JPH1066361A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH1066361A
JPH1066361A JP8213698A JP21369896A JPH1066361A JP H1066361 A JPH1066361 A JP H1066361A JP 8213698 A JP8213698 A JP 8213698A JP 21369896 A JP21369896 A JP 21369896A JP H1066361 A JPH1066361 A JP H1066361A
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JP
Japan
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rotor
ultrasonic motor
magnetic field
vibration
vibrating body
Prior art date
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Pending
Application number
JP8213698A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shin Murakami
伸 村上
Arata Ito
新 伊藤
Masaaki Kikuchi
正晃 菊池
Takeshi Uchida
猛 内田
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH1066361A publication Critical patent/JPH1066361A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic motor which reduces the wear of the sliding friction surface between a vibration element and a moving element, improves the durability and facilitates the increase of an output with high cost performance. SOLUTION: An ultrasonic motor is composed of a vertical vibration element 1 which consists of metal elements with a piezoelectric element 2 between them and which generates an elastic vibration, a distortion vibration element 3 which converts the vertical vibration of the vertical vibration element 1 into a distortion vibration partially and forms an elliptical locus on a protrusion 3a formed on it, a magnet 6 which is provided on the surface of the protrusion 3a of the distortion vibration element 3 and a disc-type friction member 5 bonded to the surface of a rotor 4 which is brought into contact with the protrusion 3a of the distortion vibration element 3. A magnetic field obtained by the magnet 6 is applied to a sliding friction surface existing between the friction member 5 and the protrusion 3a of the distortion vibration element 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波帯域の弾性
振動を駆動源とし、振動による往復運動を摩擦力により
特定の一方向運動として取り出すことが可能な超音波モ
ータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor which uses elastic vibration in an ultrasonic band as a driving source and can take out a reciprocating motion due to the vibration as a specific one-way motion by a frictional force.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超音波モータとして、定在波方式
の超音波モータと、進行波方式の超音波モータがある。
前者は縦振動を起こす圧電セラミクスを金属で挟んで振
動体を構成し、該振動体の一端に取付けた振動子で移動
体を突っ突いたときの弾性変形で、縦振動を横方向の変
位に変換して駆動力を発生させるものである。また、後
者は圧電セラミクスと金属などの弾性体を貼り合わせて
振動体を構成し、振動体に移動体を加圧接触させてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, there are a standing wave type ultrasonic motor and a traveling wave type ultrasonic motor as ultrasonic motors.
The former forms a vibrating body by sandwiching piezoelectric ceramics that generate longitudinal vibration with metal, and elastic deformation when a moving body is pierced by a vibrator attached to one end of the vibrating body. The driving force is generated by conversion. In the latter, a vibrating body is formed by bonding piezoelectric ceramics and an elastic body such as a metal, and a moving body is brought into pressure contact with the vibrating body.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の超音
波モータはいずれも次のような問題点があった。すなわ
ち、前者は振動体として振動エネルギーの大きい縦振動
子を使用しているので、駆動効率が大きく、出力が大き
いという利点を有するが、出力伝達部が接触面積が小さ
な同じ場所に限定されているので、出力伝達部の摩耗が
大きく、実用化が困難であった。
The conventional ultrasonic motors described above have the following problems. That is, the former uses a longitudinal vibrator having a large vibration energy as a vibrating body, and thus has an advantage that the driving efficiency is large and the output is large, but the output transmission unit is limited to the same place where the contact area is small. As a result, the output transmission portion is greatly worn, and it has been difficult to put it to practical use.

【0004】これに対し、後者は前者に比べて接触面積
が大きく、接触部の摩耗が少ないという利点を有する
が、駆動効率に問題がある。従来の超音波モータには、
前述の接触面での耐摩耗性を向上させるために、金属弾
性体のロータとの接触面には、タングステンカーバイド
などがコーティングされ、また移動体の表面にもセラミ
クス皮膜などが形成されている。このため、製造工程が
複雑になり、製造コストが高くなり、経済性に問題があ
る。
[0004] On the other hand, the latter has the advantage that the contact area is larger and the contact portion is less worn than the former, but there is a problem in drive efficiency. Conventional ultrasonic motors
In order to improve the wear resistance of the contact surface, the contact surface of the metal elastic body with the rotor is coated with tungsten carbide or the like, and a ceramic film or the like is also formed on the surface of the moving body. Therefore, the manufacturing process becomes complicated, the manufacturing cost increases, and there is a problem in economy.

