JPH07284283A - Vibration wave motor - Google Patents

Vibration wave motor

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Publication number
JPH07284283A
JPH07284283A JP6072025A JP7202594A JPH07284283A JP H07284283 A JPH07284283 A JP H07284283A JP 6072025 A JP6072025 A JP 6072025A JP 7202594 A JP7202594 A JP 7202594A JP H07284283 A JPH07284283 A JP H07284283A
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JP
Japan
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vibrating body
wave motor
vibration wave
vibration
low
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Pending
Application number
JP6072025A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Seki
裕之 関
Yoshibumi Nishimoto
西本義文
Atsushi Kimura
木村篤史
Shinji Yamamoto
山本新治
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Publication of JPH07284283A publication Critical patent/JPH07284283A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To suppress the generation of the low-order resonance of a vibrator causing 'ringing' of a vibration wave motor by filling a low-attenuation material into the internal void of a baked-alloy vibrator at a specific ratio. CONSTITUTION:A vibrator 10 is made of, for example, iron baked alloy (iron containing 0.2-1.0% carbon and 1-5% copper) and a low-attenuation material (for example, copper) is melted and filled into the void of the baked alloy by 0-80% in terms of volume ratio. Also, the filling rate of the low-attenuation material is constituted to be larger as the material is away from the vibrator 10 and a sliding surface side. Therefore, the material is so structured as to prevent stick slip due to low-order vibration from occurring easily, thus effectively suppressing the generation of a low-order resonance of the vibrator 10 causing generation of 'ringing' of the motor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は振動波モータに関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a vibration wave motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧電素子等の振動エネルギーを動力源と
する振動波モータは公知のものであり、既にカメラ等の
光学機器の駆動源として使用されている。振動波モータ
にも種々の形式のものがあるが、以下には光学機器に使
用されている公知の振動波モータの従来例について図6
及び図7を参照して説明する。
2. Description of the Related Art A vibration wave motor using vibration energy of a piezoelectric element or the like as a power source is known, and has already been used as a drive source for optical devices such as cameras. There are various types of vibration wave motors, but the following is a conventional example of a known vibration wave motor used in optical equipment.
And FIG. 7 will be described.

【0003】図6及び図7において、9は振動体すなわ
ちステータ、3は移動体すなわちロータであり、リング
状の弾性体1に圧電性のセラミックス2を接合して構成
されたステータ9にロータ3が軸棒4を介して加圧バネ
5により加圧されている。弾性体1はフェルトなどの振
動絶縁体6を介して支持板7によって支持されている。
軸棒4は軸受8によって回転自由に支持されており、ま
たこの軸棒4とロータ3は一体的に結合されているの
で、ロータ3は軸棒4を回転の中心としてふれることな
く回転することができる。圧電性セラミックス2に不図
示の駆動回路より時間的位相がπ/2ずれた2相の交流
電界を印加すると、ステータには進行性振動波が発生し
ロータ3はステータとの摩擦力により、振動波の進行方
向と逆方向に回転する。
In FIGS. 6 and 7, reference numeral 9 is a vibrating body, that is, a stator, 3 is a moving body, that is, a rotor, and a rotor 9 is provided on a stator 9 formed by joining a ring-shaped elastic body 1 to a piezoelectric ceramics 2. Is pressed by the pressure spring 5 via the shaft 4. The elastic body 1 is supported by a support plate 7 via a vibration insulator 6 such as felt.
Since the shaft rod 4 is rotatably supported by the bearing 8 and the shaft rod 4 and the rotor 3 are integrally connected, the rotor 3 can rotate without touching the shaft rod 4 as a center of rotation. You can When a two-phase AC electric field whose time phase is shifted by π / 2 is applied to the piezoelectric ceramics 2 from a drive circuit (not shown), a progressive vibration wave is generated in the stator and the rotor 3 vibrates due to frictional force with the stator. It rotates in the opposite direction of the wave.

【0004】弾性体1はモータの効率を向上させるため
にロータ3に接する摺動面側に等間隔若しくは不等間隔
に設けられた多数のスリット1aを有しており、また、
スリット1a、基体1b、突起1cからなる弾性体1の
材質も振動によるエネルギーロスの少ない金属(振動減
衰の少ない金属)、例えばステンレス、炭素綱、真ちゅ
う、リン青銅などが用いられていた。
The elastic body 1 has a large number of slits 1a provided at equal or unequal intervals on the sliding surface side in contact with the rotor 3 in order to improve the efficiency of the motor.
As the material of the elastic body 1 including the slits 1a, the base 1b, and the protrusions 1c, a metal with a small energy loss due to vibration (a metal with a small vibration damping), such as stainless steel, carbon steel, brass, or phosphor bronze, was used.

