JPH0634600B2 - 振動波モ−タ− - Google Patents
振動波モ−タ−Info
- Publication number
- JPH0634600B2 JPH0634600B2 JP60135390A JP13539085A JPH0634600B2 JP H0634600 B2 JPH0634600 B2 JP H0634600B2 JP 60135390 A JP60135390 A JP 60135390A JP 13539085 A JP13539085 A JP 13539085A JP H0634600 B2 JPH0634600 B2 JP H0634600B2
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Links
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は振動体に生ぜしめた進行性振動波により振動体
と接している移動体を摩擦駆動する、いわゆる振動波モ
ーター特にその移動体の構造に関するものである。
と接している移動体を摩擦駆動する、いわゆる振動波モ
ーター特にその移動体の構造に関するものである。
〔発明の背景〕 振動波モーターの公知例を概略第４図および第５図にて
説明すると、１は電歪素子または磁歪素子など電気機械
エネルギー変換素子、例えばPZT（チタン酸ジリコン
鉛）である。２はリング状の板の形をした振動体で弾性
物質からなり、その片面に前記電歪素子１が接着されて
いる。振動体２は電歪素子１と共にステータ（不図示）
側に保持されている。３は移動体であり、この例では振
動体２の他面に対し押圧接触されたリング板状のロータ
を形成している。電歪素子１は振動体２の周方向に複数
個配列されており、そのうちの一部の群に対して他の群
は振動波の波長λの1/4波長分だけずれたピッチで配置
される。群内での各電歪素子は1/2波長のピッチで、相
隣り合うものの極性が逆になるように配置されている。
説明すると、１は電歪素子または磁歪素子など電気機械
エネルギー変換素子、例えばPZT（チタン酸ジリコン
鉛）である。２はリング状の板の形をした振動体で弾性
物質からなり、その片面に前記電歪素子１が接着されて
いる。振動体２は電歪素子１と共にステータ（不図示）
側に保持されている。３は移動体であり、この例では振
動体２の他面に対し押圧接触されたリング板状のロータ
を形成している。電歪素子１は振動体２の周方向に複数
個配列されており、そのうちの一部の群に対して他の群
は振動波の波長λの1/4波長分だけずれたピッチで配置
される。群内での各電歪素子は1/2波長のピッチで、相
隣り合うものの極性が逆になるように配置されている。
このような構成の振動波モーターにおいて一つの群の電
歪素子にVo・SinωＴの交流電圧を印加し、もう一方の群
の電歪素子にVo・CosωＴの交流電圧を印加すると、各電
歪素子は相隣り合うものどうし極性が逆向きで二つの群
どうし９０゜位相のずれた交流電圧が印加されて振動を
する。この振動が伝えられて振動体２は電歪素子１の配
置ピッチに従って曲げ振動をする。この曲げ振動は、振
動体２が一つおきの電歪素子の位置で出っ張ると、他の
一つおきの電歪素子の位置で引っ込むという風になる。
一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群に対し、1/
4波長ずれた位置にあるため曲げ振動は電圧素子の配列
方向に進行する。交流電圧が印加されている間、次々と
振動が励起されて、進行性曲げ振動波となって振動体２
を周方向に伝わってゆく。
歪素子にVo・SinωＴの交流電圧を印加し、もう一方の群
の電歪素子にVo・CosωＴの交流電圧を印加すると、各電
歪素子は相隣り合うものどうし極性が逆向きで二つの群
どうし９０゜位相のずれた交流電圧が印加されて振動を
する。この振動が伝えられて振動体２は電歪素子１の配
置ピッチに従って曲げ振動をする。この曲げ振動は、振
動体２が一つおきの電歪素子の位置で出っ張ると、他の
一つおきの電歪素子の位置で引っ込むという風になる。
一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群に対し、1/
4波長ずれた位置にあるため曲げ振動は電圧素子の配列
方向に進行する。交流電圧が印加されている間、次々と
振動が励起されて、進行性曲げ振動波となって振動体２
を周方向に伝わってゆく。
このときの波の進行状態が第５図(a)(b)(c)(d)に示して
ある。いま、進行性曲げ振動波が矢示Ｘ１方向に進むと
する。０を静止状態に於ける振動体の中心面とするとこ
