JPH0640747B2 - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
- Publication number
- JPH0640747B2 JPH0640747B2 JP60116937A JP11693785A JPH0640747B2 JP H0640747 B2 JPH0640747 B2 JP H0640747B2 JP 60116937 A JP60116937 A JP 60116937A JP 11693785 A JP11693785 A JP 11693785A JP H0640747 B2 JPH0640747 B2 JP H0640747B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- piezoelectric vibrator
- vibration
- piezoelectric
- electrode
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電体等の電気−機械変換子を用いて駆動力
を発生するモータに関する。
を発生するモータに関する。
従来の技術 従来のこの種の圧電体等の電気−機械変換子を用いたモ
ータは、例えば特開昭５９−３９８０１号公報に示され
ているように、第４図のような構成になっていた。すな
わち、２つの円形の圧電振動子１′，２′と、円形の弾
性体３とを厚み方向に重ねて構成したステータ６′と、
そのステータ６′に面接触する円形のロータ１４を備
え、前記ステータ６′の表面に振動エネルギーを作用さ
せるリング状の突起４を有しており、圧電振動子１′，
２′に互いに位相のずれた電気信号を印加することによ
り回転力を得るようになっている。
ータは、例えば特開昭５９−３９８０１号公報に示され
ているように、第４図のような構成になっていた。すな
わち、２つの円形の圧電振動子１′，２′と、円形の弾
性体３とを厚み方向に重ねて構成したステータ６′と、
そのステータ６′に面接触する円形のロータ１４を備
え、前記ステータ６′の表面に振動エネルギーを作用さ
せるリング状の突起４を有しており、圧電振動子１′，
２′に互いに位相のずれた電気信号を印加することによ
り回転力を得るようになっている。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構造のものでは所定のドライブ周波
数の電気信号を印加して機械振動を励起すると、ステー
タ６′が発熱して、モータ効率が悪いという問題があっ
た。これは下記の理由による。
数の電気信号を印加して機械振動を励起すると、ステー
タ６′が発熱して、モータ効率が悪いという問題があっ
た。これは下記の理由による。
円板形の振動子に励振する高次の撓み振動モードの振動
変位は、径方向に見ると変位が０になる節円（第４図の
場合には、この節円の直径は、振動子の直径の約５／６
であった）を境界として、それより内側と外側では変位
の位相が反転している。従って、従来例のように、振動
の位相関係を考慮することなく、同一半径を有する、円
板形状の弾性体３と２つの円板形状の圧電振動子１′と
２′を同心円状に貼合わすと、圧電振動子が振動の節円
より外側にもはみでる。そして、この節円より外側には
みでた部分の圧電振動子の電極は、節円より内側の部分
の圧電振動子の電極が励振しようとする振動とは逆位相
の振動をドライブすることになる。つまり、圧電振動子
の２５％程度にあたる領域が、有効な振動に対して逆方
向の無効なドライブを行なうことになって、このために
不要な振動の発生、及びロスによる発熱や、効率の低下
を生じた。
変位は、径方向に見ると変位が０になる節円（第４図の
場合には、この節円の直径は、振動子の直径の約５／６
であった）を境界として、それより内側と外側では変位
の位相が反転している。従って、従来例のように、振動
の位相関係を考慮することなく、同一半径を有する、円
板形状の弾性体３と２つの円板形状の圧電振動子１′と
２′を同心円状に貼合わすと、圧電振動子が振動の節円
より外側にもはみでる。そして、この節円より外側には
みでた部分の圧電振動子の電極は、節円より内側の部分
の圧電振動子の電極が励振しようとする振動とは逆位相
の振動をドライブすることになる。つまり、圧電振動子
の２５％程度にあたる領域が、有効な振動に対して逆方
向の無効なドライブを行なうことになって、このために
不要な振動の発生、及びロスによる発熱や、効率の低下
を生じた。
そこで本発明は、無効な超音波振動を励起することな
く、発熱を防いで、モータ効率の向上をはかろうとする
ものである。
く、発熱を防いで、モータ効率の向上をはかろうとする
ものである。
問題点を解決するための手段 圧電振動子を、ステータに励振する高次の撓み振動の節
円より内側の領域にのみに存在するようにして弾性体に
貼合わせて、ステータを構成するものである。
円より内側の領域にのみに存在するようにして弾性体に
貼合わせて、ステータを構成するものである。
作 用 ステータとなる振動子の超音波振動は、弾性体中に有効
振動のみを（位相が反転する領域はドライブしない）励
起することができるので、これまでの全入力信号の内の
約２５％を占める、逆位相の領域が発生する振動を防ぐ
ために消費された同量のエネルギーが不要となり、従来
例に比べてほぼ半分程度以下の電気入力で、同程度の機
械出力を得ることが可能となり、数倍程度の効率アップ
を行なえるものである。
振動のみを（位相が反転する領域はドライブしない）励
起することができるので、これまでの全入力信号の内の