【0005】この様な弾性体1の形状及び材料は高性能
な振動波モータを設計する上では不可欠の条件であると
考えられている。
It is considered that such a shape and material of the elastic body 1 are indispensable conditions for designing a high performance vibration wave motor.

【0006】従来は、この弾性体1に設けられたスリッ
ト1aを機械加工により、1個づつ切削して形成してい
たので弾性体1の加工コストが上がってしまい、振動波
モータのコストも上ってしまうという問題があった。
Conventionally, since the slits 1a provided in the elastic body 1 are formed by cutting one by one by machining, the processing cost of the elastic body 1 is increased and the cost of the vibration wave motor is also increased. There was a problem that

【0007】この問題を解決するために、弾性体1を鍛
造法により形成することが提案されていた。
In order to solve this problem, it has been proposed to form the elastic body 1 by a forging method.

【0008】しかし、鍛造ではスリット1aのピッチや
スリットの深さなどを安定して成形する点において加工
上の限界があり、現在求められているモータ性能を維持
できるだけのスリット数、スリット深さを形成できない
こと、また、材質的にも鍛造するためには展性に豊んだ
材料であることが求められるが、振動体として適してい
るステンレスや真ちゅうは鍛造には不向きな材料である
ことから、鍛造で弾性体を製作するのは困難であった。
However, in forging, there is a limit in processing in that the pitch of the slits 1a and the depth of the slits are stably formed, and the number of slits and the depth of the slits that can maintain the currently required motor performance are limited. It is not possible to form it, and in terms of material, it is required that it is a material with good malleability in order to forge, but stainless steel and brass suitable as a vibrating body are not suitable for forging. It was difficult to manufacture an elastic body by forging.

【0009】それ故、本発明者は該弾性体を粉末焼結合
金で成型し、該焼結合金中の空孔を振動減衰率の小さい
物質で充填することにより、切削加工によらず製作でき
る振動体を提案している(特開平4−109878号公
報参照)。
Therefore, the present inventor can fabricate the elastic body by using a powder sintered alloy and fill the pores in the sintered alloy with a substance having a small vibration damping rate, so that the elastic body can be manufactured without cutting. A vibrating body has been proposed (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-109878).

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】振動波モータは低速で
大トルクを発生するという好ましい特性を有しているた
め、今後もその利用分野は拡大していくと期待されてい
るが、実用化以来の歴史が浅いため、該モータに関して
は、なお解決しなければならない問題も残されており、
特に、量産化に関して解決されるべき課題も少なくな
い。
Since the vibration wave motor has a desirable characteristic of generating a large torque at a low speed, it is expected that its field of use will be expanded in the future. Has a short history, there is still a problem to be solved for the motor,
In particular, there are many problems to be solved in mass production.

【0011】そのような課題の一つとして、従来の振動
波モータには”鳴き”という現象が発生する可能性が高
いということが最近の研究で明らかになってきた。この
“鳴き”という現象は高回転域で断続的な”きしみ音”
を発生する現象であり、この“きしみ音”はロータ(移
動体)と振動体(ステータ)とのスティックスリップに
より発生するものと考えられている。また、このスティ
ックスリップは、ロータとステータの相互摺動面の平
面度が悪いこと、ロータとステータとの相互圧接面に
おける加圧分布にムラがあること、ロータとステータ
との相互摺動面の摩擦状態が不安定になること、などの
原因によりステータに低次の共振が発生し、この低次共
振により発生すると考えられている。
As one of such problems, recent studies have revealed that a conventional vibration wave motor is highly likely to cause a "squeal" phenomenon. This "squeaking" phenomenon is an intermittent "squeaking noise" in the high rpm range.
It is considered that this "squeaking noise" is caused by stick-slip between the rotor (moving body) and the vibrating body (stator). In addition, this stick-slip has poor flatness on the mutual sliding surface between the rotor and the stator, uneven pressure distribution on the mutual pressure contact surface between the rotor and the stator, and on the mutual sliding surface between the rotor and the stator. It is considered that low-order resonance occurs in the stator due to factors such as instability of the frictional state, and this low-order resonance occurs.

【0012】このような“鳴き”の発生を防止するため
には、前述の〜の問題を解決する必要があり、これ
らの問題を解決するためには、ロータとステータとの相
互摺動面における平面度を更に改善し、ロータとステー
タとの相互摺動面における加圧分布ムラをなくすように
加圧機構に改善を施す、等の対策が必要である。このよ
うな対策としては、ロータやステータの加工精度を上げ
ること等の加工上の対策やロータとステータとの相互加
圧機構の設計上の対策も含まれるが、ロータやステータ
の構成材料や構造等に関する対策も必要になる。
In order to prevent the occurrence of such "squealing", it is necessary to solve the above-mentioned problems (1) to (3), and in order to solve these problems, the mutual sliding surface between the rotor and the stator must be solved. It is necessary to take measures such as further improving the flatness and improving the pressing mechanism so as to eliminate uneven pressure distribution on the mutual sliding surface between the rotor and the stator. Such measures include machining measures such as improving the machining accuracy of the rotor and the stator, and design measures of the mutual pressure mechanism between the rotor and the stator. It is also necessary to take measures regarding such matters.

【0013】前記特許公開公報に開示された本発明者の
先行技術は振動波モータの量産化において振動体を従来
よりも低コストで且つ精度よく製造するに適してはいる
が、前述の“鳴き”の問題を解決したものではないた
め、該公報に開示された技術によっても“鳴き”のない
振動波モータは実現できない。
Although the prior art of the present inventor disclosed in the above-mentioned patent publication is suitable for manufacturing a vibrating body at a lower cost and with higher accuracy than conventional ones in mass production of a vibrating wave motor, Since it does not solve the problem of "", a vibration wave motor without "squeal" cannot be realized even by the technique disclosed in this publication.

【0014】振動波モータに“鳴き”を生じさせないた
めに、振動体にゴム等の振動緩衝材を貼り付けることも
一つの手段としては考えられるが、この手段によれば振
動体の振動を減衰させてしまうことになり、従って該モ
ータの出力を減退させてしまう結果を招くので実用化に
は不適である。
In order to prevent "squealing" from occurring in the vibration wave motor, it is conceivable to attach a vibration damping material such as rubber to the vibrating body, but this means dampens the vibration of the vibrating body. Therefore, the output of the motor is decreased, which is not suitable for practical use.

【0015】本発明の目的は、“鳴き”を発生する可能
性が低く、且つ従来よりも低コストで精度のよい振動体
を有した振動波モータを提供することである。
An object of the present invention is to provide a vibration wave motor having a vibrating body which is less likely to cause "squeaking" and which is lower in cost and more accurate than conventional ones.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明者が前記特許公開
公報で提案している焼結合金製の振動体はその内部に多
くの空孔を有しており、該空孔が振動減衰材としての機
能を有している。従って、前記先行技術では、この空孔
による振動減衰効果を低減させるためと該振動体の機械
的靭性を高めるために、該空孔のうち独立空孔を除く貫
通空孔のすべてに銅などの低減衰材を充填することによ
り振動体の振動減衰効果を弱める一方、該振動体(焼結
合金製)の剛性を高めることによりQ値(共振尖鋭度)
を従来のステンレス製の振動体のQ値に近づけるように
していた。
The vibrating body made of a sintered alloy proposed by the present inventor in the above-mentioned patent publication has many holes therein, and the holes are vibration damping materials. It has the function as. Therefore, in the above-mentioned prior art, in order to reduce the vibration damping effect due to the holes and to enhance the mechanical toughness of the vibrating body, copper is not used in all the through holes except the independent holes in the holes. Filling with a low damping material weakens the vibration damping effect of the vibrating body, while increasing the rigidity of the vibrating body (made of sintered alloy), the Q value (resonance sharpness)
Was close to the Q value of the conventional stainless steel vibrator.

【0017】本発明者は、前記先行技術において用いた
手段を利用することにより、該焼結合金製の振動体に低
次共振を生じさせないようにすることができると考え、
この発想に基づいて本発明を構成するに到った。
The present inventor believes that it is possible to prevent low-order resonance from occurring in the vibrating body made of the sintered alloy by utilizing the means used in the prior art.
The present invention has been constructed based on this idea.

【0018】すなわち、本発明の振動波モータは、焼結
合金製の振動体を有し、該振動体の内部空孔に対して低
減衰材を所定の割合で充填することにより、振動波モー
タの“鳴き”の発生の原因となる振動体の低次共振の発
生を効果的に抑制することができるようにしたことを特
徴とする。
That is, the vibration wave motor of the present invention has a vibrating body made of a sintered alloy, and by filling the internal holes of the vibrating body with a low damping material at a predetermined ratio, the vibration wave motor It is characterized in that it is possible to effectively suppress the occurrence of low-order resonance of the vibrating body, which causes the occurrence of "squeaking".

