JPH07194148A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
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- JPH07194148A JPH07194148A JP5330450A JP33045093A JPH07194148A JP H07194148 A JPH07194148 A JP H07194148A JP 5330450 A JP5330450 A JP 5330450A JP 33045093 A JP33045093 A JP 33045093A JP H07194148 A JPH07194148 A JP H07194148A
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- Japan
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- resonator
- rotor
- vibration
- motor
- ultrasonic motor
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 特にロータからの振動の外部への伝播を軽減
する。 【構成】 ロータ１０１と第１共振子１０４ａと第２共
振子１０４ｂとがこの順に配置され、第１共振子１０４
ａと第２共振子１０４ｂとの間に、回転軸線方向の振動
を発生する超音波振動子が挟持された超音波モータにお
いて、ロータ１０１と第２共振子１０４ｂの各外端側が
共振振動の節となるように振動条件を設定した。
する。 【構成】 ロータ１０１と第１共振子１０４ａと第２共
振子１０４ｂとがこの順に配置され、第１共振子１０４
ａと第２共振子１０４ｂとの間に、回転軸線方向の振動
を発生する超音波振動子が挟持された超音波モータにお
いて、ロータ１０１と第２共振子１０４ｂの各外端側が
共振振動の節となるように振動条件を設定した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波モータに関す
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】超音波モータは、圧電素子等からなる超
音波振動子の振動により回転力を得る新しい原理に基づ
くモータである。
音波振動子の振動により回転力を得る新しい原理に基づ
くモータである。
【０００３】そのため、超音波振動子の振動が外部（モ
ータの固定用部材や被駆動物）に伝播し、外部のものを
振動させたり、逆に外部の構成物の影響で超音波振動子
の固有振動モードが変化したりするという問題がある。
これらはモータの安定性や効率を悪化させる原因とな
る。
ータの固定用部材や被駆動物）に伝播し、外部のものを
振動させたり、逆に外部の構成物の影響で超音波振動子
の固有振動モードが変化したりするという問題がある。
これらはモータの安定性や効率を悪化させる原因とな
る。
【０００４】その対策として、従来では、駆動力の発生
に欠かせない振動部分と、振動を伝えたくない部分（例
えばケーシング）との間に、吸振性の高い材料（例えば
ゴム）を介在させたり、モータ固定部材として薄い板や
細い棒等の振動の伝わりにくい部材を用いる方法がとら
れていた。
に欠かせない振動部分と、振動を伝えたくない部分（例
えばケーシング）との間に、吸振性の高い材料（例えば
ゴム）を介在させたり、モータ固定部材として薄い板や
細い棒等の振動の伝わりにくい部材を用いる方法がとら
れていた。
【０００５】これらの技術は、既に生じている振動を遮
断するという考えに基づくものであるが、本来、超音波
モータの駆動力を生むための振動部分（振動体とロータ
の境界）以外の振動は、モータの機能として不必要なも
のであるから、このような外部との境界における振動
は、エネルギーの損失をもたらす。
断するという考えに基づくものであるが、本来、超音波
モータの駆動力を生むための振動部分（振動体とロータ
の境界）以外の振動は、モータの機能として不必要なも
のであるから、このような外部との境界における振動
は、エネルギーの損失をもたらす。
【０００６】そこで、これを改善するものとして、特開
平４−１０１６７５号公報に記載の超音波モータが提案
されている。
平４−１０１６７５号公報に記載の超音波モータが提案
されている。
【０００７】この超音波モータは、振動体を第１共振子
と第２共振子とに分離してこの間に超音波振動子を挾
