JPH0710188B2 - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
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- JPH0710188B2 JPH0710188B2 JP61207608A JP20760886A JPH0710188B2 JP H0710188 B2 JPH0710188 B2 JP H0710188B2 JP 61207608 A JP61207608 A JP 61207608A JP 20760886 A JP20760886 A JP 20760886A JP H0710188 B2 JPH0710188 B2 JP H0710188B2
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- wave motor
- vibration
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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〕 本発明は振動体を電気−機械エネルギー変換素子によっ
て振動させて駆動する振動波モータに関する。
て振動させて駆動する振動波モータに関する。
始めに、曲げ振動の進行波を利用した振動波モータの原
理を第２図およびその下面図である第３図により説明す
る。同図に示すように、弾性体（例えば金属）よりなる
リング板状の振動体２の下面に第１群の電気−機械エネ
ルギー変換素子1a、および第２群の電気−機械エネルギ
ー変換素子1bが配列固着されている。これら電気−機械
エネルギー変換素子としては圧電素子、電歪素子、又は
磁歪素子などを用いることができるが、以下では電歪素
子で代表する。
理を第２図およびその下面図である第３図により説明す
る。同図に示すように、弾性体（例えば金属）よりなる
リング板状の振動体２の下面に第１群の電気−機械エネ
ルギー変換素子1a、および第２群の電気−機械エネルギ
ー変換素子1bが配列固着されている。これら電気−機械
エネルギー変換素子としては圧電素子、電歪素子、又は
磁歪素子などを用いることができるが、以下では電歪素
子で代表する。
先ず第１群電歪素子1aについて述べると、その全ての電
歪素子1aの上下面に電極膜（不図示）が設けられてお
り、これら電極は不図示の電気接続手段で上面電極同志
および下面電極同志が電気的に並列接続されていて、各
電歪素子1aに同時に電圧が印加されるようになってお
り、この電圧印加により各電歪素子は周方向に伸縮する
ように構成されている。そして各電歪素子1aは、隣り合
うものが互に逆の極性であるように（すなわち、一方の
ものが伸びるとき他方のものが縮むように）分極処理さ
れており、且つ のピッチを以て周方向に配列されている。
歪素子1aの上下面に電極膜（不図示）が設けられてお
り、これら電極は不図示の電気接続手段で上面電極同志
および下面電極同志が電気的に並列接続されていて、各
電歪素子1aに同時に電圧が印加されるようになってお
り、この電圧印加により各電歪素子は周方向に伸縮する
ように構成されている。そして各電歪素子1aは、隣り合
うものが互に逆の極性であるように（すなわち、一方の
ものが伸びるとき他方のものが縮むように）分極処理さ
れており、且つ のピッチを以て周方向に配列されている。
第２群電歪素子1bの構成および配列についても同様であ
る。
る。
第１群1aと第２群1bとは の奇数倍だけずらせて配置されている。また振動体２の
全周の長さはλの整数倍であるとする。なお、第１群1a
と第２群1bとの間の部分１′は電圧の印加がなく積極的
に伸縮作用をしない領域である。
全周の長さはλの整数倍であるとする。なお、第１群1a
と第２群1bとの間の部分１′は電圧の印加がなく積極的
に伸縮作用をしない領域である。
このような構成・配列において、第１群電歪素子1aのみ
に交流電圧を印加すると、振動体２は伸びる電歪素子1a
の部分では下方に凸に、縮む電歪素子1aの部分では上方
に凸になるような曲げ変形をする結果、振動体２の全周
に亘り曲げ振動の定在波（波長λ）が発生する。この場
合、各電歪素子1aの間の中間位置およびそこから おきの各位置が節になる。第２群電歪素子1bのみに交流
電圧を印加したときも同様に波長λの定在波が発生する
が、その節の位置は前記の定在波のそれに比べて だけずれたものとなる。
に交流電圧を印加すると、振動体２は伸びる電歪素子1a
の部分では下方に凸に、縮む電歪素子1aの部分では上方
に凸になるような曲げ変形をする結果、振動体２の全周
に亘り曲げ振動の定在波（波長λ）が発生する。この場
合、各電歪素子1aの間の中間位置およびそこから おきの各位置が節になる。第２群電歪素子1bのみに交流
電圧を印加したときも同様に波長λの定在波が発生する
が、その節の位置は前記の定在波のそれに比べて だけずれたものとなる。
第１群電歪素子1aに交流電圧を印加すると同時に、それ
とは電気的に90゜の位相差を持つ交流電圧を第２群電歪