【0019】[0019]

【作用】本発明の振動波モータは、焼結合金製の振動体
を有し、該振動体の内部空孔の0〜80%(体積比)が
低減衰材で充填されており、また、該低減衰材の充填率
が移動体との摺動面側から遠くになる程大きくなるよう
に構成されているため、移動体との摺動接触面において
は低次振動の減衰効果が大きく、従って該低次振動によ
るスティックスリップが該移動体に生じにくい構造とな
っている。
The vibration wave motor of the present invention has a vibrating body made of a sintered alloy, and 0 to 80% (volume ratio) of the internal pores of the vibrating body are filled with a low damping material. Since the filling rate of the low-damping material is configured to increase as the distance from the sliding surface side with the moving body increases, the damping effect of low-order vibration is large at the sliding contact surface with the moving body, Therefore, the structure is such that stick slip due to the low-order vibration is unlikely to occur in the moving body.

【0020】[0020]

【実施例】以下に、図1〜図5を参照して本発明の実施
例について説明する。なお、本発明の振動波モータの機
械的構造は従来の振動波モータと全く同じであり、振動
体の構成素材や機械的性質及び物理的構造のみが従来例
とは異なるので、本発明の振動波モータの機械的構造の
図示は従来例の図6及び7を準用することにする。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to FIGS. The mechanical structure of the vibration wave motor of the present invention is exactly the same as that of the conventional vibration wave motor, and only the constituent materials, mechanical properties, and physical structure of the vibrating body are different from those of the conventional example. The illustration of the mechanical structure of the wave motor will be applied correspondingly to FIGS.

【0021】本発明の振動波モータに使用する振動体
は、鉄系焼結合金(鉄に炭素を0.2〜1.0%と、銅
を1〜5%含有したもの)で構成され、該焼結合金の空
孔に体積比で銅を0〜80%溶浸充填したものである。
The vibrator used in the vibration wave motor of the present invention is made of an iron-based sintered alloy (iron containing 0.2 to 1.0% carbon and 1 to 5% copper). The pores of the sintered alloy were infiltrated with 0 to 80% by volume of copper.

【0022】本発明の振動波モータに使用される振動体
の性質を明らかにするために、該焼結合金の空孔に銅を
体積比で80%溶浸充填した第一の振動体と、該焼結合
金の空孔に銅を充填しない第二の振動体と、従来のステ
ンレス鋼(SUS420J2)製の第三の振動体と、を
製作するとともに該振動体を有する三種の振動波モータ
を製作して、これらの比較試験を行なった。なお、該合
金の空孔率は10〜15%にしてある。また、該焼結合
金には独立空孔が全空孔の約20%あり、該独立空孔に
は銅を溶浸できないので、溶浸可能な残りの約80%の
貫通空孔に銅を溶浸することにより該第一の振動体を構
成した。
In order to clarify the properties of the vibrating body used in the vibration wave motor of the present invention, the first vibrating body in which the pores of the sintered alloy are infiltrated with 80% by volume of copper, A second vibrating body in which the pores of the sintered alloy are not filled with copper and a third vibrating body made of conventional stainless steel (SUS420J2) are manufactured, and three types of vibration wave motors having the vibrating body are provided. It manufactured and compared these. The porosity of the alloy is 10 to 15%. Further, since the sintered alloy has about 20% of the total number of independent pores, and the independent pores cannot be infiltrated with copper, the remaining about 80% of the infiltrateable through holes are filled with copper. The first vibrator was constructed by infiltration.

【0023】なお、前記各振動体は図7に示した形状に
構成されており、各振動体の裏面(すなわち移動体との
摺接面とは反反側の面)には圧電素子が接着されてい
る。
Each of the vibrating bodies is formed in the shape shown in FIG. 7, and a piezoelectric element is bonded to the back surface of each vibrating body (that is, the surface opposite to the sliding contact surface with the moving body). Has been done.

【0024】図2は前記第一乃至第三の振動体の圧電素
子に印加する交流電圧の周波数を変化させて各振動体の
振動特性を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the results of examining the vibration characteristics of each vibrator by changing the frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric elements of the first to third vibrators.

【0025】図2において、横軸は各振動体の圧電素子
に印加する交流電圧の周波数、縦軸は一定の周波数の交
流電圧を該圧電素子に印加した時のそれぞれの振動体の
振動アドミッタンスである。なお、図2では、印加電圧
の周波数を各振動体の8次の共振周波数(振動波モータ
駆動時の振動モード次数)近傍で掃引した場合の振動ア
ドミッタンスを示している。
In FIG. 2, the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage applied to the piezoelectric element of each vibrating body, and the vertical axis represents the vibration admittance of each vibrating body when an AC voltage having a constant frequency is applied to the piezoelectric element. is there. Note that FIG. 2 shows the vibration admittance when the frequency of the applied voltage is swept in the vicinity of the eighth resonance frequency (vibration mode order when the vibration wave motor is driven) of each vibrator.

