JPH0688198U - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータの構成部材の加工精度の低さを
吸収できるようにするとともに、ロータと固定子との圧
接に供しているバネ力の不均一を吸収するようにしてモ
ータの出力特性を向上するとともに、出力を安定させる
ようにした。 【構成】 超音波モータの固定子２と基板１との間にゴ
ム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる厚さ０．
０１〜２ｍｍの弾性板５を介在させた。また、回転軸６
に設けた鍔材７と、バネ材８との間に弾性板１０を介在
させたり、回転軸６とロータ４の中心孔との間に筒状弾
性体１５を介在させた。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、固定子に生じさせた進行波により固定子に圧接したロータを回転さ せるようにした超音波モータに関し、特に超音波モータを構成する部材の表面の 加工精度をそれほど高くしなくても、モータの出力特性を向上できるようにした ものである。

【０００２】

【従来の技術】

超音波モータは、圧電体を固定子に接着して圧電体を２つの組に区分し、それ ら２つの圧電体部分に９０°位相差の高周波駆動信号を印加することにより、位 相差のある２種類の定在波による振動を生じさせ、それら振動の合成により進行 波が生じるようにしている。そして固定子に圧接したロータを、固定子の進行波 により回転させるようになっている。 従来、固定子の進行波をロータに有効に作用させて回転させるためには、固定 子とロータとの接触面に適切な摩擦が生じなければならず、そのために固定子と ロータの間に摩擦材を介在させたり、ロータや固定子の接触面の摩擦を改善する 研究がされている。 また、ロータと固定子との圧接力もモータの出力特性に微妙に影響し、両者間 の圧接力を調整することも種々提案されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の超音波モータでは、モータの出力特性の向上のためロータと固定子との 間の摩擦や圧接力を検討した各種の提案が知られているが、固定子を取付けてい る基板と固定子との間の加工精度がモータ出力に影響することは知られていない 。本考案者の研究によれば、前記の加工精度が低い場合にモータの回転数を大き くすると、トルクが変動しやすく不安定状態になるという問題があった。この加 工精度の低い場合の出力低下やトルク変動は、固定子の基板への固定状態により 固定子の固有振動数が変わり、固定子に所定の進行波が発生しにくくなるためと 考えられる。 本提案は、固定子と基板との間の加工精度やロータと回転軸との間の加工精度 がモータ出力に影響のあることを知り、その加工精度の影響を少なくしてモータ 出力を向上させることを研究し、その結果本考案がなされた。 すなわち本考案は、超音波モータの構成部材の加工精度の低さを吸収できるよ うにするとともに、ロータと固定子との圧接に供しているばね力の不均一を吸収 してモータの出力特性を向上し、かつ出力を安定させることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、超音波モータにおける上記目的を達成したものであり、そのため、 円盤状固定子の片側の面の内周部を基板に接しさせて取付け、固定子と基板との 環状の接触部に厚さ０．０１〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材 からなる弾性板を介在させた。 また基板と固定子とロータの各中心孔に回転軸を貫通させ、回転軸の基板側と は反対側の端部に鍔材を設け、鍔材とロータとの間にロータを固定子に圧接させ るバネ材を設けてロータと回転軸とを一体に回転させるように構成し、バネ材と 鍔材との接触部に厚さ０．０１〜２ｍｍの樹脂、金属等又はそれらの複合材から なる弾性板を介在させた。 さらに、基板と固定子とロータの各中心孔に回転軸を貫通させ、回転軸の基板 側とは反対側の端部に鍔材を設け、鍔材とロータとの間にロータを固定子に圧接 させるバネ材を設けてロータと回転軸とを一体に回転させるように構成し、ロー タの中心孔と回転軸との間にゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる筒 状弾性体を介在させた。

【０００５】

【作用】

上記の超音波モータでは、固定子と基板の接触面の加工精度が低いと、固定子 の固有振動数が変わる等して所定の進行波が発生しにくいが、固定子と基板との 接触部に弾性板を介在させているので、加工精度の低さは弾性板に吸収される。 よって固定子の基板への固定状態により固有振動数が変化することはなく、所定 の進行波を生じさせられるので、モータ特性を低下させるこがなく、また出力が 安定したものとなる。 またロータを固定子に圧接させるバネ材と、回転軸に設けた鍔材との間に弾性 板を介在させているので、鍔材やバネ材の加工精度が低い場合でもその加工精度 の低い部分を弾性板で吸収でき、モータの出力特性が低下することはない。さら に、回転軸とロータの中心孔との隙間に筒状弾性体を介在させているので、両者 の加工精度が低い場合でも、回転軸がロータに応力を作用させることがなく、ロ ータと固定子との摩擦状態は所定のものに保たれて、モータの出力特性が向上す るとともに、出力が安定する。

【０００６】

【実施例】

以下、図１に示す実施例により本考案をさらに詳細に説明する。なお、本考案 はこの実施例に限定されるものではない。 超音波モータは、基板１に円盤状の固定子２を取付け、固定子２の基板側に面 した外周部に圧電体３を接着し、その圧電体３により固定子２に進行波を生じさ せ、固定子２の基板１とは逆側に圧接したロータ４を回転させるようになってい る。なお固定子２に進行波を生じさせるためには、接着した圧電体３を２つの組 に区分し、各区分に９０°位相差のある高周波駆動信号を印加することにより２ 種類の定在波による振動を生じさせ、それらの合成により進行波を生じさせるよ うになっている。なお固定子２のロータ４側の外周部に放射状の突起２ａが設け られ、進行波を大きくしてロータ４に作用させられるようにしている。また固定 子２の外周部と接するロータ４の外周部に摩擦材４ａが接着され、固定子２の進 行波がロータ４に有効に作用するようにしている。