素子1bに印加すれば、両者による定在波の合成の結果、
振動体２には周方向に進む曲げ振動の進行波が発生し、
その進行方向は上記印加電圧の位相差の正負によって決
まる。この曲げ振動の進行波においては、振動体２の厚
さの中立面上の点は上下方向振動をするだけであるが、
振動体２の上面および下面上の点は上下方向振動および
周方向振動の合成された一種の楕円運動をする。従っ
て、第２図において振動体２を回転しないように適宜支
持しておき、その上面にリング板状の移動体３（不図
示）を加圧接触させておけば、該移動体は振動体２の上
記楕円運動による摩擦力により駆動されて回転し、その
回転方向は電歪素子群1a,1bの印加電圧の位相差の正負
によって選択できる。以上が曲げ振動進行波を利用した
振動波モータの原理である。
とは電気的に90゜の位相差を持つ交流電圧を第２群電歪
素子1bに印加すれば、両者による定在波の合成の結果、
振動体２には周方向に進む曲げ振動の進行波が発生し、
その進行方向は上記印加電圧の位相差の正負によって決
まる。この曲げ振動の進行波においては、振動体２の厚
さの中立面上の点は上下方向振動をするだけであるが、
振動体２の上面および下面上の点は上下方向振動および
周方向振動の合成された一種の楕円運動をする。従っ
て、第２図において振動体２を回転しないように適宜支
持しておき、その上面にリング板状の移動体３（不図
示）を加圧接触させておけば、該移動体は振動体２の上
記楕円運動による摩擦力により駆動されて回転し、その
回転方向は電歪素子群1a,1bの印加電圧の位相差の正負
によって選択できる。以上が曲げ振動進行波を利用した
振動波モータの原理である。
ところで、このような振動波モータにおいて、電歪素子
の交流電圧を印加すべく電歪素子の電極にリード線を半
田付けすると、電歪素子の分極部に対する熱の影響が大
きいので、本出願人には先に、該電極に相応する導体パ
ターンを有するフレキシブルプリント回路板を電歪素子
の電極部に圧接し、該導体パターンを介して電歪素子の
電極に給電を行うことを提案した。しかし、このような
圧接だけではフレキシブルプリント回路板の導体パター
ンが振動体に発生する進行波の横振幅に追従しきれず、
該導体パターンが電歪素子の電極に対して接触不良を起
すことがあった。
の交流電圧を印加すべく電歪素子の電極にリード線を半
田付けすると、電歪素子の分極部に対する熱の影響が大
きいので、本出願人には先に、該電極に相応する導体パ
ターンを有するフレキシブルプリント回路板を電歪素子
の電極部に圧接し、該導体パターンを介して電歪素子の
電極に給電を行うことを提案した。しかし、このような
圧接だけではフレキシブルプリント回路板の導体パター
ンが振動体に発生する進行波の横振幅に追従しきれず、
該導体パターンが電歪素子の電極に対して接触不良を起
すことがあった。
本発明の目的は振動波モータの電気−機械エネルギー変
換素子にフレキシブルプリント回路板を介して給電し、
しかも接触不良のないようにすることを目的とする。
換素子にフレキシブルプリント回路板を介して給電し、
しかも接触不良のないようにすることを目的とする。
本発明は、振動体と、該振動体に接触する接触体と、前
記振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素子
と、該変換素子の伸縮作用により前記振動体を振動させ
て該振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モー
タにおいて、前記電気−機械エネルギーに変換素子に給
電するためのフレキシブルプリント回路板を該変換素子
に接着して該回路板の導体パターンを介して該変換素子
に給電し、更に弾性部材を前記回路板に圧接して前記変
換素子と該弾性部材とで該回路板を挟持した振動波モー
タを特徴とする。
記振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素子
と、該変換素子の伸縮作用により前記振動体を振動させ
て該振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モー
タにおいて、前記電気−機械エネルギーに変換素子に給
電するためのフレキシブルプリント回路板を該変換素子
に接着して該回路板の導体パターンを介して該変換素子
に給電し、更に弾性部材を前記回路板に圧接して前記変
換素子と該弾性部材とで該回路板を挟持した振動波モー
タを特徴とする。
第１図は本発明に係る振動波モータの実施例の一部断面
図を示している。図において、２は断面が台形をなすリ
ング状の振動体（前述の振動体２に相当する）である。
該振動体２の底面にはリング状の圧電体としての電歪素
子１が一体に接着されている。３はリング状の回転体
（前記の移動体３に相当）で、該回転体の鍔部3aは上記
振動体２の上面2aと当接し、前述の如く振動体２に発生
する進行性振動波にて回転する。該回転体３には溝部3b
が設けられ、該溝部とハウジング10に設けられたボール
押え環９およびボール受け８にて形成される軸受け部に