の中心面は振動状態では鎖線で示す中立面６となり、こ
の中立面６では曲げによる応力が拮抗している。いま中
立面６と直交する断面を一般的に７で表わし、断面７と
中立面６との交線を一般的に５で表わし、断面７と振動
体２の移動体３側の表面との交線上の点を一般的にＰで
表わし、これらを特定的に表わすときには、添数字を付
して表わすことにする。中立面６と直交する断面７につ
いてみると、これら二面の交線５では応力がかからず、
交線５は上下振動をするだけである。同時に断面７は交
線５を中心として左右の振り子振動をする。従って、点
Ｐは上下運動と左右運動を合成した運動をするが、これ
を次に詳説する。
ある。いま、進行性曲げ振動波が矢示Ｘ１方向に進むと
する。０を静止状態に於ける振動体の中心面とするとこ
の中心面は振動状態では鎖線で示す中立面６となり、こ
の中立面６では曲げによる応力が拮抗している。いま中
立面６と直交する断面を一般的に７で表わし、断面７と
中立面６との交線を一般的に５で表わし、断面７と振動
体２の移動体３側の表面との交線上の点を一般的にＰで
表わし、これらを特定的に表わすときには、添数字を付
して表わすことにする。中立面６と直交する断面７につ
いてみると、これら二面の交線５では応力がかからず、
交線５は上下振動をするだけである。同時に断面７は交
線５を中心として左右の振り子振動をする。従って、点
Ｐは上下運動と左右運動を合成した運動をするが、これ
を次に詳説する。
第５図(a)は任意の一時点での状態を示しており、面０
と中立面６との交線５１を通る断面７１と振動体２の移
動体３側の表面との交線上の点Ｐ１は、左右振動の右死
点となっていて上方向運動だけしており、他方、波の正
側（面０の上側）にある交線５２に対応する点Ｐ２には
左方向（波の進行方向Ｘ１と逆のＸ２方向）の運動成分
が加わり、また波の負側（面０の下側）にある交線５３
に対応する点Ｐ３には右方向の運動成分が加わる。
と中立面６との交線５１を通る断面７１と振動体２の移
動体３側の表面との交線上の点Ｐ１は、左右振動の右死
点となっていて上方向運動だけしており、他方、波の正
側（面０の上側）にある交線５２に対応する点Ｐ２には
左方向（波の進行方向Ｘ１と逆のＸ２方向）の運動成分
が加わり、また波の負側（面０の下側）にある交線５３
に対応する点Ｐ３には右方向の運動成分が加わる。
その後、波が進行して、第５図(b)に示すように波の正
側に前記の交線５１が来ると、点Ｐ１は左方向の運動を
すると同時に上方向の運動をする。更に同図(c)の時点
では該点Ｐ１は上下振動の上死点に来て左方向の運動だ
けをする。更に(d)の時点では該点Ｐ１は左方向の運動
と下方向運動をする。さらに波が進行し、右方向と下方
向の運動、右方向と上方向の運動を経て同図(a)の状態
に戻る。他の点Ｐ２，Ｐ３についても同様のことが伝え
る。
側に前記の交線５１が来ると、点Ｐ１は左方向の運動を
すると同時に上方向の運動をする。更に同図(c)の時点
では該点Ｐ１は上下振動の上死点に来て左方向の運動だ
けをする。更に(d)の時点では該点Ｐ１は左方向の運動
と下方向運動をする。さらに波が進行し、右方向と下方
向の運動、右方向と上方向の運動を経て同図(a)の状態
に戻る。他の点Ｐ２，Ｐ３についても同様のことが伝え
る。
このように一連の運動過程により点Ｐは回転楕円運動を
し、その回転半径は、振動体２の中立面６から移動体側
表面まで（即ち点Ｐまで）の長さの関数となる。
し、その回転半径は、振動体２の中立面６から移動体側
表面まで（即ち点Ｐまで）の長さの関数となる。
一方、移動体３は振動体２に加圧接触しているので、例
えば第５図(c)に代表的に示すように、移動体２に対し
て凸になった振動体２の部分の点Ｐ１の回転楕円運動が
移動体３をＸ２方向に摩擦駆動する。点Ｐ１だけでな
く、振動体２の前記移動体３側の表面上の全ての点が点
Ｐ１と同じように移動体３を摩擦駆動する。以上が振動
波モーターの原理である。
えば第５図(c)に代表的に示すように、移動体２に対し
て凸になった振動体２の部分の点Ｐ１の回転楕円運動が
移動体３をＸ２方向に摩擦駆動する。点Ｐ１だけでな
く、振動体２の前記移動体３側の表面上の全ての点が点
Ｐ１と同じように移動体３を摩擦駆動する。以上が振動
波モーターの原理である。
さて、振動波モーターの駆動性能を良くするには、振動
体に対して移動体が均一な接触状態になっていることが
必要である。このために、移動体を複数の小片に分け、
各々の小片を弾性体で支持する構造にしたものが特開昭
５９−１７８９８７，特開昭５９−１８３０８７に示さ
れているが、各小片の接触部の形状に関しては、いずれ
も面又は線状の比較的広い面で圧接されている例が開示
