JPH06311765A

JPH06311765A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH06311765A
Application number: JP5089893A
Authority: JP
Inventors: Takashi Maeno; 隆司前野; Takayuki Tsukimoto; 貴之月本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-11-04
Anticipated expiration: 2018-01-08
Also published as: JP3363510B2

Abstract

(57)【要約】【目的】板状の弾性体により振動子を構成する超音波
モータにおいて、振動子に励起する２つの振動モードの
固有振動数等をほぼ等しくすると共に、弾性体の質点に
生じる駆動のための楕円運動を効率よく取り出すことの
できる振動子を提供する。【構成】弾性体１には、図２の（ａ）、（ａ−１、
２）に示す第１の曲げモードによる振動と、図２の
（ｂ）、（ｂ−１、２）に示す第２の曲げモードによる
振動とが位相差を有して励起され、節位置Ｙ₁ 上で且つ
節位置Ｘ₂ 、Ｘ₃ における質点には楕円運動が生じ、そ
こに変位拡大部材２ａ、２ｂを設けることにより、この
楕円運動を拡大し、駆動に供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は超音波モータに係り、特
に振動子を構成する弾性体を板状としたリニア用の超音
波モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リニア用の超音波モータとして
は、その振動子の形状から分類すると、以下のようなも
のが提案されている。

【０００３】（１）長楕円形状の振動子を構成する弾性
体に進行波を励起し、該弾性体の直線部をレール状の固
定子に当接し、該弾性体を該固定子に沿って直線的に移
動させる形状で、特開平３−１８３３７６号、特開平３
−１８３３８１号、特開平３−２８９３７０号、等に開
示されている。

【０００４】（２）棒形状の振動子を構成する弾性体に
互いに直交する２つの曲げ振動を形成し、両曲げ振動の
合成により振動子の先端部に面外モードの進行波を形成
し、該進行波の形成される駆動面に加圧接触した部材を
移動させるタイプで、例えば特開平４−２９５７４号、
特開平４−２９５７５号、特開平４−９１６６８号等に
開示されている。

【０００５】（３）平板状に形成された振動子の弾性体
に対し、曲げ振動と縦振動を励起するタイプで、図１１
に基づいて説明する。

【０００６】１００は板状の弾性体で、片面側に圧電素
子１０１，１０２が接合されている。一方の圧電素子１
０１に交流電圧を印加すると、弾性体１００には曲げ振
動が励起され、他方の圧電素子１０２に交流電圧を印加
すると、弾性体１００には長さ方向において伸縮する縦
振動が励起されるようになっている。そして、一方の圧
電素子１０１には弾性体１００に対して曲げ４次モード
で振動を励起するように交流電圧が印加され、また他方
の圧電素子１０２には弾性体１００に対して縦振動１次
モードで振動が励起されるように交流電圧が印加される
と共に、一方の圧電素子１０１に印加される交流電圧に
対して９０°の位相差を有して他方の圧電素子１０２に
交流電圧が印加される。なお、弾性体１００は、長さ５
０．１ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの寸法に形成され、曲げ４
次モードと縦振動１次モードの２つのモードの固有振動
数が一致するように設計されている。

【０００７】このように構成した振動子において、両圧
電素子に時間的位相差の異なる（略９０°）交流電圧を
印加することにより、弾性体１００には、楕円又は円、
直進運動が生じ、特に長手方向端部には、面内、面外振
幅が共に大きい楕円が生じ、この部分に物体を押圧すれ
ば、振動子と該物体とが長手又は面外方向に沿って相対
移動する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した３タイプの超
音波モータに対し、夫々以下に述べるような欠点が指摘
されている。

【０００９】１）長楕円形状の振動子で構成される超音
波モータ薄肉化には有利という利点を有する反面、リニ
ア駆動のために利用する部分が直線部のみであり、しか
も片側の直線部のみであるため、振動子全体の有効利用
が図れず、したがって、リニア駆動に供しない部分が大
きく、またスペース的もに無駄が多い。

【００１０】２）棒状振動子で構成される超音波モータ
は、振動子が直線移動方向に対して直交する方向に延び
ているため、その分スペース上不利となる。

【００１１】３）板状振動子で構成される超音波モータ
は、上述した棒状振動子に比べて直線移動方向に直交す
る方向への厚みが薄いため、スペース的には非常に有利
ではあるが、板状弾性体に対して２つの異なったモード
（曲げ４次モードと縦１次振動モード）で振動を励起し
ているため、これら両モードの固有振動数、力係数、内
部減衰等を一致させるのが困難であり、実用化の点で問
題がある。

【００１２】特に、２つのモードの力係数や内部減衰が
異なるため、該２つのモードを比べると、ａ）入力電圧と振幅の比ｂ）加圧した時の固有振動数の変化量ｃ）推力を加えた時の固有振動数の変化量ｄ）加圧した時の損失増加量ｅ）推力を加えた時の損失増加量が異なり、効率の良いモータを構成することが困難であ
った。

【００１３】また、超音波モータをリニア駆動する場
合、予定移動方向を除く他の自由度を拘束する必要があ
り、摩擦駆動力を得るために設けられている加圧機構を
拘束する必要がある。

【００１４】そのため、ベアリング、ボールネジ等の支
持拘束手段を別に必要とし、構造の複雑化等の問題があ
った。

【００１５】本発明は上記した問題を解決し、省スペー
ス化を略れ、またベアリング等の他の拘束手段を不要と
した超音波モータを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段および作用】本発明の目的
を実現する構成は特許請求の範囲の各請求項に記載した
通りであり、例えば請求項１に記載の構成においては、
振動弾性体が平板状であり、駆動のための２つの駆動モ
ードは共に曲げモードで、振動弾性体に生じる円又は楕
円運動の駆動用の例えば面外振動の取り出しは、振動弾
性体に設けた突起部により行える。２つの振動モードが
共に曲げモードであることから、両モードの固有振動数
は振動弾性体の寸法を設定するだけで略一致させること
ができ、図１１の従来例のように、固有振動数、力係
数、内部減衰等が大幅に異なることはない。

【００１７】振動するのはあくまでも板状の振動弾性体
であり、所望するトルク等に応じて突起部の長さを設定
することができ、棒状超音波モータのように、駆動方向
以外の方向に大きなスペースを要することもない。

【００１８】また、請求項９に記載の構成によれば、例
えば移動体を振動子とする場合、予定移動方向に対して
摩擦駆動力を発生させる突起部は、予定移動方向と互い
に直交する他の２方向に対して振動子を拘束する拘束手
段を兼ねているため、別に軸受手段を設けることを不要
とする。