約２５％を占める、逆位相の領域が発生する振動を防ぐ
ために消費された同量のエネルギーが不要となり、従来
例に比べてほぼ半分程度以下の電気入力で、同程度の機
械出力を得ることが可能となり、数倍程度の効率アップ
を行なえるものである。
実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。
る。
超音波モータのステータは例えば第１図に示すような構
造を有する。円板形状の第１圧電振動子１の表面には例
えば４５゜毎の領域に分割された８個の電極１ａが設け
られている。この電極１ａは銀などの導電材料を用い
て、第１圧電振動子１の表面に形成されている。裏面に
具備される電極（図示せず）は前記表面電極のように分
割されてはいず、全面電極となっている。以上のように
構成された第１圧電振動子１の相隣合う電極毎に、板厚
方向に分極方向が互いに異なるようにして分極を行な
う。この結果、第１図に示すように隣合う電極毎に分極
方向が反転した電極構造を有する圧電振動子１が構成さ
れる。駆動時には、この電極は隣合う２つの電極（例え
ばプラス極性とマイナス極性）が１組となるので、圧電
振動子１には８極で４組の電極構造が形成されたことに
なる。そして、電極１ａは、分極後は分割されている必
要はなく、一括して電圧を印加できるように接続され
る。円板形状の第２圧電振動子２も第１圧電振動子１と
同様の構造であり、互い違いにプラス極性あるいはマイ
ナス極性を有する８極、４組の電極構造を有する振動子
が構成されている。
造を有する。円板形状の第１圧電振動子１の表面には例
えば４５゜毎の領域に分割された８個の電極１ａが設け
られている。この電極１ａは銀などの導電材料を用い
て、第１圧電振動子１の表面に形成されている。裏面に
具備される電極（図示せず）は前記表面電極のように分
割されてはいず、全面電極となっている。以上のように
構成された第１圧電振動子１の相隣合う電極毎に、板厚
方向に分極方向が互いに異なるようにして分極を行な
う。この結果、第１図に示すように隣合う電極毎に分極
方向が反転した電極構造を有する圧電振動子１が構成さ
れる。駆動時には、この電極は隣合う２つの電極（例え
ばプラス極性とマイナス極性）が１組となるので、圧電
振動子１には８極で４組の電極構造が形成されたことに
なる。そして、電極１ａは、分極後は分割されている必
要はなく、一括して電圧を印加できるように接続され
る。円板形状の第２圧電振動子２も第１圧電振動子１と
同様の構造であり、互い違いにプラス極性あるいはマイ
ナス極性を有する８極、４組の電極構造を有する振動子
が構成されている。
前記第１圧電振動子１あるいは第２圧電振動子２の周方
向の縦振幅の最小振幅位置は、各々相隣合う電極どうし
の境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極の中
央近傍位置となる。そして、両圧電振動子１，２は、第
１圧電振動子１の最大振幅位置となる電極中央近傍に、
第２圧電振動子２の最小振幅位置となる相隣合う電極ど
うしの境界が位置するよう重ね合わされている。
向の縦振幅の最小振幅位置は、各々相隣合う電極どうし
の境界位置近傍となり、最大振幅位置は各々の電極の中
央近傍位置となる。そして、両圧電振動子１，２は、第
１圧電振動子１の最大振幅位置となる電極中央近傍に、
第２圧電振動子２の最小振幅位置となる相隣合う電極ど
うしの境界が位置するよう重ね合わされている。
以上のように構成された第１圧電振動子１及び第２圧電
振動子２は、圧電振動子と同等ないし１００倍程度の厚
みを有する弾性体３に重ね合わせて取付けられる。この
弾性体３は、アルミニウム，黄銅，ステンレス等の金属
を用いて形成されている。また前記ステータとなる弾性
体３の表面には、例えば直径の約1/2程度となる位置近
傍に振動伝達部材である突起４、中心に軸５が形成され
ている。
振動子２は、圧電振動子と同等ないし１００倍程度の厚
みを有する弾性体３に重ね合わせて取付けられる。この
弾性体３は、アルミニウム，黄銅，ステンレス等の金属
を用いて形成されている。また前記ステータとなる弾性
体３の表面には、例えば直径の約1/2程度となる位置近
傍に振動伝達部材である突起４、中心に軸５が形成され
ている。
また第１圧電振動子１及び第２圧電振動子２は、前記弾
性体３の直径（例えば４０mm）に対して約５／６半径と
なる節円位置（例えば３３mm）を最大外径とする寸法の
円板形状の圧電体を用いており、つまり、圧電振動子が
ともにステータに励振する高次の撓み振動の節円内にお
いて存在するようにして、圧電振動子１と２を弾性体に
貼合わせることによりステータを構成している。
性体３の直径（例えば４０mm）に対して約５／６半径と
なる節円位置（例えば３３mm）を最大外径とする寸法の
円板形状の圧電体を用いており、つまり、圧電振動子が
ともにステータに励振する高次の撓み振動の節円内にお
いて存在するようにして、圧電振動子１と２を弾性体に
貼合わせることによりステータを構成している。
以上のように構成したものを第２図において示すステー
タ６として用いる。第２図に示すようにステータ６によ
り定まる駆動周波数にて発振器７により発振された出力
信号を分岐し、一方を直接増幅器８に、他方を位相器９
を介して増幅器１０に入力する。前記位相器９では正方
向回転あるいは逆方向回転に使用する±１０゜ないし±
１７０゜の範囲で位相シフトした信号がつくられる。前
記発振器７の出力信号を直接増幅器８に入力して増幅し
た信号をリード線１１及び１２により第１圧電振動子１