【0005】さらに、超音波モータの加圧力を増大させ
ると、振動体と移動体との間の摩耗が増大してしまい、
出力を増大させることが困難である。本発明の目的は、
以上のような問題点を除去するためになされたもので、
振動体と移動体との摺動摩擦面の摩耗が低減して耐久性
が向上するとともに、出力の増大が容易となり、経済的
に有利となる超音波モータを提供することにある。
Further, when the pressing force of the ultrasonic motor is increased, the wear between the vibrating body and the moving body increases,
It is difficult to increase the output. The purpose of the present invention is
It was made to eliminate the above problems,
It is an object of the present invention to provide an ultrasonic motor that is economically advantageous, in which the wear of a sliding friction surface between a vibrating body and a moving body is reduced, durability is improved, and output is easily increased.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項1に対応する発明は、超音波帯域の弾性振動
を駆動源とした振動体と、前記振動体に対して摺動摩擦
するように設けられ、前記振動体からの振動により所定
方向に移動または回転可能な移動体からなる超音波モー
タにおいて、前記振動体と前記移動体の少なくとも一方
が磁性材料で構成され、前記振動体と前記移動体の間に
存在する摺動摩擦面近傍に、この摺動摩擦面に磁界をか
ける磁界発生手段を設けた超音波モータである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a vibrating body driven by elastic vibration in an ultrasonic band as a driving source, and a sliding friction with the vibrating body. In an ultrasonic motor comprising a moving body that is movable or rotatable in a predetermined direction by vibration from the vibrating body, at least one of the vibrating body and the moving body is made of a magnetic material, and the vibrating body and the An ultrasonic motor provided with magnetic field generating means for applying a magnetic field to a sliding friction surface near a sliding friction surface existing between moving bodies.

【0007】前記目的を達成するため、請求項2に対応
する発明は、前記磁界発生手段は、前記振動体自体およ
び前記移動体自体の少なくとも一方を着磁した部材とす
るか、または前記振動体および前記移動体の摺動摩擦面
の少なくとも一方に設けた磁石とするか、あるいは前記
振動体と前記移動体に近接して配置した磁石とするかの
いずれかである請求項1記載の超音波モータである。
In order to achieve the above object, a second aspect of the present invention relates to the invention, wherein the magnetic field generating means is a member in which at least one of the vibrating body itself and the moving body itself is magnetized, or 2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the magnet is a magnet provided on at least one of the sliding friction surfaces of the moving body, or a magnet arranged close to the vibrating body and the moving body. It is.

【0008】請求項1または請求項2に対応する発明に
よれば、振動体と移動体の摺動摩擦面に、磁界が作用す
るので、該摺動摩擦面の摩耗が低減して耐久性が向上す
るとともに、出力の増大が容易となり、経済的に有利と
なる。
According to the first or second aspect of the present invention, since a magnetic field acts on the sliding friction surface between the vibrating body and the moving body, wear of the sliding friction surface is reduced and durability is improved. At the same time, the output can be easily increased, which is economically advantageous.

【0009】前記目的を達成するため、請求項3に対応
する発明は、弾性振動を発生する縦振動体と、前記縦振
動体から得られる縦振動の一部をねじり振動に変換する
ねじり振動体と、前記ねじり振動体の上部に摺動摩擦す
るように設けられ、楕円軌跡を作る移動体を備えた超音
波モータにおいて、前記ねじり振動体と前記移動体の摺
動摩擦面の少なくとも一方に、該摺動摩擦面に磁界をか
ける磁界発生手段を形成したことを特徴とする超音波モ
ータである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a longitudinal vibration body for generating elastic vibration, and a torsional vibration body for converting a part of the longitudinal vibration obtained from the longitudinal vibration body into torsional vibration. And an ultrasonic motor provided with a moving body for forming an elliptical trajectory, which is provided on the upper part of the torsional vibrating body so as to make sliding friction. An ultrasonic motor characterized in that a magnetic field generating means for applying a magnetic field to a dynamic friction surface is formed.

【0010】請求項3に対応する発明によれば、磁界発
生手段自体から生ずる磁界が、ねじり振動体と摩擦材の
摺動摩擦面に作用するので、従来の定在波方式の超音波
モータに比べて該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。
According to the third aspect of the present invention, the magnetic field generated by the magnetic field generating means acts on the sliding friction surface between the torsional vibrator and the friction material. Thus, wear of the sliding friction surface is reduced.

【0011】前記目的を達成するため、請求項4に対応
する発明は、円周面に沿って複数の歯部が形成され、か
つ該各歯部が磁性材料からなる振動を発生する円環状の
振動体と、前記振動体の各歯部に対して摺動可能に設け
られ、前記振動体からの振動により回転可能なロータ
と、前記振動体と前記ロータの外周側に近接して配置さ
れ、前記摺動摩擦面に磁界をかける磁界発生手段を備え
た超音波モータである。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 4 is an annular shape in which a plurality of teeth are formed along a circumferential surface, and each of the teeth generates a vibration made of a magnetic material. A vibrating body, provided slidably with respect to each tooth portion of the vibrating body, a rotor rotatable by vibration from the vibrating body, and disposed close to the outer peripheral side of the vibrating body and the rotor; An ultrasonic motor having a magnetic field generating means for applying a magnetic field to the sliding friction surface.

【0012】前記目的を達成するため、請求項5に対応
する発明は、円周面に沿って複数の歯部が形成され、か
つ該各歯部に形成した磁界発生手段を有すると共に振動
を発生する円環状の振動体と、前記振動体の各歯部に対
して摺動可能に設けられ、前記振動体からの振動により
回転可能なロータを備えた超音波モータである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 5 has a plurality of teeth formed along a circumferential surface, has a magnetic field generating means formed on each tooth, and generates vibration. An ultrasonic motor comprising: an annular vibrating body; and a rotor slidably provided on each tooth portion of the vibrating body and rotatable by vibration from the vibrating body.