【００１９】

【実施例】図１は本発明による超音波モータの第１実施
例を示す振動子の概略斜視図である。

【００２０】１は矩形平板形状に形成された弾性体で、
円環状超音波モータの振動子を構成する弾性体や、棒状
超音波モータの振動子を構成する弾性体と同様の金属材
料より形成され、片面側には第１の変位拡大部２ａと第
２の変位拡大部２ｂがＺ方向に突出し、裏面側には圧電
素子３が接合されている。なお、弾性体１の長手方向を
Ｘ方向、短辺方向をＹ方向、厚み方向をＺ方向とする。

【００２１】本実施例において、弾性体１には、図２の
（ａ）に示すように、Ｘ方向における中央と、Ｙ方向に
おける中央を同時に節位置とするＸ，Ｙ，Ｚの３次元に
おいて変曲げ変位する第１曲げモードと、図２の（ｂ）
に示すように、Ｘ方向における両端から夫々内側に約１
／４の位置を節位置とするＸＺ平面内において曲げ変位
する第２曲げモードの２つの曲げ振動が励起されるよう
にしている。

【００２２】この第１の曲げモードと、第２の曲げモー
ドは、圧電素子３における第１の曲げモード用圧電素子
（以下Ａ相圧電素子と略す）３Ａと、第２の曲げモード
用圧電素子（以下Ｂ相圧電素子と略す）３Ｂに交流電圧
を印加することにより形成されるが、そのための圧電素
子３の構成を図１２に示す。

【００２３】図１２の（ａ）は、Ａ相圧電素子３Ａと、
Ｂ相圧電素子３Ｂとを別々の素子として形成し、グラン
ド用電極板を挟んで積層構造としたものであり、前述し
た弾性体１における第１曲げモードのＸ方向の節位置と
Ｙ方向の節位置に対応した直線部分Ｘ₁ ，Ｙ₁ を境界と
して、対角の部分を同極とする分極処理が施されてい
る。

【００２４】又、Ｂ相圧電素子３Ｂは、異極の分極処理
は行なわず、（＋）の分極処理のみを施している。

【００２５】図１２の（ｂ）は、一枚の圧電素子３に、
Ａ相圧電素子３ＡとＢ相圧電素子３Ｂとを組合わせて分
極処理を施した場合を示し、Ａ相圧電素子３Ａについて
は図１２の（ａ）に示す場合と同様にして中央部に形成
され、Ｂ相圧電素子３Ｂについては（＋）方向に分極処
理を施した部分を長辺側の上下に夫々設けることにより
形成している。

【００２６】Ａ相圧電素子３Ａに正弦波又は方形波等の
交流電圧Ｖ_A を印加すると、弾性体１には図２の（ａ−
１，ａ−２）に示すように、節位置Ｘ₁ を中心として上
下の長辺に形成される曲げ振動が逆位相となると共に、
節位置Ｙ₁ を中心として左右の短辺に形成される曲げ振
動が逆位相となる。

【００２７】したがって、第１の変位拡大部２ａと第２
の変位拡大部２ｂとを節Ｙ₁ 上に配置すると共に、節Ｘ
₁ に対してその両側に配置することにより、節Ｙ₁ にを
基点として第１の変位拡大部２ａと第２の変位拡大部２
ｂとはＹ方向に逆位相で振動することになる。

【００２８】また、Ｂ相圧電素子３Ｂに交流電圧Ｖ_b を
印加すると、弾性体１には図２の（ｂ−１，ｂ−２）に
示すように、長辺に沿って単純な一次の曲げ振動が励起
される。

【００２９】したがって、第１の変位拡大部２ａと第２
の変位拡大部２ｂとは、夫々節Ｘ₂，Ｘ₃ を基点として
Ｘ方向に逆位相で振動することになる。

【００３０】以上のことから、Ａ相圧電素子３Ａに印加
する交流電圧Ｖ_A と、Ｂ相圧電素子３Ｂに印加する交流
電圧Ｖ_B との位相差を９０°として同時に印加すると、
第１の変位拡大部２ａと第２の変位拡大部２ｂの先端部
の変位は、１８０°の位相のずれを有してＸ−Ｙ平面内
で円又は楕円運動となる。

【００３１】したがって、第１の変位拡大部２ａの斜線
で示す先端部側面５ａと、第２の変位拡大部２ｂの斜線
で示す先端部側面５ｂに物体（不図示）を押圧すれば、
該物体と該振動子とはＸ方向に沿って相対的に直線移動
することになる。なお、交流電圧Ｖ_A とＶ_B との振幅は
必ずしも等しくする必要はない。

【００３２】また、第１の曲げモードと第２の曲げモー
ドとは、共に低次の曲げモードではあるが、図２の
（ａ），（ｂ）に示すようにモード形状が異なるため、
一般に両曲げモードの固有振動数は一致しないが、長辺
と短辺との比を選択することによって、両曲げモードの
固有振動数を管理することができ、本実施の場合には約
８：５とすることで両曲げモードの固有振動数を一致さ
せることができた。

【００３３】ところで、振動子に安定した駆動振動を励
起させるためには、振動状態を検出し、フィードバック
制御により駆動周波数、位相等を変化させるのが望まし
く、図１２の（ｃ）は、同図の（ａ）に示すＡ相圧電素
子３Ａに振動検出のためのセンサ相３Ｓを設けた例を示
し、図１２の（ｄ）は同図の（ｂ）に示す圧電素子３に
センサ相３Ｓを設けた例を示している。

【００３４】なお、上記した第１実施例にあっては、弾
性体１に接合される圧電素子３を変位拡大部と反対側に
設けたが、該変位拡大部と同じ面に設けてもよい。

【００３５】図１６は上記した第１実施例の変形である
第２実施例を示す。

【００３６】上記した図１に示す第１実施例において
は、第１の変位拡大部２ａと第２の変位拡大部２ｂとを
１８０°の位相ずれを有して面外モードにより円又は楕
円運動させるために、第１の曲げモードを３次元的に変
位させており、そして、この変位を得るためにＡ相圧電
素子３Ａを図１２の（ａ）に示す分極処理を施している
が、歪みの生じる他の部分に圧電素子を設けて曲げ振動
を励起しても、上記２つのモードは励起され、第１の変
位拡大部２ａと第２の変位拡大部２ｂとは、同様にその
先端部が位相の１８０°異なる円又は楕円運動する。

【００３７】従って、弾性体１に対して第１の曲げモー
ドと第２の曲げモードを励起するために、第１実施例の
ように圧電素子３を弾性体１に直接貼り付けることは必
ずしも要しない。