み、ロータ側の第１共振子を低剛性、ケーシング側の第
２共振子を高剛性とし、該高剛性の第２共振子をケーシ
ングに固定することにより、振動体の振動がケーシング
に伝わり難い構成としたものである。
と第２共振子とに分離してこの間に超音波振動子を挾
み、ロータ側の第１共振子を低剛性、ケーシング側の第
２共振子を高剛性とし、該高剛性の第２共振子をケーシ
ングに固定することにより、振動体の振動がケーシング
に伝わり難い構成としたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
４−１０１６７５号公報に記載の超音波モータにおいて
も、ロータを介しての被駆動物への振動伝播の問題につ
いては考慮されていなかった。より正確に言うと、従来
は、ロータの振動は、超音波モータの駆動力を取出すた
めには必要不可欠であり、従ってロータへの振動の伝播
は大きければ大きい程良いという発想しかなかった。
４−１０１６７５号公報に記載の超音波モータにおいて
も、ロータを介しての被駆動物への振動伝播の問題につ
いては考慮されていなかった。より正確に言うと、従来
は、ロータの振動は、超音波モータの駆動力を取出すた
めには必要不可欠であり、従ってロータへの振動の伝播
は大きければ大きい程良いという発想しかなかった。
【０００９】そのため、必然的に、特に高トルク超音波
モータ（例えば出願人が特願平５−２６７１６７で提案
した未公知の高トルク超音波モータ）を実現するために
ロータを振動体に強く押し付けるようにした場合には、
振動体からロータへの振動伝達率が大きくなり、その結
果、ロータの振動が大きくなって、ロータ自体における
振動損失やロータを介して被駆動物に伝播される振動
（回転トルク以外のエネルギ伝播）が無視できなくなる
という問題があった。
モータ（例えば出願人が特願平５−２６７１６７で提案
した未公知の高トルク超音波モータ）を実現するために
ロータを振動体に強く押し付けるようにした場合には、
振動体からロータへの振動伝達率が大きくなり、その結
果、ロータの振動が大きくなって、ロータ自体における
振動損失やロータを介して被駆動物に伝播される振動
（回転トルク以外のエネルギ伝播）が無視できなくなる
という問題があった。
【００１０】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであって、ロータを介して外部へ伝播され
る振動を低減し、静粛性と効率の向上を図るようにした
超音波モータを提供することをその目的としている。
なされたものであって、ロータを介して外部へ伝播され
る振動を低減し、静粛性と効率の向上を図るようにした
超音波モータを提供することをその目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
軸線方向にロータと第１共振子と第２共振子とがこの順
に配置され、第１共振子と第２共振子との間に、回転軸
線方向の振動を発生する超音波振動子が挟持され、第１
共振子とロータの接触部に生じる振動によってロータに
回転駆動力を与える超音波モータにおいて、前記ロータ
と第２共振子の各々の外端側が共振振動の節となるよう
に振動条件を設定したことにより、上記課題を解決した
ものである。
軸線方向にロータと第１共振子と第２共振子とがこの順
に配置され、第１共振子と第２共振子との間に、回転軸
線方向の振動を発生する超音波振動子が挟持され、第１
共振子とロータの接触部に生じる振動によってロータに
回転駆動力を与える超音波モータにおいて、前記ロータ
と第２共振子の各々の外端側が共振振動の節となるよう
に振動条件を設定したことにより、上記課題を解決した
ものである。
【００１２】請求項２の発明は、請求項１において、前
記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節と
なるような振動条件を、振動モードを変更することによ
り実現したことにより、上記課題を解決したものであ
る。
記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節と
なるような振動条件を、振動モードを変更することによ
り実現したことにより、上記課題を解決したものであ
る。
【００１３】請求項３の発明は、回転軸線方向にロータ
と第１共振子と第２共振子とがこの順に配置され、第１
共振子と第２共振子との間に、回転軸線方向の振動を発
生する超音波振動子が挟持され、第１共振子とロータの
接触部に生じる振動によってロータに回転駆動力を与え
