JPH06335267A - 圧電モータ - Google Patents
圧電モータInfo
- Publication number
- JPH06335267A JPH06335267A JP5140188A JP14018893A JPH06335267A JP H06335267 A JPH06335267 A JP H06335267A JP 5140188 A JP5140188 A JP 5140188A JP 14018893 A JP14018893 A JP 14018893A JP H06335267 A JPH06335267 A JP H06335267A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- poles
- stator
- distribution
- rotors
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電体の伸縮振動を進行波歪分布に転換して
回転子を動作させる圧電モータにおいて、高周波の歪分
布があるため進行方向が逆の成分や極数の異なる成分が
混在しているため、進行速度の異なる歪分布成分が混在
し、回転子との間のトルク発生機構においてスリップや
損失の原因となり、効率の低下，騒音，トルク変動，ラ
イニング材の消耗などの問題があった。 【構成】 固定子1-5に対向して圧接する回転子1-4周辺
をあらかじめ取り出したい進行波歪分布の真円に対する
変動極数と同一極数の正弦波変動で形状加工し、固定子
1-5と回転子1-4対向面間の周辺に均一のバネ予圧1-6を
介在させた圧電モータ。
回転子を動作させる圧電モータにおいて、高周波の歪分
布があるため進行方向が逆の成分や極数の異なる成分が
混在しているため、進行速度の異なる歪分布成分が混在
し、回転子との間のトルク発生機構においてスリップや
損失の原因となり、効率の低下，騒音，トルク変動，ラ
イニング材の消耗などの問題があった。 【構成】 固定子1-5に対向して圧接する回転子1-4周辺
をあらかじめ取り出したい進行波歪分布の真円に対する
変動極数と同一極数の正弦波変動で形状加工し、固定子
1-5と回転子1-4対向面間の周辺に均一のバネ予圧1-6を
介在させた圧電モータ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＡＶ機器，カメラ，パ
ソコン記憶装置等の動力として使用できる圧電モータの
構造に関するものである。
ソコン記憶装置等の動力として使用できる圧電モータの
構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電モータは圧電体に伸縮振動を起こさ
せて、それの形成する構造体に共振を発生させる構成を
１組とし、そのような組の複数を幾何学的に所定の位置
に一定の位相差で固定軸の回りに配置し固定子とするも
のである。この圧電体による共振した各組を所定の時間
位相差で励振すれば、前記固定子の構成は固定軸の回り
に一定速の時間的に進行する歪が発生する。すなわち回
転歪が発生する。
せて、それの形成する構造体に共振を発生させる構成を
１組とし、そのような組の複数を幾何学的に所定の位置
に一定の位相差で固定軸の回りに配置し固定子とするも
のである。この圧電体による共振した各組を所定の時間
位相差で励振すれば、前記固定子の構成は固定軸の回り
に一定速の時間的に進行する歪が発生する。すなわち回
転歪が発生する。
【０００３】この回転歪を歪増幅機構等を介し、バネま
たはライニング材を経て弾性的に回転部（回転子）が圧
着されているとすれば、トルクを伝達して回転シャフト
に伝えることができる。図２はその１例を模式的に示し
たものであり、2-1は第１の圧電構成の組、2-2は第２の
組で、それぞれの組が固定軸2-3の回りにπ/4の幾何学
的位相差で配置されたものを固定子とする。
たはライニング材を経て弾性的に回転部（回転子）が圧
着されているとすれば、トルクを伝達して回転シャフト
に伝えることができる。図２はその１例を模式的に示し
たものであり、2-1は第１の圧電構成の組、2-2は第２の
組で、それぞれの組が固定軸2-3の回りにπ/4の幾何学
的位相差で配置されたものを固定子とする。
【０００４】2-1の第１の組と2-2の第２の組がそれぞれ
２点鎖線で示される真円に対し、伸長，収縮を共振振動
周期で繰り返し、互いの組が時間的にπ/2の位相差をも
って励振されていれば、共振周波数の1/2の速度をもっ
た進行波歪が固定軸2-3の周辺に発生する。これは電磁
モータにおけるＮ極，Ｓ極の分布に対比させれば４極構
成を形成しているものと同様に考えることができる。こ
の固定子の周辺に対向して2-4の回転子を配置する。
２点鎖線で示される真円に対し、伸長，収縮を共振振動
周期で繰り返し、互いの組が時間的にπ/2の位相差をも
って励振されていれば、共振周波数の1/2の速度をもっ
た進行波歪が固定軸2-3の周辺に発生する。これは電磁
モータにおけるＮ極，Ｓ極の分布に対比させれば４極構
成を形成しているものと同様に考えることができる。こ
の固定子の周辺に対向して2-4の回転子を配置する。
【０００５】トルクの発生機構として図２(b)を示す。
固定軸2-3の回りに時間的に矢視のように2-5の回転する
進行歪波が発生する。これを歪増幅機構（図示せず）を
介して回転子2-4に貼り付けたライニング材やバネ2-6に
より固定軸2-3のラジアル方向に均一な予圧をかけ圧着
しておく。進行波歪をもった固定子2-5に対応してバネ2
-6が圧縮，伸長を２点鎖線である真円に対し動作をなす
のであるが、その動作に時間的な追従性の遅れが生ず
る。
固定軸2-3の回りに時間的に矢視のように2-5の回転する
進行歪波が発生する。これを歪増幅機構（図示せず）を
介して回転子2-4に貼り付けたライニング材やバネ2-6に
より固定軸2-3のラジアル方向に均一な予圧をかけ圧着
しておく。進行波歪をもった固定子2-5に対応してバネ2
-6が圧縮，伸長を２点鎖線である真円に対し動作をなす
のであるが、その動作に時間的な追従性の遅れが生ず
る。
【０００６】すなわちバネ系の質量，バネコンプライア
ンスのヒステリシス現象の遅れ位相によるトルクが発生
する。これは電磁モータにおけるヒステリシスモータに
対比できる。すなわちトルクはバネ2-6に蓄えられるエ
ネルギーの固定軸2-3に対する接線分変化分力にあるか
ら、このバネは接線方向に対しては剛性を有しラジアル
方向にはエネルギーを蓄えられるバネ性を有することが
必要である。
ンスのヒステリシス現象の遅れ位相によるトルクが発生
する。これは電磁モータにおけるヒステリシスモータに
対比できる。すなわちトルクはバネ2-6に蓄えられるエ
ネルギーの固定軸2-3に対する接線分変化分力にあるか
ら、このバネは接線方向に対しては剛性を有しラジアル
方向にはエネルギーを蓄えられるバネ性を有することが
必要である。
【０００７】バネ予圧を進行波歪をもつ固定子2-5の周
辺にかけないのであれば、歯車の噛み合いのような固定
軸2-3に対する接線方向に剛性の強いもので直接に歪進
行波を接線方向に受けて回転子2-4に伝達する必要があ
る。この場合もちろん同一のモジュールでなければなら
ない。これは同一の時間波長をもつことを意味する。
辺にかけないのであれば、歯車の噛み合いのような固定
軸2-3に対する接線方向に剛性の強いもので直接に歪進
行波を接線方向に受けて回転子2-4に伝達する必要があ
る。この場合もちろん同一のモジュールでなければなら
ない。これは同一の時間波長をもつことを意味する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の圧電
モータにおける回転子へのトルク発生機構において次の
問題点があった。固定子の振動機構において振動子の歪
分布が固定軸2-3における真円に対する進行波の歪分布
の取り出したい極数の正弦波分布のみの存在にすること
が困難である。したがって高周波の歪分布があるため進
行方向が逆の成分や極数の異なる成分が混在しているた
め、進行速度の異なる歪分布成分が混在する。それが回
転子2-4との間のトルク発生機構においてスリップや損
失の原因となり、効率の低下，騒音，トルク変動，ライ
ニング材の消耗などの問題があった。
モータにおける回転子へのトルク発生機構において次の
問題点があった。固定子の振動機構において振動子の歪
分布が固定軸2-3における真円に対する進行波の歪分布
の取り出したい極数の正弦波分布のみの存在にすること
が困難である。したがって高周波の歪分布があるため進
行方向が逆の成分や極数の異なる成分が混在しているた
め、進行速度の異なる歪分布成分が混在する。それが回
転子2-4との間のトルク発生機構においてスリップや損
失の原因となり、効率の低下，騒音，トルク変動，ライ
ニング材の消耗などの問題があった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、固定子と回転
子との間に介在するバネを固定子周辺に沿って多数設
け、そのバネは固定軸中心のラジアル方向に均一な予圧
がかかるようにし、かつその固定軸中心に対する接線方
向には剛性をもたせるものとする。固定子周辺にこのよ
うなバネの介在に対する回転子周辺はあらかじめ真円に
対してトルクを取り出したい極数の正弦波に対応する分
布形状に加工しておく。もちろん介在するバネの弾性追
従性の範囲内の変形振幅である。
子との間に介在するバネを固定子周辺に沿って多数設
け、そのバネは固定軸中心のラジアル方向に均一な予圧
がかかるようにし、かつその固定軸中心に対する接線方
向には剛性をもたせるものとする。固定子周辺にこのよ
うなバネの介在に対する回転子周辺はあらかじめ真円に
対してトルクを取り出したい極数の正弦波に対応する分
布形状に加工しておく。もちろん介在するバネの弾性追
従性の範囲内の変形振幅である。
【００１０】図１は本発明の構成を模式的に示したもの
であり、1-3は固定軸，1-4は固定軸1-3を中心とした真
円に対し４極の正弦波形状に形成されている回転子であ
り、1-5は圧電体の伸縮により共振した時間進行波の空
間歪分布をもった固定子で固定軸1-3を中心とした真円
に対し４極の正弦波状歪分布を表している。回転子1-4
と固定子1-5の間に固定軸1-3を中心とした円の接線方向
には剛性を有し、ラジアル方向には均一に予圧がかかっ
ているバネ1-6を多数周辺に介在させている。バネ1-6は
一方が回転子に固定され他方は固定子1-5の周上に線接
触で押圧されている。
であり、1-3は固定軸，1-4は固定軸1-3を中心とした真
円に対し４極の正弦波形状に形成されている回転子であ
り、1-5は圧電体の伸縮により共振した時間進行波の空
間歪分布をもった固定子で固定軸1-3を中心とした真円
に対し４極の正弦波状歪分布を表している。回転子1-4
と固定子1-5の間に固定軸1-3を中心とした円の接線方向
には剛性を有し、ラジアル方向には均一に予圧がかかっ
ているバネ1-6を多数周辺に介在させている。バネ1-6は
一方が回転子に固定され他方は固定子1-5の周上に線接
触で押圧されている。
【００１１】バネ1-6には均等な予圧に加え固定子1-5の
進行波歪による真円（２点鎖線）からの変位ｘsと回転
子1-4の真円（２点鎖線）からの形状変位分の合成した
変位ｘRがかかる。すなわちバネ1-6内に蓄えられる変位
分によるエネルギーは（ｘs＋ｘR）2により決まる。い
ま固定子1-5の進行波歪分と回転子1-4の形状歪分の位相
差をφとすると、固定軸1-3に関する接線成分力すなわ
ちトルクは、
進行波歪による真円（２点鎖線）からの変位ｘsと回転
子1-4の真円（２点鎖線）からの形状変位分の合成した
変位ｘRがかかる。すなわちバネ1-6内に蓄えられる変位
分によるエネルギーは（ｘs＋ｘR）2により決まる。い
ま固定子1-5の進行波歪分と回転子1-4の形状歪分の位相
差をφとすると、固定軸1-3に関する接線成分力すなわ
ちトルクは、
【数１】 （θは固定軸1-3の開角）で定まる。φは電磁モータの
同期モータ負荷角に相当する。
同期モータ負荷角に相当する。
【００１２】このことは固定子の進行波歪分布に避けら
れない高周波成分が混在していても固定軸周辺全体のト
ルク（積分値）としては加工した回転子の形状歪分の極
数と同極数の進行波歪分布しかトルクとして発生しない
ことを意味する。したがって圧電伸縮振動により共振し
た固定子の進行波歪分布の内あらかじめ取り出したい極
数と同一の正弦波形状分布を回転子周辺に加工しておけ
ば、その成分のみのトルクを取り出すことができる。な
お本発明の説明においては歪分布において４極の場合を
示したが極数は限定されるものでなく、圧電体の組数に
おいても限定されるものではない。また本発明は固定子
周辺圧動形を示したが軸方向面圧動形においても適用で
きる。
れない高周波成分が混在していても固定軸周辺全体のト
ルク（積分値）としては加工した回転子の形状歪分の極
数と同極数の進行波歪分布しかトルクとして発生しない
ことを意味する。したがって圧電伸縮振動により共振し
た固定子の進行波歪分布の内あらかじめ取り出したい極
数と同一の正弦波形状分布を回転子周辺に加工しておけ
ば、その成分のみのトルクを取り出すことができる。な
お本発明の説明においては歪分布において４極の場合を
示したが極数は限定されるものでなく、圧電体の組数に
おいても限定されるものではない。また本発明は固定子
周辺圧動形を示したが軸方向面圧動形においても適用で
きる。
【００１３】
【発明の効果】本発明により、効率の良い騒音，ライニ
ング摩耗の少なく回転ムラの少ない圧電モータを得るこ
とができる。
ング摩耗の少なく回転ムラの少ない圧電モータを得るこ
とができる。
【図１】本発明の圧電モータの動作説明図。
【図２】従来の圧電モータの動作説明図。 (a)圧電体伸縮方向と圧電体組配置の説明図。 (b)進行波歪分布と回転子の構成説明図。
1-3 固定軸 1-4 回転子 1-5 固定子 1-6 バネ 2-1 第１の圧電構成の組 2-2 第２の圧電構成の組 2-3 固定軸 2-4 回転子 2-5 固定子 2-6 スプリング
Claims (1)
- 【請求項１】 圧電体の伸縮振動を進行波歪分布に転換
して回転子を動作させる圧電モータにおいて、固定子に
対向して圧接する回転子周辺をあらかじめ取り出したい
進行波歪分布の真円に対する変動極数と同一極数の正弦
波変動で形状加工し、前記固定子と回転子対向面間の周
辺に均一のバネ予圧を介在させたことを特徴とする圧電
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140188A JPH06335267A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 圧電モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5140188A JPH06335267A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 圧電モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06335267A true JPH06335267A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=15262959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5140188A Withdrawn JPH06335267A (ja) | 1993-05-19 | 1993-05-19 | 圧電モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06335267A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009165231A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Canon Inc | 振動波駆動装置およびそれを用いる装置 |
-
1993
- 1993-05-19 JP JP5140188A patent/JPH06335267A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009165231A (ja) * | 2007-12-28 | 2009-07-23 | Canon Inc | 振動波駆動装置およびそれを用いる装置 |
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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: 20000801 |