【００３８】本第２実施例は図１６の（ａ）に示すよう
に、第１の変位拡大部２ａにＡ相圧電素子３Ａを挟持固
定し、第２の変位拡大部２ｂにＢ相圧電素子３Ｂを挟持
固定したものであり、図１６の（ｂ）に示すように、本
実施例におけるＡ相圧電素子３Ａは、節Ｙ₁ を境として
上下方向で異なる極性に分極処理が施され、Ｂ相圧電素
子３Ｂは節Ｘ₃ を境として左右方向に異なる極性に分極
処理が施されている。Ａ相圧電素子３Ａに交流電圧Ｖ_A
を印加すると、弾性体１は十文字状に節をもつ曲げ振動
を行い、Ｂ相圧電素子３Ｂに交流電圧Ｖ_B を印加すると
弾性体１は長辺方向において曲げ振動する。したがっ
て、電圧Ｖ_A と電圧Ｖ_B とを９０°の位相差を有して夫
々の圧電素子３Ａ，３Ｂに印加すれば、その合成により
変位拡大部２ａと２ｂの先端部は円又は楕円運動する。
その際、両変位拡大部の変位方向は、第１実施例のよう
に、１８０°の位相差を有する。

【００３９】ここで、変位拡大部２ａ，２ｂに圧電素子
を挟持固定する、ということに着目すれば一見棒状超音
波モータにおける棒状振動子と同様の構成に思えるが、
棒状振動子はあくまでも棒状の弾性体に曲げ振動を励起
するのに対し、本実施例は変位拡大部２ａ，２ｂを曲げ
振動させるのではなく、板状の弾性体１に曲げ振動を励
起させるようにした点において異なるものである。

【００４０】図３は本発明の第３実施例を示す振動子の
概略斜視図である。

【００４１】本実施例は、図１に示す第１実施例におけ
る２枚構成のＡ相圧電素子３Ａを矩形平板状の弾性体１
の片面側に接合し、Ｂ相圧電素子３Ｂを弾性体１の他面
側に接合し、図２に示す２つの曲げ振動を弾性体１に励
起するようにしている。

【００４２】また、弾性体１には、第１実施例における
第１の変位拡大部２ａと第２の変位拡大部２ｂに加え
て、弾性体１の他面側に、第１の変位拡大部２ａと対称
となる位置に第３の変位拡大部２ｃが設けられると共
に、第２の変位拡大部２ａと対称となる位置に第４の変
位拡大部２ｄが設けられている。

【００４３】以上の構成を有する本実施例の振動子にお
いて、第１の変位拡大部２ａと第２の変位拡大部２ｃと
は第１の曲げモードにおよび第２の曲げモードとも１８
０°の位相ずれを有し、同様に第２の変位拡大部２ｂと
第４の変位拡大部２ｄも１８０°の位相ずれを有する。

【００４４】すなわち、第１の変位拡大部２ａと第４の
変位拡大部２ｄの先端のＸ−Ｚ面における斜線で示す側
面５ａ，５ｄは、いずれもＸ−Ｙ平面内で同位相で楕円
運動を行い、また、第２の変位拡大部２ｂと第３の変位
拡大部２ｃの先端部のＸ−Ｚ面における斜線で示す側面
５ｂ，５ｃもＸ−Ｙ平面内で同位相で楕円運動を行うの
で、第１実施例と比べて振動子と、該振動子が加圧接触
する部材との接触面積を大きくすることができ、耐久
性、リニア駆動の安定性に秀れている。

【００４５】図４は第４実施例を示す振動子の概略斜視
図である。

【００４６】本実施例は、弾性体１に図１２の（ａ）に
示すＡ相圧電素子３ＡとＢ相圧電素子３Ｂを接合し、第
１実施例と同様の第１の曲げモードと第２の曲げモード
とを励起させるが、第１実施例とは弾性体１の片面側４
箇所に設ける変位拡大部の設置位置が異なる。

【００４７】第１〜第４の変位拡大部２ａ〜２ｄは、弾
性体１の長辺部の上下端に配置されると共に、Ｂ相圧電
素子３Ｂにて励起される曲げ振動の節Ｘ₂ ，Ｘ₃ の位置
に夫々配置される。

【００４８】Ａ相圧電素子３Ａを駆動して弾性体１に第
１の曲げモードの振動が励起されると、第１の変位拡大
部２ａと第４の変位拡大部２ｄとは同位相で、また第２
の変位拡大部２ｂと第３の変位拡大部２ｃとは同位相
で、かつ第１の変位拡大部２ａとは逆位相でＺ方向に振
動する。すなわち、第１〜第４の変位拡大部は弾性体１
の長辺に沿って振動する曲げ１次モードの振動の腹位置
に配置されていることによる。

【００４９】一方、Ｂ相圧電素子３Ｂを駆動して弾性体
１に第２の曲げモードの振動を励起すると、第１〜第４
の変位拡大部２ａ〜２ｄは図４の（ｃ）に示すように、
節Ｘ₂ ，Ｘ₃ を基点としたＸ軸方向の振動を行う。

【００５０】したがって、第１の曲げモードと第２の曲
げモードとで９０°の位相差を有して合成すれば、第１
〜第４の変位拡大部２ａ〜２ｄの斜線で示す先端面５ａ
〜５ｄは、Ｚ−Ｘ平面内において楕円運動（以下、平板
面を規準とし、平板面内（Ｘ−Ｙ面内）方向を面内、Ｚ
方向を含む上記の振動状態を面外振動と称す）する。よ
って、これら第１〜第４の変位拡大部２ａ〜２ｄの先端
面５ａ〜５ｄに物体（不図示）を押圧すれば、振動子と
該物体とはＸ方向に沿って相対移動する。

【００５１】図５は第５実施例を示す振動子の概略斜視
図である。

【００５２】本実施例は、図１に示す第１実施例におけ
る面内振動と、図４に示す第４実施例における面外振動
とを組合わせると共に、弾性体１の両面に変位拡大部を
設けたものである。

【００５３】第１の変位拡大部２ａは、第１の曲げモー
ドの節Ｘ₁ の位置で、かつ長辺の上端に配置され、第２
の変位拡大部２ｂと第３の変位拡大部２ｃは、第１の曲
げモードの節Ｙ₁ 上であって、第２の曲げモードの節Ｘ
₂ ，Ｘ₃ 上に配置されている。