る超音波モータにおいて、前記ロータと第２共振子を同
程度の高剛性に構成し、第１共振子をそれより低剛性に
構成したことにより、上記課題を解決したものである。
と第１共振子と第２共振子とがこの順に配置され、第１
共振子と第２共振子との間に、回転軸線方向の振動を発
生する超音波振動子が挟持され、第１共振子とロータの
接触部に生じる振動によってロータに回転駆動力を与え
る超音波モータにおいて、前記ロータと第２共振子を同
程度の高剛性に構成し、第１共振子をそれより低剛性に
構成したことにより、上記課題を解決したものである。
【００１４】請求項４の発明は、請求項３において、前
記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節と
なるように振動モードを設定し、前記共振振動の対称点
を境界として、ロータ側の領域と第２共振子側の領域の
固有振動数が等しくなるように、ロータの剛性を設定し
たことにより上記課題を解決したものである。
記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節と
なるように振動モードを設定し、前記共振振動の対称点
を境界として、ロータ側の領域と第２共振子側の領域の
固有振動数が等しくなるように、ロータの剛性を設定し
たことにより上記課題を解決したものである。
【００１５】請求項５の発明は、請求項１〜４におい
て、前記ロータと第１共振子の接触部が、共振振動の腹
となるように振動モードを設定したことにより、上記課
題を解決したものである。
て、前記ロータと第１共振子の接触部が、共振振動の腹
となるように振動モードを設定したことにより、上記課
題を解決したものである。
【００１６】
【作用】請求項１の発明では、ロータと第２共振子の各
々の外端側が振動の節となるから、その部分があまり振
動しなくなる。よって、外部に振動を伝播することがな
く、又、逆に外部の影響を受けて振動部分の固有振動モ
ードが変化することもなくなり、常に安定した状態で効
率良くモータ出力を取り出すことができる。
々の外端側が振動の節となるから、その部分があまり振
動しなくなる。よって、外部に振動を伝播することがな
く、又、逆に外部の影響を受けて振動部分の固有振動モ
ードが変化することもなくなり、常に安定した状態で効
率良くモータ出力を取り出すことができる。
【００１７】請求項２の発明では、振動モード（特に次
数）を適当に選ぶことで、ロータと第２共振子の各外端
側を振動の節とすることができるので、従来のハード構
成をそのまま採用しながら、外部への振動の伝播を抑え
ることができる。
数）を適当に選ぶことで、ロータと第２共振子の各外端
側を振動の節とすることができるので、従来のハード構
成をそのまま採用しながら、外部への振動の伝播を抑え
ることができる。
【００１８】請求項３の発明では、中央に位置する第１
共振子を低剛性とし、両端のロータ及び第２共振子を同
程度の高剛性としたので、両端を容易に節とすることが
でき、中央部のみを大きく振動させることができる。
共振子を低剛性とし、両端のロータ及び第２共振子を同
程度の高剛性としたので、両端を容易に節とすることが
でき、中央部のみを大きく振動させることができる。
【００１９】請求項４の発明では、振動の対称点の両
側、つまりロータを含む領域と第２共振子を含む領域と
で同じような振動が起こることになるため、振動の節を
設定するのが容易になる。
側、つまりロータを含む領域と第２共振子を含む領域と
で同じような振動が起こることになるため、振動の節を
設定するのが容易になる。
【００２０】請求項５の発明では、ロータと第１共振子
の接触部に、共振振動の腹を位置させるので、同一の超
音波振動子、同一の印加電圧、同一の押付力であって
も、ロータの駆動トルクを効率良く取り出すことができ
る。
の接触部に、共振振動の腹を位置させるので、同一の超
音波振動子、同一の印加電圧、同一の押付力であって
も、ロータの駆動トルクを効率良く取り出すことができ
る。
【００２１】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２２】図３において、ロータ１０１は、回転軸１
０２に固定されている。回転軸１０２はケーシング１０
３に軸受Ｂを介して軸方向移動可能且つ回転可能に設け
られている。ロータ１０１の端面１０１a には共振子
（振動体）１０４が部分的に接して設けられている。
０２に固定されている。回転軸１０２はケーシング１０
３に軸受Ｂを介して軸方向移動可能且つ回転可能に設け