【０００７】 基板１の中央部は突出部１ａに形成され、その突出部１ａの上面に固定子２の 中央部が載せられて、ねじにより固定されている。また、基板１の突出部１ａの 上面と固定子２との環状の接触部に厚さ０．０１〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等 又はそれらの複合材からなる弾性板５が介在され、その弾性板５により基板１と 固定子２との加工精度の低い部分を吸収させて、固定子２の固有振動数を所定の ものにできるようになっている。

【０００８】 基板１と固定子２とロータ４の各中心孔に回転軸６が貫通され、回転軸６のロ ータ４側の端部に鍔材７が設けられる。そして鍔材７とロータ４との間に皿形の バネ材８を配置して、ロータ４を固定子２に圧接させるようになっている。バネ 材８は鍔材７に突起９により固定され、バネ材８と鍔材７との間に厚さ０．０１ 〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる弾性板１０が介在さ れて、両者の加工精度の低い部分を吸収するようにした。なお、バネ材８とロー タ４との間に摩擦材１１が介在され、ロータ４が回転されたときに、バネ材８と 鍔材７とを介して回転軸６が一体に回転されるようになっている。

【０００９】 また回転軸６の一端は基板１の中央孔に設けた軸受１２に保持され、回転軸６ の他端はケーシング１３に設けた軸受１４に保持されるとともに、その軸受１４ により回転軸６が軸方向に移動しないように保持されている。なおケーシング１ ３はロータ４や固定子２を覆い、基板１に固定されている。 さらにロータ４の中央孔と回転軸との間の隙間に、筒状弾性体１５が介在され 、両者の対向する部分の加工精度を吸収するようになっている。筒状弾性体１５ はゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材から形成され、その軸方向一端がロー タ４と鍔材７との間に係止されるように外周が突出するように肉厚に形成されて いる。なお本実施例では、ロータ４と回転軸６とは直接連結されていないが、回 転軸６をロータ４の中心孔に固定してロータ４の回転を直接回転軸６に伝達させ るように構成してもよい。また前記ではロータ４を固定子２に圧接させるために バネ材８を設けていたが、バネ材８を設けることなく、回転軸６の軸方向位置を 規制することによりロータ４を固定子２に圧接させるタイプの超音波モータに本 考案を適用できる。なお前記の弾性板５、１０や筒状弾性体１５は、熱伝導性の よいゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材から形成するのが望ましい。

【００１０】 上記実施例の超音波モータにおいて、基板１と固定子２との間に厚さ０．５ｍ ｍのゴム製の弾性板５を設けて（弾性板１０と筒状弾性体１５とは設けない）、 負荷トルク（ｋｇ−ｃｍ）に対する回転数（ｒｐｍ）と出力（Ｗ）とを測定した ところ、図２に示すようになった。また比較のため、弾性板５、１０及び筒状弾 性体１５を設けない従来例の超音波モータについての特性も同様に測定して図２ に示した。図２より、負荷トルクが大きくなるに従い、本考案の方が従来例より 特性が優れていることがわかる。

【００１１】

【考案の効果】

本考案の超音波モータによれば、基板と固定子との間、回転軸に設けた鍔材と バネ材との間、あるいは回転軸とロータの中心孔との隙間にゴム、樹脂、金属等 又はそれらの複合材から形成された弾性板や弾性体を介在させているので、各部 材の加工精度の低い部分を吸収でき、固定子の固有振動数が変わるようなことが なく、またロータと固定子との圧接力が所定値に保たれ、モータ出力が向上する とともに、回転数変化に対するトルクが安定したものとなる。さらに、回転軸か らロータに応力を作用させることがなく、ロータは固定子の進行波により安定に 回転する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の超音波モータの断面図である。

【図２】本考案と従来例における超音波モータの負荷ト
ルクに対する回転数特性と出力特性を示す特性図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 固定子 ４ ロータ ５ 弾性板 １０ 弾性板 １５ 筒状弾性体

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に固定した円盤状の固定子の一方の
   面に圧電素子を接着し、固定子の他方の面に円盤状ロー
   タを圧接して、固定子に生じる進行波によりロータを回
   転させる超音波モータにおいて、円盤状固定子の片側の
   面の内周部が基板に接して取付けられ、固定子と基板と
   の環状の接触部に厚さ０．０１〜２ｍｍのゴム、樹脂、
   金属等又はそれらの複合材からなる弾性板を介在させた
   ことを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 基板と固定子とロータの各中心孔に回転
   軸を貫通させ、回転軸の基板側とは反対側の端部に鍔材
   を設け、鍔材とロータとの間にロータを固定子に圧接さ
   せるバネ材を設けてロータと回転軸とを一体に回転させ
   るように構成し、バネ材と鍔材との接触部に厚さ０．０
   １〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材の
   弾性板を介在させた請求項１に記載の超音波モータ。
3. 【請求項３】 基板と固定子とロータの各中心孔に回転
   軸を貫通させ、回転軸の基板側とは反対側の端部に鍔材
   を設け、鍔材とロータとの間にロータを固定子に圧接さ
   せるバネ材を設けてロータと回転軸とを一体に回転させ
   るように構成し、ロータの中心孔と回転軸との間にゴ
   ム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる筒状弾性
   体を介在させた請求項１又は２に記載の超音波モータ。