【００５４】ここで、第２の変位拡大部２ｂと第３の変
位拡大部２ｃとは、第１実施例で述べたようにその側面
が面内モードで振動する。

【００５５】第１の変位拡大部２ａは、第１の曲げモー
ドにおいては節Ｘ₁ を基点としてＸ軸方向の振動であ
り、第２の曲げモードではＺ方向の振動であるため、両
曲げモードの合成によりＺ−Ｘ平面内で楕円運動を生じ
る面外モードの振動となる。

【００５６】上記した構成の振動子をＸ方向を予定移動
方向とするリニア超音波モータとして使用する場合、面
内、面外の両振動モードで形成される楕円運動の運動方
向が一致する必要がある。そのため、第２の変位拡大部
２ｂと第３の変位拡大部２ｃは、下面の側面５ｂ，５ｃ
を駆動面とし、物体と加圧接触させるようにしている。

【００５７】なお、反対面側に対称に配置された変位拡
大部は、対応する変位拡大部に対して１８０°の位相差
を有して面外、面内のモードで楕円運動する。

【００５８】上記した構成の本実施例による振動子は、
第１の変位拡大部２ａはＺ方向に押圧面を有し、第２の
変位拡大部２ｂと第３の変位拡大部２ｃはＹ方向に押圧
面を有する、すなわち異なる方向に押圧面を有するた
め、振動子と、該振動子と加圧接着してＸ方向に相対移
動する部材とのガイドを行う軸受等の手段を減少するこ
とができる。

【００５９】ところで、上記した第１〜第５実施例にお
いて、振動子の変位拡大部が加圧接触して相対移動する
部材との接触部において、該変位拡大部又は該部材の一
方、又は双方にバネ性を有する構造とし、振動変位の追
従性を良好とし、効率よく摩擦接触させるようにしてお
り、図５の第５実施例における振動子の変位拡大部にバ
ネ性を有するツバ（以下ツババネと略す）を設けた実施
例を図６に示す。

【００６０】図６に示す第６実施例において、第１の変
位拡大部２ａは、先端部が逆Ｌ字形状に形成されたツバ
バネ４ａの先端面に駆動面５ａが形成されている。ま
た、第２の変位拡大部２ｂ、第３の変位拡大部２ｃは、
先端部が「形状のツババネ４ｂ，４ｃの下向先端面に駆
動面５ｂ，５ｃが形成されている。

【００６１】このようなツババネ４ａ，４ｃは、振動子
の励振周波数に十分追従し得るような動特性を有し、か
つ押圧力によって１周期の半分以下の時間に渡って相対
移動する物体と接触し続けるような変位が得られるよう
な動剛性を有するように設計されている。

【００６２】そして、このツババネにより、振動子と該
物体とは間欠的で安定した接触を行うことができる。な
お、図示した形状のツババネは一例であり、上記の動特
性を満たせばいかなる形状であってもよく、振動子、該
物体のいずれに設けてもよい。

【００６３】図７は第７実施例を示す振動子の概略斜視
図、図８はモード図である。

【００６４】上記した第１〜第６実施例は、矩形平板状
の弾性体１に対し、共に１次の第１の曲げモードと第２
の曲げモードの振動を励起し、変位拡大部の配置位置等
により、リニア駆動のために面外モード又は面内モー
ド、あるいはこれらを組合せている。

【００６５】これに対し、本実施例は、弾性体１を正方
形板とし、縮退する最低次モードを用いる例である。

【００６６】正方形板の弾性体１には、上記した各実施
例と同様にＡ相圧電素子３ＡとＢ相圧電素子３Ｂとが接
合され、Ａ相圧電素子３Ａを駆動して得られる振動モー
ドを図８の（ａ）に示し、Ｂ相圧電素子３Ｂを駆動して
得られる振動モードを図８の（ｂ）に示す。

【００６７】図８の（ａ）に示す第１の曲げ振動モード
は、Ｘ軸方向に沿って平行な２つの節（Ｙ₂ ，Ｙ₃ ）
と、Ｙ軸方向に沿って１つの節（Ｘ₁ ）を形成する振動
モードである。また、図８の（ｂ）に示す第２の曲げ振
動モードはＸ軸方向に沿って１つの節（Ｙ₁ ）と、Ｙ軸
方向に沿って平行な２つの節（Ｘ₂ ，Ｘ₃ ）を形成する
振動モードである。

【００６８】すなわち、第１の曲げ振動モードは、Ｘ軸
方向における節線数をｍ、Ｙ軸方向における節線数をｎ
とすると、（ｍ，ｎ）＝（２，１）であり、同様に第２
の曲げ振動モードは、（ｍ，ｎ）＝（１，２）の関係に
ある。

【００６９】したがって、これらの２つのモードの異な
る方向の振動を合成すれば、上記した各実施例と同様に
所望の楕円運動が得られる。本実施例では、第１、第２
の曲げモードにおいて節となる部分に変位拡大部２ａ，
２ｂを設け、Ｘ−Ｙ方向の振動を合成して面内振動モー
ドを利用して、駆動面５ａ，５ｂによりリニア駆動を行
うようにしている。

【００７０】上記した構成の実施例においては、弾性体
１が正方形であるため、第１の曲げ振動モードと第２の
曲げ振動モードとの固有振動数、力係数等を略一致させ
ることができるという効果が得られる。

【００７１】図９は第８実施例を示す振動子の斜視図で
ある。

【００７２】本実施例は、弾性体１を円板に形成し、中
心に変位拡大部２を形成し、弾性体１に接合されるＡ相
圧電素子３ＡはＸ軸方向の直径部分を境として異極に分
極処理が施され、円板状の弾性体１に対してＸ方向の直
径部を節Ｙ₁ とすると共に円周の節Ｒ₁ を有する曲げ振
動を励起する。また、Ｂ相圧電素子３ＢはＡ相圧電素子
３Ａに対して同形状のものを９０°の位相をずらして配
置され、円板状の弾性体１に対してＹ方向の直径部を節
Ｘ₁ とすると共に円周の節Ｒ₁ を有する曲げ振動を励起
する。

【００７３】そして、これら２つの振動を９０°の位相
差を有して形成することにより、その合成で変位拡大部
２にＸ−Ｙ平面内で楕円運動を発生させ、バネツバ部を
有する変位拡大部２の下向先端面を駆動面５としてリニ
ア駆動に供することができるようにしている。

【００７４】図１３は第９実施例を示す超音波モータの
概略斜視図である。

【００７５】本実施例は、図１に示す第１実施例におけ
る振動子を移動体とするリニア超音波モータで、予定移
動方向に延びるレール状固定子６には、ツババネ４を介
して接触部が形成され、振動子の第１変位拡大部２ａと
第２変位拡大部２ｂの先端部下側面が該レール状固定子
６の接触部に矢印８方向の加圧力を受けて加圧接触する
ようになっている。

【００７６】なお、第１実施例の説明において、変位拡
大部の先端部上側面を駆動面としているが、下側面であ
っても向きが異なるのみで、同様の駆動力が得られる。

【００７７】振動子には支持部材７が取付けられ、この
支持部材７に被駆動体９が固定されるようになってい
る。

【００７８】図１４は第１０実施例を示す超音波モータ
の概略斜視図である。

【００７９】本実施例は、図３に示す第３実施例におけ
る振動子を移動体とするリニア超音波モータで、振動子
は弾性体１の両側に変位拡大部２ａ〜２ｄを有している
ため、これに合わせてレール状固定子６は断面Ｕ字形状
に形成され、その両側部の上面でツババネ４を有する変
位拡大部２ａ〜２ｄが加圧接触するようになっている。

【００８０】レール状固定子６の両側部上面は、予定移
動方向に沿って段差が形成され、一段低くなって外側面
を接触面６ａとし、該段差と振動子の変位拡大部との係
合により振動子の予定移動方向へのガイドを行なってい
る。

【００８１】図１５は第１１実施例を示す概略図であ
る。

【００８２】本実施例は図６に示す第６実施例の振動子
を移動体としたもので、レール状固定子６は、Ｙ軸方向
において第２の変位拡大部２ｂ，２ｃと当接するフラン
ジバネに形成された第２の接触部６ｂと、Ｚ軸方向にお
いて第１の変位拡大部２ａと当接する第１の接触部６ａ
とが夫々対をなして対称に形成されている。すなわち、
移動体である振動子は、第１，第２の接触部６ａ，６ｂ
に変位拡大部が当接することによりＹ軸およびＺ軸方向
の移動が拘束され、予定移動方向であるＸ軸方向に移動
できることになる。

【００８３】振動子には支持部材７を介して被駆動部材
９が固定され、被駆動部材９はＸ方向に延びる案内ロッ
ド１０に嵌合案内されるようになっており、この案内ロ
ッド１０の両端部に設けたバネ８により振動子を上方に
向けて付勢するようにし、振動子をレール状固定子６の
接触部に加圧接触させるようにしている。

【００８４】なお、第１の変位拡大部２ａと第１の接触
部６ａとは僅かなテーパ面に形成され、振動子が上方に
付勢される付勢力の分力がＺ軸方向に加わるようにし、
第１の変位拡大部２ａが第１の接触部６ａに加圧接触で
きるようになっている。

【００８５】上記した図１５に示す第１１実施例は、振
動子のＹ軸方向における拘束は、第２の変位拡大部２
ｂ，２ｃと第２の接触部６ｂとが当接すること、および
案内ロッド１０に被駆動体９が嵌合することによりなさ
れているが、この構成では案内ロッド１０と被駆動体９
とからなる軸受手段が別に必要となる。

【００８６】しかし、板状弾性体の両側に突設した変位
拡大部に励起する振動について、Ｚ−Ｘ平面で生じる楕
円運動を用いた面内振動モードと、Ｘ−Ｙ平面で生じる
楕円運動を用いた面外振動モードの組合せ、および固定
子の形状、加圧機構等の構成によっては、別に軸受手段
を設けることなくリニア超音波モータを得ることができ
る。

【００８７】図１７は、このようなベアリングレス構造
のリニア超音波モータを構成する振動子を示す第１２実
施例の概略斜視図である。

【００８８】弾性体２０は、上述の各実施例と同様に板
状に形成され、予定移動方向であるＸ方向に延びる両長
辺の端に面外振動モードの楕円運動が励起される面外振
動用突起部２１ａ〜２１ｄが両面に対称に形成され、該
面外振動用突起部２１ａ〜２１ｄの内側に面内振動用突
起部２２ａ〜２２ｄが両面に形成されている。

【００８９】弾性体２０の両面にＡ相圧電素子２３Ａと
Ｂ相圧電素子２３Ｂが接合され、Ａ相圧電素子２３Ａに
交流電圧を印加すると、弾性体２０は図１８（ａ）に示
すようにＸ₁ ，Ｘ₂ ，Ｘ₃ を節位置とするＸ軸方向に沿
った曲げ振動を行う。またＢ相圧電素子２３Ｂに交流電
圧を印加すると、図１８の（ｂ）に示すように、Ｙ₂，
Ｙ₃ を節位置とするＹ軸方向に沿った曲げ振動を行う。
ここで、面内振動用突起部２２ａと２２ｂとは節Ｙ₂ の
位置に合わせて設けられ、反対側の面内振動用突起部２
２ｃと２２ｄとは節Ｙ₃ の位置に合わせて設けられ、面
外振動用突起部２１ａと２１ｄおよび面内振動用突起部
２２ａと２２ｄは節位置Ｘ₂ に合わせて設けられ、面外
振動用突起部２１ｂと２１ｃおよび面内振動用突起部２
２ｂと２２ｃとは節位置Ｘ₃ に合わせて設けられてい
る。

【００９０】なお、２４は節Ｘ₁ ，Ｙ₂ ，Ｙ₃ の位置に
設けられた支持ピンを示している。

【００９１】このような振動を励起する圧電素子の分極
パターンとしては、図１７に示すように弾性体２０の両
面にＡ相圧電素子２３ＡとＢ相圧電素子２３Ｂを設ける
場合は図１９の（ａ）に示すパターンが一例として挙げ
られ、１枚の圧電素子２３にＡ，Ｂ両相の圧電素子を設
ける場合には図１９の（ｂ）に示すパターンが一例とし
て挙げられる。

【００９２】Ａ相圧電素子２３ＡとＢ相圧電素子２３Ｂ
には９０°の位相差を有する交流電圧Ｖ_A ，Ｖ_B が印加
され、面外振動用突起部２１ａ〜２１ｄ、面内振動用突
起部２２ａ〜２２ｄは図２０に示す楕円運動が形成され
る。なお、Ａ相圧電素子２３Ａに交流電圧Ｖ_A を印加し
て弾性体２０と曲げ振動させるＡモードと、Ｂ相圧電素
子２３Ｂに交流電圧Ｖ_B を印加して弾性体２０を曲げ振
動させるＢモードの固有振動数が等しくなるように、弾
性体２０の縦横比を設定している。

【００９３】また、図１９の（ａ）に示す圧電素子にお
いては、両端でＢモード、中央付近でＡモードを励起
し、センサ相２３Ｓで変換されたＡモード振幅の信号を
フィードバック制御に用いている。