【0026】図2(a)は本発明の第一の振動体(すな
わち空孔の0〜80%に銅を溶浸した焼結合金製の振動
体)の振動特性を振動アドミッタンスとして示したグラ
フ、図2(b)は本発明の第二の振動体(すなわち、銅
を溶浸しない焼結合金製の振動体)の振動特性を振動ア
ドミッタンスとして示したグラフ、図2(c)は従来の
ステンレス鋼製の第三の振動体の振動特性を振動アドミ
ッタンスとして示したグラフ、である。
FIG. 2 (a) is a graph showing the vibration characteristics of the first vibrating body of the present invention (that is, the vibrating body made of a sintered alloy in which copper is infiltrated in 0 to 80% of the pores) as vibration admittance. 2 (b) is a graph showing the vibration characteristics of the second vibrating body of the present invention (that is, a vibrating body made of a sintered alloy that does not infiltrate copper) as vibration admittance, and FIG. 2 (c) is a conventional graph. 6 is a graph showing vibration characteristics of a third vibrating body made of stainless steel as vibration admittance.

【0027】図2に示されるように、振動アドミッタン
スは従来のステンレス製振動体が最も高く、次に本発明
の第一の振動体、最も振動アドミッタンスの低いのは銅
溶浸なしの焼結合金製の第二の振動体、の順になってい
る。
As shown in FIG. 2, the vibration admittance of the conventional vibrating body made of stainless steel is highest, followed by the first vibrating body of the present invention, and the lowest vibration admittance is a sintered alloy without copper infiltration. The second vibrating body made in this order.

【0028】次に、前記三種の振動体を用いて構成した
三種の振動波モータに対して“鳴き”が生じる回転数を
示したのが図1である。
Next, FIG. 1 shows the number of rotations at which "squealing" occurs for the three types of vibration wave motors constructed by using the three types of vibrators.

【0029】図1において、点Aは銅溶浸なしの焼結合
金製振動体(すなわち、前記第二の振動体)で構成され
た振動波モータの“鳴き”が始まる回転数を示し、点B
は前記第一の振動体(すなわち、銅80%溶浸の焼結合
金製振動体)を用いて構成された振動波モータの“鳴
き”始めの回転数、点Cは従来のステンレス製振動体を
用いて構成された振動波モータの“鳴き”始め回転数、
を示している。
In FIG. 1, point A indicates the number of revolutions at which "squealing" of a vibration wave motor composed of a sintered alloy vibrating body without copper infiltration (that is, the second vibrating body) starts, B
Is the rotational speed of the "squealing" start of the vibration wave motor constituted by using the first vibration body (that is, the vibration body made of a sintered alloy having 80% copper infiltration), and point C is the conventional vibration body made of stainless steel. "Squealing" starting rotation speed of a vibration wave motor configured using
Is shown.

【0030】なお、図1では、本発明の振動波モータと
して、前記焼結合金の空孔に体積比で80%の銅を溶浸
した第一の振動体を使用した振動波モータの“鳴き”始
め点のみを点Bで示したが、銅の溶浸率を80%以下の
任意の値にしたものの“鳴き”始め点も図1の直線Lに
沿った点で表される結果が得られている。
In FIG. 1, as the vibration wave motor of the present invention, the "squealing" of the vibration wave motor using the first vibrating body in which 80% by volume of copper is infiltrated in the pores of the sintered alloy. "Only the starting point is indicated by the point B, but the result that the" squealing "starting point is represented by the point along the straight line L in FIG. 1 is obtained even though the infiltration rate of copper is set to an arbitrary value of 80% or less. Has been.

【0031】図1から明らかなように、焼結合金製の第
一及び第二の振動体で構成された振動波モータは従来の
ステンレス製振動体で構成された振動波モータよりも高
い速度域まで“鳴き”を発生せずに運転できることが証
明された。従って、焼結合金製の振動体を有する本発明
の振動波モータは振動体の製造コストの面ばかりでな
く、“鳴き”の発生防止効果の面でも従来の振動波モー
タよりも有利であることがわかった。
As is apparent from FIG. 1, the vibration wave motor composed of the first and second vibrating bodies made of sintered alloy has a higher speed range than the vibration wave motor composed of the conventional vibrating body made of stainless steel. It has been proved that the car can be driven without "squeaking". Therefore, the vibrating wave motor of the present invention having the vibrating body made of the sintered alloy is more advantageous than the conventional vibrating wave motor not only in the manufacturing cost of the vibrating body but also in the effect of preventing the "squeal" from occurring. I understood.

