦振動、捩
り振動の共振点を一致させるという設計上の制約がない
ため、モータ全体の構成が簡単かつ安価なものとなる。

【００１８】さらに、本発明によれば、前記各電圧印加
領域に印加する高周波交流電圧の相順を切替えることに
より、ブロック体のロータ接触面に順方向の楕円振動お
よび逆方向の楕円振動を選択的に発生させ、ロータ部を
正転および逆転駆動することができる。

【００１９】これに加えて、本発明では、前記３相以上
の交流電圧として、曲げ振動の共振周波数を持つ交流電
圧を用いることにより、入力される電圧を効率よく回転
出力に変換し、ロータ部を回転駆動することができる。

【００２０】また、本発明者は、この振動モータの回転
原理についての検討を行った。この種のモータでは、発
生する振動の種類として、縦振動、捩り振動、曲げ振動
が知られている。従来のボルト締めランジュバン型超音
波モータでは、縦振動と捩り振動との合成により楕円振
動を発生させていたが、本発明の振動モータでは、曲げ
振動を用いて直接楕円振動を発生させているものと推定
される。すなわち、圧電素子の振動により、ブロック体
には曲げ振動が発生されるが、本発明では、圧電素子の
各電圧印加領域に３相以上の高周波交流電圧を印加する
ことにより、各相の曲げ振動の合成が直接楕円振動とな
って得られるものと推定される。

【００２１】このように、本発明の振動モータは、従来
のランジュバン型超音波モータと異なる原理によって楕
円振動を得ているものと推定され、その結果、正逆転可
能な回転出力を効率よく発生させることができ、しかも
その構造が簡単でかつ安価なものとなる。

【００２２】これに加えて、本発明の振動モータでは、
ステータ部に発生する曲げ振動の共振周波数と同じ周波
数をもつ交流電圧を印加している。このため、ブロック
体のロータ接触面には、曲げ振動の値が最も大きい腹部
が位置することとなるため、この面からも、入力電圧を
効率よく回転出力に変換し、ロータ部を回転駆動するこ
とができる。

【００２３】さらに、本発明の振動モータでは、従来の
超音波モータと異なり、曲げ振動という１種類の振動を
用い、ロータ接触面に楕円振動を発生させている。しか
も、この曲げ振動の発生に、共振周波数を持つ交流電圧
を使用しているため、ステータ部に発生する曲げ振動の
節の位置は常に一定する。したがって、ステータ部に発
生する共振曲げ振動の節の位置に、他の部材を支持する
ための支持部を設け、この支持部を介してステータ部に
モータハウジングや軸受け等の他の部材を取り付けるこ
とができる。

【００２４】このように、本発明では、前記支持部を介
して、ステータ部にモータハウジングや軸受けなどを、
振動の影響を受けることなく取り付け固定することがで
き、また前記支持部を介してステータ部そのものを任意
の部材に支持固定させることができる。

【００２５】また、前記第２の発明によれば、支持部
は、減衰振動部を介してステータ部に取り付け固定され
ているので、ステータ部の振動が支持部に伝わることを
防止することができる。

【００２６】図６には、ステータ部に発生する曲げ振動
の様子が概念的に示されている。同図（Ａ）には、ステ
ータ部を１共振周波数の交流電圧で共振駆動した場合の
様子が示され、同図（Ｂ）にはステータ部を２次共振周
波数の交流電圧で駆動した場合の様子が示され、同図
（Ｃ）にはステータ部を、３次の共振周波数の交流電圧
で駆動した場合の様子が示されている。

【００２７】同図に示すよう本発明の振動モータでは、
曲げ振動を用いてステータ部のロータ接触面６０Ａ，６
０Ｂに直接楕円振動を発生させることができる。そし
て、ステータ部を１次共振駆動した場合には、両ロータ
接触面６０Ａ，６０Ｂには同方向の楕円振動が発生し、
ステータ部を２次共振駆動した場合には、両ロータ接触
面６０Ａ，６０Ｂに逆方向の楕円振動が発生し、ステー
タ部を３次共振駆動した場合には、両ロータ接触面６０
Ａ，６０Ｂに同方向の楕円振動を発生させることができ
る。