【００９４】なお、Ａ相，Ｂ相の面積比を変えることに
より、入力電力に対する振動振幅の比を変えることがで
きる。

【００９５】図２０は、弾性体２０に図１８に示すＡ，
Ｂ両モードの振動が励起された時の面外振動用突起２１
ａ〜２１ｄ、面内振動用突起部２２ａ〜２２ｄに生じる
楕円運動の軸跡を示し、同図の（ａ）は平面図、同図の
（ｂ）は（ａ）のＢ矢視図、同図の（ｃ）は（ａ）のＣ
矢視図を示している。なお、片面の各突起部２１ａ〜２
１ｄ，２２ａ〜２２ｄの一点について符号ａ〜ｈを用い
ており、対応する他面側に各突起の一点については’を
付している。

【００９６】面外振動用突起部２１ａ〜２１ｄの各点
ａ，ｅ，ｄ，ｈでは、Ｘ−Ｚ平面から僅かにＹ方向に傾
斜した面内の楕円運動が生じ、この楕円運動の方向は、
線Ｌ₁を境にして左右（Ｙ方向の左右）の突起部におい
て逆向となり、また線Ｌ₂ を境にして上下（Ｚ方向）の
突起部においては１８０°の位相ずれを有して逆向とな
っている。

【００９７】また、面内振動用突起部２２ａ〜２２ｄの
各点ｂ，ｆ，ｃ，ｇでは、Ｘ−Ｙ平面内の楕円運動が夫
々生じ、線Ｌ₁ を境にして左右（Ｙ方向の左右）の突起
部において逆向となり、対応する反対側の突起部におい
ては１８０°の位相ずれを有して同じ向となっている。

【００９８】図２１は上記した振動子を移動体とした場
合のレール状固定子の構成を示している。

【００９９】このレール状固定子２５は、２分割形式に
形成され、レール部の形成された対向する内面形状を対
称形状としたもので、一方の固定子部２５Ａと他方の固
定子部２５Ｂとはその両端部に弾装したバネ２６により
互いに向き合う方向にバネ付勢されている。

【０１００】固定子部２５Ａと固定子部２５Ｂの内面に
は、Ｚ方向に突設する凸部２７が形成されると共に、Ｙ
方向両側部にＺ方向に延びるバネフランジ３１が形成さ
れ、面外振動用突起２１ａ〜２１ｄがバネフランジ３１
に対してＸ−Ｙ面内で接触し、駆動力を発生すると共
に、±Ｚ方向の拘束も行なっている。

【０１０１】また、弾性体２０の同じ面内で線Ｌ₁ を挟
んで対向する面内振動用突起部２２ａと２２ｄの面間距
離は、レール部をなす凸部２７の幅よりも僅かに大きく
し、面内振動用突起部と凸部２７とはＸ−Ｚ面内で接触
し、±Ｙ方向の支持拘束の役割を果す。

【０１０２】すなわち、図２１において、点ａ，ｄ等の
面外振動用突起部が主にリニア駆動に供され、点ｂ，ｃ
等の面内振動用突起部は主としてＹ方向における拘束を
行う手段として機能するが、凸部２７の接触面と加圧接
触した場合には、リニアの送り速度が面外振動用突起部
による送り速度と略等しいため、摺動損失を極めて小さ
くすることが可能となる。

【０１０３】なお、面内振動用突起部を凸部２７に加圧
接触させ、面外振動用突起部と共に駆動に供するように
してもよく、また、面外振動用突起部を±Ｚ方向におけ
る拘束を行う手段として主に機能させ、面内振動用突起
部を主にリニア駆動に供するようにしてもよい。

【０１０４】上記した構成により、移動体である振動子
はレール状固定子２５のレール部に沿ってＸ方向に移動
するが、振動子に設けられている支持ピン２４には、例
えば図２２に示すように被駆動体２８が支持部材２９を
介して取付けられるようになっている。

【０１０５】図２２の（ａ）は、図２１の（ａ）に示す
Ｂ−Ｂ断面で、支持ピン２４は前述したように、Ａ，Ｂ
両モードの節となる位置に配置され、支持ピン２４と支
持部材２９とは振動子の駆動振動によって、該駆動振動
の振動が励起されることがないようにするため、固有振
動数が振動子の固有振動数と十分に離れるようになされ
ている。

【０１０６】また、本実施例においては、図２３の
（ａ）に示すように、レール状固定子２５のレール部に
はＹ方向に変位できるバネフランジ３１を形成し、面外
振動用突起部にはＺ方向に変位できるツババネ３０を形
成しているが、図２３の（ｂ），（ｃ）のように、一方
にのみツババネ３０又は３１を設けてもよく、また図２
３の（ｄ）のように、固定子部２５ＡにはＺ方向に変位
できるバネフランジ３１Ｚ、面外振動用突起部にはＹ方
向に変位できるバネフランジ３０Ｙを設けてもよい。例
えば、図２３の（ｂ）に示すように、突起部にのみツバ
バネを設ける構成ではレールの加工が容易となり、逆に
（ｃ）のように固定子部２５Ａにのみツババネ３１を設
ける構成では振動子の加工が容易となる。

【０１０７】図２４は第１３実施例を示す概略斜視図で
ある。

【０１０８】本実施例は、レール状固定子２５に、振動
子が常時載置される形式で、振動子は図２０に示す振動
子が両側に面外、面内振動用突起部を有するのに対し、
載置側である片側にのみ同様に面外、面内振動用突起部
を配置した構成としている。そして、振動子に上向きに
設けた支持ピン２４を介して被駆動体（不図示）が取付
けられ、この被駆動体の自重が振動子に作用する。

【０１０９】すなわち、被駆動体の自重が加圧力となる
ので、振動子に対するＺ方向反対側からの拘束は不要と
なる。なお、本実施例においても、支持ピン２４はＡ，
Ｂ両モードの振動の節の位置、ここでは面内振動用突起
部に対応した位置となっている。

【０１１０】図２５は第１４実施例を示す概略断面図で
ある。

【０１１１】上記した図２１の第１２実施例では、図２
０に示す振動子保持し、Ｘ方向に案内するためのレール
状固定子２５を構成する２分割形式の固定部２５Ａ，２
５Ｂは両端に設けたバネ２６により互いに向い合う方向
に付勢され、振動子の突起部とレール部とを所定の加圧
力で接触させるようにしているが、本実施例では、フレ
ーム２５ｃ内に振動子の片面側に形成された突起部と接
触するレール部２５ｄをゴムやバネ等の弾性変形する部
材２６ａを介装して配置し、該部材２６ａにより加圧力
を生じるようにしている。

