JPH06339287A

JPH06339287A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH06339287A
Application number: JP5145744A
Authority: JP
Inventors: Tadao Takagi; 忠雄高木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】固定子の温度変化に対する性能の変化や接着
部の耐侯性の劣化、高コスト化等を解決し、その固定子
の性能を損なわない支持形態を実現する。【構成】所定の処理を施すことにより電気エネルギー
を機械エネルギーに変換が可能になる材料からなりその
所定の処理が施され両面に電極を有する駆動部１ａ、及
びその駆動部との間に少なくとも前記材料の存在しない
部分を設けて配置された支点部１ｂ、並びにその支点部
を挟んで前記駆動部に対向した位置に配置された複数の
突起を有する作用部１ｃが一体的に構成され、前記電極
に印加された周波電圧により発生する振動によって駆動
部が伸縮することにより、支点部付近を節として作用部
の突起が振動し、その作用部に進行性の振動波が発生す
る固定子１と，固定子の支点部を中心にして、その固定
子の振動波の進行方向に対する両側又はいずれか片側に
結合して、その固定子を支持する支持部３１と，固定子
の作用部に接触し、進行性の振動波によって移動する移
動子４とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を利用した
超音波モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の超音波モータとしては、
例えば特公平１−１７３５３号公報のようなものがあっ
た。そこでは、金属等からなる弾性体と圧電体等からな
る電気機械変換素子部とを接着して、固定子（ステー
タ）を構成していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の超音波モータにおいては、異なる種類の材料を接着す
ることにより、温度変化に対する性能が変動したり、接
着部の耐侯性が劣化したり、又は、複数個の材料を用い
ることにより、高コスト化する等の多くの問題を有して
いた。

【０００４】そこで、本発明は、固定子の温度変化に対
する性能の変化や接着部の耐侯性の劣化、又は、高コス
ト化等の問題を解決し、さらに、その固定子の性能を損
なわない支持形態を有する超音波モータを提供すること
を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容
易にするために、第１実施例に対応する符号を付して説
明するが、これに限定されるものではない。すなわち、
本発明による超音波モータ第１の解決手段は、所定の処
理を施すことにより電気エネルギーを機械エネルギーに
変換が可能になる材料からなりその所定の処理が施され
両面に電極を有する駆動部（１ａ）、及びその駆動部と
の間に少なくとも前記材料の存在しない部分を設けて配
置された支点部（１ｂ）、並びにその支点部を挟んで前
記駆動部に対向した位置に配置された複数の突起を有す
る作用部（１ｃ）が一体的に構成され、前記電極に印加
された周波電圧により発生する振動によって前記駆動部
が伸縮することにより、前記支点部付近を節として前記
作用部の前記突起が振動し、その作用部に進行性の振動
波が発生する固定子（１）と，前記固定子の前記支点部
を中心にして、その固定子の前記振動波の進行方向に対
する両側又はいずれか片側に結合して、その固定子を支
持する支持部（３１）と，前記固定子の前記作用部に接
触し、前記進行性の振動波によって移動する移動子
（４）とを有することを特徴とする。

【０００６】第２の解決手段は、第１の解決手段の超音
波モータにおいて、前記固定子は、前記材料が圧電材料
であり、前記所定の処理が分極処理であることを特徴と
することができる。

【０００７】第３の解決手段は、第１の解決手段の超音
波モータにおいて、前記固定子と前記支持部とは、同一
材料によって一体的に構成されていることを特徴とする
ことができる。

【０００８】

【作用】本発明においては、固定子の駆動部と支点部と
作用部とを、同一材料によって一体に構成したので、温
度変化に対する性能の変化や接着部の耐侯性の劣化が防
止でき、さらに低コスト化が可能になる。また、支点部
を支持するようにしたので、固定子の性能を損なわない
状態での支持が可能になる。

【０００９】

【実施例】以下、図面などを参照しながら、実施例をあ
げて、さらに詳しく説明する。図１は、本発明による超
音波モータの第１実施例を示す斜視図、図２は、図１の
長手方向の断面図、図３は、第１実施例の支持部材を省
略して示す斜視図である。固定子１は、図１〜図３に示
すように、全体が同一の材料によって一体的に形成され
ている。固定子１の材料としては、所定の処理を施すこ
とにより電気エネルギーを機械エネルギーに変換するこ
とが可能になる材料であって、本実施例では、ＰＺＴ
（ジルコン酸チタン酸鉛）を用いた場合を開示してあ
る。従って、ここでは所定の処理とは分極処理をいう。