【００２８】

【実施例】次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき
詳細に説明する。

【００２９】（実施例１）図１には、本発明に係る振動
モータの好適な第１実施例が示されている。

【００３０】実施例の振動モータは、ロータ部３０と、
ステータ部４０とを有する。

【００３１】そして、ステータ部４０の電極板４６，４
８に、制御回路８０から高周波交流電圧を印加すること
により、ステータ部４０のロータ接触面６０に楕円振動
を発生させ、これによりロータ接触面６０に接するロー
タ部３０を正転および逆転駆動するものである。

【００３２】前記ロータ部３０は、ロータ接触面６０に
一定の圧力で接触する円板３２と、この円板３２の回転
中心に取り付けられた回転出力軸３４とを含む。

【００３３】そして、前記回転出力軸３４は、モータハ
ウジング７０に軸受け７２を介して回動自在に取り付け
固定されている。モータハウジング７０は、ステータ部
４０の外周面にリング状に設けられ、支持部として機能
するツバ部７４に取り付け固定されている。

【００３４】このように構成されたロータ部３０では、
円板３２をロータ接触面６０に適正な圧力で接触させる
必要がある。このため、回転軸３４には、Ｃリング３８
により位置決めされた支持プレート３６が挿通固定され
ており、このプレート３８に一端が支持された皿バネ３
３により円板３２がロータ接触面６０に付勢されるよう
になっている。この円板３２は、回転軸３４に対し軸方
向に移動自在に挿通されており、しかもこの円板３２と
回転軸３４との間には回り止めが設けられている。これ
により、円板３２は、ロータ接触面６０と適正な付勢力
で接触し、しかも回転軸３４と一体的に回転することに
なる。

【００３５】なお、ここでは、支持プレート３６の位置
決めにＣリング３８を使用し、付勢部材として皿バネ３
３を使用したが、他のものを使用することも可能であ
る。例えば、皿バネ３３に替えて、コイルバネを用いて
もよい。

【００３６】また、前記ステータ部４０は、例えばセラ
ミックス等の圧電体を用いてリング状に形成されかつ互
いに分極方向の異なる２個の圧電素子４２，４４と、圧
電素子４４の両側に設けられた第１の電極板４６及び第
２の電極板４８と、圧電素子４２，４４の両側にそれぞ
れ配置された第１の金属ブロック体５０及び第２の金属
ブロック体５２と、両金属ブロック体５０，５２で圧電
素子４２，４４を締め付けるように連結固定する結合ボ
ルト５４とを含む。

【００３７】なお、前記圧電素子４２，４４は、分極の
際に電極として使用した、例えば銀、ニッケル面を、分
極終了後に研磨して除去したものを用いる。

【００３８】図２，図３には、前記ステータ部４０が示
されている。

【００３９】ここにおいて、図２はステータ部４０を組
立てた状態を示し、図３はその分解斜視図を示してい
る。

【００４０】前記第１，第２の金属ブロック体５０，５
２の中心にはネジ孔が形成され、さらに圧電素子４２，
第１の電極板４６，圧電素子４４，第２の電極板４８の
中心にはボルト挿通孔４２ａ，４６ａ，４４ａ，４８ａ
が設けられている。そして、前記ボルト挿通孔４２ａ，
４６ａ，４４ａ，４８ａに、絶縁体によって形成された
カラー５６を挿通した結合ボルト５４を挿通し、この結
合ボルト５４の両端に設けられたネジ部を、前記第１及
び第２の金属ブロック体５０，５２を中心に形成された
ネジ孔に螺合させる。これにより、圧電素子４２，４４
の両端に、第１の金属ブロック体５０及び第２の金属ブ
ロック体５２が、圧電素子４２，４４を締め付けるよう
に連結固定されることになる。

【００４１】なお、本実施例は、この連結固定に際し、
各部材の積層面の固定に接着剤を用いていないため、共
振周波数のモータ毎のばらつきや、Ｑの値の低下を防ぐ
ことができ、これにより振動モータの性能及び信頼性の
向上を図ることができる。

【００４２】また、前記第１の電極板４６は、円周方向
に３分割されるようにスリット部４６ｃが設けられ、そ
の外周部が連結部４６ｂにより互いに連結されている。
この第１の電極板４６は、その直径が圧電素子４２，４
４の直径よりも幾分大きめに形成され、ステータ部４０
を組立てた際、その外周部及び連結部４６ｂがステータ
外部へ突出するようになっている。これにより、ステー
タ部４０の組立て終了後に、前記連結部４６ｂを切断す
ることで、互いに電気的に絶縁された分割電極板４６
Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗを得ることができる。