【０１１２】図２６は第１５実施例を示す。

【０１１３】本実施例は、図２１に示す第１２実施例の
変形例で、対向する固定子部２５Ａと２５Ｂの片側に予
定移動方向に沿って板バネ２６ｂを配置して、両固定子
部を板バネ２６ｂに取付け、振動子を装着しない状態で
は、図２６の（ｂ）に示すように他側の対向距離を狭く
し、図２６の（ａ）に示すように振動子を装着した状態
では両固定子部２５Ａと２５Ｂとが平行となるようにし
ている。

【０１１４】したがって、振動子と固定子部とはＺ方向
に均一な加圧力が加わることになる。

【０１１５】図２７〜図２９は第１６実施例を示す。

【０１１６】本実施例は、板状の弾性体４１の横断面方
向にＡ相圧電素子４３ＡとＢ相圧電素子４３Ｂとを配
し、Ａ相圧電素子４３Ａを駆動すると、図２７の（ｂ）
に示すように、Ｘ−Ｙ平面内で弾性体４１の１次の曲げ
振動が行なわれ、Ｂ相圧電素子４３Ｂを駆動すると図２
７の（ｃ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面内で２次の曲げ振
動が行なわれるようにしており、Ａ相圧電素子４３Ａと
Ｂ相圧電素子４３Ｂの分極パターンを図２８に示す。

【０１１７】弾性体４１には、１次曲げ振動のＡモード
と、２次曲げ振動のＢモードの各節位置に合わせて突起
部４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｆが図２７に
示すように配置されている。

【０１１８】Ａ相圧電素子４３ＡとＢ相圧電素子４３Ｂ
に、周波数を等しくして９０°の位相ずれを有する交流
電圧を印加すると、突起部４２ａ，４２ｃ，４２ｄ，４
２ｆにはＸ−Ｙ平面内の楕円運動が生じ、突起部４２
ｂ，４２ｅにはＸ−Ｚ平面内の楕円運動が生じる。な
お、突起部４２ａ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｆは面外振
動、突起部４２ｂ，４２ｅは面内振動を利用するもので
あり、その楕円運動の発生原理等については前述した各
実施例と同様であるため、ここではその説明は省略す
る。

【０１１９】図２９は、図２７に示す振動子を予定移動
方向であるＸ方向に移動案内する固定子に装着した状態
を示す断面図である。

【０１２０】弾性体４１に形成された突起部は、弾性体
４１の対角線上に配置されているため、固定子も２分割
構成とし、一方の固定子部４５Ａと他方の固定子部４５
Ｂとをバイアスバネ４６により互いに向い合う方向に付
勢している。固定子部４５Ａと固定子部４５Ｂには、上
記した面外振動を駆動に用いる突起部と加圧接触するた
めのレール部４７と、上記した面内振動を駆動に用いる
レール部４８とが夫々ツババネ構造で形成されている。

【０１２１】図３０および図３１は第１７実施例を示
す。

【０１２２】本実施例は、振動子を構成する弾性体５１
を断面Ｌ字形状の板状とし、このＬ字板弾性体５１の片
面側には、別体あるいは一体構成のＡ相，Ｂ相の圧電素
子５３が接合されている。

【０１２３】Ａ相圧電素子を駆動すると、Ｌ字板弾性体
５１は図３０の（ｂ）に示すＡモードの曲げ振動を行
い、Ｂ相圧電素子を駆動すると、Ｌ字板弾性体５１は図
３０の（ｃ）に示すＢモードの曲げ振動を行う。なお、
Ａ，Ｂ両モードの固有振動数は、弾性体５１の寸法設定
により略等しくできる。

【０１２４】弾性体５１には、Ａモードの節位置に合わ
せて突起部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，
５２ｆが図３０の（ａ）に示すように形成され、両Ａ，
Ｂモードの振動を９０°の位相差を有して形成すると、
対をなす突起５２ａと５２ｂにはＸ−Ｙ平面内で楕円運
動が生じ、対をなす突起５２ｃと５２ｄ、５２ｅと５２
ｆにはＸ−Ｚ平面内の楕円運動が生じる。

【０１２５】図３１は、図３０に示す振動子を固定子に
装着した状態を示す断面図である。固定子は３分割構造
に形成され、第１の固定子部５５Ａに対し、バネ５６を
介して第２の固定子部５５Ｂと第３の固定子部５５ｃと
が互いに向い合う方向に付勢されて取付けられている。
そして、第１，第２，第３の各固定子部にはツババネ構
造のレール部５７が夫々形成されている。

【０１２６】以上説明した各実施例の超音波モータは、
直線駆動用としての利点が大きく、例えばバブルジェッ
トプリンタ等の印字ヘッドの駆動用として用いることが
できる。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜８に記
載の発明によれば、例えば板の面外曲げモードを２つ用
いることによって、これまでの超音波モータにおいては
達成されなかった。

【０１２８】長手軸方向以外のスペースにはり出さな
いコンパクトな構造。

【０１２９】基本的に板と突起のみを有するシンプル
な構造。

【０１３０】固有振動数が等しい相似モード、または
類似した形状を有する例えば面外曲げモードを２つ用い
ているため、・固有振動数・力係数・加圧力や推力が加わったときの固有振動数変化量などの量を、ほぼ等しくすることができる。

【０１３１】このため、コンパクトで高効率な超音波モ
ータを構成することができる。

【０１３２】また、請求項９〜１２に記載の発明によれ
ば、駆動に供する部材が予定移動方向以外の自由度を拘
束する手段を兼用しているため、ベアリング、ボールネ
ジ等の外部の支持手段が不要となり、これらの支持手段
での損失、ガタ等がなく、また部品点数の削減化が図
れ、構造の簡単化ともなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す概略斜視図。

【図２】図１の振動子の振動モードを示し、（ａ）、
（ａ−１）、（ａ−２）は第１の曲げモードの振動状態
を示し、（ｂ）、（ｂ−１）、（ｂ−２）は第２の曲げ
モードの振動状態を示す。