に印加する。それによりステータ６には、第１圧電振動
子１の分極方向が互いに異なるプラス極性あるいはマイ
ナス極性を有する領域の一対を１波長として８極、４組
の電極構造に対応する４波長の励振波が発生される。第
２圧電振動子２も増幅器１０の出力をリード線１２，１
３を介して印加することにより同様に駆動される。
タ６として用いる。第２図に示すようにステータ６によ
り定まる駆動周波数にて発振器７により発振された出力
信号を分岐し、一方を直接増幅器８に、他方を位相器９
を介して増幅器１０に入力する。前記位相器９では正方
向回転あるいは逆方向回転に使用する±１０゜ないし±
１７０゜の範囲で位相シフトした信号がつくられる。前
記発振器７の出力信号を直接増幅器８に入力して増幅し
た信号をリード線１１及び１２により第１圧電振動子１
に印加する。それによりステータ６には、第１圧電振動
子１の分極方向が互いに異なるプラス極性あるいはマイ
ナス極性を有する領域の一対を１波長として８極、４組
の電極構造に対応する４波長の励振波が発生される。第
２圧電振動子２も増幅器１０の出力をリード線１２，１
３を介して印加することにより同様に駆動される。
上述のようにステータ６を駆動すると、ステータ６にお
けるロータ１４に面する側の振動の頂点がロータ１４に
接触し、しかもその頂点が時間とともに移動するため、
ロータ１４には横方向成分を有する力が加えられること
になる。かくしてロータ１４は、ステータ６により定ま
る駆動周波数により横方向成分による位置移動を繰り返
す結果、ほぼ１分間に数回転ないし数千回転程度の範囲
での回転運動を得ることができる。
けるロータ１４に面する側の振動の頂点がロータ１４に
接触し、しかもその頂点が時間とともに移動するため、
ロータ１４には横方向成分を有する力が加えられること
になる。かくしてロータ１４は、ステータ６により定ま
る駆動周波数により横方向成分による位置移動を繰り返
す結果、ほぼ１分間に数回転ないし数千回転程度の範囲
での回転運動を得ることができる。
このさいのステータとロータの接触位置は、ステータ６
に励振された高次の撓み振動の頂点付近近傍となる。
に励振された高次の撓み振動の頂点付近近傍となる。
第３図に本発明によるステータ６に電気信号を印加した
駆動時のたて方向の歪を、仮想像にて示すステータ６の
断面方向に対する変化として測定した結果を示す。５０
Ｖ印加時、振動伝達部材である突起４近傍において１．
８μｍ程度の最大振幅を示した。振幅の位相折り返し点
いわゆる振動の節（節円）は、直径を１００％とする
と、８０〜９０％の位置となりほぼ直線的に変化してお
り終端は２．５μｍ程度の振幅となった。これらのこと
から、ステータ６には周方向に４つの波を有する、径方
向２次の撓み振動が励振されているのがわかる。また前
記振動の節円近傍から電気信号印加用リード線１１，１
２，１３をとりだすと振動疲労による断線が皆無となっ
た。
駆動時のたて方向の歪を、仮想像にて示すステータ６の
断面方向に対する変化として測定した結果を示す。５０
Ｖ印加時、振動伝達部材である突起４近傍において１．
８μｍ程度の最大振幅を示した。振幅の位相折り返し点
いわゆる振動の節（節円）は、直径を１００％とする
と、８０〜９０％の位置となりほぼ直線的に変化してお
り終端は２．５μｍ程度の振幅となった。これらのこと
から、ステータ６には周方向に４つの波を有する、径方
向２次の撓み振動が励振されているのがわかる。また前
記振動の節円近傍から電気信号印加用リード線１１，１
２，１３をとりだすと振動疲労による断線が皆無となっ
た。
発明の効果 本発明による超音波モータは、ステータに励振する高次
の撓み振動の節円内にのみ圧電振動子が存在するように
して、圧電振動子と弾性体を貼合わせてステータを構成
し、その圧電体の電極に電圧を印加して高次の撓み振動
を励振しているので、従来の様に節円部より外側の圧電
体で逆位相の撓み振動を励振することがなく、その結
果、効率良くステータに高次の撓み振動を励振すること
ができるので、発熱の低い、モータ効率の高い超音波モ
ータを提供することができるものである。
の撓み振動の節円内にのみ圧電振動子が存在するように
して、圧電振動子と弾性体を貼合わせてステータを構成
し、その圧電体の電極に電圧を印加して高次の撓み振動
を励振しているので、従来の様に節円部より外側の圧電
体で逆位相の撓み振動を励振することがなく、その結
果、効率良くステータに高次の撓み振動を励振すること
ができるので、発熱の低い、モータ効率の高い超音波モ
ータを提供することができるものである。
第１図は本発明の一実施例における超音波モータのステ
ータとロータの分解斜視図、第２図は同ステータとロー
タを用いた超音波モータの概要とその駆動回路を示す断
面図、第３図は第１図及び第２図の超音波モータステー
タの駆動時における歪分布を示す図、第４図は従来例の
超音波モータの分解斜視図である。 １，２……圧電振動子、１ａ……電極、３……弾性体、
４……突起、６……ステータ、１４……ロータ、７……
発振器、８，１０……増幅器、９……移相器。
ータとロータの分解斜視図、第２図は同ステータとロー
タを用いた超音波モータの概要とその駆動回路を示す断
面図、第３図は第１図及び第２図の超音波モータステー
タの駆動時における歪分布を示す図、第４図は従来例の
超音波モータの分解斜視図である。 １，２……圧電振動子、１ａ……電極、３……弾性体、
４……突起、６……ステータ、１４……ロータ、７……