【００４３】特に、本実施例では、ステータ組立時に各
分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗを１枚の電極板４６
として取り扱うことができるため、その組立作業が容易
になるばかりでなく、各分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４
６Ｗの位置決めも正確に行うことができる。

【００４４】また、各分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６
Ｗのステータ外部へ突出する部分は、図２に示すよう、
外部接続端子４５Ｕ，４５Ｖ，４５Ｗを構成することに
なり、これに図１に示すよう引き出し線６４Ｕ，６４
Ｖ，６４Ｗが接続されることになる。

【００４５】さらに、前記第２の電極板４８の外周に
は、ステータ部４０の外部へ突出する外部接続端子４９
が設けられ、これに、図１に示すよう、接地用の引き出
し線６６が接続されることとなる。

【００４６】また、本実施例の金属ブロック体５０，５
２は、金属製の結合ボルト５４により相互に連結固定さ
れている。このため、第２の電極板４８をアースする
と、自動的に第２の金属ブロック体５２，結合ボルト５
４，第１の金属ブロック体５０がアース電位となる。し
たがって、第１の金属ブロック体５０は、圧電素子４２
の片面に対し、第２の電極板４８と同様にアース電極と
して機能することになる。

【００４７】なお、前記結合ボルト５４は、絶縁性のカ
ラー５６により圧電素子４２，４４及び第１の電極板４
６と電気的に絶縁されている。

【００４８】このように構成された振動モータを用い
て、ロータ部３０を正転駆動する場合には、第２の電極
板４８をアースし、分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗ
に図４に示すようＡ相，Ｂ相，Ｃ相の３相交流電圧を印
加する。これにより、各分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４
６Ｗと接する圧電素子４２，４４の各電圧印加領域に
は、それぞれＡ相，Ｂ相，Ｃ相の高周波交流電圧に対応
した振動が発生し、ロータ接触面６０には順方向の楕円
振動が発生する。この楕円振動は、Ａ相，Ｂ相，Ｃ相の
各高周波交流電圧に対応して発生する曲げ振動の合成と
して得られると推定され、これによりロータ接触面６０
と接するロータ部３０は順方向に回転駆動されることに
なる。

【００４９】また、各分割電極板６４Ｕ，６４Ｖ，６４
Ｗの相順を切り替え、Ａ相，Ｃ相，Ｂ相の順に３相交流
電圧を印加すると、ロータ接触面４２には逆方向の楕円
振動が発生し、ロータ部３０を逆方向に回転駆動するこ
とができる。

【００５０】このように、本実施例によれば、各分割電
極板６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗに印加する３相交流電圧の
相順を切り替えることで、ロータ部３０を正転及び逆転
駆動することができる。しかも捩り振動を必要とするこ
となく、ロータ接触面６０に直接楕円振動を発生させる
ことができるため、モータの構成が簡単なものとなり、
しかも回転出力を効率よく発生させることができる。

【００５１】ところで、本実施例の振動モータを、より
効率よく駆動するためには、前記交流電圧の周波数を、
ステータ部４０が共振現象をおこすような値（共振周波
数）とすることが好ましい。

【００５２】図５には、ステータ部４０に発生する曲げ
振動の共振の様子が示されている。

【００５３】同図から明らかなように、前記交流電圧の
周波数を、ステータ部４０に発生する曲げ振動の共振周
波数、例えば１次共振周波数，２次共振周波数，３次共
振周波数などに設定することにより、ステータ部４０の
両端面６０Ａ，６０Ｂに、曲げ振動が最大となる振動の
腹部を位置させることができる。これにより、ステータ
部４０の両端面６０Ａ，６０Ｂに発生する楕円振動を最
大の値とすることができ、これにより回転出力効率を向
上させることができる。

【００５４】なお、前記共振周波数は、何次の共振周波
数を用いてもよい。

【００５５】図６には、前記交流電圧の周波数を１次共
振周波数，２次共振周波数，３次共振周波数に設定した
場合におけるステータ部４０の共振モデルが示されてい
る。

【００５６】このとき、ステータ部４０の両端面６０
Ａ，６０Ｂには、共振周波数を奇数モードに設定した場
合には同方向の楕円振動が現われ、共振周波数を偶数モ
ードに設定した場合には逆方向の楕円振動が発生するこ
とになる。