てボール７を受けており、回転体３の回転の円滑化をは
かっている。又、ハウジング10には切欠部10aが設けら
れ、ここから後記フレキシブルプリント回路板の一端を
外部に引出している。なお上記において、「リング状」
とは第１図で上方から見たときにリング状ということで
ある。
図を示している。図において、２は断面が台形をなすリ
ング状の振動体（前述の振動体２に相当する）である。
該振動体２の底面にはリング状の圧電体としての電歪素
子１が一体に接着されている。３はリング状の回転体
（前記の移動体３に相当）で、該回転体の鍔部3aは上記
振動体２の上面2aと当接し、前述の如く振動体２に発生
する進行性振動波にて回転する。該回転体３には溝部3b
が設けられ、該溝部とハウジング10に設けられたボール
押え環９およびボール受け８にて形成される軸受け部に
てボール７を受けており、回転体３の回転の円滑化をは
かっている。又、ハウジング10には切欠部10aが設けら
れ、ここから後記フレキシブルプリント回路板の一端を
外部に引出している。なお上記において、「リング状」
とは第１図で上方から見たときにリング状ということで
ある。
第４図（ａ）は電歪素子１の分極状態を示す図であり、
該電歪素子１は前述の第１群および第２群の各電歪素子
1aおよび1bにて相当するA,B2相の分極処理部A1〜A5およ
びB1〜B5を有している。このＡ相とＢ相は物理的に波長
λの1/4だけずれており、図中（＋）（−）は互いに分
極処理の方向が異なることを示している。A,B各相にお
ける隣り合う（＋）部および（−）部の長さの和は入力
する周波数によって定まる一波長λの長さに相当する。
該電歪素子１の上記振動体２の底面との接着面は第４図
（ｂ）の如く全面電極１−１となっており、又、該電歪
素子１の逆側の面は第４図（ｃ）の如くＡ相部に対応し
て電極1Aが、又、Ｂ相部に対して電極1Bが設けられると
共に、電歪素子の振動状態を検知するセンサー用電極Ｓ
（振動体の振動により電歪素子に発生する逆起電圧を検
知する電極）並びに共通電極Ｃが設けられている（これ
ら電極S,Cは第１図，第２図に示す中間部分１′に設け
られている）。該共通電極Ｃと第４図（ｂ）に示した電
極とは不図示の導電性樹脂により導通している。
該電歪素子１は前述の第１群および第２群の各電歪素子
1aおよび1bにて相当するA,B2相の分極処理部A1〜A5およ
びB1〜B5を有している。このＡ相とＢ相は物理的に波長
λの1/4だけずれており、図中（＋）（−）は互いに分
極処理の方向が異なることを示している。A,B各相にお
ける隣り合う（＋）部および（−）部の長さの和は入力
する周波数によって定まる一波長λの長さに相当する。
該電歪素子１の上記振動体２の底面との接着面は第４図
（ｂ）の如く全面電極１−１となっており、又、該電歪
素子１の逆側の面は第４図（ｃ）の如くＡ相部に対応し
て電極1Aが、又、Ｂ相部に対して電極1Bが設けられると
共に、電歪素子の振動状態を検知するセンサー用電極Ｓ
（振動体の振動により電歪素子に発生する逆起電圧を検
知する電極）並びに共通電極Ｃが設けられている（これ
ら電極S,Cは第１図，第２図に示す中間部分１′に設け
られている）。該共通電極Ｃと第４図（ｂ）に示した電
極とは不図示の導電性樹脂により導通している。
再び第１図に戻り、11は給電用フレキシブルプリント回
路板（FPCと略称する）、４はフエルト等の弾性部材よ
りなる吸振体であり、皿バネ５により、吸振体４を介し
て前記諸要素11・1,2を上方に押し上げ、振動体２の上
面2aと移動体３の鍔部3aとを弾力的に圧接させている。
路板（FPCと略称する）、４はフエルト等の弾性部材よ
りなる吸振体であり、皿バネ５により、吸振体４を介し
て前記諸要素11・1,2を上方に押し上げ、振動体２の上
面2aと移動体３の鍔部3aとを弾力的に圧接させている。
FPC11の上面には第４図（ｃ）に示す電歪素子１の下面
電極配置に対応し、移動体３の回転方向である振動体２
の延出方向に複数に分割されたくし歯状の導体パターン
11′が第５図の如く形成されている。第６図はFPC11の
導体パターンと電歪素子１の下面電極配置（第４図
（ｃ））との位置関係を示す配設図であり、FPC11はこ
のような配設関係になるように導電性接着剤で電歪素子
１の下面電極に接着されている。
電極配置に対応し、移動体３の回転方向である振動体２
の延出方向に複数に分割されたくし歯状の導体パターン
11′が第５図の如く形成されている。第６図はFPC11の
導体パターンと電歪素子１の下面電極配置（第４図
（ｃ））との位置関係を示す配設図であり、FPC11はこ
のような配設関係になるように導電性接着剤で電歪素子
１の下面電極に接着されている。
第７図は動作説明用断面図で、同図（ａ）はFPC11を単
に圧接した先に提案した例、同図（ｂ）はFPCを導電性
接着剤で接着した本発明実施例である。11′はFPC11の
導体パターン、11bはポリアミド等の絶縁性のFPCベース
部、13は導電性接着剤である。導電性接着剤層13には第
４図（ｃ）の電極1A,1B,C,Sの境目に対応して切れ目1