られている。ロータ１０１の端面１０１a には共振子
（振動体）１０４が部分的に接して設けられている。
【００２３】共振子１０４は、軸線方向に沿って第１共
振子１０４a と第２共振子１０４bとに２分割されてお
り、該第１共振子１０４a と第２共振子１０４b との間
に２層の超音波振動子１０５が挾着されている。
振子１０４a と第２共振子１０４bとに２分割されてお
り、該第１共振子１０４a と第２共振子１０４b との間
に２層の超音波振動子１０５が挾着されている。
【００２４】超音波振動子１０５には、図４に示すよう
に、８個の扇形の圧電素子１０５a〜１０５h が円周上
に分割して設けられ、同図に示されるように配線されて
いる。又、各圧電素子１０５a 〜１０５h の中央にボル
ト１０６が貫通する孔１１５が形成されている。
に、８個の扇形の圧電素子１０５a〜１０５h が円周上
に分割して設けられ、同図に示されるように配線されて
いる。又、各圧電素子１０５a 〜１０５h の中央にボル
ト１０６が貫通する孔１１５が形成されている。
【００２５】又、超音波振動子１０５は、扇形に分離し
た圧電素子を円周方向に複数（図示の例で８個）並べて
もよく、又、１枚の圧電素子の分極方向を扇形に区分す
るようにしてもよい。
た圧電素子を円周方向に複数（図示の例で８個）並べて
もよく、又、１枚の圧電素子の分極方向を扇形に区分す
るようにしてもよい。
【００２６】一方、回転軸１０２にはねじ１０２a が切
られており、該ねじ１０２a にはナット１０９が螺合さ
れている。又、スプリング１１０によって離反方向に付
勢される２個のスペーサ１１１が軸受Ｂとナット１０９
とに接して設けられ、該ナット１０９を回転させること
によりスプリング１１０の付勢力を変更し、ロータ１０
１の端面１０１a と第１共振子１０４a の解放端面１１
３との圧着力（振動体に対するロータの押付力）を可変
としている。
られており、該ねじ１０２a にはナット１０９が螺合さ
れている。又、スプリング１１０によって離反方向に付
勢される２個のスペーサ１１１が軸受Ｂとナット１０９
とに接して設けられ、該ナット１０９を回転させること
によりスプリング１１０の付勢力を変更し、ロータ１０
１の端面１０１a と第１共振子１０４a の解放端面１１
３との圧着力（振動体に対するロータの押付力）を可変
としている。
【００２７】前記第１共振子１０４a は、超音波振動子
１０５の振動を受けて「斜板の首振り揺動を複数結合し
た運動と等価な運動」を発生するべく、弾性材料（剛性
の低い材料）によって構成されている。又、この第１共
振子１０４a には円錘状の凹部１１２が設けられてお
り、剛性がより小さくなるように工夫してある。
１０５の振動を受けて「斜板の首振り揺動を複数結合し
た運動と等価な運動」を発生するべく、弾性材料（剛性
の低い材料）によって構成されている。又、この第１共
振子１０４a には円錘状の凹部１１２が設けられてお
り、剛性がより小さくなるように工夫してある。
【００２８】これに対し、第２共振子１０４b は、第１
共振子１０４a と同一、又はこれより剛性の高い材料で
構成されている。この第２共振子１０４b は、最低限の
加工しか行われておらず、フランジ１０７が形成されて
いることと相まって第１共振子１０４a に比べ高剛性と
なるように設計されている。
共振子１０４a と同一、又はこれより剛性の高い材料で
構成されている。この第２共振子１０４b は、最低限の
加工しか行われておらず、フランジ１０７が形成されて
いることと相まって第１共振子１０４a に比べ高剛性と
なるように設計されている。
【００２９】又、ロータ１０１についても、第２共振子
１０４b と同程度の高い剛性を持つように設計されてい
る。具体的には第１共振子１０４a 、第２共振子１０４
b 、ロータ１０１の剛性の違いを作り出すために、第１
共振子１０４a はアルミニウム材で構成され、第２共振
子１０４b 及びロータ１０１は鋼材で製作されている。
そして、第２共振子１０４b とロータ１０１の剛性を揃
えるために、ロータ１０１の厚さが適当に調節・設定さ
れている（後述）。
１０４b と同程度の高い剛性を持つように設計されてい
る。具体的には第１共振子１０４a 、第２共振子１０４
b 、ロータ１０１の剛性の違いを作り出すために、第１
共振子１０４a はアルミニウム材で構成され、第２共振
子１０４b 及びロータ１０１は鋼材で製作されている。
そして、第２共振子１０４b とロータ１０１の剛性を揃
えるために、ロータ１０１の厚さが適当に調節・設定さ
れている（後述）。