されているだけである。ところで面又は線を小片に分割
し、弾性支持を行う場合、目的である均一な接触状態を
得るためには、分割を行う前と同様、分割後の各々の小
片を高い面精度で加工しなければならないという面倒が
ある。又、高い面精度で小片が加工されていても、第６
図、に示すように加圧力が移動体の小片３ｃと振動体２
との接触位置の真上に作用しなければ（即ちたとえばＰ
位置に加圧力が作用したときは）、小片（接触部材）３
ｃにモーメントがかかり、無加圧時に実線で示すように
接していた小片３ｃが第６図，第７の点線で示す３ｃ′
のように変形し、均一な接触は行われない。
体に対して移動体が均一な接触状態になっていることが
必要である。このために、移動体を複数の小片に分け、
各々の小片を弾性体で支持する構造にしたものが特開昭
５９−１７８９８７，特開昭５９−１８３０８７に示さ
れているが、各小片の接触部の形状に関しては、いずれ
も面又は線状の比較的広い面で圧接されている例が開示
されているだけである。ところで面又は線を小片に分割
し、弾性支持を行う場合、目的である均一な接触状態を
得るためには、分割を行う前と同様、分割後の各々の小
片を高い面精度で加工しなければならないという面倒が
ある。又、高い面精度で小片が加工されていても、第６
図、に示すように加圧力が移動体の小片３ｃと振動体２
との接触位置の真上に作用しなければ（即ちたとえばＰ
位置に加圧力が作用したときは）、小片（接触部材）３
ｃにモーメントがかかり、無加圧時に実線で示すように
接していた小片３ｃが第６図，第７の点線で示す３ｃ′
のように変形し、均一な接触は行われない。
本発明は、上記の点に鑑み、高い面精度の加工を要せず
に、しかし均一な接触状態に移動体を保つことのできる
振動波モーターの提供を目的とする。
に、しかし均一な接触状態に移動体を保つことのできる
振動波モーターの提供を目的とする。
本発明の振動波モーターは、移動体の振動体との接触部
を、多数の球面接触をなす接触部材で構成すると共に、
これらの接触部材を各個独立の弾力的変位が可能なよう
に弾性部材で支持したことに特徴がある。
を、多数の球面接触をなす接触部材で構成すると共に、
これらの接触部材を各個独立の弾力的変位が可能なよう
に弾性部材で支持したことに特徴がある。
第１図(a)は本発明の第１実施例における移動体の側面
図で、移動体３はリング状の構造３ａ、これに接着され
たゴム、スポンジ、などでできているリング状の弾性体
３ｂ、および該弾性体３ｂに接着された多数の半球状の
接触部材３ｄよりなる。第１図(b)は、このような構成
の移動体３を電歪電子１付き振動体２（その構成・機能
は第４図，第５図を用いて前述した所と同じ）と組合せ
た振動波モーターの縦断面図であり、移動体３は上記接
触部材３ｄにて振動体２と接触している。振動体２は振
動エネルギーの内部損失の少い例えば真ちゆう、鋼など
の金属材料で作られる。移動体構造体３ａは金属やプラ
スチックなど形状をしっかり保てる材料であれば何で作
ってもよい。接触部材３ｄは耐摩耗性であり、焼入鋼や
セラミックス、又は金属やプラスチックに耐磨耗表面処
理を施したものを用いる。
図で、移動体３はリング状の構造３ａ、これに接着され
たゴム、スポンジ、などでできているリング状の弾性体
３ｂ、および該弾性体３ｂに接着された多数の半球状の
接触部材３ｄよりなる。第１図(b)は、このような構成
の移動体３を電歪電子１付き振動体２（その構成・機能
は第４図，第５図を用いて前述した所と同じ）と組合せ
た振動波モーターの縦断面図であり、移動体３は上記接
触部材３ｄにて振動体２と接触している。振動体２は振
動エネルギーの内部損失の少い例えば真ちゆう、鋼など
の金属材料で作られる。移動体構造体３ａは金属やプラ
スチックなど形状をしっかり保てる材料であれば何で作
ってもよい。接触部材３ｄは耐摩耗性であり、焼入鋼や
セラミックス、又は金属やプラスチックに耐磨耗表面処
理を施したものを用いる。
移動体を上記の如き構成とすることにより、構造体３ａ
や振動体２の平坦度に多少の歪みや狂いがあっても、接
触部材３ｄは各々弾力的に支持されて振動体２に良く追
従し、均一な接触が得られる。また、接触部材３ｄが球
状をしていて振動体２と点で接触を行うため、その接触
部の面精度は必要なく、加圧力が例えば第１図(b)に示
す偏ったＰ位置に作用して、モーメントが接触部材３ｄ
にかかっても、同図中点線で示すように接触部が球上を
多少移動するだけであり、接触状態は変化せず、均一な
接触が保たれる。このように振動体表面および移動体の
接触部材３ｄの面精度はきわめて緩和され、移動体への
加圧力の作用位置を任意に選べる。
や振動体２の平坦度に多少の歪みや狂いがあっても、接