【００５７】ここにおいて、これら各モデルにおける曲
げ振動の共振周波数ｆは、概略、次式によって求めるこ
とができる。

【００５８】ｆ＝λ²｛Ｒ／（２πＬ²）｝（Ｅ／ρ）^1/2 λ；定数（１次共振の時4.73、２次共振の時7.853 、３次共振の
時10.996）Ｒ；０．２５×Ｄ（Ｄはステータ部４０の外径）Ｌ；ステータ部４０の全長（Ｅ／ρ）^1/2；音速（Ｅはヤング率、ρは密度）したがって、例えば金属ブロック体５０，５２がアルミ
ニウムで形成されている場合において、Ｄ，Ｌが次のよ
うな値の振動モデルを考えると、Ｄ＝３５×１０^-3［ｍ］Ｌ＝６０×１０^-3［ｍ］（Ｅ／ρ）^1/2は約５８００［ｍ／ｓ］となる。

【００５９】したがって、この振動モデルでは、ステー
タ部４０の１次共振周波数ｆの値は、約５０kHz とな
る。

【００６０】図７には、前記振動モータの動作を制御す
る制御回路８０の具体的な構成が示されている。

【００６１】この制御回路８０は、任意の共振モードの
共振周波数をもつＡ相，Ｂ相，Ｃ相の３相交流電圧を出
力する電源回路９０と、この３相交流出力を増幅し分割
電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗに印加するアンプ９２と
を含む。

【００６２】また、この制御回路８０は、ＯＮ／ＯＦＦ
スイッチ８２，回転方向入力部８６，回転速度入力部８
８を含む。

【００６３】前記ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８２は、電源回
路９０，アンプ９２をオン・オフ制御するものである。

【００６４】前記回転方向入力部８６は、ロータ部３０
の回転方向を選択設定するものであり、その出力信号は
電源回路９０に入力される。電源回路９０は、この入力
信号に基づき、各分割電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗに
印加する３相交流電圧の相順を切替え、ロータ部３０の
回転方向を決定することができる。

【００６５】また、前記回転速度入力部８８は、アンプ
９２の増幅率を制御することにより、ロータ部３０の回
転速度を設定することができる。

【００６６】したがって、前記各入力部８６，８８を用
いて、ロータ部３０の回転方向，回転速度の設定を行っ
た後に、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ８２をオンすると、電源
回路９０が設定に応じた相順および共振周波数の高周波
交流電圧を出力する。これを、アンプ９２で増幅して引
き出し線６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗに印加することによ
り、圧電素子４２，４４に前述した３相交流電圧を印加
し、ロータ部３０を回転駆動することができる。

【００６７】このとき、圧電素子４２，４４に印加され
る３相交流電圧は、所定の共振モードに対応した共振周
波数に制御されているため、入力電圧を効率よく回転出
力に変換し、ロータ部３０を回転駆動することができ
る。

【００６８】さらに、本実施例の振動モータによれば、
回転方向入力部８６により、各引き出し線６４Ｕ，６４
Ｖ，６４Ｗに印加する３相交流電圧の相順を切替えるこ
とで、ロータ部３０の回転方向を選択的に決定すること
ができる。

【００６９】さらに、実施例の振動モータでは、回転速
度入力部８８を用いて交流電圧の電圧値を制御すること
により、ロータ部３０の回転速度を任意の速度に制御す
ることができる。

【００７０】さらに、実施例の振動モータでは、従来の
ランジュバン型超音波モータのように、楕円振動の発生
に捩り振動を必要としない。したがって、圧電素子４
４，４２、第１、第２の電極板４６，４８および第１、
第２の金属ブロック体５０，５２を、それぞれ結合ボル
ト５４で締付けることによって、各構成部材の連結固定
を行いステータ部４０を構成することができ、前記構成
部材の接合面に接着剤を塗布することが不要となる。し
たがって、接着剤を用いた場合のような、共振周波数の
モータごとのばらつきや、Ｑの値の低下を防ぐことがで
き、これにより振動モータの性能および信頼性を向上さ
せることができる。

【００７１】さらに、本実施例では、楕円振動の発生に
曲げ振動という１種類の振動を使用するのみであり、従
来の超音波モータのように縦振動と捩り振動という２種
類の振動を必要としない。したがって、ステータ部４０
の設計、特に金属ブロック体１４，１６の設計の自由度
がひろがり、モータの小型化を図ることが可能となる。