【0032】しかしながら、焼結合金製の振動体は従来
のステンレス製振動体にくらべて振動アドミッタンスが
低いので振動波モータとしての運転特性が悪くなる可能
性があり、この点についての検証が必要なため、前記三
種の振動波モータの各々を同一条件で運転してT−N
(トルク−回転数)特性を調べた。
However, since the vibrating body made of the sintered alloy has a lower vibration admittance than the vibrating body made of the conventional stainless steel, there is a possibility that the operating characteristics as the vibration wave motor may be deteriorated, and it is necessary to verify this point. Therefore, each of the above three types of vibration wave motors is operated under the same conditions, and TN
(Torque-rotation speed) characteristics were examined.

【0033】図3は前記三種の振動波モータに関する運
転試験により得られたT−N特性とモータ効率の結果を
示すグラフであり、図3(a)は銅溶浸なしの焼結合金
製の第二の振動体で構成された振動波モータの効率及び
T−N特性線図、図3(b)は従来のステンレス製振動
体で構成された振動波モータの効率及びT−N特性線
図、である。なお、両図において、曲線Kは効率の変化
を表す。また、これらの運転特性試験は振動波モータが
実際に使用される回転領域で行なわれたもので、無負荷
特性を示したものである。
FIG. 3 is a graph showing the results of TN characteristics and motor efficiency obtained by the operation test on the above-mentioned three kinds of vibration wave motors, and FIG. 3 (a) is made of a sintered alloy without copper infiltration. Efficiency and T-N characteristic diagram of vibration wave motor composed of second vibrating body, FIG. 3 (b) is efficiency and T-N characteristic diagram of vibration wave motor composed of conventional vibrating body made of stainless steel ,. In both figures, curve K represents the change in efficiency. Further, these operation characteristic tests were conducted in a rotation region where the vibration wave motor is actually used, and show no-load characteristics.

【0034】なお、焼結合金の空孔の80%に銅を溶浸
した前記第一の振動体により構成された振動波モータに
ついてのT−N特性線図については図示を省略したが、
該第一の振動体により構成された振動波モータのT−N
特性は銅無溶浸の振動体を有するモータの特性よりもよ
い結果が得られている。
Although the TN characteristic diagram of the vibration wave motor constituted by the first vibrating body in which 80% of the pores of the sintered alloy is infiltrated with copper is not shown,
TN of a vibration wave motor constituted by the first vibrating body
The characteristics are better than those of a motor having a vibrator without copper infiltration.

【0035】図3(a)及び図3(b)を比較すると、
T−N特性及び効率において両者に差は殆どなく、むし
ろ焼結合金製の第二の振動体を有する振動波モータの方
が高トルク域での効率も高いことがわかる。従って、焼
結合金製の振動体を有する振動波モータは、振動体の振
動アドミッタンスがステンレス製振動体のそれよりも低
いが運転特性については従来の振動波モータに対して決
して劣るものではなく充分に実用性も高いことが証明さ
れた。
Comparing FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b),
It can be seen that there is almost no difference between the two in terms of TN characteristics and efficiency, and that the vibration wave motor having the second vibrating body made of a sintered alloy has higher efficiency in the high torque range. Therefore, the vibration wave motor having a vibrating body made of a sintered alloy has a lower vibration admittance than that of a stainless steel vibrating body, but its operating characteristics are not inferior to conventional vibration wave motors. Also proved to be highly practical.

【0036】図1及び図2に示した結果から、“鳴き”
の発生防止に最も効果があるのは銅を溶浸しない焼結合
金製の第二の振動体を有する振動波モータであることが
証明され、また、該振動波モータは運転特性においても
従来の振動波モータに劣ることがないことが証明された
が、空孔部に銅を溶浸しない焼結合金製の振動体は、第
一の振動体(空孔部に銅を体積比で0〜80%溶浸した
焼結合金製の振動体)に比べて機械的強度(特に靭性)
がかなり低いため、銅溶浸なしの焼結合金製の振動体は
耐久性が従来のステンレス製振動体に比べてかなり低い
ので大出力用には不適であることが本発明者の実験によ
り明らかになっている。
From the results shown in FIGS. 1 and 2, "squeal"
It has been proved that the vibration wave motor having the second vibrating body made of a sintered alloy that does not infiltrate copper is most effective in preventing the generation of the vibration wave. Although it has been proved that it is not inferior to the vibration wave motor, the vibrating body made of a sintered alloy in which copper is not infiltrated into the pores is the first vibrating body (copper in the pores in a volume ratio of 0 to 0). Mechanical strength (especially toughness) compared to 80% infiltrated sintered alloy vibrator)
Since the vibration resistance is considerably low, the durability of the vibrating body made of a sintered alloy without copper infiltration is considerably lower than that of the conventional vibrating body made of stainless steel, and it is clear from the experiments conducted by the present inventors that it is not suitable for high output. It has become.