発振器、８，１０……増幅器、９……移相器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大内 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−191277（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】弾性体と圧電振動子を有するステータと、
前記ステータに接触して設置されたロータとを備え、前
記圧電振動子への交流電圧の印加によって、前記ロータ
を駆動させるための、節円を有する高次の撓み振動が前
記ステータに励振される超音波モータにおいて、 前記圧電振動子は、前記ステータの節円より内側の部分
にのみ存在するように、前記弾性体と結合されて前記ス
テータを構成していることを特徴とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116937A JPH0640747B2 (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60116937A JPH0640747B2 (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 超音波モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61277380A JPS61277380A (ja) | 1986-12-08 |
| JPH0640747B2 true JPH0640747B2 (ja) | 1994-05-25 |
Family
ID=14699394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60116937A Expired - Lifetime JPH0640747B2 (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0640747B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01144370A (ja) * | 1987-11-27 | 1989-06-06 | Nec Corp | 超音波モータ |
| JPH04114792U (ja) * | 1991-03-19 | 1992-10-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 超音波モータ |
-
1985
- 1985-05-30 JP JP60116937A patent/JPH0640747B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61277380A (ja) | 1986-12-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2006149180A (ja) | 平板型圧電超音波モーター | |
| JPH01129782A (ja) | 超音波モータ | |
| JPH0640747B2 (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPH0636674B2 (ja) | 超音波モ−タ | |
| JP2568707B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2532425B2 (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS60174078A (ja) | 圧電モ−タ | |
| JPS63283475A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS60183981A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS60207467A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JP2507083B2 (ja) | 超音波モ―タ | |
| JPS62277079A (ja) | 圧電駆動装置 | |
| JP2506859B2 (ja) | 超音波モ―タ | |
| JPS60226781A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JP2537874B2 (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPH0681523B2 (ja) | 振動波モ−タ | |
| JP2523634B2 (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS63240382A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPS62293977A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JPH0479238B2 (ja) | ||
| JP3089324B2 (ja) | 超音波モータ | |
| JP2543144B2 (ja) | 超音波モ―タ | |
| JPH056430B2 (ja) | ||
| JPS62272881A (ja) | 超音波モ−タ | |
| JP2626162B2 (ja) | 超音波モータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |