JPH1052075A - 超音波モータ - Google Patents
超音波モータInfo
- Publication number
- JPH1052075A JPH1052075A JP8215016A JP21501696A JPH1052075A JP H1052075 A JPH1052075 A JP H1052075A JP 8215016 A JP8215016 A JP 8215016A JP 21501696 A JP21501696 A JP 21501696A JP H1052075 A JPH1052075 A JP H1052075A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- vibration
- vibrator
- contact
- ultrasonic motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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に
変換可能な超音波モータを提供する。 【解決手段】 回転子の振動子との接触面に多数のスリ
ットを形成し、振動子の振動（楕円運動）に伴い生じる
回転子の振動子との接触面の振動をも効率的に利用して
接触面速度を高くし、回転子の回転に変換して取り出す
ことができる。また、振動子の回転子表面との接触面に
もスリットを形成してくし歯状とすることにより、即ち
くし歯同士が接触するような構造とすることで、振動が
相乗的に増幅され、振動を一層効率的に回転子の回転運
動に変換して取り出すことができる。
変換可能な超音波モータを提供する。 【解決手段】 回転子の振動子との接触面に多数のスリ
ットを形成し、振動子の振動（楕円運動）に伴い生じる
回転子の振動子との接触面の振動をも効率的に利用して
接触面速度を高くし、回転子の回転に変換して取り出す
ことができる。また、振動子の回転子表面との接触面に
もスリットを形成してくし歯状とすることにより、即ち
くし歯同士が接触するような構造とすることで、振動が
相乗的に増幅され、振動を一層効率的に回転子の回転運
動に変換して取り出すことができる。
Description
【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。
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
性材と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。
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
性材と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】
【発明が解決しようとする課題】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、従来はその振動エネルギー
が有効利用されておらず、即ち、エネルギーの変換効率
が低いという問題があった。
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、従来はその振動エネルギー
が有効利用されておらず、即ち、エネルギーの変換効率
が低いという問題があった。
【０００４】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に変換可能な超音波モ
ータを提供することにある。
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に変換可能な超音波モ
ータを提供することにある。
【０００５】
【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、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であって、前記回転子の前記振動子
との接触面に多数のスリットを形成したことを特徴とす
る超音波モータを提供することにより達成される。特
に、前記振動子の前記回転子との接触面にも多数のスリ
ットを形成すると良い。
よれば、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であって、前記回転子の前記振動子
との接触面に多数のスリットを形成したことを特徴とす
る超音波モータを提供することにより達成される。特
に、前記振動子の前記回転子との接触面にも多数のスリ
ットを形成すると良い。
【０００６】振動子の振動（楕円運動）に伴い回転子の
振動子との接触面にも振動が生じる。従って、回転子側
にもスリットを形成してくし歯状とすることにより、こ
のくし歯の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、該表面に生じる振動（楕円運動）をも
利用して接触面速度を高くし、回転子の回転運動に変換
して取り出すことができる。また、振動子の回転子表面
との接触面にもスリットを形成してくし歯状とすること
により、即ちくし歯同士が接触するような構造とするこ
とで、振動が相乗的に増幅され、効率的に回転子の回転
運動に変換することができる。
振動子との接触面にも振動が生じる。従って、回転子側
にもスリットを形成してくし歯状とすることにより、こ
のくし歯の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、該表面に生じる振動（楕円運動）をも