触部材３ｄは各々弾力的に支持されて振動体２に良く追
従し、均一な接触が得られる。また、接触部材３ｄが球
状をしていて振動体２と点で接触を行うため、その接触
部の面精度は必要なく、加圧力が例えば第１図(b)に示
す偏ったＰ位置に作用して、モーメントが接触部材３ｄ
にかかっても、同図中点線で示すように接触部が球上を
多少移動するだけであり、接触状態は変化せず、均一な
接触が保たれる。このように振動体表面および移動体の
接触部材３ｄの面精度はきわめて緩和され、移動体への
加圧力の作用位置を任意に選べる。
第２図(a)は本発明の他の実施例に係る移動体の背面図
の一部を、同図(b)はＡＡ′断面を示している。この実
施例では移動体は弾性円板（例えば金属板）３ｅに径方
向切込３ｆを入れ、各々に半球形接触部材３ｄを固着し
たものであり、弾性板３ｅは第１図の実施例での弾性体
３ｂの働きをすると同時に、構造体３ａも兼ねている。
の一部を、同図(b)はＡＡ′断面を示している。この実
施例では移動体は弾性円板（例えば金属板）３ｅに径方
向切込３ｆを入れ、各々に半球形接触部材３ｄを固着し
たものであり、弾性板３ｅは第１図の実施例での弾性体
３ｂの働きをすると同時に、構造体３ａも兼ねている。
第３図(a)は更に別の実施例に係る移動体の側面図、第
３図(b)はその背面図である。前記第１，第２実施例で
は接触部材３ｄが各個別の複数個であり、その製作およ
び弾性体への接着が大変である。そこで第３図の実施例
では各接触部材３ｄを、それと同一材料で十分柔軟な弾
力を有する薄い部分３ｇでつないでおくようにしたもの
で、これにより、接触部材を一度に成形したり鍛造した
りすることができ、また弾性材（３ｂ又は３ｅ）への接
着も容易に行うことができる。
３図(b)はその背面図である。前記第１，第２実施例で
は接触部材３ｄが各個別の複数個であり、その製作およ
び弾性体への接着が大変である。そこで第３図の実施例
では各接触部材３ｄを、それと同一材料で十分柔軟な弾
力を有する薄い部分３ｇでつないでおくようにしたもの
で、これにより、接触部材を一度に成形したり鍛造した
りすることができ、また弾性材（３ｂ又は３ｅ）への接
着も容易に行うことができる。
第８図は本発明に用い得る接触部材３ｄの他の例を示
し、円錐形の頂部を球面形にしたものである。このよう
に、接触部のみ球状であれば、加工の製作その他の都合
で、他の部分の形状はどのような形でもよい。
し、円錐形の頂部を球面形にしたものである。このよう
に、接触部のみ球状であれば、加工の製作その他の都合
で、他の部分の形状はどのような形でもよい。
本発明によれば、移動体は多数の個別に変位可能に弾性
体で支持された球面接触の接触部材で振動体に接するの
で、均一な接触状態が得られるばかりでなく、接触部材
は接触面が球面であるため高い面精度の加工を必要とせ
ずに、しかも、偏した加圧力によりモーメントを受けた
場合にも接触部が多少転動するのみで、均一な接触状態
を確保できる。また移動体と振動体が上記の如き接触を
なすので、両者間の空気膜によって生ずる問題はなく、
また摩耗粉がこれら間に詰まることもない。
体で支持された球面接触の接触部材で振動体に接するの
で、均一な接触状態が得られるばかりでなく、接触部材
は接触面が球面であるため高い面精度の加工を必要とせ
ずに、しかも、偏した加圧力によりモーメントを受けた
場合にも接触部が多少転動するのみで、均一な接触状態
を確保できる。また移動体と振動体が上記の如き接触を
なすので、両者間の空気膜によって生ずる問題はなく、
また摩耗粉がこれら間に詰まることもない。
第１図(a)は本発明の第１実施例に係る移動体の側面
図、第１図(b)はこれを振動体に接せした状態を示す縦
断面図、第２図(a)，(b)は夫々本発明の第２実施例に係
る移動体の背面図およびＡＡ′断面図、第３図(a)，(b)
は夫々本発明の第３実施例に係る移動体の側面図および
背面図、第４図は従来の振動波モーターの斜視図、第５
図(a),(b),(c),(d)は振動波モーターの作動説明図、第
６図、第７図は改良従来例の部分状態を示す断面図、第
８図は本発明に用いられる接触部材の他の例を示す図で
ある。 １……電気−機械エネルギー変換素子 ２……振動体、３……移動体 ３ａ……構造体、３ｂ……弾性体 ３ｃ，３ｄ……接触部材、３ｃ′，３ｄ′……加圧力が
作用したときの接触部材 ３ｅ……弾性板。
図、第１図(b)はこれを振動体に接せした状態を示す縦
断面図、第２図(a)，(b)は夫々本発明の第２実施例に係
る移動体の背面図およびＡＡ′断面図、第３図(a)，(b)
は夫々本発明の第３実施例に係る移動体の側面図および
背面図、第４図は従来の振動波モーターの斜視図、第５
