JPH0998586A - 振動波モータおよび振動波モータを有する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動波モータを冷却するためのファンを別に
設けることは、部品点数の増加を招くことになるので、
部品点数を増加させることなく冷却効果を維持できる振
動波モータを提供する。 【解決手段】 進行波が形成される振動子（１，２，
３）に加圧バネ（７）を介して移動体（５，６）を加圧
接触させ、前記進行波により移動体を摩擦駆動すると共
に、前記加圧バネを移動体と一体的に移動させる振動波
モータにおいて、前記加圧バネにファン（８）を一体に
設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動波モータおよ
び振動波モータを例えば駆動源とする装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、振動波モータは低速・大トルクな
どの特徴から、例えば一眼レフカメラの撮影レンズにお
けるオートフォーカスの駆動用モータとして実用化され
ているが、さらに小型化、大出力化が求められている。
小型化・大出力化をするうえで、振動波モータの発熱お
よび温度上昇に対する対策は重要である。なぜならば、
振動波モータに投入される入力エネルギーのうち、出力
エネルギーにならない損失エネルギー分は、熱エネルギ
ーに変換されるが、振動波モータが小型化・大出力化し
ていくと、体積あたりの損失エネルギー発生量、表面積
あたりの損失エネルギー発生量が大きくなり、振動波モ
ータの構成部材の機能を劣化させ、性能へ影響を及ぼす
ほどの温度上昇の可能性が有るからである。

【０００３】このような問題に対し、特開昭６３−７３
８８７号公報や特開平３−２５３２７０号公報におい
て、放熱効率の大きい振動波モータの構造が提案されて
いる。以下に、特開平３−２５３２７０号公報で提案さ
れている従来例を、図７を用いて説明する。

【０００４】まず駆動原理は公知であるため、簡単な説
明にとどめるが、金属性の円環形状に形成された弾性体
１０３の片面には、圧電素子１０４が接着され、圧電素
子１０４に形成された駆動用の２つの圧電素子群に夫々
位相の異なる交流電圧を印加すると、弾性体１０３上に
２つの定在波が励振され、これらの定在波の合成によっ
て屈曲振動である進行性振動波が形成される。一方、弾
性体の他面側には耐摩擦材１０７の接着された円環状の
移動体１０６（移動体１０６と耐摩擦材１０７によりロ
ータ１０８を構成）が、加圧バネ１１０を介して加圧接
触され、弾性体１０３に形成される進行性振動波による
摩擦駆動により、移動体１０６が回転するとともに、出
力シャフト１１１が回転する。

【０００５】ステータ１０５、ロータ１０８の摩擦熱お
よびステータ１０５の内部に発生する熱は、ステータ１
０５を温度上昇させるが、これらの熱はカバー１０２に
接するステータ１０５の内径部から、および熱伝導部材
１１６を経てカバー１０２へ伝導され、ファン１１７に
よってすみやかに放散される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、放熱の目的のみの部材、例えばファンが別に必
要であり、部品個数が増し、小型化が難かしくなるとい
う欠点が有った。

【０００７】本出願に係る第１の発明の目的は、部品点
数の増加を図ることなく発熱部の冷却を行える振動波モ
ータを提供することにある。

【０００８】本出願に係る第２の発明の目的は、上記し
た第１の発明の目的を実現した構成の振動波モータを駆
動源とした装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する構成は、進行波が形成される振動子に
加圧バネを介して移動体を加圧接触させ、前記進行波に
より移動体を摩擦駆動すると共に、前記加圧バネを移動
体と一体的に移動させる振動波モータにおいて、前記加
圧バネにファンを一体に設けたことを特徴とする。

【００１０】この構成において、加圧バネとしては板形
状に形成することができる。

【００１１】本出願に係る第２の発明の目的を実現する
構成は、上記した構成の振動波モータを動力源とするこ
とを特徴とする振動波モータを有する装置にある。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態を示
す。

【００１３】１は圧電素子、２は金属からなる弾性体
で、一方の面に圧電素子が接着されている。３は弾性体
の他方の面に接合された摩擦材で、圧電素子１、弾性体
２、および摩擦材３により振動子であるステータを構成
している。５はロータ、６は加圧ゴム、７は加圧バネ、
８は加圧バネの一部に設けられたファン、９は加圧バネ
固定部材、１０は出力シャフト、１１はベアリング、１
２はステータ固定部材、１３はすべり軸受、１４は台
座、１５は台座１４に設けられた空気穴、１６はカバ
ー、１７はカバー１６に設けられた空気穴である。

【００１４】モータの駆動原理については従来例と同様
であり、ステータ４に励起された進行波によってロータ
５が回転する。摩擦材３はロータ５やステータ４が摩耗
してモータ特性が劣化することを防ぐ耐摩耗材である。
加圧バネ７は出力シャフト１０に嵌合している加圧バネ
固定部材９に固定され、加圧ゴム６を介してロータ５を
ステータ４に加圧接触させる。加圧ゴム６は、摩擦力に
よってロータ５および加圧バネ７を回転方向に拘束する
ため、ロータ５が回転すると、その回転力は加圧ゴム６
・加圧バネ７・加圧バネ固定部材９を介して出力シャフ
ト１０に伝えられる。出力シャフト１０は、ステータ固
定部材１２に保持されたベアリング１１およびすべり軸
受１３によって保持され、回転自由となっている。

【００１５】なお、ステータ固定部材１２はａ部のカシ
メによってステータ４を固定し、またｂ部のカシメによ
って台座１４に固定される。また、台座１４に固定され
るカバー１６によってモータ全体が覆われている。

【００１６】加圧バネ７には、図２にも示すように、図
２の点線Ｌで紙面に垂直に上方向に９０°以下の角度に
折り曲げられたファン８が設けられており、ロータと一
体となって回転する際、空気を流す役割を有する。図２
上で時計回りに回転すると、カバー１６に設けられた空
気穴１７より空気がモータ内に入り、図１に示すｃ部、
ステータのスリットｄ部およびｅ部を経て台座１４に設
けられた空気穴１５よりモータ外に排出される。

【００１７】また、図２上で反時計回りに回転すると、
逆に空気穴１５より空気がモータ内に入り、図１に示す
ｅ部・ｄ部・ｃ部を経て、空気穴１７よりモータ外に排
出される。この空気の流れによってモータ、特にステー
タを冷却し、温度の上昇を防ぐ。

【００１８】（第２の実施形態）図３は第２の実施形態
を示す。

【００１９】本実施形態における振動波モータの振動子
２８は、加振体１８と押え体２０との間に円板形状の圧
電素子１９を介装し、加振体１８と押え体２０とをボル
ト２１で一体に締結することにより、加振体１８と押え
体２０との間に圧電素子１９を挟持固定している。

【００２０】一方、振動子２８の加振体１８の開放端面
から延出するボルト２１の軸部の周囲には、ベアリング
２５に回転可能に支持された出力ギア２４が配置され、
出力ギア２４の外周に出力伝達部材２３が配置されてい
て、出力伝達部材２３の下端部には周方向に沿って等間
隔の径方向に延びる複数のスリットｇが形成され、この
複数のスリットｇに出力ギア２４の下部の鎖し込み突起
部が係合し、出力伝達部材２３と出力ギア２４とが一体
的に回転するようになっている。なお、出力伝達部材２
３の下部の軸穴はボルト２１のボルト軸支部２１−ａに
軸支されている。また、加振体１８の開放面の内周面に
形成されている凹部ｈに対して隙間を有して出力伝達部
材２３が配置されていて、加振体１８の開放面の外周凸
部に周方向に沿って形成された等間隔の径方向に延びる
複数のスリットｉと該隙間とが連通している。

【００２１】また、出力伝達部材２３の外周には、円筒
形状のロータ２２が配置され、出力伝達部材２３とロー
タ２２が圧入もしくは接着されることにより一体的に回
転し、したがって、ロータ２２の回転により出力ギア２
４が一体的に回転するようになっている。

【００２２】出力ギア２４の外周部には段部が形成さ
れ、図２に示す構造のファン８を備えた円板形状の加圧
バネ７の内径部が嵌合し、またこの加圧バネ７の外周部
はロータ２２の上端部に当接し、ロータ２２を加振体１
８の駆動面をなす外周端部に加圧接触させている。な
お、２６は振動子２８のボルト２１の先端部にナット２
７により固定された取り付け部材で、振動子２８を不図
示の被取り付け体に取りつけるためのものである。

【００２３】このような構成の振動波モータにおいて、
振動子２８の圧電素子１９に時間的位相の異なる周波電
圧が印加されると、振動子２８には時間的および位置的
位相の異なる２つの屈曲振動が励起され、その合成とし
て加振体１８の駆動面に進行波が形成される。

【００２４】加振体１８の駆動面に加圧接触しているロ
ータ２２は、この進行波により摩擦駆動されて回転し、
出力伝達部材２３を介して出力ギア２４を回転させる。
その際、加圧バネ７もロータ２２と出力ギア２４と一体
に回転するので、加圧バネ７に設けられたファン８によ
って、軸方向に空気の移動が生じ、例えば空気はモータ
の外部→加圧バネ７と出力伝達部材２３の間の空間ｆ→
スリットｇ→加振体１８の凹部ｈ→スリットｉ→モータ
の外部、あるいはこの逆の経路を経て流通し、モータの
冷却を行う。

【００２５】なお、この冷却系ではモータを全体的に冷
却することはできないが、最も熱を発生するロータ２２
と加振体１８との接触部分を冷却することができるの
で、モータ全体の温度上昇を抑えることができる。

【００２６】（第３の実施形態）図４は第３の実施形態
を示す加圧バネの平面図である。

【００２７】上記した図２に示す実施形態の加圧バネ７
は、板バネ本体の片面側にファン８を構成する切欠き片
を略４５度折り曲げて形成しているが、本実施形態の加
圧バネは、板バネ本体に破線で示した連接部ｍを残して
打ち抜き成形された切欠き片を該連接部ｍにおいて略４
５度ねじることにより、＋表示部分を上側、−表示部分
を下側にしたファン８を形成している。