【００７２】本発明の特徴の１つは、ステータ部４０に
発生する曲げ振動の節部に位置するよう前記ツバ部７４
を設けたことにある。すなわち、ステータ部４０に任意
のモードでの共振を発生させる場合に、各共振モードご
とに曲げ振動の節の位置は定まる。例えば、ステータ部
４０を一次共振させる場合には、曲げ振動の節は２個存
在し、２次共振させる場合には振動の節は３個存在す
る。従って、使用する共振モードが定まれば、曲げ振動
の節の位置は自ずから定まることになる。

【００７３】本実施例では、ステータ部４０を１次の共
振モードで駆動するものとする。この場合に振動の節は
２箇所に発生する。前記ツバ部７４は、一方の振動の節
に位置するよう、第１の金属ブロック体５０の外周にリ
ング状に形成されている。

【００７４】これにより、ステータ部４０に発生する曲
げ振動によって、ツバ部７４が振動することを防止する
ことができる。

【００７５】このように、前記ツバ部７４は、ステータ
部に発生する共振曲げ振動の節に設けられているため、
ステータ部４０に発生する共振曲げ振動がモータハウジ
ング７０に伝わることが確実に防止され、回転軸３４は
振動の悪影響を受けることなくモータハウジング７０に
より安定して保持されることになる。

【００７６】これに加えて、本実施例の振動モータによ
れば、モータハウジング７０をステータ部４０にツバ部
を介して固定できるので、モータ全体の小型化を図るこ
とができる。

【００７７】（実施例２）図８には、本発明の好適な第
２実施例が示されている。

【００７８】尚、前記第１実施例と対応する部材には同
一符号を付しその説明は省略する。

【００７９】本実施例の振動モータは、ステータ部４０
の２つのロータ接触面６０Ａ，６０Ｂのそれぞれに、第
１のロータ部３２ａ，第２のロータ部３２ｂを設け、１
個の振動モータから２種類の回転出力を得るようにした
ことを特徴とする。

【００８０】ここで、前記第１のロータ部３０ａ，第２
のロータ部３０ｂの構成は、前記第１実施例のロータ部
３０と同じであるので、ここではその説明は省略する。
なお、これら各ロータ部３０ａ，３０ｂの回転軸３４
ａ，３４ｂは、軸受け７２ａ，７２ｂを用いてモータハ
ウジング７０ａ，７０ｂに回動自在に軸支されている。

【００８１】前記モータハウジング７０ａ，７０ｂは、
ステータ部４０の第１の金属ブロック体５０，第２の金
属ブロック体５２の外周面に設けられたツバ部７４ａ，
７４ｂに取り付け固定されてる。

【００８２】このツバ部７４ａ，７４ｂは、金属ブロッ
ク体５０，５２の外周面にリング状に形成されており、
しかもステータ部４０に発生する曲げ振動の節に位置す
るように設けられている。

【００８３】したがって、ステータ部４０に発生する振
動が伝わらないよう、ハウジング７０ａ，７０ｂをステ
ータ部４０に取り付け固定することができる。

【００８４】さらに、本実施例の振動モータでは、第１
のロータ部３０ａおよび第２のロータ部３０ｂを同方向
に回転するか、逆方向に回転するかをステータ部４０に
発生する共振曲げ振動の次数によって設定することがで
きる。

【００８５】例えば、両ロータ部３０ａ，３０ｂの回転
方向を逆方向にするためには、共振曲げ振動の次数を偶
数モードに設定すればよい。例えばステータ部４０に二
次共振の曲げ振動を発生させた場合を想定すると、図６
（Ｂ）に示すよう、ステータ部４０の両ロータ接触面６
０Ａ，６０Ｂには逆方向の楕円振動が発生する。したが
って、第１のステータ部３０ａおよび第２のステータ部
３０ｂは、逆方向に回転駆動されることになる。

【００８６】また、第１のロータ部３０ａおよび第２の
ロータ部３０ｂの回転方向を同方向にするためには、共
振曲げ振動の次数を奇数モードに設定すればよい。

【００８７】このように、本実施例によれば、１個の振
動モータから２種類の回転出力を得ることができる。し
たがって、この振動モータは、２台のモータとして機能
することとなるため、この振動モータを搭載する装置の
モータ数を減らすことができ、装置としての小型化を図
ることができる。

【００８８】（実施例３）図９には、本発明の好適な第
３実施例が示されている。なお、前記第１，第２実施例
と対応する部材には同一符号を付しその説明は省略す
る。

【００８９】本実施例の振動モータの特徴は、ステータ
部４０の中央に貫通孔７６を形成し、この貫通孔７６内
に支持部として機能するツバ部７４ｃを設けたことを特
徴とする。