図(a),(b),(c),(d)は振動波モーターの作動説明図、第
６図、第７図は改良従来例の部分状態を示す断面図、第
８図は本発明に用いられる接触部材の他の例を示す図で
ある。 １……電気−機械エネルギー変換素子 ２……振動体、３……移動体 ３ａ……構造体、３ｂ……弾性体 ３ｃ，３ｄ……接触部材、３ｃ′，３ｄ′……加圧力が
作用したときの接触部材 ３ｅ……弾性板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊豆川 和弘 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 関 裕之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 金田 直也 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 平松 明 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 向島 仁 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−122387（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−207185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−295882（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】電気−機械エネルギー変換素子を複数個配
列接合された振動体に生ぜしめた進行性振動波によって
該振動体と接触する移動体を摩擦駆動する振動波モータ
ーにおいて、該移動体の該振動体との接触部は球面接触
をなす多数の接触部材により構成されていると共に、こ
れらの接触部材は各個独立の弾力的変位が可能なように
弾性部材で支持されていることを特徴とする振動波モー
ター。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60135390A JPH0634600B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 振動波モ−タ− |
| US06/843,568 US4752711A (en) | 1985-03-29 | 1986-03-25 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60135390A JPH0634600B2 (ja) | 1985-06-21 | 1985-06-21 | 振動波モ−タ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61295881A JPS61295881A (ja) | 1986-12-26 |
| JPH0634600B2 true JPH0634600B2 (ja) | 1994-05-02 |
Family
ID=15150586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60135390A Expired - Lifetime JPH0634600B2 (ja) | 1985-03-29 | 1985-06-21 | 振動波モ−タ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0634600B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02119581A (ja) * | 1988-10-26 | 1990-05-07 | Olympus Optical Co Ltd | 超音波モータ |
| JP3466690B2 (ja) * | 1994-02-21 | 2003-11-17 | 財団法人神奈川科学技術アカデミー | 弾性表面波リニアモータ |
| WO2024105930A1 (ja) * | 2022-11-18 | 2024-05-23 | 株式会社村田製作所 | ロータ及び超音波モータ |
-
1985
- 1985-06-21 JP JP60135390A patent/JPH0634600B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61295881A (ja) | 1986-12-26 |
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