JPH05947B2 - - Google Patents

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振動波モ
ータの構造に関する。

振動波モータは例えば特開昭52−29192号公報
にも開示されているように、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転運動又は
一次元運動に変換するものである。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
れると共に慣性モーメントが少ないという利点が
あるため、最近注目されている。

ところが、従来知られている振動波モータは振
動運動を回転運動等に変換するにあたり、振動体
に生じた定在振動波で、振動体と接触するロータ
等の移動体を一方向に摩擦駆動するもので、振動
の往運動時には振動体と移動体が摩擦接触し、復
運動時には離れるようになつている。そのため振
動体と移動体は微小範囲で接触する構造、即ち点
もしくは線接触に近い構造でなければならず、い
きおい摩擦駆動効率を悪いものとなつてしまう。

また駆動力は一定方向に働くものであるから移
動体の方向は一方向のみである。逆方向に移動さ
せるためには、別な振動体で振動方向を機械的に
切り換える必要がある。従つて、正逆回転が可能
な振動波モータを得るには装置が複雑になり、振
動波モータの特徴である構造の簡単さ、小型さが
半減されてしまう。

そこで本発明は従来の振動波モータのこれら欠
点を解消し、極めて簡単な構成で駆動効率の高
く、また回転むら、移動むらの少ない振動波モー
タを得ることを目的とするものである。

第１図は本発明を適用する振動波モータの実施
例の一部切欠側面図である。

ベースとなる固定体５の中心円筒部５ａに、振
動吸収体４側に電気−機械エネルギー変換素子と
しての電歪素子３を接着した金属の環状振動体
２・被駆動体としての移動体１の順に嵌め込まれ
ており、固定体５・吸収体４・振動体２は各々相
互に回転しないように取付けられている。各部品
を覆うようにカバー１５がバネ１７とビス１６に
よる付勢手段で固定体５に圧接されておりモータ
の一体性を保つている。

その結果振動体２の斜面部２ａに移動体１の凸
曲面１ａが加圧接触することになる。カバー１５
と移動体１の間には、スラストベアリング１３が
入れられている。第２図に示すように電歪素子３
は、電歪素子群３ａと３ｂからなる。複数の電歪
素子３ａは振動波の波長λの２分の１のピツチで
配列され、複数の電歪素子３ｂも同じくλ／２ピ
ツチで配列されている。なお電歪素子３はこのよ
うに複数並べず、第７図に示すように環状の単体
の素子３にし、それを前記ピツチに分極処理し分
極処理部３ａと３ｂにしても良い。電歪素子３ａ
と３ｂとの相互ピツチは（n₀＋1/4）λ（但しn₀＝
０、１、２、３…）ずれた位相差的配列がなされ
る。電歪素子３ａの各々には吸収体４側にリード
線１１ａが接続され電歪素子３ｂの各々にはリー
ド線１１ｂが接続され、その各々は電源６ａと
90°位相器６ｂに接続される（第３図参照）。また
金属の振動体２にはリード線１１ｃが接続され交
流電源６ａと接続される。

移動体１の凸曲面１ａは摩擦力を強くしかつ摩
耗を少なくするように硬質ゴム等で形成しても良
い。また吸収体４はゴム・フエルト等で形成し機
械的振動を固体体５に伝えないようになつてい
る。

このように構成された振動波モータの動作は次
のようなものである。

第３図は上記モータの振動波の発生状態を示し
ている。金属の振動体２に接着された電歪素子３
ａ及び３ｂは、説明の便宜上、隣接して現わされ
ているが、上記のλ／４の位相ずれの条件を満足
しているため、第１図に示すモータの電歪素子３
ａ及び３ｂの配列と実質的に等価なものである。
各電歪素子３ａ及び３ｂの中のは交流電圧が正
側の周期であるとき伸び、は同じく正側の周期
で縮む状態になることを示している。

金属振動体２を電歪素子３ａ及び３ｂの一方の
電極にし、電歪素子３ａには交流電源６ａからＶ
＝V₀sinωtの交流電圧を印加し、電歪素子３ｂに
は交流電源６ａから90°位相器６ｂ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。式中の＋又は−は移動体１（本
図に於て省略）を動かす方向によつて位相器６ｂ
で切り換えられるもので、＋側に切り換えると＋
90°位相がずれ正方向に動き、−側に切り換えると
−90°位相がずれ逆方向に動く。いま−側に切り
換えてあり電歪素子３ｂにはＶ＝V₀sin（ωt−
π／２）の電圧が印加されるとする。電歪素子３
ａだけが単独で電圧Ｖ＝V₀sinωt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
二つの交流を同時に各々の電歪素子３ａと３ｂ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、(ハ)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波は縦波と横波を伴な
つており、第４図に示すように振動体２の質点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２の表
面には移動体１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は矢示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１はＮ方向と逆向きに
移動する。

このように進行性振動波によつて駆動される振
動波モータは極めて簡単な構成で正逆転の切り換
えが可能となる。

なお、質点Ａの頂点に於ける速度はＶ＝2πfu
（ｆは振動周波数）となり、移動体１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
動がされるため、横振幅ｗにも依存する。即ち、
移動体１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。また移動体１が振動体
２の傾斜部２ａと凸曲面１ａで接触する構成のた
め摩擦面が皮下的狭く均一な面接触構成が容易な
為、移動体１の回転むらが起らない。

またある摩擦力を比較的狭い摩擦面で得るため
には圧接力を強くする必要がある。この時本発明
の様に移動体側を凸曲面にすることによつて、耐
久摩耗によるスラスト方向変化をなくし圧接力を
換えることがない。

第５図は振動波モータの別な実施例の要部を示
すものである。

第６図は本発明の振動波モータをスチルカメ
ラ・ムービカメラ・テレビカメラ・ビデオカメラ
等各種カメラ類・映写機、引伸機、スライドプロ
ジエクタ等の各種投影機類及び光量測定機等の各
種測定機類のような光学機器のレンズの絞り駆動
源として適用したものを例示している。

基台７の中心円筒部７ａに吸収体４・前記ピツ
チで分極処理された電歪素子３・振動体２・移動
体である回転体９の中心孔部が順に嵌め込まれ、
基台７に対し吸収体４・電歪素子３・振動体２は
回転しないようになつている。絞り羽根１２の円
孔１２ｂ・円弧孔１２ａと基台７の突起７ｂ・回
転体９の突起９ａが各々係合し、その上をスラス
トベアリング１３がスペーサ１４で位置決めされ
て抑え筒１５によつて抑えられる。基台７と抑え
筒１５はバネ１７によつて付勢加圧され、ビス１
６によつて連結され絞りユニツトの一体性を保
つ。この絞りユニツトはレンズ鏡筒の一部を形成
するものである。

電歪素子３の分極処理部３ａと３ｂ（第７図参
照）に各々−90°位相のずれた交流を印加すると、
回転体９が回転しその突起９ａに係合する絞り羽
根１２はその円弧穴１２ａに沿つて軸７ｂ，１２
ｂの中心として回動進出する。絞り羽根１２は複
数の突起９ａに各々設けられているため前記回動
進出したときは中心空孔部を絞り込む。交流の位
相を前記と逆に＋90°ずらすと回転体９が逆回転
して絞りを開く。なお同図におけるSWは回転体
９の突起９ｂと絞り開放時に当接してオン・オフ
するスイツチ、８ａはくし歯電極で回転体９に取
付けられた電極８ｂに摺接し絞り羽根の絞り込み
位置に応じた信号を出すもので、共に絞り制御の
ために必要なものである。尚２が振動体、１，９
が被駆動体、１ａが凸曲面の夫々を構成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用する振動波モータの一部
切欠き側面図、第２図は振動体と電歪素子の分解
斜視図、第３図・第４図は振動波モータの駆動原
理説明図、第５図は振動波モータの別な実施例の
要部切欠き側面図、第６図は本発明の振動波モー
タを絞り駆動源に適用した実施例の斜視図、第７
図は電歪素子の別な実施例の平面図である。 １は移動体、２は振動体、３は電歪素子、４は
振動吸収体、５は固定体である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 振動体２と、被駆動体１，９とを有する振動
   波モータであつて、 振動体２は、表面に進行性振動波を発生するも
   のであり、 被駆動体１，９は、振動体２に圧接されて駆動
   されるものであり、 振動体２、または被駆動体１，９の少なくとも
   いずれか一方の表面に凸曲面１ａが設けられ、そ
   の凸曲面１ａの表面が、他方の表面に接触するも
   のである 振動波モータ。