【００３０】このような設計を行うと、ロータ１０１、
第１共振子１０４a 及び第２共振子１０４b の各部分の
固有振動数の値の相違から加振する周波数によっては、
低剛性の第１共振子１０４a の部分のみが激しく振動す
るモードを形成させることができる。即ち、第２共振子
１０４b とロータ１０１の各々の外端部に、共振振動の
節を作るような振動を起こすことができる。
第１共振子１０４a 及び第２共振子１０４b の各部分の
固有振動数の値の相違から加振する周波数によっては、
低剛性の第１共振子１０４a の部分のみが激しく振動す
るモードを形成させることができる。即ち、第２共振子
１０４b とロータ１０１の各々の外端部に、共振振動の
節を作るような振動を起こすことができる。
【００３１】従って、ロータ１０１と第２共振子１０４
b の特に外端部を、ほとんど振動しないようにすること
ができ、この結果、第２共振子１０４b に設けたフラン
ジ１０７を介してケーシング１０３に固定することによ
り該ケーシング１０３に振動がほとんど伝達されず、し
かもロータ１０１を介して被駆動物に振動がほとんど伝
達されない超音波モータを得ることができる。
b の特に外端部を、ほとんど振動しないようにすること
ができ、この結果、第２共振子１０４b に設けたフラン
ジ１０７を介してケーシング１０３に固定することによ
り該ケーシング１０３に振動がほとんど伝達されず、し
かもロータ１０１を介して被駆動物に振動がほとんど伝
達されない超音波モータを得ることができる。
【００３２】次に、ロータ１０１の剛性をより具体的に
どの程度に設定するかについて説明する。
どの程度に設定するかについて説明する。
【００３３】上述したように、ロータ１０１、第１共振
子１０４a 、第２共振子１０４b が軸方向に並んだ形の
振動部分の両端を共振振動の節となるように励振するの
で、振動の対称点となる節又は腹の部分が存在すること
になる。従って、この対称点が概略前記した振動部分
（ロータ１０１、第１共振子１０４a 、第２共振子１０
４b ）の中央に位置するようにし、さらにこの対称点を
境界とする２つの領域（一方はロータ１０１側、他方は
第２共振子１０４b 側）が同じ固有振動数を持つよう
に、ロータ１０１の剛性を設定するようにする。
子１０４a 、第２共振子１０４b が軸方向に並んだ形の
振動部分の両端を共振振動の節となるように励振するの
で、振動の対称点となる節又は腹の部分が存在すること
になる。従って、この対称点が概略前記した振動部分
（ロータ１０１、第１共振子１０４a 、第２共振子１０
４b ）の中央に位置するようにし、さらにこの対称点を
境界とする２つの領域（一方はロータ１０１側、他方は
第２共振子１０４b 側）が同じ固有振動数を持つよう
に、ロータ１０１の剛性を設定するようにする。
【００３４】図１はロータ１０１の厚さ（軸方向の実効
厚さ）Ｘの違いによる振動の対称点の位置の違いを示し
ている。この図に示すように、ロータ１０１の厚さＸを
大きくして（図の左は厚さＸ＝５であるが、右は厚さＸ
＝１５としている）、第２共振子１０４b と剛性を等し
くし、振動の対称点（この場合は「節」）の位置を振動
部分の長さ方向（軸方向）の略中央に設定した場合、振
動部分の対称点を境にして両側がほぼ同じ態様で振動す
ることになり、モータの両端を節に設定するのが容易に
なると共に、振動が安定する。
厚さ）Ｘの違いによる振動の対称点の位置の違いを示し
ている。この図に示すように、ロータ１０１の厚さＸを
大きくして（図の左は厚さＸ＝５であるが、右は厚さＸ
＝１５としている）、第２共振子１０４b と剛性を等し
くし、振動の対称点（この場合は「節」）の位置を振動
部分の長さ方向（軸方向）の略中央に設定した場合、振
動部分の対称点を境にして両側がほぼ同じ態様で振動す
ることになり、モータの両端を節に設定するのが容易に
なると共に、振動が安定する。
【００３５】更に、モータから大きな出力を取り出すと
いう観点より、振動モードの次数について検討してみ
る。
いう観点より、振動モードの次数について検討してみ
る。
【００３６】図２は、ロータ１０１の剛性が低い従来例
と本発明との振動の違いを比較して示している。本図で
は、次数の違いによる振幅の違いをも示している。従来
例では第２共振子１０４b の外端側については、これが
節となるような配慮はあったものの、ロータ１０１の剛
性が低いため、ロータ１０１の外端部は振動の節となら
ず、振動の腹となっていた。それは、ロータ１０１につ
いては、トルクを大きく取り出すには大きく振動した方