3′を設ける。先に提案した例の第７図（ａ）の場合、
振動体に進行波が発生しているとき、FPCが振動吸収体
４を介して圧接されていても前記進行波に追従しきれ
ず、導体パターン11′は圧電素子１と接触しない部分が
発生しやすい。それに対して、本発明実施例の第７図
（ｂ）の場合、導電性接着剤13で、FPCが圧電素子１に
接着されていること及び弾性体としての吸振体４が皿バ
ネ５によりFPC11を圧接している為、その導体パターン
と圧電素子１の導通不良は発生しない。すなわち、振動
体の進行波の波形にならってFPC11及び吸振体４も変形
し且つ吸振体４によりEPC11は弾性的に挟持させている
ので、常時FPCの導体パターンと圧電素子電極との安定
した接触が行なわれて電圧が圧電素子電極に印加され
る。又、長期の駆動によってFPC11が圧電素子１に対し
て相対的にずれて動いてしまうこともなく、耐久性にも
すぐれている。
に圧接した先に提案した例、同図（ｂ）はFPCを導電性
接着剤で接着した本発明実施例である。11′はFPC11の
導体パターン、11bはポリアミド等の絶縁性のFPCベース
部、13は導電性接着剤である。導電性接着剤層13には第
４図（ｃ）の電極1A,1B,C,Sの境目に対応して切れ目1
3′を設ける。先に提案した例の第７図（ａ）の場合、
振動体に進行波が発生しているとき、FPCが振動吸収体
４を介して圧接されていても前記進行波に追従しきれ
ず、導体パターン11′は圧電素子１と接触しない部分が
発生しやすい。それに対して、本発明実施例の第７図
（ｂ）の場合、導電性接着剤13で、FPCが圧電素子１に
接着されていること及び弾性体としての吸振体４が皿バ
ネ５によりFPC11を圧接している為、その導体パターン
と圧電素子１の導通不良は発生しない。すなわち、振動
体の進行波の波形にならってFPC11及び吸振体４も変形
し且つ吸振体４によりEPC11は弾性的に挟持させている
ので、常時FPCの導体パターンと圧電素子電極との安定
した接触が行なわれて電圧が圧電素子電極に印加され
る。又、長期の駆動によってFPC11が圧電素子１に対し
て相対的にずれて動いてしまうこともなく、耐久性にも
すぐれている。
上記の実施例では、接着剤として導電性接着剤を用いた
が、エポキシ系接着剤その他の有機接着剤など、絶縁性
の接着剤でFPCベース部のみを接着しても同様な効果が
得られる。
が、エポキシ系接着剤その他の有機接着剤など、絶縁性
の接着剤でFPCベース部のみを接着しても同様な効果が
得られる。
更に、絶縁性の接着剤で接着する場合、接着膜厚を薄く
すれば導体パターン11′までも接着して良い。何故な
ら、FPCの導体パターンの面と圧電素子の電極面とは表
面粗さに起因する微細な凹凸があり、絶縁性接着剤が十
分薄く塗布されているならば、FPCの導体パターンの面
と圧電素子の電極面との表面粗さの凹凸は互に接触する
からである。
すれば導体パターン11′までも接着して良い。何故な
ら、FPCの導体パターンの面と圧電素子の電極面とは表
面粗さに起因する微細な凹凸があり、絶縁性接着剤が十
分薄く塗布されているならば、FPCの導体パターンの面
と圧電素子の電極面との表面粗さの凹凸は互に接触する
からである。
以上のように、本発明によれば、電気−機械エネルギー
変換素子に給電するためのFPCを該変換素子に接着して
該FPCの導体パターンを介して該変換素子に給電し、更
に弾性部材を該FPCに圧接して該変換素子と該弾性部材
とで該FPCを挟持したことにより、振動の発生による導
通不良やFPCのずれを防止できる。また接着をすること
により、空気との接触を断つことになるので、腐蝕や異
物の侵入も防止できる効果がある。
変換素子に給電するためのFPCを該変換素子に接着して
該FPCの導体パターンを介して該変換素子に給電し、更
に弾性部材を該FPCに圧接して該変換素子と該弾性部材
とで該FPCを挟持したことにより、振動の発生による導
通不良やFPCのずれを防止できる。また接着をすること
により、空気との接触を断つことになるので、腐蝕や異
物の侵入も防止できる効果がある。
また、実施例のように、FPCの導体パターンを振動体の
延出方向に分割されたくし歯状として接着したので、接
着度を大きくすることができる。
延出方向に分割されたくし歯状として接着したので、接
着度を大きくすることができる。
第１図は本発明の振動波モーターの実施例の要部断面
図、第２図および第３図は振動波モーターの原理を説明
する説明図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図示
の電歪素子の分極状態および電極配置を示す図、第５図
は第１図示のフレキシブルプリント回路板の構成を示す
平面図、第６図は第５図示のフレキシブルプリント回路
板の電歪素子への配設を示す説明図、第７図（ａ），
（ｂ）は進行性振動波が発生している時のフレキシブル
プリント回路板の導体パターンと圧電素子の電極との接
触状態を先に提案した例および本発明実施例について示
す断面図である。 １……圧電素子、２……振動体 ６……移動体 11……フレキシブルプリント回路板 13……接着剤