【００９０】すなわち、本実施例の振動モータでは、結
合ボルト５４を中空筒型に形成し、その内部が貫通孔７
６の一部を形成するようになっている。

【００９１】そして、この結合ボルト内周面に、前記ツ
バ部７４ｃがリング状に形成されている。ここにおい
て、このツバ部７４ｃは、ステータ部４０に発生する共
振曲げ振動の節部に位置するように設けられている。

【００９２】そしてこのツバ部７４ｃに、回転軸３４の
軸受け７２が固定され、回転軸３４を回動自在に軸支す
るようになっている。

【００９３】したがって、本実施例の振動モータによれ
ば、前記第１，第２実施例と異なりモータハウジングを
用いることなく、回転軸３４を軸支することができるた
め、モータ全体の小型化を図ることができる。

【００９４】しかもこのとき、前記ツバ部７４ｃは共振
曲げ振動の節に設けられてるため、回転軸３４はステー
タ部４０に発生する振動による影響を受けることなく回
転することができる。

【００９５】また、実施例の振動モータでは、第１金属
ブロック体５０の外周面に、前記第１，第２実施例と同
様なツバ部７４ａが設けられてる。このツバ部７４ａ
も、ステータ部４０に発生する共振曲げ振動の節部に設
けられているため、例えばこのツバ部７４ａを用いて振
動モータ自体を他の部材に取り付け固定することもでき
る。

【００９６】図１０には、本実施例の変形例が示されて
いる。

【００９７】この振動モータでは、ツバ部７４ｃに、軸
受け７２に加えて、モータを支えるためのスタンド台７
８をビス７８ａで取り付け固定している。これにより、
ステータ部４０に発生する振動の影響を受けることな
く、振動モータ自体をスタンド台７８を介して他の部材
に取り付け固定することができる。

【００９８】このように、前記ツバ部７４ｃ，７４ａに
は、必要に応じて任意の部材を取り付け固定することが
できる。

【００９９】（実施例４）図１１には、本発明の好適な
第４実施例が示されている。

【０１００】尚、前記各実施例と対応する部材には同一
符号を付しその説明は省略する。

【０１０１】本実施例の振動モータは、ステータ部４０
の両端６０Ａ，６０Ｂに、第１ロータ部３０ａ，第２の
ロータ部３０ｂを設け、１台のモータから２種類の回転
出力を得るようにした点で前記第３実施例と相違するも
のである。

【０１０２】ここにおいて、ステータ部４０は、前記第
３実施例とほぼ同様に構成されている。そして、中空筒
状に形成された結合ボルト５４の内周面には、支持部と
して機能する２個のツバ部７４ｃ，７４ｄがリング状に
形成されている。

【０１０３】これら２個のツバ部７４ｃ，７４ｄは、ス
テータ部４０に発生する共振曲げ振動の節部に位置する
ように設けられている。

【０１０４】そして、これら各ツバ部７４ｄ，７４ｃに
は、軸受け７２ａ，７２ｂが取り付けられ、この軸受け
７２ａ，７２ｂを介し第１のロータ部３０ａ，第２のロ
ータ部３０ｂの各回転軸３４ａ，３４ｂが回動自在に軸
支させている。

【０１０５】なお、これら第１および第２のロータ部３
０ａ，３０ｂの構成は、前記実施例と同一なので、ここ
ではその説明は省略する。

【０１０６】このように、本実施例の振動モータでは、
ステータ部４０の２つのロータ接触面６０Ａ，６０Ｂ
に、それぞれ第１のロータ部３０ａ，３０ｂを設けてい
るので、前記第２実施例と同様に、１個の振動モータか
ら２種類の回転出力を得ることができる。

【０１０７】（実施例５）図１２には、本発明の好適な
第５実施例が示されている。

【０１０８】なお、前記実施例と対応する部材には同一
符号を付しその説明は省略する。

【０１０９】本実施例の振動モータは、基本的には図１
１に示す第４実施例のモータと同様に構成されている
が、図１１に示す振動モータの、２本の回転軸３４ａ，
３４ｂを１本の回転軸３４として形成した点において、
前記第４実施例と相違する。

【０１１０】このように形成された振動モータでは、ス
テータ部４０に発生する共振曲げ振動の次数を、奇数モ
ードに設定し、両回転板３２ａ，３２ｂが同方向に回転
するよう形成されている。