【図３】第３実施例を示す概略斜視図。

【図４】第４実施例を示し、（ａ）は振動子の斜視図、
（ｂ）は第１の曲げモードの振動状態、（ｃ）は第２の
曲げモードの振動状態を示す。

【図５】第５実施例を示し、（ａ）は振動子の斜視図、
（ｂ）は第１の曲げモードの振動状態、（ｃ）は第２の
曲げモードの振動状態を示す。

【図６】第６実施例を示す振動子の概略斜視図。

【図７】第７実施例を示す振動子の概略斜視図。

【図８】図７の振動子の振動モードを示し、（ａ）は第
１の曲げモード、（ｂ）は第２の曲げモードを示す。

【図９】第８実施例を示す振動子の概略斜視図。

【図１０】図９の振動子の振動モードを示す図。

【図１１】従来の板状振動子を示す図。

【図１２】図１の振動子における圧電素子の分極パター
ンを示し、（ａ）は２枚構成の場合を示し、（ｂ）は１
枚構成の場合を示し、（ｃ）は（ａ）の圧電素子にセン
サー相を加えた場合、（ｄ）は（ｂ）の圧電素子にセン
サー相を加えた場合を夫々示す。

【図１３】第９実施例を示す概略斜視図。

【図１４】第１０実施例を示し概略斜視図。

【図１５】第１１実施例を示し、（ａ）は斜視図、
（ｂ）は（ａ）の横断面図。

【図１６】第２実施例を示す斜視図。

【図１７】第１２実施例を示す振動子の概略斜視図。

【図１８】図１７の振動子の振動モードを示す図。

【図１９】図１７の振動子における圧電素子の分極パタ
ーンを示し、（ａ）は２枚構成の場合、（ｂ）は１枚構
成の場合を示す。

【図２０】図１７の振動子の振動状態を示し、（ａ）は
振動子を上面から見た場合の突起部の振動状態、（ｂ）
は（ａ）のＢ方向から見た場合の突起部の振動状態、
（ｃ）は（ａ）のＣ方向から見た場合の突起部の振動状
態を示す。

【図２１】図１７の振動子を固定子に装着した状態を示
し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面
図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。

【図２２】図２１の振動子に対する被駆動体の取付け状
態を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図。

【図２３】図２１の振動子とレール部との接触構造を示
す図。

【図２４】第１３実施例を示す概略斜視図。

【図２５】第１４実施例を示す概略斜視図。

【図２６】第１５実施例を示す概略図で、（ａ）は固定
子に振動子を装着した状態を示し、（ｂ）は装着前の状
態を示す。

【図２７】第１６実施例を示し、（ａ）は振動子の概略
図、（ｂ）、（ｃ）は夫々振動状態を示す図である。

【図２８】図２７の振動子における圧電素子の分極パタ
ーンを示す図。

【図２９】図２７の振動子を固定子に装着した状態を示
す断面図。

【図３０】第１７実施例を示し、（ａ）は振動子の概略
斜視図、（ｂ）、（ｃ）は夫々振動状態を示す図であ
る。

【図３１】図３０の振動子を固定子に装着した状態を示
す断面図。

【符号の説明】

１，２０，４１…弾性体２，２ａ，２ｂ…変
位拡大部３，３Ａ，３Ｂ…圧電素子４，４ａ，４ｂ，４
ｃ…ツババネ６…レール状固定子６ａ，６ｂ…接触部７…支持部材８…バネ９…被駆動部材１０…ロッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状に形成された振動弾性体に、固有振
動数が略等しく方向の異なる２つの曲げ振動モードを励
起するための電気−機械エネルギー変換素子を接合し、
該２つの曲げ振動の合成により該振動弾性体の所定の質
点に形成される円又は楕円運動を該振動弾性体に設けた
突起部により拡大し、該突起部を駆動に供する構成とし
た振動子を有することを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】請求項１において、２つの曲げ振動モー
ドは、矩形平板形状の振動弾性体に、十文字状に節をも
つ厚み方向曲げ振動を形成する第１の曲げ振動モード
と、該弾性体の短辺に平行な２本の節をもつ曲げ振動を
形成する第２の曲げ振動モードであることを特徴とする
超音波モータ。
【請求項３】請求項２において、第２の曲げ振動モー
ドで形成される２つの節位置で、かつ該２つの節位置と
該第１の曲げ振動モードで形成される節位置との交点位
置に突起部を設けたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項４】請求項２において、第２の曲げ振動モー
ドで形成される２つの節位置で、かつ振動弾性体の縁部
に突起部を設けたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項５】請求項３において設けられる突起部に加
えて、第２の振動モードで形成される節位置の中間位置
で、かつ振動弾性体の縁部に突起部を設けたことを特徴
とする超音波モータ。
【請求項６】請求項１において、２つの曲げ振動モー
ドは、円板形状の振動弾性体の平面に対し、互いに直交
する方向に形成される曲げ振動で、該振動弾性体の中心
位置に突起部を設けたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項７】請求項１において、突起部は振動弾性体
の両面に形成していることを特徴とする超音波モータ。
【請求項８】板状に形成された振動弾性体に、固有振
動数が略等しく方向の異なる２つの曲げ振動モードを励
起するための電気−機械エネルギー変換素子を、該２つ
の曲げ振動の合成により該振動弾性体の所定の質点に形
成される円又は楕円運動を拡大するために該振動弾性体
に設けられた突起部に接合し、該突起部を駆動に供する
構成とした振動子を有することを特徴とする超音波モー
タ。
【請求項９】レール部を有する部材と、振動弾性体に
接合される電気−機械エネルギー変換素子を駆動するこ
とにより、該振動弾性体に円又は楕円運動を生じさせる
面外振動又は面内振動、あるいは面内振動及び面外振動
を励起する振動子とを有し、該振動子に励起される円又
は楕円運動の生じる駆動面を該レール部に加圧手段を介
して加圧接触させ、該部材と該振動子とを予定移動方向
に相対移動させる超音波モータであって、該振動子は、予定移動方向と互いに直交する２方向にお
いて、互いに相反する方向に加圧力を受けて該レール部
と接触する駆動面を有することを特徴とする超音波モー
タ。
【請求項１０】請求項９において、振動弾性体は板状
に形成され、該振動弾性体の両面に、予定移動方向に沿
った両側部に面外振動を励起する突起部と面内振動を励
起する突起部とを並設すると共に予定移動方向の前後に
設けたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項１１】請求項９において、振動弾性体は、板
状に形成され、横断面の対角部に面外振動を励起する突
起部と、面内振動を励起する突起部とを予定移動方向に
沿って隔設したことを特徴とする超音波モータ。
【請求項１２】請求項９において、振動弾性体は横断
面が略Ｌ字形状の板部材により形成され、一方の片の縁
部に面外振動を励起する突起部を両面に対称に配置する
と共に、他方の片の縁部に面内振動を励起する突起部を
両面で、かつ予定移動方向の前後に設けたことを特徴と
する超音波モータ。