図、第２図および第３図は振動波モーターの原理を説明
する説明図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第１図示
の電歪素子の分極状態および電極配置を示す図、第５図
は第１図示のフレキシブルプリント回路板の構成を示す
平面図、第６図は第５図示のフレキシブルプリント回路
板の電歪素子への配設を示す説明図、第７図（ａ），
（ｂ）は進行性振動波が発生している時のフレキシブル
プリント回路板の導体パターンと圧電素子の電極との接
触状態を先に提案した例および本発明実施例について示
す断面図である。 １……圧電素子、２……振動体 ６……移動体 11……フレキシブルプリント回路板 13……接着剤
Claims (2)
- 【請求項１】振動体と、該振動体に接触する接触体と、
前記振動体に設けられた電気−機械エネルギー変換素子
と、該変換素子の伸縮作用により前記振動体を振動させ
て該振動体と前記接触体とを相対移動させる振動波モー
タにおいて、前記電気−機械エネルギーに変換素子に給
電するためのフレキシブルプリント回路板を該変換素子
に接着して該回路板の導体パターンを介して該変換素子
に給電し、更に弾性部材を前記回路板に圧接して前記変
換素子と該弾性部材とで該回路板を挟持したことを特徴
とする振動波モータ。 - 【請求項２】上記フレキシブルプリント回路板の上記導
体パターンは、上記振動体での相対移動の方向に複数に
分割されたくし歯状であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の振動波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207608A JPH0710188B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 振動波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61207608A JPH0710188B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 振動波モ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6364581A JPS6364581A (ja) | 1988-03-23 |
| JPH0710188B2 true JPH0710188B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=16542598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61207608A Expired - Lifetime JPH0710188B2 (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0710188B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01120794U (ja) * | 1988-02-10 | 1989-08-16 | ||
| JPH01123488U (ja) * | 1988-02-15 | 1989-08-22 | ||
| JPH03101190U (ja) * | 1990-01-30 | 1991-10-22 | ||
| JP2862634B2 (ja) * | 1990-05-25 | 1999-03-03 | アスモ株式会社 | 超音波モータ |
| JP2524067Y2 (ja) * | 1990-06-26 | 1997-01-29 | セイコーエプソン株式会社 | 波動モータの導通構造 |
| JP3276100B2 (ja) * | 1995-05-15 | 2002-04-22 | 松下電器産業株式会社 | 超音波モータ |
| JP2969447B2 (ja) * | 1998-01-29 | 1999-11-02 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 超音波モータ及び超音波モータの製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6051477A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-22 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 圧電モ−タ |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61207608A patent/JPH0710188B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6364581A (ja) | 1988-03-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |