JPH07108104B2 - 振動波モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、進行性振動波により駆動する振動波モータに
関するものである。

〈従来技術〉 振動波モータは例えば特開昭60-13481号の従来技術の説
明にも開示されているように、圧電振動子に周波電圧を
印加した時に生ずる振動運動を駆動に利用するもので、
従来の電磁モータに比べて巻線を必要としない為、構造
が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルクが得られ
るという利点があり、近年注目されている。

振動体に振動を励振する手段は、圧電素子及び電歪素子
及び磁歪素子など、周期的に変形する電気−機械エネル
ギー変換素子を用いればよいが、簡単の為、以後圧電素
子で説明する。

従来、振動波モータは振動体の振動により移動体を摩擦
駆動する為、通常、大きな振動を振動体に発生するよう
振動体を所望の振動モードで共振させて用いる。

また、その場合の振動体は、該振動体に発生する振動が
モータを構成する他の部材に伝わらない様にフエルト等
の吸振材を介して保持する支持方法が用いられるが、正
確な位置決めが不可能で、耐久性，メンテナンスの上で
も問題があった。また振動波モータを効率的に駆動させ
るためには一般的に振動体と移動体とを大きな力で加圧
接触させる必要があるが、かかる支持法に依れば加圧に
よる支持損失も加圧力が大きくなればなる程大きくなる
欠点があった。

この振動体の支持方法に関しては、以上のような吸振材
による支持法の改善策として、本出願人により、ピンな
どの保持体の屈曲振動子を用いてその振動の腹で支持す
る方法が提案されている（特願昭58-200371号）。

しかし、このピンの長さとそのピン間の間隙によって
は、振動体の振動に悪影響を与え進行性振動波を効率良
く発生させるこてができない場合があることが実験で確
認された。

〈発明の目的〉 本発明は、振動波モータの振動体を正確にかつ効率良く
支持され、しかも振動体の振動に悪影響を与えないよう
に支持する様にすることによって、従来の欠点を解消し
た振動波モータを提供することを目的とする。

〈実施例〉 第１図は本発明の一実施例の振動波モータの構成を示す
分解斜視図、第２図はその断面図、第３図は振動体近傍
の拡大図である。

第１図〜第３図において、１は固定カバー２をビス１に
より固定体10に固定するビス、３はスラスト軸受４を介
して回転軸５及び該回転軸５に接合されている移動体６
を振動体21に加圧接触させるバネである。尚、振動体21
は主に金属より構成される弾性体であり、圧電素子８が
接合されている。23は前記振動体21を固定リング22に固
定する支持ピンであり、図においては３本示されてい
る。また支持ピン23の一方は振動体21の中立軸位置に接
着により取り付けられており、他方は固定リング22に取
り付けられている。

ここで、第１の設定例として振動体21と支持ピン23が共
振運動するよう、支持ピン23の長さｌを定める。この場
合、支持ピン間隙δは、振動体21に発生する進行性振動
波の波長をλとすると、 を満足する様に決定されている。これは実験的にわかっ
た。

この時、支持ピン23の長さｌは次式で求まり、支持ピン
23と振動体21との接合部が振動の腹となる屈曲振動をす
る。

α……定数（2.365,5.498,8.639……） ω……振動体21の共振角振動波 但し I ……支持ピン23の断面２次モーメント A ……支持ピン23の断面積 E ……支持ピン23のヤング率 ρ……支持ピン23の密度 もし、支持ピン23の長さｌが共振振動しない長さである
時は、ピン接着部27が振動の不連続点として作用し、ピ
ン接着部27が振動の節となる時と、振動の腹となる時で
共振点がずれてしまう。即ち、うまく進行性振動波を発
生できなくなってしまう。

本発明の実施例としての第２の設定例は、第３図におい
て、一点鎖線25で示すように、支持ピン23は振動体21の
振動によって共振運動をしない長さにし、かつ支持ピン
23間隙δは、振動体21に発生する進行性振動波の波長を
λとすると、 を満足するものである。これは実験的にわかった。

支持ピン23の間隔が（３）を満たす場合には、支持ピン
23の長さｌは振動体21の振動と共振する長さにしてはい
けない。もし、支持ピン23の長さｌを振動体21の振動と
共振する長さとすると、振動体21が支持ピン23の振動を
強く受け、支持ピンを振動体との接合部の振動の位相が
一致しない為（（３）式より）、うまく進行性振動波が
発生しなくなる。

また支持ピン23の間隔が（３）を満たす場合には第３図
の一点鎖線に示す様に、支持ピン23の振動体21との接合
部の振動の振幅がやや小さくなることがあるが、進行性
振動波をうまく発生させることができる。

尚、第３図において、支持ピンの振動の状態を示す一点
鎖線は直線にて示してあるが、これは第１の実施例にお
いて点線で示した様に支持ピンが共振した場合の振幅と
の対比をさせるためであり、振幅は小さいが実際には第
１の設定例と同様に振動する。

以上説明した支持ピンの間隔と支持ピンの長さとの関係
は、第１図〜第３図に示すように、ピンが３本である場
合に限らず成立し、またピンの形状としては実施例に示
した様な円柱状のピンとは限らず、他の断面形状例えば
平板状でも良い。更に、本実施例においては、直線状の
支持ピンで説明したが、該支持ピンをＬ字型などの曲げ
た形状としてもよい。

また振動体21に接合されている圧電素子８に、前記支持
ピンを介して電力を供給する様にしてもよい。

また、本実施例においては、回転型のモータで説明した
が、リニアモータの場合も同様である。

〈発明の効果〉 以上説明した様に、本発明に依れば、振動波モータの支
持を行うに際し、該モータの振動体を支持する支持部材
の長さと該支持部材の間隙とを所定の関係にすることに
よって、振動体の振動に悪影響を与える事なく、正確な
位置に振動体を固定でき、また、加圧による支持損失も
少ないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構造を示す分解斜視図、第
２図はその断面図、第３図はその振動体21,該振動体21
を支持する支持ピン近傍の拡大図である。 ６は移動体、８は圧電素子、21は振動体、22は固定体、
23は支持ピンである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 「応用機械工学」第24巻第５号（1983年 ５月号）大河出版 ＰＰ．88−93 昭和58 年５月１日発行

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周波電圧に応じて周期的に変形する電気−
   機械エネルギー変換素子により振動体に進行性振動波を
   発生させ、該進行性振動波により前記振動体に接触させ
   た接触体と前記振動体とを相対的に移動させる振動波モ
   ータにおいて、前記振動体を間隔をあけて支持する複数
   の支持部材を前記進行性振動波の1/2波長の整数倍以外
   の間隔で設け、かつ前記支持部材の長さを前記進行性振
   動波と共振運動しないように設定したことを特徴とする
   振動波モータ。