JPH0828985B2 - Ultrasonic motor rotor / mover - Google Patents

Ultrasonic motor rotor / mover

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JPH0828985B2
JPH0828985B2 JP60040614A JP4061485A JPH0828985B2 JP H0828985 B2 JPH0828985 B2 JP H0828985B2 JP 60040614 A JP60040614 A JP 60040614A JP 4061485 A JP4061485 A JP 4061485A JP H0828985 B2 JPH0828985 B2 JP H0828985B2
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rotor
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sliding body
present
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年生 指田
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Shinsei Corp
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、超音波振動を利用した超音波モータの回
転子/移動子に関するものである。さらに詳しくは、こ
の発明は、圧電体の屈曲振動(超音波振動)を利用する
超音波モータにおいて、モータ効率の改善とモータの高
出力化を図ることのできる改良された回転子または移動
子に関するものである。
The present invention relates to a rotor / mover of an ultrasonic motor that utilizes ultrasonic vibration. More specifically, the present invention relates to an improved rotor or mover capable of improving motor efficiency and increasing motor output in an ultrasonic motor that utilizes bending vibration (ultrasonic vibration) of a piezoelectric body. It is a thing.

〔従来の技術とその課題〕[Conventional technology and its problems]

超音波の持つ強力な振動エネルギーを利用した新しい
駆動方法と、この方法に基づくモータ装置がこの発明の
発明者によって提案され(特公平1−17353号)、その
実用化が進められるに従って、超音波モータの持つ優れ
た特性が広く注目され、各種の技術分野への応用が活発
に検討されてきている。
A new driving method utilizing the strong vibration energy of ultrasonic waves and a motor device based on this method have been proposed by the inventor of the present invention (Japanese Patent Publication No. 1-17353), and as the practical application thereof progresses, ultrasonic waves The excellent characteristics of motors have been widely noticed, and their application to various technical fields has been actively studied.

この超音波モータは、複数個の圧電体(電歪素子)と
金属等の弾性体によって超音波振動子としての固定子を
構成し、その並列する圧電体(電歪素子)に時間的に位
相の異なる高周波電圧を印加することによりこの固定子
の所定の表面に振動波を生じさせ、固定子表面に加圧接
触させた回転子または移動子をその表面振動波によって
所定の方向に駆動させることを原理的な特徴としている
ものである。
In this ultrasonic motor, a stator as an ultrasonic vibrator is composed of a plurality of piezoelectric bodies (electrostrictive elements) and an elastic body such as metal, and the piezoelectric elements (electrostrictive elements) arranged in parallel are temporally phased. Applying different high-frequency voltage to generate a vibration wave on the predetermined surface of this stator, and drive the rotor or mover that is in pressure contact with the stator surface in the predetermined direction by the surface vibration wave. Is the principle feature.

この基本原理と構成からなる超音波モータを提案して
以来、この発明の発明者はその実用化の過程において様
々な工夫、改良を加えてきたところであるが、この検討
において、モータとしての効率を向上させることがその
課題の一つとなっていた。それは、より大きなモータ効
率の向上と、これによるモータとしての高出力化を図る
ことであった。
Since the inventor of the present invention has been making various improvements and improvements in the process of its practical use since proposing an ultrasonic motor composed of this basic principle and configuration, in this study, the efficiency as a motor was improved. Improving was one of the challenges. It was to improve the motor efficiency to a greater extent and to achieve higher output as a motor.

この発明は、以上の通りの課題を解決することを目的
になされたものである。
The present invention has been made for the purpose of solving the above problems.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この発明は、上記の課題を解決するものとして、横波
と縦波が合成された振動波を生じる、圧電体固着の固定
子の表面に加圧接触する回転子/移動子において、固定
子に接触する高摩擦係数の薄い弾性体からなる可撓性の
摺動体(スライダー)と、この摺動体に固着した可撓性
の支持体とによって前記回転子/移動子を構成し、回転
子/移動子の全体が弾性変形するようにしたことを特徴
とする超音波モータの回転子/移動子を提供する。
The present invention solves the above problems by contacting a stator in a rotor / mover that pressurizes and contacts the surface of a stator fixed to a piezoelectric body, which generates a vibration wave in which transverse and longitudinal waves are combined. The rotor / mover is composed of a flexible slide body (slider) made of a thin elastic body having a high friction coefficient and a flexible support body fixed to the slide body. There is provided a rotor / mover of an ultrasonic motor, characterized in that the whole is elastically deformed.

すなわち、これまでに提案してきた超音波モータの場
合には、超音波振動する固定子に加圧接触させた高摩擦
係数のゴム状の弾性体からなる摺動体の弾性変形による
エネルギー損失が大きく、モータ効率の向上には制約が
あったが、この発明は、このような摺動体を可撓性と
し、かつ、できるだけ薄くして弾性変形によるエネルギ
ー損失を小さくすることが可能であるとの知見に基づい
てなされたものである。
That is, in the case of the ultrasonic motors proposed so far, the energy loss due to the elastic deformation of the sliding member made of a rubber-like elastic body having a high friction coefficient brought into pressure contact with the ultrasonically vibrating stator is large, Although there was a limitation in improving the motor efficiency, the present invention has found that it is possible to make such a sliding body flexible and make it as thin as possible to reduce energy loss due to elastic deformation. It was made based on.

そしてまた、従来は、回転子/移動子を構成する摺動
体には、その支持体として固定子からの振動圧力を受け
ても変形しない程度の剛性のあるものを用いていたが、
この発明の場合には、前記の通り、摺動体をできるだけ
薄くすることから、支持体も可撓性とし、摺動体と支持
体とからなる回転子/移動子には全体として弾性変形す
る可撓性を持たせることがモータ効率の向上とモータの
高出力化に有効であることを見出し、具体的にこの発明
が完成された。
Further, conventionally, as the sliding body which constitutes the rotor / moving element, as the supporting body, one having rigidity that is not deformed even when the vibration pressure from the stator is received is used.
In the case of the present invention, as described above, since the sliding body is made as thin as possible, the supporting body is also made flexible, and the rotor / mover composed of the sliding body and the supporting body is elastically deformable as a whole. It was found that imparting the property is effective in improving the motor efficiency and increasing the output of the motor, and specifically completed the present invention.

以下、図面を参照しながら、さらに詳しくこの発明の
構成および作用効果について説明する。
Hereinafter, the configuration and operational effects of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

まず、第1図は、従来のモータ装置の動作を原理的に
説明したものである。この第1図に示したように、従来
の装置の場合にも横波と縦波とが合成された振動波(屈
曲波)が固定子1の表面に形成され、伝播する。その固
定子1の表面1aの各頂点は、一般に知られているように
楕円振動しており、その振動波は音速Uのスピードで移
動している。
First, FIG. 1 illustrates the operation of a conventional motor device in principle. As shown in FIG. 1, also in the case of the conventional device, an oscillating wave (bending wave) in which a transverse wave and a longitudinal wave are combined is formed on the surface of the stator 1 and propagates. Each vertex of the surface 1a of the stator 1 is elliptically oscillated as is generally known, and the oscillating wave is moving at the speed of sound U.

また、回転子/移動子2を構成している摺動体3は、
固定子1の表面に形成された振動波と接触しながら、摩
擦力により、矢印Nの方向に駆動されて行く。この時
は、摺動体3の高摩擦係数と、第1図からも明らかな摺
動体3の大きな弾性変形とによって摩擦駆動力が発生し
ている。
In addition, the sliding body 3 which constitutes the rotor / mover 2 is
While being in contact with the vibration wave formed on the surface of the stator 1, it is driven in the direction of arrow N by the frictional force. At this time, the frictional driving force is generated by the high friction coefficient of the sliding body 3 and the large elastic deformation of the sliding body 3 which is apparent from FIG.

しかしながら、固定子に固着している圧電体(図示し
ていない)への電気入力および接触加圧力を一定とする
場合、この従来のモータ構造においては、ゴム等からな
る摺動体3の大きな弾性変形によるエネルギー損失が大
きく、結局のところ、モータ効率を向上させることが極
めて困難であった。
However, when the electric input and the contact pressure to the piezoelectric body (not shown) fixed to the stator are constant, in this conventional motor structure, a large elastic deformation of the sliding body 3 made of rubber or the like occurs. As a result, the energy loss was large, and, after all, it was extremely difficult to improve the motor efficiency.

そこで、この発明は、第2図に示した構成をその基本
としている。この場合にも、固定子7に生じる表面の振
動波は、第1図の場合と同様に音速Uのスピードで移動
する。
Therefore, the present invention is based on the configuration shown in FIG. Also in this case, the vibration waves on the surface generated in the stator 7 move at the speed of the sound velocity U as in the case of FIG.

だが、この第2図に示したように、この発明では、高
摩擦係数の弾性体からなる摺動体5を、従来に比べては
るかに薄くし、この摺動体5を可撓性とすることで、そ
の弾性変形によるエネルギー損失を低減させている。
However, as shown in FIG. 2, in the present invention, the sliding body 5 made of an elastic body having a high friction coefficient is made much thinner than the conventional one, and the sliding body 5 is made flexible. , Energy loss due to its elastic deformation is reduced.

また、この発明では、摺動体5とともに回転子/移動
子4を構成する支持体6に可撓性を持たせているため、
回転子/移動子4は全体として可撓性を示し、固定子7
の表面の摺動波と摺動体5との接触範囲は従来同様に固
定子7の表面7aの頂部7bとその近傍となり、摺動体5の
高摩擦係数と回転子/移動子4の全体としての可撓性と
によって高摩擦力が発生し、大きな効率と高出力で、摺
動体5は矢印N方向に駆動する。
Further, in the present invention, since the support body 6 that constitutes the rotor / mover 4 together with the slide body 5 has flexibility,
The rotor / mover 4 exhibits flexibility as a whole, and the stator 7
The contact area between the sliding wave on the surface and the sliding body 5 is the top 7b of the surface 7a of the stator 7 and its vicinity as in the conventional case, and the high friction coefficient of the sliding body 5 and the rotor / mover 4 as a whole Due to the flexibility, a high frictional force is generated, and the sliding body 5 is driven in the arrow N direction with high efficiency and high output.

第3図は、より具体的にこの発明の実施例を示したも
のである。
FIG. 3 shows an embodiment of the present invention more specifically.

固定子8には圧電体9を固着し、この圧電体9に高周
波電圧を印加し、固定子8に屈曲振動を生じさせ、摺動
体11に伝える。この摺動体11は、高摩擦係数を有し、か
つ薄く構成し、また可撓性のある支持体12によって、摺
動体11と支持体12とからなる回転子/移動子13の全体に
可撓性を持たせてもいる。
A piezoelectric body 9 is fixed to the stator 8 and a high frequency voltage is applied to the piezoelectric body 9 to generate bending vibration in the stator 8 and transmit the bending vibration to the sliding body 11. This slide body 11 has a high coefficient of friction and is made thin, and a flexible support body 12 allows the entire rotor / mover 13 composed of the slide body 11 and the support body 12 to be flexible. It also has sex.

このため、摺動体11の変形エネルギーの消費を抑え、
高効率・高出力のモータが実現される。
Therefore, the consumption of deformation energy of the sliding body 11 is suppressed,
A highly efficient and high output motor is realized.

もちろん、この発明は、以上の例によって限定される
ものではない。その細部についは様々な態様が可能であ
る。
Of course, the present invention is not limited to the above examples. Various details are possible for the details.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上詳しく説明した通り、この発明によってモータ効
率は大きく向上し、高出力化が図られる。
As described in detail above, according to the present invention, the motor efficiency is greatly improved and the output is increased.

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

第1図は、従来の超音波モータの動作を示した拡大斜視
図であり、第2図は、この発明の動作を示した拡大斜視
図である。 第3図は、この発明の実施例を示した断面図である。 4……回転子/移動子 5……摺動体 6……支持体 7……固定子 8……固定子 9……圧電体 10……フェルト 11……摺動体 12……支持体 13……回転子/移動子 14……軸 15……軸受
FIG. 1 is an enlarged perspective view showing the operation of a conventional ultrasonic motor, and FIG. 2 is an enlarged perspective view showing the operation of the present invention. FIG. 3 is a sectional view showing an embodiment of the present invention. 4 …… Rotator / mover 5 …… Sliding body 6 …… Supporting body 7 …… Stator 8 …… Stator 9 …… Piezoelectric body 10 …… Felt 11 …… Sliding body 12 …… Supporting body 13 …… Rotor / mover 14 …… Shaft 15 …… Bearing

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】横波と縦波が合成された振動波を生じる、
圧電体固着の固定子の表面に加圧接触する回転子/移動
子において、固定子に接触する高摩擦係数の薄い弾性体
からなる可撓性の摺動体と、この摺動体に固着した可撓
性の支持体とによって前記回転子/移動子を構成し、回
転子/移動子の全体が弾性変形するようにしたことを特
徴とする超音波モータの回転子/移動子。
1. An oscillating wave in which transverse and longitudinal waves are combined is generated,
In a rotor / mover that comes into pressure contact with the surface of a piezoelectric-fixed stator, a flexible sliding body made of an elastic body with a high coefficient of friction that comes into contact with the stator, and a flexible sliding body fixed to this sliding body. A rotor / mover of an ultrasonic motor, characterized in that the rotor / mover is constituted by a flexible support, and the whole rotor / mover is elastically deformed.
JP60040614A 1985-03-01 1985-03-01 Ultrasonic motor rotor / mover Expired - Lifetime JPH0828985B2 (en)

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JPS61203872A JPS61203872A (en) 1986-09-09
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Families Citing this family (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2690907B2 (en) * 1987-09-25 1997-12-17 株式会社日立製作所 Composite piezoelectric motor
US5066884A (en) * 1989-02-10 1991-11-19 Nikon Corporation Ultrasonic motor having high drive efficiency
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59188381A (en) * 1983-04-06 1984-10-25 Shinsei Kogyo:Kk Improvement in rotor/movable element of surface wave motor
JPS60174074A (en) * 1984-01-30 1985-09-07 Canon Inc Vibration wave motor

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