JPH1052074A - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動子の振動を効率良く回転子の回転運動と
して取り出すことが可能な超音波モータを提供する。 【解決手段】 １つの振動子に対して回転子を複数段設
け、その最終段の回転子に出力軸を設けることで、入力
に対して高い回転速度及び出力が得られるようになる。
また、接触面にスリットを形成することで、くし歯状の
振動子及び／または回転子表面での横方向（周方向）運
動を増幅するようになり、接触面速度を高くでき、一層
高い回転速度及び出力が得られるようになる。更に、ま
た、第１の回転子または中間の第２の回転子にも出力軸
を設けることで、減速機を用いなくても２種類の回転の
出力が得られ、構造が簡単になると共に汎用性が向上す
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、振動子の振動を回
転子の回転運動に変換して出力する超音波モータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から所謂超音波モータが注目されて
いる。これは例えば回転可能に支持された円盤状の回転
子に、これと同軸的に固定された圧電セラミックスと弾
性材からなる円盤状振動子を接触させ、振動子に高周波
電源を供給して励振させ、これを回転子の回転運動に変
換し、外部に出力するものである。

【０００３】上記した超音波モータでは高回転出力を得
難いと云う問題があることから、例えば特開昭６２−２
０７１７９号公報には、固定振動子と、該固定振動子に
接触する第１の回転子と、この第１の回転子と一体をな
す可動振動子と、可動振動子に接触すると共に出力軸と
一体をなす第２の回転子とを有し、可動振動子にも電源
を供給して第２の回転子を高速回転させ、高回転出力を
得る超音波モータが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、回転す
る振動子に電源を供給するための構造（スリップリン
グ）などが複雑になると共に各振動子に供給する高周波
電源の制御も煩雑になり、更に振動子を複数設けること
で製造コストが高騰化する問題があった。

【０００５】本発明は上記したような従来技術の問題点
に鑑みなされたものであり、その主な目的は、振動子の
振動を効率良く回転子の回転運動として取り出すことが
可能な超音波モータを提供することにある。

【０００６】本発明者は、上記した超音波モータの回転
子は振動子からの振動が伝達されていることから回転子
自体も振動しており、振動源となり得ることに着目し
た。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的は本発明に
よれば、超音波モータであって、振動子と、前記振動子
の振動を回転運動に変換するべく該振動子にその一端面
が接触する第１の回転子と、前段の回転子の振動を回転
運動に変換するべく前記第１の回転子の他端面側に１段
または複数段設けられた第２の回転子とを有し、最終段
の前記第２の回転子に出力軸が設けられていることを特
徴とする超音波モータを提供することにより達成され
る。特に、前記第１の回転子または中間の前記第２の回
転子にも前記最終段の第２の回転子の出力軸とは独立す
る別の出力軸が設けられていると良く、更に前記振動子
及び／または前記各回転子の互いの接触面に多数のスリ
ットが形成されていると良い。

【０００８】振動子の振動（楕円運動）に伴い回転子に
も振動が生じる。従って、これを振動源として前段の回
転子の振動を駆動源とする回転子を複数段設けることに
より、単一の振動子から後段の回転子ほど高い回転速度
が得られる。また、第１の回転子または中間の第２の回
転子にも出力軸を設けることで、減速機を用いなくても
２種類の回転の出力が得られる。加えて、接触面にスリ
ットを形成することで、くし歯状の振動子及び／または
回転子表面での横方向（周方向）運動を増幅するように
なり、接触面速度を高くすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例を添付
の図面について詳しく説明する。

【００１０】図１は、本発明が適用された超音波モータ
の側断面図である。円盤状のフレーム１及び有底筒状の
ハウジング２により画定された空室内には、一端が外部
に向けて突出する出力軸３が玉軸受４を介して回転可能
に支持されている。また、フレーム１には、出力軸３と
同軸的に円盤状のりん青銅からなる弾性材６が保持され
ている。この弾性材６の一方の面には、外部の図示され
ない高周波電源に接続された円環状の圧電セラミックス
７が保持され、これら弾性材６及び圧電セラミックス７
により振動子が構成されている。

【００１１】出力軸３には、弾性材６の圧電セラミック
ス７が設けられた面と相反する側の面に対向するように
円環状のアルミニウム（ジェラルミン）からなる第１の
回転子８が一体的に環装されている。この第１の回転子
８の弾性材６との対向面には例えばテフロン樹脂からな
るライニング９が設けられている。

【００１２】一方、出力軸３の他端には玉軸受１０を介
して第２の回転子１１が相対回転可能に支持されてい
る。この第２の回転子１１は、玉軸受１４を介してハウ
ジング２に支持された出力軸１３に、皿ばね１２を介し
て連結されている。この皿ばね１２により各回転子１
１、８は振動子の弾性材６に向けて付勢されている。

【００１３】図２に良く示すように、振動子の弾性材６
と第１の回転子８との互いの対向面、第１の回転子８と
第２の回転子１１との互いの対向面には半径方向に延在
する多数のスリット６ａ、８ａ、８ｂ、１１ａが形成さ
れている。即ち、各接触面が互いにくし歯同士で接触し
ている。

【００１４】上記構成では振動子から第１の回転子８に
伝達された振動を振動源として第２の回転子１１を回転
させている。従って、出力軸１３（第２の回転子１１）
からは第１の回転子８の回転にその振動による回転を加
えた回転が得られる。また、出力軸３（第１の回転子
８）からは低回転出力が得られる。表１に従来の超音波
モータとの出力結果の比較を示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】尚、上記構成では第２の回転子を１段だけ
設け、これを最終段の第２の回転子としたが、第２の回
転子を２段または３段以上設けてその最終段の回転子に
出力軸を設ければ一層高い回転速度が得られることは云
うまでもない。また、上記構成では振動子及び各回転子
の互いに接触する面に全てスリットを形成したが、必要
に応じて互いに接触する面の一方にのみ形成したり、ス
リットを形成しないようにしても良い。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明による超音波モータによれば、１つの振動子に対して
回転子を複数段設け、その最終段の回転子に出力軸を設
けることで、入力に対して高い回転速度及び出力が得ら
れるようになる。また、接触面にスリットを形成するこ
とで、くし歯状の振動子及び／または回転子表面での横
方向（周方向）運動を増幅するようになり、接触面速度
を高くでき、一層高い回転速度及び出力が得られるよう
になる。更に、また、第１の回転子または中間の第２の
回転子にも出力軸を設けることで、減速機を用いなくて
も２種類の回転の出力が得られ、構造が簡単になると共
に汎用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された超音波モータの側断面図。

【図２】本発明が適用された超音波モータの作動要領を
説明する拡大断面図。

【符号の説明】

１ フレーム ２ ハウジング ３ 出力軸 ４ 玉軸受 ６ 弾性材 ６ａ スリット ７ 圧電セラミックス ８ 第１の回転子 ８ａ、８ｂ スリット ９ ライニング １０ 玉軸受 １１ 第２の回転子 １１ａ スリット １２ 皿ばね １３ 出力軸 １４ 玉軸受

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超音波モータであって、 振動子と、 前記振動子の振動を回転運動に変換するべく該振動子に
   その一端面が接触する第１の回転子と、 前段の回転子の振動を回転運動に変換するべく前記第１
   の回転子の他端面側に１段または複数段設けられた第２
   の回転子とを有し、 最終段の前記第２の回転子に出力軸が設けられているこ
   とを特徴とする超音波モータ。
2. 【請求項２】 前記第１の回転子または中間の前記第
   ２の回転子にも前記最終段の第２の回転子の出力軸とは
   独立する別の出力軸が設けられていることを特徴とする
   請求項１に記載の超音波モータ。
3. 【請求項３】 前記振動子及び／または前記各回転子
   の互いの接触面に多数のスリットが形成されていること
   を特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載の超音波
   モータ。