JPH06269181A

JPH06269181A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH06269181A
Application number: JP5049686A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Satani; 大助佐谷; Ryoichi Suganuma; 亮一菅沼
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-10
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】摺動面に傷が発生しても回転ムラが発生せず
回転制御性を損なうことがなく、異音が発生しない超音
波モータを提供する【構成】圧電体１２の励振により弾性体１１に進行性
振動波を発生するステータ１０と、このステータ１０に
加圧接触され、進行性振動波によって駆動されるロータ
２０とを有し、ステータ１０とロータ２０とが加圧接触
される面のいずれか一方の面に微小な凹部１４をランダ
ムに形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体の励振によりス
テータ側の弾性体に進行性振動波を発生させ、この弾性
体に加圧接触されるロータを進行性振動波によって駆動
するようにした超音波モータに関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】この種の超音波モータの基
本的回転制御性能は、弾性体とロータの摺動面の平面度
に依存するため、従来は摺動面を鏡面仕上げしている。
しかしながら、超音波モータを使用しているとき、摺動
面に回転方向の傷が発生すると、図２（ａ）に示すよう
な大きな回転ムラが生じ、ときには異音も発生する。超
音波モータの制御回路として、自身の回転数をフィード
バックして圧電体の駆動周波数を制御する方式のものが
あるが、このような制御回路を採用するものにあって
は、回転ムラが大きいと、そのたびに駆動周波数が大き
く変化し、ロータの回転制御は発散してしまう。このよ
うな発散を防ぐように制御定数を設定して遅れ要素を付
加すると、図２（ａ）に示すように回転数が低下したと
き、圧電体の駆動周波数が直ちに高くならず制御の発散
を防止することはできるが、遅れを付加したことにより
精密な回転制御ができなくなってしまう。そのうえ、使
用中にこのような異音や回転ムラが発生すると部品を交
換せざるを得ず、高いコストが発生する。

【０００３】本発明の目的は、摺動面に傷が発生しても
回転ムラが発生せず回転制御性を損なうことがなく、異
音が発生しない超音波モータを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１に対
応付けて説明すると、本発明は、圧電体１２の励振によ
り弾性体１１に進行性振動波を発生するステータ１０
と、このステータ１０に加圧接触され、進行性振動波に
よって駆動されるロータ２０とを有する超音波モータに
適用される。そして上記目的は、ステータ１０とロータ
２０とが加圧接触される面のいずれか一方の面に微小な
凹部、凸部または溝部（１４）をランダムに形成するこ
とにより達成される。好ましくは、凹部や溝部の深さ、
あるいは凸部の高さを進行性振動波の振幅よりも大きく
する。

【０００５】

【作用】ステータ１０とロータ２０の摺動面に傷が発生
しても、凹部１４などの存在により、大きな回転ムラの
発生と異音の発生が防止される。

【０００６】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００７】

【実施例】図１は本発明による超音波モータの一実施例
を示す図で、ステータとロータのみを図示している。ス
テータ１０は、リング状弾性体１１と、このリング状弾
性体１１に接着されたリング状圧電体１２とから構成さ
れている。弾性体１１には、後述するロータ２０との接
触面１３側に櫛歯状に溝１４が形成されるとともに、そ
の接触面１３の表面に微小な凹部１５がランダムに形成
されている。ステータ１０には、その弾性体１１の周面
に位置する中立軸近傍から径方向にフランジ部１６が突
設され、そのフランジ部１６の先端の肉厚部１７は不図
示のステータ支持部材で支持されている。中立軸近傍は
最も振動が少ない部位であり、効率的にステータ１０が
支持される。

【０００８】ロータ２０は、リング状ロータ母材２１
と、このロータ母材２１に接着されたスライダ材２２と
から構成される。ロータ母材２１には、その中立軸近傍
から延び、加圧力を受ける支持部材２３が一体成形され
ている。このロータ２０のスライダ材２２は、ステータ
１０の弾性体１１に不図示のばねにより加圧接触され
る。

【０００９】弾性体１１の凹部１５の一つ一つは同じ大
きさあるいはそれぞれが異なった大きさの半球、コーン
などでよいが、摺動面１３上でランダムに配置されるこ
とが必須であり、その深さは少なくとも進行性振動波の
振幅よりも大きいことが好ましい。半球やコーンなど一
定の形状の凹部を複数個配置するのではなく、複数の凹
部をそれぞれ不規則な形状で構成することも可能であ
る。さらには、複数の凹部１５を複数個の溝で構成して
もよい。溝が延在する方向は、好ましくは、回転方向と
ほぼ直交する方向にランダムに向けるのがよい。また、
溝の長さは一定でもランダムでもよい。摺動面１３上に
占める凹部１５や溝の割合はとくには問わない。

【００１０】凹部１５はたとえば、摺動面を所定の面精
度で仕上げた後にエッチングにより形成したり、微小の
突起がランダムに配置されている金型を使用したプレス
により形成することができる。凹部１５を溝で構成する
場合には、粗目のラップ研磨により形成してもよい。場
合によっては粗目のヤスリにより摺動面にヒッカキ傷を
形成して溝状凹部を設けてもよい。

【００１１】このように構成された超音波モータによれ
ば、弾性体１１とスライダ材２２の摺動面に傷が発生す
ると、弾性体１１の表面にランダムに設けた微小な凹部
１５により振幅の小さいビート振動が発生し、回転数特
性は図２（ｂ）に示すようになり、図２（ａ）のような
大きな回転ムラの発生が抑制されるとともに、異音の発
生もない。大きな回転ムラの発生が抑制されると、ロー
タの回転制御に際して発散することもなくなり、精密な
回転制御が可能となる。

【００１２】なお発明者の実験によれば、超音波モータ
の基本的な回転制御性能は摺動面の平面度にかなり依存
するが、面粗さはさほど依存しないことが確認されてお
り、本発明のように積極的に摺動面に凹部や溝をランダ
ムに設けることにより、基本的な回転制御性能に悪影響
を与えることなく、摺動面に傷が発生した時の回転制御
性能を向上させるとともに、異音の発生も防止できる。

【００１３】以上の実施例では弾性体１１の表面に凹部
１５や溝を設けたが、少なくとも進行性振動波の振幅よ
りも背の高い凸部を摺動面１３にランダムに突設させて
もよい。また、凹部１５や溝あるいは凸部をスライダ材
２２の摺動面側に設けてもよい。また、本実施例では円
形の超音波モータで説明したが、いわゆるリニア型の超
音波モータであってもかまわない。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ステータとロータの摺動面に積極的に微小凹部や
溝あるいは凸部を設けることにより、回転方向に傷が発
生したときに回転ムラの発生と異音の発生を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波モータの一実施例の斜視図

【図２】回転数特性を示すグラフであり、（ａ）は従来
例を、ｂは一実施例を示す

【符号の説明】

１０ステータ１１弾性体１２圧電体１３摺動面１５凹部２０ロータ２１ロータ母材２２スライダ材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電体の励振により弾性体に進行性振動
波を発生するステータと、このステータに加圧接触さ
れ、前記進行性振動波によって駆動されるロータとを有
する超音波モータにおいて、前記ステータとロータとが加圧接触される面のいずれか
一方の面に微小な凹部、凸部または溝部をランダムに形
成したことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】請求項１の超音波モータにおいて、前記凹部や溝部の深さ、あるいは凸部の高さを前記進行
性振動波の振幅よりも大きくしたことを特徴とする超音
波モータ。