がいいという思想があったためでもあった。一方、本発
明では、ロータ１０１の剛性を高く確保したため、ロー
タ１０１と第２共振子１０４b の外端部を振動の節とす
ることができる。
と本発明との振動の違いを比較して示している。本図で
は、次数の違いによる振幅の違いをも示している。従来
例では第２共振子１０４b の外端側については、これが
節となるような配慮はあったものの、ロータ１０１の剛
性が低いため、ロータ１０１の外端部は振動の節となら
ず、振動の腹となっていた。それは、ロータ１０１につ
いては、トルクを大きく取り出すには大きく振動した方
がいいという思想があったためでもあった。一方、本発
明では、ロータ１０１の剛性を高く確保したため、ロー
タ１０１と第２共振子１０４b の外端部を振動の節とす
ることができる。
【００３７】この場合、第１共振子１０４a とロータ１
０１の「接触部分」が大きく振動することが望まれる。
このために、使用する振動モードの次数を、上記接触部
分が振動の腹の位置にくるように設定する。通常、接触
部分は、モータの中央ではなく、端の方に設定されてい
るため、１次モードよりも、２次、３次のモードの方が
適切であることが図から分かる。
０１の「接触部分」が大きく振動することが望まれる。
このために、使用する振動モードの次数を、上記接触部
分が振動の腹の位置にくるように設定する。通常、接触
部分は、モータの中央ではなく、端の方に設定されてい
るため、１次モードよりも、２次、３次のモードの方が
適切であることが図から分かる。
【００３８】ところで、前述したように第１共振子１０
４a には円錘状の凹部１１２が形成されており、該第１
共振子１０４a の解放端面１１３がロータ１０１の端面
１０１a と接するようになっている。解放端面１１３の
断面形状はこの実施例では円弧形状となっているがテー
パ形状等であってもよい。
４a には円錘状の凹部１１２が形成されており、該第１
共振子１０４a の解放端面１１３がロータ１０１の端面
１０１a と接するようになっている。解放端面１１３の
断面形状はこの実施例では円弧形状となっているがテー
パ形状等であってもよい。
【００３９】ロータ１０１の端面１０１a は、共振子１
０４が変形しながら接触するものであるため、該共振子
１０４の振動変位を有効に取出すために僅かに傾斜する
円錘面とされている。
０４が変形しながら接触するものであるため、該共振子
１０４の振動変位を有効に取出すために僅かに傾斜する
円錘面とされている。
【００４０】共振子１０４、具体的には第１共振子１０
４a の解放端面１１３とロータ１０１０１の表面には摩
耗防止のための表面処理が施される。従来の超音波モー
タの場合は比較的軟質の樹脂（例えばポリイミド、ＰＰ
Ｓ等）をライニング材として用いることができる。一
方、出願人が特願平５−２６７１６７で提案した未公知
の高トルク超音波モータの場合は、例えば、第１共振子
１０４a の素材がアルミ系素材であったときには、硬質
アルマイト処理やＮi −Ｐめっき処理等の表面硬化処理
が適当である。又、ロータ１０１のほうは、例えばこの
素材がスチール系であったときには、熱処理、硬質クロ
ムメッキ処理等の表面硬化処理が適当である。
４a の解放端面１１３とロータ１０１０１の表面には摩
耗防止のための表面処理が施される。従来の超音波モー
タの場合は比較的軟質の樹脂（例えばポリイミド、ＰＰ
Ｓ等）をライニング材として用いることができる。一
方、出願人が特願平５−２６７１６７で提案した未公知
の高トルク超音波モータの場合は、例えば、第１共振子
１０４a の素材がアルミ系素材であったときには、硬質
アルマイト処理やＮi −Ｐめっき処理等の表面硬化処理
が適当である。又、ロータ１０１のほうは、例えばこの
素材がスチール系であったときには、熱処理、硬質クロ
ムメッキ処理等の表面硬化処理が適当である。
【００４１】次に、この実施例の作用を説明する。
【００４２】この実施例では超音波振動子１０５の構成
が図４のようになっているため、該超音波振動子１０５
によって第１共振子１０４a に発生される振動態様には
斜板の伸縮が表われる方向が互いに４５°ずれた２つの
振動態様が存在することになる。この場合、両者の共振
周波数は同一である。
が図４のようになっているため、該超音波振動子１０５
によって第１共振子１０４a に発生される振動態様には
斜板の伸縮が表われる方向が互いに４５°ずれた２つの
振動態様が存在することになる。この場合、両者の共振
周波数は同一である。
【００４３】この２つの振動態様のうち一方のみを励振
していても回転力は発生しないが、２つの態様を位相差
を設けて同時に励振することにより、図５に示されるよ
うにあたかも斜板の首振り揺動運動の原理に基づくこま
が２個結合して回転しているかのような現象を発生させ
ることができる。
していても回転力は発生しないが、２つの態様を位相差
を設けて同時に励振することにより、図５に示されるよ
うにあたかも斜板の首振り揺動運動の原理に基づくこま
が２個結合して回転しているかのような現象を発生させ
ることができる。
【００４４】そのため第１共振子１０４a は常に２点以
上においてロータ１０１と接触することになり、第１共
振子１０４a やロータ１０１にモーメントが作用するこ
とがなくなる。その結果、静粛で安定性のある駆動を実
現できるようになる。
上においてロータ１０１と接触することになり、第１共
振子１０４a やロータ１０１にモーメントが作用するこ
とがなくなる。その結果、静粛で安定性のある駆動を実
現できるようになる。
【００４５】更に、この実施例によれば、このように振
動源の構造として超音波振動子１０５を第１、第２共振
子１０４a 、１０４b によって挾持し、ボルト１０６で
強く締め付けられた構造を採用しているため、構造が簡
単で低コスト、高効率、長寿命で、且つ単位体積当た
り、あるいは単位重量当たりの出力をハード構成上に於
いても極めて大きく確保することができる。即ち、この
ようなハード構造で軸方向の振動によって駆動力を得て
いるため、従来の進行波型の超音波モータに比べて非常
に高い駆動力を得ることができる。
動源の構造として超音波振動子１０５を第１、第２共振
子１０４a 、１０４b によって挾持し、ボルト１０６で
強く締め付けられた構造を採用しているため、構造が簡
単で低コスト、高効率、長寿命で、且つ単位体積当た
り、あるいは単位重量当たりの出力をハード構成上に於
いても極めて大きく確保することができる。即ち、この
ようなハード構造で軸方向の振動によって駆動力を得て
いるため、従来の進行波型の超音波モータに比べて非常
に高い駆動力を得ることができる。
【００４６】又、ロータ１０１、第１共振子１０４a 及
び第２共振子１０４b の剛性を所定の値に設定すること
により、ロータ１０１及び第２共振子１０４b の各外端
部を共振振動の節とすることが容易にでき、その結果、
同各外端部をほとんど振動しないようにすることができ
る。従って、第２共振子１０４b の側にフランジ１０７
を形成し、このフランジ１０７を介してケーシング１０
３に固定することにより、駆動中心部の振動をケーシン
グ１０３にまで伝播させないようにすることができ、又
ロータ１０１を介しての振動の伝播も抑えることがで
き、非常に静粛な超音波モータを得ることができる。
び第２共振子１０４b の剛性を所定の値に設定すること
により、ロータ１０１及び第２共振子１０４b の各外端
部を共振振動の節とすることが容易にでき、その結果、
同各外端部をほとんど振動しないようにすることができ
る。従って、第２共振子１０４b の側にフランジ１０７
を形成し、このフランジ１０７を介してケーシング１０
３に固定することにより、駆動中心部の振動をケーシン
グ１０３にまで伝播させないようにすることができ、又
ロータ１０１を介しての振動の伝播も抑えることがで
き、非常に静粛な超音波モータを得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
第２共振子及びロータを介して外部へ、あるいは外部か
ら伝播される振動を軽減し、回転安定性、静粛性及び効
率の向上を図ることができる。
第２共振子及びロータを介して外部へ、あるいは外部か
ら伝播される振動を軽減し、回転安定性、静粛性及び効
率の向上を図ることができる。
【図１】本発明の一実施例に係るロータの剛性の違いに
よる共振振幅の違いを示す線図
よる共振振幅の違いを示す線図
【図２】本発明の一実施例に係る振動モードの次数の違
いによる各部分の振幅の違いを示す線図
いによる各部分の振幅の違いを示す線図
【図３】本発明の実施例に係る超音波モータの構成を示
す縦断面図
す縦断面図
【図４】上記実施例の超音波振動子の構成を示す平面図
【図５】上記超音波モータの第１共振子によって合成さ
れる振動モードを説明するための線図
れる振動モードを説明するための線図
１０１…ロータ １０４a …第１共振子 １０４b …第２共振子 １０５…超音波振動子
Claims (5)
- 【請求項１】回転軸線方向にロータと第１共振子と第２
共振子とがこの順に配置され、第１共振子と第２共振子
との間に、回転軸線方向の振動を発生する超音波振動子
が挟持され、第１共振子とロータの接触部に生じる振動
によってロータに回転駆動力を与える超音波モータにお
いて、 前記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節
となるように振動条件を設定したことを特徴とする超音
波モータ。 - 【請求項２】請求項１において、 前記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節
となるような振動条件を、振動モードを変更することに
より実現したことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項３】回転軸線方向にロータと第１共振子と第２
共振子とがこの順に配置され、第１共振子と第２共振子
との間に、回転軸線方向の振動を発生する超音波振動子
が挟持され、第１共振子とロータの接触部に生じる振動
によってロータに回転駆動力を与える超音波モータにお
いて、 前記ロータと第２共振子を同程度の高剛性に構成し、第
１共振子をそれより低剛性に構成したことを特徴とする
超音波モータ。 - 【請求項４】請求項３において、 前記ロータと第２共振子の各々の外端側が共振振動の節
となるように振動モードを設定し、前記共振振動の対称
点を境界として、ロータ側の領域と第２共振子側の領域
の固有振動数が等しくなるように、ロータの剛性を設定
したことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の超音波モ
ータにおいて、 前記ロータと第１共振子の接触部が、共振振動の腹とな
るように振動モードを設定したことを特徴とする超音波
モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330450A JPH07194148A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330450A JPH07194148A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07194148A true JPH07194148A (ja) | 1995-07-28 |
Family
ID=18232760
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5330450A Pending JPH07194148A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07194148A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930436B2 (en) | 2001-01-22 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration element and vibration wave driving apparatus |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5330450A patent/JPH07194148A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6930436B2 (en) | 2001-01-22 | 2005-08-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration element and vibration wave driving apparatus |
| US6989624B2 (en) | 2001-01-22 | 2006-01-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration element and vibration wave driving apparatus |
| US7215063B2 (en) | 2001-01-22 | 2007-05-08 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration element and vibration wave driving apparatus |
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