【0037】これに対して、空孔部に銅を溶浸した焼結
合金製の第一の振動体では靭性及び剛性も高く、実用化
にも何らの問題はないことが明らかにされている。
On the other hand, it has been clarified that the first vibrating body made of a sintered alloy in which the holes are infiltrated with copper has high toughness and rigidity, and there is no problem in practical use. .

【0038】以上のように、“鳴き”、運転特性、強
度、の三方面からの検討の結果、本発明の振動波モータ
によれば、従来の振動波モータと同じ運転特性を有し、
且つ、“鳴き”を生じる危険性の少ない、改善された振
動波モータを実現できることがわかった。
As described above, as a result of examination from the three aspects of "squeal", operating characteristics, and strength, the vibration wave motor of the present invention has the same operation characteristics as the conventional vibration wave motor,
In addition, it has been found that an improved vibration wave motor with less risk of "squealing" can be realized.

【0039】振動波モータの“鳴き”の原因は既に説明
したように、振動体と移動体との相互摺接面におけるス
ティックスリップにより生じることがわかっているの
で、このスティックスリップにより振動体の摺接面に低
次の共振を起こさせないことが必要になる。そこで、振
動体の摺接面(移動体との相互圧接面)に近い程、低次
振動の減衰効果を大きくすることも“鳴き”の発生防止
に効果があると考えられる。
As described above, the cause of the "squeal" of the vibration wave motor is known to be caused by the stick slip on the mutual sliding contact surface between the vibrating body and the moving body. It is necessary not to cause low-order resonance in the contact surface. Therefore, it is considered that the closer to the sliding contact surface of the vibrating body (the mutual pressure contact surface with the moving body), the greater the damping effect of the low-order vibration is, which is effective in preventing the "squeal".

【0040】このような発想に基づいて構成された第二
実施例を図4及び図5に示す。本実施例の振動体10も
前記焼結合金製であり、該振動体10の摺接面の突起部
分10a内の空孔部分に対する銅の充填率(溶浸率)を
低くし、該振動体の裏面側(基底部)10bにおいて銅
の充填率を高くしている。このように、該振動体の表面
側から裏面側に向かって(厚み方向もしくは軸線方向に
沿って)銅の溶浸率を変化させることで、該突起部分に
おける低次振動減衰効果を大きくし、移動体のスティッ
クスリップによる振動体表面の低次共振の発生を防止
し、これにより該モータの“鳴き”の発生を効果的に防
止することができる。
A second embodiment constructed on the basis of such an idea is shown in FIGS. 4 and 5. The vibrating body 10 of the present embodiment is also made of the above-mentioned sintered alloy, and the filling rate (infiltration rate) of copper with respect to the void portion in the projection portion 10a of the sliding contact surface of the vibrating body 10 is lowered to reduce the vibrating body. The filling rate of copper is increased on the back surface side (base portion) 10b of the. In this way, by changing the infiltration rate of copper from the front surface side to the back surface side (along the thickness direction or the axial direction) of the vibrating body, the low-order vibration damping effect in the protruding portion is increased, It is possible to prevent occurrence of low-order resonance on the surface of the vibrating body due to stick-slip of the moving body, and thereby effectively prevent "squealing" of the motor.

【0041】なお、実際に該振動体10を製作する場合
には、図4のように該振動体10の突起部分10aに対
する銅の溶浸率と該振動体の基底部に対する銅の溶浸率
をある特定の面においてはっきり分けることはできない
ので、図5に示すように、突起部分10aの付根部分で
の銅溶浸率が高く、該突起部分10aの先端に向かう
程、銅溶浸率が低くなるように銅溶浸が行なわれること
になるが、それでも突起部分10aにおける振動減衰率
は大きいので“鳴き”防止効果は低下することはない。
When actually manufacturing the vibrating body 10, as shown in FIG. 4, the infiltration rate of copper to the protruding portion 10a of the vibrating body 10 and the infiltration rate of copper to the base of the vibrating body 10 are as shown in FIG. Can not be clearly divided on a certain specific surface, and as shown in FIG. 5, the copper infiltration rate is high at the root of the protrusion 10a, and the copper infiltration rate increases toward the tip of the protrusion 10a. Although copper infiltration is performed so as to be low, the vibration damping rate at the protruding portion 10a is still large, so that the "squealing" prevention effect does not decrease.

【0042】また、突起部分の先端の空孔率が該突起部
分の付根部分における空孔率よりも大きいので“鳴き”
防止効果もあるが、該突起部分の(曲げ剛性/質量)比
を大きくとることができ、該突起部分の共振周波数を上
げる効果もある。従って、該突起部分10aを更に細長
くし、且つ、該突起部分の数を多くしてモータ性能を向
上させることが可能になる。
Further, since the porosity at the tip of the protrusion is larger than the porosity at the root of the protrusion, "squeaking" occurs.
Although it also has a preventive effect, the (bending rigidity / mass) ratio of the protrusion can be made large, and the resonance frequency of the protrusion can be increased. Therefore, it is possible to further elongate the protruding portion 10a and increase the number of the protruding portions to improve the motor performance.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、焼結合金製の振動体の空孔部分の0〜80%に銅な
どの低減衰材を溶浸させることにより該振動体の振動ア
ドミッタンスを調整し、これにより“鳴き”を生じる恐
れの少ない改善された振動波モータが提供される。ま
た、本発明によれば、従来の振動波モータよりも低コス
トで生産できる量産向きの振動波モータを実現できる。
As described above, according to the present invention, a vibrating body made of a sintered alloy is infiltrated with a low damping material such as copper in an amount of 0 to 80% of pores of the vibrating body. To provide an improved oscillatory wave motor with less risk of "squealing". Further, according to the present invention, it is possible to realize a vibration wave motor suitable for mass production, which can be produced at a lower cost than the conventional vibration wave motor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の振動波モータの“鳴き”始め回転数と
従来の振動波モータの“鳴き”始め回転数との比較を示
したグラフ。
FIG. 1 is a graph showing a comparison between the “squealing” start speed of a vibration wave motor of the present invention and the “squeaking” start speed of a conventional vibration wave motor.

【図2】本発明の振動波モータに使用される振動体の振
動特性を示す図(a)及び(b)と、従来の振動波モー
タに使用されている振動体の振動特性を示す図(c)、
を示した図。
2A and 2B are diagrams showing vibration characteristics of a vibrating body used in the vibration wave motor of the present invention, and diagrams showing vibration characteristics of a vibrating body used in a conventional vibration wave motor. c),
The figure which showed.

【図3】(a)は本発明の振動波モータの特性線図。
(b)は従来の振動波モータの特性線図。
FIG. 3A is a characteristic diagram of the vibration wave motor of the present invention.
(B) is a characteristic diagram of a conventional vibration wave motor.

【図4】本発明の第二実施例の振動波モータの振動体に
おける銅含浸分布を示す振動体断面図。
FIG. 4 is a sectional view of a vibrating body showing a copper impregnation distribution in a vibrating body of a vibrating wave motor according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第二実施例の振動体の銅含浸分布を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing a copper impregnation distribution of the vibrating body according to the second embodiment of the present invention.

【図6】従来例及び本発明の振動波モータの断面図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a conventional example and a vibration wave motor of the present invention.

【図7】従来例及び本発明の振動波モータの振動体の斜
視図。
FIG. 7 is a perspective view of a vibrating body of a vibration wave motor of a conventional example and the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…弾性体 2…圧電素子 3…ロータ 4…軸棒 5…加圧バネ 6…振動絶縁体 7…支持板 8…軸受 9…ステータ 10…振動体 10a…突起部分 10b…基底部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Elastic body 2 ... Piezoelectric element 3 ... Rotor 4 ... Shaft 5 ... Pressure spring 6 ... Vibration insulator 7 ... Support plate 8 ... Bearing 9 ... Stator 10 ... Vibrating body 10a ... Projection part 10b ... Base part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本新治 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Shinji Yamamoto 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 弾性体に電気−機械エネルギー変換素子
を取付けて構成された振動体と、該振動体に圧接されて
該振動体に対して相対的に移動する移動体と、を有して
成る振動波モータにおいて、 該振動体が焼結合金により構成され、該焼結合金の空孔
部分の体積比で0〜80%の部分が低減衰材で満たされ
ていることを特徴とする振動波モータ。
1. A vibrating body configured by mounting an electro-mechanical energy conversion element on an elastic body, and a moving body that is pressed against the vibrating body and moves relatively to the vibrating body. In the vibration wave motor according to the present invention, the vibrating body is made of a sintered alloy, and 0 to 80% of a volume ratio of pores of the sintered alloy is filled with a low damping material. Wave motor.
【請求項2】 該振動体は該移動体に圧接される表面側
に複数の櫛歯状の突起部分を有し、該突起部分の空孔率
が該突起部以外の部分における空孔率よりも大きくなっ
ていることを特徴とする請求項1の振動波モータ。
2. The vibrating body has a plurality of comb-teeth-shaped protrusions on the surface side that is pressed against the moving body, and the porosity of the protrusions is higher than the porosity of portions other than the protrusions. The vibration wave motor according to claim 1, wherein the vibration wave motor is also large.
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