【０１１１】これにより、ステータ部４０のロータ接触
面６０Ａ，６０Ｂと接する２枚の回転板３２ａ，３２ｂ
からは、同方向へ向けた回転出力が得られる。したがっ
て、この２枚の回転板３２ａ，３２ｂの回転中心に設け
られた１本の回転軸３４からは、前記第４実施例に示す
振動モータに比べ、約２倍の出力トルクを得ることがで
きる。

【０１１２】（実施例６）図１３には、本発明の好適な
第６実施例が示されている。

【０１１３】なお、本実施例において前記実施例と対応
する部材には同一符号を付しその説明は省略する。

【０１１４】本実施例の振動モータは、ツバ部７５を振
動減衰部７５ａを介してステータ部４０に取り付けるこ
とにより、ステータ部４０の振動がツバ部７５に伝わる
ことを防止するようになっている。

【０１１５】すなわち、実施例の振動モータでは、中空
筒状に形成された結合ボルト５４の内周面に、振動減衰
部７５ａを介してツバ部７５がリング状に設けられてい
る。

【０１１６】そして、このツバ部７５に、振動モータ全
体を覆うモータハウジング７０が取り付け固定されてい
る。そして、このモータハウジング７０に、ロータ部３
０の回転軸３４が軸受け７２を介して回動自在に軸支さ
れる構造になっている。

【０１１７】なお、本実施例の振動モータは、前記ツバ
部７５を、ステータ部４０に発生する共振曲げ振動の節
部に必ずしも位置させなくても、ステータ部４０に発生
する振動がモータハウジング７０に伝わらないようにな
っているという点で前記各実施例と相違するものであ
る。

【０１１８】即ち、ステータ部４０に発生した振動は、
肉薄の振動減衰部７５ａで減衰され、ツバ部７５には殆
ど伝わらない。したがって、このツバ部７５が共振曲げ
振動の節部に位置しなくとも、振動の影響を受けること
のないように、モータハウジング７０をステータ部４０
に取り付け固定することができる。

【０１１９】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【０１２０】例えば、前記各実施例では、ステータ部に
他の部材を支持するための支持部として、リング状に形
成されたツバ部を用いた場合を例にとり説明したが、本
発明はこれに限らず、支持部の形状は必要に応じて任意
のものとするこができ、必ずしもツバ状のものに限定さ
れるものではない。

【０１２１】さらに、前記実施例では、第１の電極板４
６を３分割した場合を例にとり説明したが、本発明はこ
れに限らず、第１の電極板４６を３以上の任意の数の分
割電極板に分割形成し、これに３相以上の交流電圧を印
加するように形成してもよい。

【０１２２】図１４には、このような分割電極板の変形
例が示されている。

【０１２３】同図（Ａ）は、前記実施例と同様に、第１
の電極板４６を３分割した場合の具体例である。

【０１２４】同図（Ｂ）は、第１の電極板４６を４分割
し、制御回路からの９０°位相の異なる４相の交流電圧
を印加する場合の具体例である。

【０１２５】同図（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）は、第１の電
極板４６を６分割した場合の具体例である。ここにおい
て、同図（Ｃ），（Ｄ）は、６分割された各分割電極板
に３相の交流電圧を印加する場合の具体例である。同図
（Ｅ）は、６分割された各分割電極板に、６相の交流電
圧を印加する場合の具体例である。

【０１２６】このように、本発明の振動モータでは、第
１の電極板４６を３以上の分割電極板に分割し、これら
各分割電極板に３相以上の交流電圧を印加することで、
ロータ部３０を回転駆動することができる。

【０１２７】また、前記実施例では、ブロック体５０，
５２の連結固定に結合ボルト５４を用いた場合を例にと
り説明したが、本発明では従来のランジュバン型超音波
モータのように捩り振動を必要としないため、結合ボル
ト５４以外の結合部材を用いてブロック体５０，５２を
連結固定するようにしてもよい。

【０１２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
双方向への回転が可能であり、しかも構造が簡単で回転
出力を効率よく発生できる振動モータを提供することが
できる。特に、本発明によれば、ステータ部に発生する
振動の影響を受けることのないよう、ステータ部に設け
た支持部に、他の部材、例えばモータハウジングや軸受
けなどを固定できるこという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の係る振動モータの好適な第１実施例の
全体説明図である。

【図２】図１に示す振動モータのステータ部を示す概略
斜視説明図である。

【図３】図２に示すステータ部の分解斜視図である。

【図４】実施例の振動モータに印加する３相交流電圧の
説明図である。

【図５】ステータ部に発生する共振曲げ振動の説明図で
ある。

【図６】ステータ部の共振モデルを示す概念図ある。

【図７】図１に示す振動モータに用いられる制御回路の
ブロック図である。

【図８】本発明に係る振動モータの好適な第２実施例の
説明図である。

【図９】本発明に係る振動モータの好適な第３実施例の
説明図である。

【図１０】前記第３実施例の変形例の説明図である。

【図１１】本発明に係る振動モータの好適な第４実施例
の説明図である。

【図１２】本発明に係る振動モータの好適な第５実施例
の説明図である。

【図１３】本発明に係る振動モータの好適な第６実施例
の説明図である。

【図１４】本発明に用いられる分割電極板の他の実施例
の説明図である。

【図１５】従来のボルト締めランジュバン型超音波モー
タの説明図である。

【符号の説明】

３０ロータ部４０ステータ部４２圧電素子４４圧電素子４６第１の電極板４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗ分割電極板４８第２の電極板５０第１の金属ブロック体５２第２の金属ブロック体５４結合ボルト６０ロータ接触面７４ツバ部８０制御回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年９月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】さらに、この超音波モータでは、発生す
る振動の影響を受けないよう、ステータ部を構成するブ
ロック体１４，１６に、モータハウジングや軸受等の部
材を取り付けることが出来ないという問題があった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ステータ部およびロータ部を含む振動モ
ータであって、前記ステータ部は、振動を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の表面をロータ部の回転方向に少なくとも
３分割し、各分割領域を異なる電圧印加領域とする電極
と、前記圧電素子を挟持するようその両側に取付け固定され
た第１のブロック体および第２のブロック体と、ステータ部に他の部材を支持するための支持部と、を含み、前記電極を介して圧電素子の各電圧印加領域
に、曲げ振動の共振周波数をもつ３相以上の交流電圧を
印加することにより前記ブロック体のロータ接触面に楕
円振動を発生させ、このロータ接触面に接する前記ロー
タ部を回転駆動するよう形成され、前記支持部は、前記交流電圧の印加によりステータ部に発生する曲げ振
動の節部に位置するように設けられたことを特徴とする
振動モータ。
【請求項２】ステータ部およびロータ部を含む振動モ
ータであって、前記ステータ部は、振動を発生させる圧電素子と、前記圧電素子の表面をロータ部の回転方向に少なくとも
３分割し、各分割領域を異なる電圧印加領域とする電極
と、前記圧電素子を挟持するようその両側に取付け固定され
た第１のブロック体および第２のブロック体と、ステータ部に他の部材を支持するための支持部と、を含み、前記電極を介して圧電素子の各電圧印加領域
に、曲げ振動の共振周波数をもつ３相以上の交流電圧を
印加することにより前記ブロック体のロータ接触面に楕
円振動を発生させ、このロータ接触面に接する前記ロー
タ部を回転駆動するよう形成され、前記支持部は、振動減衰部を介して前記ステータ部に取付け固定されて
いることを特徴とする振動モータ。
【請求項３】請求項１，２のいずれかにおいて、前記支持部は、前記第１及び第２のブロック体の少なくとも一方の外側
面に設けられたことを特徴とする振動モータ。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記ステータ部には、ロータ部の回転出力軸方向に向け
貫通孔が形成され、前記支持部は、この貫通孔の内周面に設けられたことを
特徴とする振動モータ。
【請求項５】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記支持部には、モータハウジングが取付け固定される
ことを特徴とする振動モータ。
【請求項６】請求項４，５のいずれかにおいて、前記支持部には、ロータ部の回転出力軸の軸受が設けら
れたことを特徴とする振動モータ。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記ロータ部は、前記ステータ部の第１のロータ接触面に接する第１のロ
ータ部と、前記ステータ部の第２のロータ接触面に接する第２のロ
ータ部と、を含み２種類の回転出力を得るよう形成されたことを特
徴とする振動モータ。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかにおいて、前記電極板は、前記圧電素子の表面を前記ロータ部の回転方向に少なく
とも３分割するようリング状に配置された分割電極板
と、前記各分割電極板の外周を連結部を介して互いに連結固
定し、ステータ部の組み立て終了後に、ステータ外部か
ら切断される連結部と、を含み、前記分割電極板を介して圧電素子の各電圧印加領域に３
相以上の交流電圧を印加するよう形成されたことを特徴
とする振動モータ。