【００２８】（第４の実施形態）図５は第４の実施形態
を示す加圧バネの平面図である。

【００２９】本実施形態の加圧バネ７は、板バネ本体に
破線で示した連接部ｎを残して打ち抜き成形された切欠
き片を該連接部ｎにおいて略９０度片側（例えば紙面に
対して垂直上方）に折り曲げてファン８を形成し、また
中心側に空気穴ｊを形成したもので、この加圧バネが例
えば図１または図２に示す振動波モータに用いられ、紙
面で反時計回りに回転すると、外径側から内径側に空気
が移動し、空気穴ｊを経て紙面に垂直な下方に空気が流
れる。

【００３０】なお、本発明の振動波モータにおいて、加
圧バネの形状は上記の各実施形態に限定されるものでは
なく、モータを冷却するのに必要な空気の流れが生じる
形状であればどのようなものであっても良い。

【００３１】（第５の実施形態）図６は図３に示す振動
波モータをカメラのフィルム巻上げ巻戻し機構に応用し
た例である。

【００３２】図中、Ｍは振動波モータ、１０１は不図示
のカメラ本体に取り付けられる底板、１０２は太陽ギ
ヤ、１０３は遊星ギヤであり、これらギヤ１０２，１０
３で遊星クラッチを形成し、振動波モータＭの回転方向
により出力をフィルム巻上げ、巻戻しのいづれかに切り
換える。１０４はスプール駆動ギヤ、１０５はスプー
ル、１０６は伝達ギヤ、１０７，１０９はウォームギ
ヤ、１０８は伝達軸、１１１はフォークギヤ、１１２は
巻戻しフォークである。

【００３３】スプール１０５は固定部材６０に回転自在
に保持されている。スプール１０５の内部には振動波モ
ータＭが配置される。

【００３４】固定部材６０は振動波モータＭ及びギヤ１
０２，１０６，１０４を支持し、底板１０１に固定され
る。振動波モータＭの出力歯車８は太陽ギヤ１０２と噛
み合い、太陽ギヤ１０２は矢印の方向に回転する。遊星
ギヤ１０３は図の位置にあり、伝達ギヤ１０６ａと噛み
合い、はすば歯車１０６ｂ、ウォームギヤ１０７、伝達
軸１０８、ウォームギヤ１０９、フォークギヤ１１１と
回転が伝達され、巻戻しフォーク１１２は矢印の方向に
回転し不図示のフィルムパトローネにフィルムは巻戻さ
れる。なお、伝達軸１０８、及びフォークギヤ１１１は
底板１０１に回転自在に保持され、また、フォークギヤ
１１１と巻戻しフォーク１１２、伝達軸１０２とウォー
ムギヤ１０７，１０９はそれぞれ一体に回転する。

【００３５】次に振動波モータＭが反対に回転すると、
太陽ギヤ１０２は矢印と反対方向に回転し、遊星ギヤ１
０３は一点鎖線の位置にあり、スプール駆動ギヤ１０４
ａと噛み合い、スプール駆動ギヤ１０４ｂはスプール１
０５のギヤ部１０５ａと噛み合い、スプール１０５を矢
印の方向に回転させ、フィルムを巻上げる。

【００３６】

【発明の効果】請求項１に係る発明では、移動体と一体
に回転等の駆動が行われる振動波モータに必要な加圧バ
ネにファンを設けて振動波モータを冷却させるようにし
ているので、冷却能力を低下させることなく部品点数の
削減が図れる。

【００３７】請求項２に係る発明では、加圧バネを板状
とすることにより、プレス加工のような廉価な加工方法
で板バネを形成することができる。

【００３８】請求項３に係る発明では、廉価で充分な冷
却性を有する振動波モータを駆動源とするので、高精度
の駆動が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示す振動波モータの
断面図。

【図２】図１の加圧バネの平面図。

【図３】第２の実施形態を示す振動波モータの断面図。

【図４】第３の実施形態を示す加圧バネの平面図。

【図５】第４の実施形態を示す加圧バネの平面図。

【図６】第５の実施形態を示すフィルム給送機構の斜視
図。

【図７】従来の振動波モータの断面図。

【符号の説明】

１…圧電素子 ２…弾性体 ３…摩擦材 ４…振動子（ステ
ータ） ５…ロータ ６…加圧ゴム ７…加圧バネ ８…ファン ９…加圧バネ固定部材 １０…出力シャフ
ト １１…ベアリング １２…ステータ固
定部材 １３…すべり軸受 １４…台座 １５…空気穴 １６…カバー １７…空気穴

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 進行波が形成される振動子に加圧バネを
   介して移動体を加圧接触させ、前記進行波により移動体
   を摩擦駆動すると共に、前記加圧バネを移動体と一体的
   に移動させる振動波モータにおいて、前記加圧バネにフ
   ァンを一体に設けたことを特徴とする振動波モータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、加圧バネは板形状に
   形成されていることを特徴とする振動波モータ。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の振動波モータ
   を動力源とすることを特徴とする振動波モータを有する
   装置。