【００１０】固定子１は、駆動部１ａ，支点部１ｂ，作
用部１ｃ等とから構成されている。駆動部１ａは、分極
処理が施され、移動子４と接触する面と直交する両側面
に電極群２と電極３を有している。支点部１ｂは、駆動
部１ａとの間に少なくともＰＺＴの存在しない空孔１ｄ
が設けられている。この空孔１ｄの形状は、長方形でも
楕円であってもよい。作用部１ｃは、支点部１ｂを挟ん
で、その支点部１ｂに対向した位置に配置されている。

【００１１】電極群２と電極３との間には、周波電圧が
印加され、これにより駆動部１ａが長手方向、すなわち
電極群２の配列方向に伸縮する。この駆動部１ａが伸縮
すると、空孔１ｄの上側の支点部１ｂを支点にして、櫛
歯形状の作用部１ｃに進行性の振動波が発生する。な
お、固定子１の長手方向の断面形状（作用部１ｃを含む
断面形状）は略正方形であるが、長方形、台形又は円形
であってもよい。

【００１２】移動子４は、固定子１の作用部１ｃに不図
示の加圧手段によって加圧接触し、発生した進行性の振
動波によって駆動される。この進行性の振動波によっ
て、移動子４が駆動されることは、例えば、特公平１−
１７３５３号公報等に開示されているので、ここでは詳
細な説明は省略する。

【００１３】この実施例の固定子１には、図１に示すよ
うに、支持部材３１が設けられている。支持部材３１
は、支持部３１ａと固定部３１ｂとからなり、支持部３
１ａは、固定子１の支点部１ｂに結合されている。この
実施例では、支持部材３１の支持部３１ａと固定子１と
は、同一材料（ＰＺＴ）一体的に構成されている。支持
部３１ａは、固定子１の振動の振幅方向に剛性が低く設
計されているので、固定子１の振動を固定部３１ｂとの
間で減衰させることができる。なお、固定部３１ｂは、
支点部１ｂ付近のみで支持しているが、板状にしてもよ
い。この場合には、駆動効率は多少低下するが、強度を
増加させることができる利点がある。

【００１４】図４は、本発明による超音波モータの第１
実施例の固定子を説明するための図である。図４（ａ）
は、固定子の正面図であり、図４（ｂ）は、電極配列
と、進行性の振動波の波長との関係を説明する図であ
り、電極４個分が１波長に相当することを示している。

【００１５】図５は、固定子１の分極配列と、周波電圧
の印加方法との関係を説明する図であって、図４のＣ−
Ｃ断面図である。周波電圧の印加は、図５に示すよう
に、Ａ相電圧とＢ相電圧を、電極群２を介して空間的に
交互に印加する。Ａ相電圧とＢ相電圧とは、時間的に互
いにπ／２の位相を有している。分極配列は、電極２個
分づつ同方向に分極された組が、交互に逆方向に配列し
てある。電極３は、共通電極である。これにより、進行
性の振動波が発生する原理は、本出願人による特開昭６
０−２４５４８２号公報に開示したので、詳細な説明は
省略する。

【００１６】図６は、本発明による超音波モータの第１
実施例の制御回路を示すブロック図である。発振器５か
ら出力される周波電圧（一般に、２０ＫＨｚ〜２００Ｋ
Ｈｚ程度の超音波帯域）は、増幅器６により増幅され、
端子ＡからＡ相電圧として固定子１に入力される。ま
た、発振器５から出力される周波電圧は、分岐して移相
器７にも入力され、ここでπ／２（もしくは−π／２）
だけ移相され、増幅器８により増幅されたのち、端子Ｂ
からＢ相電圧として固定子１に入力される。端子Ｐは、
超音波モータ（１、４）又は固定子１の振動状態を検出
した信号であり、周波数制御回路９は、その信号に応じ
て発振器５の周波数を制御する。

【００１７】図７〜図９は、本発明による超音波モータ
の第２実施例（固定子を円環形状にした場合）を示す図
である。なお、以下の各実施例では、前述した第１実施
例と同じ機能を有するものには同じ番号を付記してあ
る。第２実施例では、図７に示すように、固定子１が円
環形状の場合を示している。この固定子１は、製作の都
合上、図８に示すように、作用部１ｃの方形方向の幅
が、半径方向に伸びるに従って幅広くなってもよいし、
隣合う作用部１ｃ間の溝の幅が半径方向に伸びるに従っ
て幅広くなってもよい。また、空孔１ｄの孔幅は、半径
方向に伸びるに従って幅広くなってもよい。なお、図７
においては、電極２、３の厚み幅を、図１〜図３に示し
たように誇張して描いてはいない。

【００１８】第２実施例では、図７に示すように、固定
子１に円環形状の支持部材３２が設られている。但し、
図７は、上方（固定子１のある側）から見た図である。
固定子１は、支点部１ｂによって支持部材３２の支持部
３２ａが結合している。この実施例では、支持部３２ａ
と固定子１とは、同一材料（ＰＺＴ）で一体的に構成さ
れている。支持部３２ａは、固定子１の振動の振幅方向
に剛性が低く設計されているので、固定子１の振動を固
定部（不図示）との間で減衰させることができる。

【００１９】図９は、図７の駆動部１ａの断面図であ
る。この形状により、進行性の振動波が発生する原理
も、本出願人による特開昭６０−２４５４８２号公報に
開示してあるので、詳細な説明は省略する。

【００２０】図１０は、本発明による超音波モータの第
３実施例の固定子及び支持部材を示す平面図である。第
３の実施例の超音波モータは、支持部材３２の支持部３
２ａによって、固定子１の内側から支持したものであ
り、レンズ等の駆動ではなく、中心部を使用しない用途
の場合には、小型化ができる利点がある。

【００２１】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。固定子１の材料としては、所定の処理を施すことに
より電気エネルギーを機械エネルギーに変換することが
可能になる材料であれば、第１の実施例に開示したＰＺ
Ｔ（ジルコン酸チタン酸鉛）に限定されない。例えば、
他の圧電材料や、電歪材料、磁歪材料等であってもよ
い。また、少なくとも固定子１の支持部１ｂと同一の材
料が存在しない部分１ｄは、前記各実施例に開示した空
孔に限定されない。例えば、剛性の低い金属や樹脂、無
機材料等によって構成してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固定子
は、駆動部と支点部と作用部とを同一材料によって一体
に構成したので、温度変化に対する性能の変化や接着部
の耐候性の劣化が防止でき、また、低コスト化が可能に
なる。また、支点部を支持するようにしたので、固定子
の性能を損なわない状態での支持が可能になる。さら
に、接着層が存在しない構造であるので、高温環境下に
おける使用も可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による超音波モータの第１実施例（リニ
ア型）を示す斜視図である。

【図２】図２は図１の長手方向の断面図である。

【図３】第１実施例の支持部材を省略して示す斜視図で
ある。

【図４】第１実施例の固定子を説明するための図であ
る。

【図５】図４のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】第１実施例の制御回路を示すブロック図であ
る。

【図７】本発明による超音波モータの第２実施例（円環
型）を示す図である。

【図８】第２実施例の固定子及び移動子を示す斜視図で
ある。

【図９】第２実施例の固定子を示す図である。

【図１０】第３実施例の固定子及び支持部材を示す平面
図である。

【符号の説明】

１固定子１ａ駆動部１ｂ支点部１ｃ作用部２電極群３電極４移動子３１支持部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の処理を施すことにより電気エネル
ギーを機械エネルギーに変換が可能になる材料からなり
その所定の処理が施され両面に電極を有する駆動部、及
びその駆動部との間に少なくとも前記材料の存在しない
部分を設けて配置された支点部、並びにその支点部を挟
んで前記駆動部に対向した位置に配置された複数の突起
を有する作用部が一体的に構成され、前記電極に印加さ
れた周波電圧により発生する振動によって前記駆動部が
伸縮することにより、前記支点部付近を節として前記作
用部の前記突起が振動し、その作用部に進行性の振動波
が発生する固定子と；前記固定子の前記支点部を中心に
して、その固定子の前記振動波の進行方向に対する両側
又はいずれか片側に結合して、その固定子を支持する支
持部と；前記固定子の前記作用部に接触し、前記進行性
の振動波によって移動する移動子と；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に記載の超音波モータにおい
て、前記固定子は、前記材料が圧電材料であり、前記所定の
処理が分極処理であることを特徴とする超音波モータ。
【請求項３】請求項１に記載の超音波モータにおい
て、前記固定子と前記支持部とは、同一材料によって一体的
に構成されていることを特徴とする超音波モータ。