利用して接触面速度を高くし、回転子の回転運動に変換
して取り出すことができる。また、振動子の回転子表面
との接触面にもスリットを形成してくし歯状とすること
により、即ちくし歯同士が接触するような構造とするこ
とで、振動が相乗的に増幅され、効率的に回転子の回転
運動に変換することができる。
【０００７】
【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。
の図面について詳しく説明する。
【０００８】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が軸受４、５を介して回転可
能に支持されている。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。
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が軸受４、５を介して回転可
能に支持されている。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。
【０００９】一方、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
回転子８が環装されている。この回転子８は軸線方向に
は移動可能となっているが、周方向にはキー等をもって
回り止めされている。また、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。そして、回転子８は弾性材６に接触する
ように皿ばね１０をもって付勢されている。
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
回転子８が環装されている。この回転子８は軸線方向に
は移動可能となっているが、周方向にはキー等をもって
回り止めされている。また、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。そして、回転子８は弾性材６に接触する
ように皿ばね１０をもって付勢されている。
【００１０】図２に良く示すように、回転子８の弾性材
６との対向面には半径方向に延在する多数のスリット８
ａが形成されている。また、弾性材６の回転子８との対
向面にも同様な多数のスリット６ａが形成されている。
即ち、回転子８と弾性材６とは互いにくし歯同士で接触
している。
６との対向面には半径方向に延在する多数のスリット８
ａが形成されている。また、弾性材６の回転子８との対
向面にも同様な多数のスリット６ａが形成されている。
即ち、回転子８と弾性材６とは互いにくし歯同士で接触
している。
【００１１】上記構成の超音波モータを作動させたとこ
ろ、従来のものに比較して高回転、高出力かつ高効率と
なった。実際には、出力で７２％、効率で２３％性能が
向上した。
ろ、従来のものに比較して高回転、高出力かつ高効率と
なった。実際には、出力で７２％、効率で２３％性能が
向上した。
【００１２】また、回転子の厚みを変えて回転子の剛性
と振動子の剛性との関係を調べた。回転子及び振動子の
直径を６０ｍｍとして、振動子４．２ｍｍ（そのうち圧
電セラミックス０．５ｍｍ：全体の固有振動数４０ｋＨ
ｚ程度）に対し、回転子の厚みを２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍ
ｍと変化させたところ、３ｍｍ厚のもの（固有振動数５
０ｋＨｚ程度）が最も高性能となった。従って、振動子
に対して回転子がその剛性または固有振動数に関して上
記したような所定の関係にあるときに最もモータの性能
が向上することがわかる。
と振動子の剛性との関係を調べた。回転子及び振動子の
直径を６０ｍｍとして、振動子４．２ｍｍ（そのうち圧
電セラミックス０．５ｍｍ：全体の固有振動数４０ｋＨ
ｚ程度）に対し、回転子の厚みを２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍ
ｍと変化させたところ、３ｍｍ厚のもの（固有振動数５
０ｋＨｚ程度）が最も高性能となった。従って、振動子
に対して回転子がその剛性または固有振動数に関して上
記したような所定の関係にあるときに最もモータの性能
が向上することがわかる。
【００１３】図３は本発明が適用された超音波モータの
別の実施形態を示す図１と同様な図であり、図１と同様
な部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。本例では回転子が振動子の弾性材６に接触する第１
の回転子１２と、この第１の回転子１２の振動子と相反
する側で接触する第２の回転子１３とから構成されてい
る。そして、第１の回転子１２には振動子側に突出する
出力軸１４が設けられ、第２の回転子１３には皿ばね１
５を介して振動子と相反する側に突出する出力軸１６が
連結している。尚、フレーム１と出力軸１４との間、第
２の回転子１３と出力軸１４との間及び出力軸１６とハ
ウジング２との間には軸受１７〜１９が介在している。
別の実施形態を示す図１と同様な図であり、図１と同様
な部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。本例では回転子が振動子の弾性材６に接触する第１
の回転子１２と、この第１の回転子１２の振動子と相反
する側で接触する第２の回転子１３とから構成されてい
る。そして、第１の回転子１２には振動子側に突出する
出力軸１４が設けられ、第２の回転子１３には皿ばね１
５を介して振動子と相反する側に突出する出力軸１６が
連結している。尚、フレーム１と出力軸１４との間、第
２の回転子１３と出力軸１４との間及び出力軸１６とハ
ウジング２との間には軸受１７〜１９が介在している。
【００１４】図４に良く示すように、振動子の弾性材
６、第１の回転子１２及び第２の回転子１３の互いに接
触する面には半径方向に延在するスリット６ａ、１２
ａ、１２ｂ、１３ａが形成されている。上記実施形態と
同様に振動子の弾性材６、第１の回転子１２及び第２の
回転子１３は互いにくし歯同士で接触している。
６、第１の回転子１２及び第２の回転子１３の互いに接
触する面には半径方向に延在するスリット６ａ、１２
ａ、１２ｂ、１３ａが形成されている。上記実施形態と
同様に振動子の弾性材６、第１の回転子１２及び第２の
回転子１３は互いにくし歯同士で接触している。
【００１５】本実施形態では振動子から第１の回転子１
２に伝達された振動を振動源として第２の回転子１３を
回転させている。従って、出力軸１６（第２の回転子１
３）からは第１の回転子１２の回転に該回転子１２の振
動による回転を加えた回転が得られる。即ち、出力軸１
４（第１の回転子１２）からは低回転出力が得られ、出
力軸１６（第２の回転子１３）からは高回転出力が得ら
れるようになる。表１に従来の超音波モータとの出力結
果の比較を示す。
２に伝達された振動を振動源として第２の回転子１３を
回転させている。従って、出力軸１６（第２の回転子１
３）からは第１の回転子１２の回転に該回転子１２の振
動による回転を加えた回転が得られる。即ち、出力軸１
４（第１の回転子１２）からは低回転出力が得られ、出
力軸１６（第２の回転子１３）からは高回転出力が得ら
れるようになる。表１に従来の超音波モータとの出力結
果の比較を示す。
【００１６】
【表１】
【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、回転子の振動子との接
触面に多数のスリットを形成し、振動子の振動（楕円運
動）に伴い生じる回転子の振動子との接触面の振動をも
効率的に利用して接触面速度を高くし、回転子の回転に
変換して取り出すことができる。また、振動子の回転子
表面との接触面にもスリットを形成してくし歯状とする
ことにより、即ちくし歯同士が接触するような構造とす
ることで、振動が相乗的に増幅され、振動を一層効率的
に回転子の回転運動に変換して取り出すことができる。
明による超音波モータによれば、回転子の振動子との接
触面に多数のスリットを形成し、振動子の振動（楕円運
動）に伴い生じる回転子の振動子との接触面の振動をも
効率的に利用して接触面速度を高くし、回転子の回転に
変換して取り出すことができる。また、振動子の回転子
表面との接触面にもスリットを形成してくし歯状とする
ことにより、即ちくし歯同士が接触するような構造とす
ることで、振動が相乗的に増幅され、振動を一層効率的
に回転子の回転運動に変換して取り出すことができる。
【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。
説明する拡大断面図。
【図３】本発明が適用された超音波モータの別の実施形
態を示す図１と同様な図。
態を示す図１と同様な図。
【図４】本発明が適用された超音波モータの別の作動要
領を説明する図２と同様な図。
領を説明する図２と同様な図。
【符号の説明】 １ フレーム ２ ハウジング ３ 出力軸 ４、５ 軸受 ６ 弾性材 ６ａ スリット ７ 圧電セラミックス ８ 回転子 ８ａ スリット ９ ライニング １０ 皿ばね １２ 第１の回転子 １２ａ、１２ｂ スリット １３ 第２の回転子 １３ａ スリット １４ 出力軸 １５ 皿ばね １６ 出力軸 ６ａ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ スリット １７〜１９軸受
Claims (2)
- 【請求項１】 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であって、 前記回転子の前記振動子との接触面に多数のスリットを
形成したことを特徴とする超音波モータ。 - 【請求項２】 前記振動子の前記回転子との接触面に
も多数のスリットを形成したことを特徴とする請求項１
に記載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215016A JPH1052075A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8215016A JPH1052075A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1052075A true JPH1052075A (ja) | 1998-02-20 |
Family
ID=16665338
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8215016A Pending JPH1052075A (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1052075A (ja) |
-
1996
- 1996-07-26 JP JP8215016A patent/JPH1052075A/ja active Pending
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