【0013】前記目的を達成するため、請求項6に対応
する発明は、円周面に沿って複数の歯部が形成された磁
性材料からなる振動を発生する円環状の振動体と、前記
振動体の各歯部に対して摺動可能に設けられ、前記振動
体からの振動により回転可能であって周方向に磁界発生
手段を形成したロータを備えた超音波モータである。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 6 is an annular vibrator for generating vibration made of a magnetic material having a plurality of teeth formed along a circumferential surface; An ultrasonic motor including a rotor provided slidably with respect to each tooth portion of a body, rotatable by vibration from the vibrating body, and having a magnetic field generating means formed in a circumferential direction.

【0014】請求項4〜請求項6のいずれかに対応する
発明によれば、磁界発生手段自体から生ずる磁界が、振
動体とロータの摺動摩擦面に作用するので、従来の定在
波方式の超音波モータに比べて該摺動摩擦面の摩耗が少
なくなる。
According to the invention corresponding to any one of claims 4 to 6, the magnetic field generated by the magnetic field generating means itself acts on the sliding friction surface between the vibrating body and the rotor. The wear of the sliding friction surface is reduced as compared with the ultrasonic motor.

【0015】前記目的を達成するため、請求項7に対応
する発明は、一部が開口された球状の空洞内に配設さ
れ、表面波振動を発生するとともに所定間隔を存して複
数の溝が形成され、各溝相互の縁部に磁界発生手段が形
成されたステータと、前記ステータの内周面に任意の方
向に摺動可能に配設された球体状のロータを備えた超音
波モータである。
In order to achieve the above object, an invention according to claim 7 is provided in a partially opened spherical cavity, which generates a surface wave vibration and has a plurality of grooves at predetermined intervals. An ultrasonic motor comprising: a stator in which magnetic field generating means are formed at edges of each groove; and a spherical rotor slidably disposed in an arbitrary direction on an inner peripheral surface of the stator. It is.

【0016】請求項7に対応する発明は、ステータの内
面に複数の磁界発生手段が設けられているので、ロータ
が回動するに伴ってロータの表面と摺動接触するステー
タの接触面の摩耗が低減できる。
According to a seventh aspect of the present invention, since a plurality of magnetic field generating means are provided on the inner surface of the stator, the contact surface of the stator which comes into sliding contact with the surface of the rotor as the rotor rotates is worn. Can be reduced.

【0017】前記目的を達成するため、請求項8に対応
する発明は、一方向に湾曲している空洞内に配設され、
表面波振動を発生するとともに所定間隔を存して複数の
溝が形成され、各溝相互の縁部に磁石が形成され、かつ
一方向に湾曲したステータと、前記ステータの内周面に
任意の方向に摺動動可能に配設された球体状のロータを
備えた超音波モータである。
To achieve the above object, an invention according to claim 8 is provided in a cavity which is curved in one direction,
A plurality of grooves are formed at predetermined intervals while generating surface wave vibrations, magnets are formed at the edges of each groove, and a stator curved in one direction, and an arbitrary inner circumferential surface of the stator. An ultrasonic motor having a spherical rotor arranged to be slidable in a direction.

【0018】請求項8に対応する発明によれば、ステー
タの内面に磁石が形成されているので、ロータとステー
タの接触面の摩耗が低減できる。前記目的を達成するた
め、請求項9に対応する発明は、一方向に湾曲している
空洞内に配設され、表面波振動を発生するとともに所定
間隔を存して複数の溝が形成され、一方向に湾曲したス
テータと、前記ステータの内周面に任意の方向に回動可
能に配設された球体状のロータと、前記ロータを回転自
在に支承すると共に、ローラまたはボールに磁界発生手
段が形成された軸受を備えた超音波モータである。
According to the invention, since the magnet is formed on the inner surface of the stator, the wear of the contact surface between the rotor and the stator can be reduced. In order to achieve the above object, an invention according to claim 9 is provided in a cavity which is curved in one direction, generates a surface wave vibration, and has a plurality of grooves formed at predetermined intervals, A stator curved in one direction, a spherical rotor rotatably disposed on an inner peripheral surface of the stator so as to be rotatable in an arbitrary direction, and a rotatable bearing for the rotor, and a magnetic field generating means on a roller or a ball. Is an ultrasonic motor including a bearing formed with a bearing.

【0019】請求項9に対応する発明によれば、軸受の
ローラまたはボールに磁界発生手段が形成されているの
で、ロータとステータの接触面の摩耗が低減できる。前
記目的を達成するため、請求項10に対応する発明は、
任意の方向に回転可能に配設された球体状のロータと、
前記ロータの外周面であって、互いに直交するX軸方向
およびY軸方向に面接触し、円周面に沿って複数の歯部
が形成され、かつ該各歯部に磁界発生手段が形成される
とともに、前記ロータに対して表面波振動を与えるステ
ータを備えた超音波モータである。
According to the ninth aspect of the present invention, since the magnetic field generating means is formed on the roller or ball of the bearing, the wear of the contact surface between the rotor and the stator can be reduced. In order to achieve the above object, the invention corresponding to claim 10 is
A spherical rotor rotatably arranged in any direction,
The outer peripheral surface of the rotor is in surface contact with each other in the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other, a plurality of teeth are formed along the circumferential surface, and a magnetic field generating means is formed on each of the teeth. And an ultrasonic motor having a stator for applying surface wave vibration to the rotor.

【0020】請求項10に対応する発明によれば、ステ
ータの複数の歯部に磁界発生手段が形成されているの
で、ロータとステータの接触面の摩耗が低減できる。前
記目的を達成するため、請求項11に対応する発明は、
外周面が少なくとも6箇所のクランプされる部分が球状
であるロータと、前記ロータを収納し複数の空洞を有す
るハウジングと、前記各空洞内に収納され、かつ前記ロ
ータとの接触面に磁界をかける磁界発生手段が形成さ
れ、かつ前記ロータの外周面に一端部を前記ロータの中
心方向に押し付けて前記ロータを保持するように配置し
前記ロータをクランプする少なくとも3個のクランプ部
材と、前記各クランプ部材の他端部と前記各空洞内にそ
れぞれ収納し、前記ロータの接平面の2軸方向にそれぞ
れ配設し、表面波振動を発生する少なくとも6個の圧電
体とを備えた超音波モータである。
According to the tenth aspect of the present invention, since the magnetic field generating means is formed on the plurality of teeth of the stator, wear of the contact surface between the rotor and the stator can be reduced. In order to achieve the above object, an invention corresponding to claim 11 is
A rotor whose outer peripheral surface is spherical in at least six clamped portions, a housing accommodating the rotor and having a plurality of cavities, and applying a magnetic field to a contact surface accommodated in each of the cavities and in contact with the rotor Magnetic field generating means, at least three clamp members for clamping the rotor by arranging so as to hold the rotor by pressing one end against the outer peripheral surface of the rotor toward the center of the rotor, and the clamps; An ultrasonic motor having at least six piezoelectric members that house the other end of the member and each of the cavities and are respectively disposed in two axial directions of a tangential plane of the rotor and generate surface wave vibration. is there.

【0021】請求項11に対応する発明によれば、クラ
ンプ部材に磁界発生手段が形成されているので、ロータ
との接触による摩耗が低減されると共に、接触摩擦力が
大きくなるために滑りによる力の伝達の損失を減らすこ
とができる。
According to the eleventh aspect of the present invention, since the magnetic field generating means is formed on the clamp member, wear due to contact with the rotor is reduced, and the contact friction force is increased, so that the force due to slip is increased. Transmission loss can be reduced.

【0022】前記目的を達成するため、請求項12に対
応する発明は、断面L字形の一対の支持部材と、前記各
支持部材間に回転可能に支持される回転軸と、前記回転
軸と前記支持部材の間に配設され、表面波振動を発生し
て前記回転軸を回転させる少なくとも4個の振動体と、
前記各振動体の前記回転軸との接触面に磁界をかける磁
界発生手段とを備えた超音波モータである。
In order to achieve the above object, an invention corresponding to claim 12 includes a pair of supporting members having an L-shaped cross section, a rotating shaft rotatably supported between the supporting members, At least four vibrators disposed between the support members and generating surface wave vibration to rotate the rotation shaft;
An ultrasonic motor comprising: magnetic field generating means for applying a magnetic field to a contact surface of each of the vibrators with the rotating shaft.

【0023】請求項12に対応する発明によれば、圧電
体に有する磁界発生手段と回転軸の接触部が磁気回路の
一部を形成するために摩擦による両者の摩耗を低減する
ことができ、長期の運用に耐える構造にすることができ
る。
According to the twelfth aspect of the present invention, the contact portion between the magnetic field generating means of the piezoelectric body and the rotating shaft forms a part of a magnetic circuit, so that both abrasion due to friction can be reduced. The structure can withstand long-term operation.

【0024】前記目的を達成するため、請求項13に対
応する発明は、直線状の可動磁性体と、前記可動磁性体
に振動を加えるための第1、第2、第3の圧電体と、前
記第1、第2、第3の圧電体をほぼT字状に組み合わ
せ、かつこの内の一端部が前記可動磁性体に接触するよ
うに支持するベースと、前記ベースと前記可動磁性体と
の接触部に磁界をかける磁界発生手段を備えたことを特
徴とする超音波モータである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 13 is directed to a linear movable magnetic body, and first, second, and third piezoelectric bodies for applying vibration to the movable magnetic body. A base supporting the first, second, and third piezoelectric bodies in a substantially T-shape and supporting one end of the first and second piezoelectric bodies so as to contact the movable magnetic body; An ultrasonic motor comprising a magnetic field generating means for applying a magnetic field to a contact portion.

【0025】請求項13に対応する発明によれば、ベー
スの可動磁性体との接触部に磁界発生手段が形成されい
るので、従来の磁界発生手段が形成されていないものに
比べてベースと可動磁性体の摩耗が低減される。
According to the thirteenth aspect of the present invention, since the magnetic field generating means is formed at the contact portion of the base with the movable magnetic body, the base and the movable magnetic body are more movable than the conventional magnetic field generating means. Wear of the magnetic material is reduced.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。 [第1の実施形態]図1は、本発明の第1の実施形態を
示す超音波モータの要部を示す斜視図である。これは弾
性波の種類として定在波方式を採用したねじり結合子型
超音波モータであり、振動体Vを構成する縦振動体1、
圧電体2、ねじり振動体3と、移動体MVを構成するロ
ータ4、摩擦材5、磁石6を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. [First Embodiment] FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an ultrasonic motor according to a first embodiment of the present invention. This is a torsional connector type ultrasonic motor that employs a standing wave method as a type of elastic wave.
It includes a piezoelectric body 2, a torsional vibrator 3, a rotor 4, a friction material 5, and a magnet 6 that constitute a moving body MV.

【0027】この超音波モータは、回転中心をもつ移動
体MVの側面に、接線方向に駆動成分を持つ縦振動体1
により力を加えて移動体MVを回転させるものである。
つまり、圧電材料を駆動材料とする縦振動体1を用い
て、移動体MVと振動体Vの間の接触部の摩擦力を介し
て振動体Vから移動体MVへ振動エネルギーを伝播して
移動体MVの回転運動を実現するものである。
This ultrasonic motor comprises a longitudinal vibrator 1 having a tangential drive component on a side surface of a moving body MV having a center of rotation.
To apply force to rotate the moving body MV.
That is, by using the longitudinal vibrator 1 using the piezoelectric material as the driving material, the vibration energy is transferred from the vibrator V to the mover MV via the frictional force of the contact portion between the mover MV and the vibrator V. This realizes the rotational movement of the body MV.

【0028】具体的には、縦振動体1は弾性振動を発生
する縦振動子であり、これは圧電体2を金属で挟んで構
成したものである。ねじり振動体3は、全体が磁性材か
らなり、縦振動体1の縦振動の一部をねじり振動に変換
してねじり振動体3の上端部に有する突起3aに楕円軌
跡を作るものである。ねじり振動体3の突起3aの表面
には、図のような極性の磁石6が設けられている。そし
て、円板状のロータ4のねじり振動体3の突起3aと接
触する面に、円板状の磁性材料からなる摩擦材5が貼着
されている。
More specifically, the vertical vibrator 1 is a vertical vibrator that generates elastic vibration, and has a structure in which the piezoelectric body 2 is sandwiched between metals. The torsional vibrator 3 is entirely made of a magnetic material, and converts a part of the longitudinal vibration of the longitudinal vibrator 1 into torsional vibration to form an elliptical locus on the projection 3 a at the upper end of the torsional vibrator 3. On the surface of the projection 3a of the torsional vibrator 3, a magnet 6 having a polarity as shown in the figure is provided. A friction material 5 made of a disc-shaped magnetic material is adhered to a surface of the disc-shaped rotor 4 that comes into contact with the projection 3a of the torsional vibrator 3.

【0029】なお、図1の磁石6はねじり振動体3の突
起3aの表面に設けずに、突起3a自体に着磁するよう
にしてもよい。このような構成となっていることから、
縦振動体1からの縦振動の一部がねじり振動体3により
ねじり振動に変換されてロータ4に伝達され、ロータ4
が回転する。
The magnet 6 shown in FIG. 1 may be magnetized on the projection 3a itself without being provided on the surface of the projection 3a of the torsional vibrator 3. Because of this configuration,
Part of the longitudinal vibration from the longitudinal vibrator 1 is converted into torsional vibration by the torsional vibrator 3 and transmitted to the rotor 4.
Rotates.

【0030】このようにねじり振動体3の上端部に有す
る突起3aの、円板状の摩擦材5と接触する面に磁石6
を形成したことにより、磁石6自体から生ずる磁界が、
ねじり振動体3の突起3aと摩擦材5の摺動摩擦面に作
用するので、従来の定在波方式の超音波モータに比べて
該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。
As described above, the magnet 3 is provided on the surface of the projection 3a provided at the upper end of the torsional vibrator 3 in contact with the disk-shaped friction material 5.
, The magnetic field generated by the magnet 6 itself becomes
Since it acts on the protrusion 3a of the torsional vibrator 3 and the sliding friction surface of the friction material 5, wear of the sliding friction surface is reduced as compared with the conventional standing wave type ultrasonic motor.

【0031】従来の定在波方式の超音波モータは、図1
の突起3aには磁石が形成されていないものであり、こ
の場合出力伝達部すなわち突起3aと摩耗材5の摩耗が
大きい。この理由は、定在波方式の超音波モータはロー
タ4を突っ突いて駆動するという動作原理であること
と、振動体として振動エネルギーの大きい縦振動子を使
用していることからである。
A conventional standing wave type ultrasonic motor is shown in FIG.
No magnet is formed on the projection 3a, and in this case, the output transmitting portion, that is, the projection 3a and the wear material 5 are greatly worn. The reason for this is that the standing wave type ultrasonic motor is driven based on the principle that the rotor 4 is driven by pushing the rotor 4 and that a vertical vibrator having a large vibration energy is used as the vibrating body.

【0032】本実施形態では、以下に述べる原理ならび
に実験結果から明らかなように、摺動摩擦面の摩耗が少
なくなる。以下これについて説明するが、始めに磁気に
よる摩耗低減の原理について図2を参照して説明する。
摺動面に磁気を作用させると、気体の吸着、特に酸素の
吸着が活発になり、酸化膜が生成される。この酸化膜
が、摺動面に介在することにより、新生面同士の接触・
凝着が少なくなり、摩耗粉が微細化して摩耗が低減する
現象が確認されている。その効果は、摺動材料の化学成
分あるいは磁気特性により異なる。すなわち、材料(あ
るいは材料の含有化学成分)により酸素に対する反応や
温度等の環境に対する敏感性の違いがあるので、その効
果は個々の材料で異なる。電子軌道に空孔がある遷移金
属あるいは遷移金属が主成分である強磁性材、例えば鉄
鋼材料は化学的に非平衡状態にあり、他の元素と結合し
やすい状態にある。そのような材料からなる摺動体に磁
気を作用させると、他の元素と結合(イオン結合あるい
は共有結合)作用を活発化させ、酸素吸着が促進され、
それにより摩耗が低減すると言われている。
In the present embodiment, as is clear from the principle and the experimental results described below, wear of the sliding friction surface is reduced. Hereinafter, this will be described. First, the principle of reducing wear by magnetism will be described with reference to FIG.
When magnetism acts on the sliding surface, gas adsorption, particularly oxygen adsorption, becomes active, and an oxide film is generated. When this oxide film intervenes on the sliding surface,
It has been confirmed that adhesion is reduced, wear powder becomes finer, and wear is reduced. The effect depends on the chemical composition or magnetic properties of the sliding material. That is, there is a difference in sensitivity to the environment such as the reaction to oxygen and the temperature depending on the material (or the chemical component contained in the material), and the effect is different for each material. A transition metal having a vacancy in the electron orbit or a ferromagnetic material containing a transition metal as a main component, for example, a steel material, is in a chemically non-equilibrium state and is in a state of being easily bonded to other elements. When magnetism acts on a sliding body made of such a material, the action of binding (ionic bond or covalent bond) with other elements is activated, and oxygen adsorption is promoted.
It is said that this reduces wear.

【0033】強磁性材料に磁気を作用させると、磁束密
度の2乗に比例した吸引力が発生する。吸引力が増大す
ると、摺動面間の摩擦力も増大する。次に、以上述べた
原理(磁気による摩擦・摩耗特性)を確認するために使
用する試験装置について、図3を用いて説明する。
When magnetism acts on a ferromagnetic material, an attractive force proportional to the square of the magnetic flux density is generated. As the suction force increases, the friction force between the sliding surfaces also increases. Next, a test apparatus used to confirm the above-described principle (friction and wear characteristics by magnetism) will be described with reference to FIG.

【0034】図3(a)は電磁コイルを用いたピン・オ
ン・ディスク型試験装置20であり、回転軸21は垂直
方向に回転可能に配置され、回転軸21の上端部は電動
機(M)22からの回転力が伝達されるように構成され
ている。回転軸21の下端部にはピン試験片挿入穴を有
する回転板23が貫挿され、回転軸21の下端部に螺合
される2つのナット24により回転板23が回転軸21
に着脱可能に支持されている。回転軸21の外周側に
は、円筒状の試験片支持体が図示しない固定部に支持さ
れ、これは磁性材料からなる円筒部材25と、この円筒
部材25の下端部にボルト、ナットにより着脱可能に支
持され、磁性材料からなる円形リング状の押え板26か
らなっている。円筒部材25と押え板26の間に、図4
(b)に示す円形リング状であって後述する材料からな
るディスク試験片27が挟み込まれ、また回転板23の
ピン試験片挿入穴には、図4(a)に示す後述材料から
なるピン試験片28の下端部が挿入され、ピン試験片2
8の上端部がディスク試験片27の下面に所定の荷重が
印加されるとともに、回転板23の回転に伴ってピン試
験片28がディスク試験片27の下面に摺動するように
構成されている。そして、円筒部材25と、押え板26
と、ディスク試験片27と、ピン試験片28の外周側に
は、円筒状の電磁コイル29が配設され、ディスク試験
片27とピン試験片28の摺動面に所望の磁束密度の磁
界が印加できるようになっている。また、ピン試験片2
8の外周側には、ディスク試験片27とピン試験片28
の摺動面に印加される磁束密度を測定するためのサーチ
コイル31が配設されている。
FIG. 3A shows a pin-on-disk type test apparatus 20 using an electromagnetic coil, in which a rotating shaft 21 is disposed so as to be rotatable in a vertical direction, and an upper end of the rotating shaft 21 is a motor (M). It is configured so that the torque from the motor 22 is transmitted. A rotating plate 23 having a pin test piece insertion hole is inserted through the lower end of the rotating shaft 21, and the rotating plate 23 is rotated by two nuts 24 screwed to the lower end of the rotating shaft 21.
It is supported detachably. On the outer peripheral side of the rotating shaft 21, a cylindrical test piece support is supported by a fixing part (not shown), which is detachably attached to a cylindrical member 25 made of a magnetic material and a lower end of the cylindrical member 25 by bolts and nuts. And a circular ring-shaped holding plate 26 made of a magnetic material. 4 between the cylindrical member 25 and the holding plate 26.
A disk test piece 27 of a circular ring shape shown in FIG. 4B and made of a material to be described later is inserted, and a pin test piece of the material shown in FIG. The lower end of the piece 28 is inserted and the pin test piece 2
8 is configured such that a predetermined load is applied to the lower surface of the disk test piece 27, and the pin test piece 28 slides on the lower surface of the disk test piece 27 as the rotating plate 23 rotates. . Then, the cylindrical member 25 and the holding plate 26
A cylindrical electromagnetic coil 29 is disposed on the outer peripheral side of the disk test piece 27 and the pin test piece 28, and a magnetic field of a desired magnetic flux density is applied to a sliding surface of the disk test piece 27 and the pin test piece 28. It can be applied. In addition, the pin test piece 2
The disk test piece 27 and the pin test piece 28
A search coil 31 for measuring the density of the magnetic flux applied to the sliding surface is provided.

【0035】図3(b)は永久磁石を用いたピン・オン
・ディスク型試験装置30であり、これは図3(a)と
異なる点は、電磁コイル29を設けない代りに、所定磁
界を発生する永久磁石32と、この永久磁石32から発
生する磁束の磁気回路を形成するためのリターンヨーク
33を配設したものである。
FIG. 3B shows a pin-on-disk type test apparatus 30 using a permanent magnet, which is different from FIG. 3A in that the electromagnetic coil 29 is not provided and a predetermined magnetic field is applied. A permanent magnet 32 generated and a return yoke 33 for forming a magnetic circuit of a magnetic flux generated from the permanent magnet 32 are provided.

【0036】以上のような試験装置を用いて試験した際
の試験条件は次の通りである。すべり速度が10(cm/
s)、荷重が20(N )または100(N)、面圧が1.
0(N/mm2 )または10(N/mm2 )、雰囲気は大気中、
温度は室温、磁場の種類は交流(50HZ)と直流のいず
れか、または永久磁石、磁束密度は0〜100(mT)で
ある。
The test conditions at the time of performing a test using the test apparatus as described above are as follows. Sliding speed is 10 (cm /
s), the load is 20 (N) or 100 (N), and the surface pressure is 1.
0 (N / mm 2 ) or 10 (N / mm 2 )
The temperature is room temperature, the type of magnetic field is either AC (50 HZ) or DC, or a permanent magnet, and the magnetic flux density is 0 to 100 (mT).

【0037】図5(a)は以上のような試験条件で、硬
鋼線材(SWRH60A)からなるピン試験片の摩耗特
性図(すべり距離l(m )と摩耗量w(mg)の関係を示
す図)、図5(b)は球状黒鉛鋳鉄(FCD700)か
らなるディスク試験片について摩耗特性図(すべり距離
l(m )と摩耗量w(mg)の関係を示す図)である。
FIG. 5 (a) shows a wear characteristic diagram (slip distance l (m) and wear amount w (mg) of a pin test piece made of a hard steel wire (SWRH60A) under the above test conditions. FIG. 5 (b) is a wear characteristic diagram (a diagram showing the relationship between the slip distance l (m) and the wear amount w (mg)) of a disk test piece made of spheroidal graphite cast iron (FCD700).

【0038】図5の特性図において、摩耗の少ないB=
40,60,80,100(mT)の摩耗特性を拡大する
と、図6のようになる。この図から明らかなように、す
べり距離lが100〜200(mm)を境に摩耗量が大き
く変っている。この図において、所期の摩耗の多い領域
の摩耗を「シビア摩耗」と定義し、摩耗が少なくなる領
域の摩耗を「マイルド摩耗」と定義することができる。
このようになるのは、磁界を印加することにより、気体
吸着を促進させ、シビア摩耗からマイルド摩耗への遷移
を早めるからである。
In the characteristic diagram of FIG. 5, B = less wear
FIG. 6 is an enlarged view of the wear characteristics of 40, 60, 80, and 100 (mT). As is apparent from this figure, the amount of abrasion greatly changes when the slip distance 1 is 100 to 200 (mm). In this figure, the expected wear in a region with a large amount of wear can be defined as “severe wear”, and the wear in a region with a small amount of wear can be defined as “mild wear”.
This is because, by applying a magnetic field, gas adsorption is promoted, and the transition from severe wear to mild wear is accelerated.

【0039】図7は磁束密度と摩耗量比(比摩耗量)の
関係を示す図で、この図から明らかなように、磁束密度
が40〜100(mT)の間では、磁束密度が0の場合に
比べてロープ材(硬鋼線材SWRH69A)で1/2、
シーブ材(球状黒鉛鋳鉄FCD700)で1/100程
度となっている。
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the magnetic flux density and the wear amount ratio (specific wear amount). As is apparent from this figure, when the magnetic flux density is between 40 and 100 (mT), the magnetic flux density becomes zero. 1/2 of the rope material (hard steel wire SWRH69A) compared to the case,
It is about 1/100 for sheave material (spheroidal graphite cast iron FCD700).

【0040】図8はディスク試験片(FCD700)の
試験後の断面プロファイルを示すもので、荷重が100
(N )で、磁束密度B=40〜100(mT)のときが、
B=0,20(mT)の比べて摩耗が少ないことがわか
る。
FIG. 8 shows a cross-sectional profile of the disk test piece (FCD700) after the test.
(N), when the magnetic flux density B = 40 to 100 (mT),
It can be seen that the abrasion is less than B = 0,20 (mT).

【0041】また、磁束密度と摩擦力比の関係が図9の
ようになり、摩擦力が増加するので、滑りがより少なく
なる。前述の実施の形態において磁界発生手段として、
永久磁石6を使用した場合について説明したが、永久磁
石6の代りに電磁コイルを使用したものであっても同様
に実施できる。
Further, the relationship between the magnetic flux density and the frictional force ratio is as shown in FIG. 9, and the frictional force is increased, so that the slip is further reduced. In the above-described embodiment, as the magnetic field generating means,
Although the case where the permanent magnet 6 is used has been described, the present invention can be similarly applied to a case where an electromagnetic coil is used instead of the permanent magnet 6.

【0042】前述の第1の実施形態で説明した特性図
(図5〜図8)は、いずれも実施例の代表例にすきず、
これが他の材料であっても同様な傾向を示しているの
で、その図の添付ならびにその説明を省略する。
The characteristic diagrams (FIGS. 5 to 8) described in the first embodiment are all typical examples of the embodiment.
Even if this is another material, the same tendency is shown, so the attachment of the drawing and the description thereof are omitted.

【0043】前述の実施の形態では、永久磁石6として
酸化物磁石で残留磁束密度が100mT のものを使用し
た場合を例に上げたが、これに限らず金属磁石で残留磁
束密度が0.5〜1.45 T のもの、希土類磁石で
0.65〜1.20 T のもの、酸化物磁石で残留磁束
密度が0.20〜0.45 T のもの、ボンド磁石で残
留磁束密度が0.065〜0.90 Tのもののいずれか
であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where an oxide magnet having a residual magnetic flux density of 100 mT is used as the permanent magnet 6 has been described as an example. To 1.45 T, rare earth magnets of 0.65 to 1.20 T, oxide magnets of 0.20 to 0.45 T, bond magnets of 0. 065 to 0.90 T.

【0044】図1の説明では、ロータ4の表面に円板状
の摩耗材5が貼着された場合について説明したが、ロー
タ4の表面に摩耗材5を設けないものであってもよく、
この場合の摺動摩擦面は磁石6とロータ4の接触とな
る。さらに、図1のように磁石6をねじり振動体3の突
起3aに形成せず、摩耗材5に磁石を形成したり、ある
いは摩耗材5をロータ4に設けない場合にはロータ4に
磁石を形成するようにしても、前述と同様な効果が得ら
れる。
In the description of FIG. 1, the case where the disk-shaped wear material 5 is adhered to the surface of the rotor 4 has been described. However, the wear material 5 may not be provided on the surface of the rotor 4.
In this case, the sliding friction surface makes contact between the magnet 6 and the rotor 4. Further, as shown in FIG. 1, the magnet 6 is not formed on the projection 3a of the torsional vibrator 3 and a magnet is formed on the wear material 5, or when the wear material 5 is not provided on the rotor 4, a magnet is formed on the rotor 4. Even if it is formed, the same effect as described above can be obtained.

【0045】[第2の実施形態]図10は公知の進行波
方式の超音波モータに適用した場合の例で、(a)はそ
の要部断面図であり、(b)はその下面図であり、これ
は振動体Vと移動体MVの外周部に所定間隙を介して円
環状の磁石7を配設したものである。この場合、振動体
Vは円環状であって周方向に複数の歯部(図示せず)が
等間隔に形成された磁性材料からなる金属弾性体8と、
金属弾性体8の底面に圧電体9が貼着されたものであ
る。
[Second Embodiment] FIGS. 10A and 10B show an example in which the present invention is applied to a known traveling wave type ultrasonic motor. FIG. 10A is a sectional view of a main part thereof, and FIG. In this configuration, an annular magnet 7 is disposed on the outer peripheral portions of the vibrating body V and the moving body MV via a predetermined gap. In this case, the vibrating body V is an annular metal elastic body 8 made of a magnetic material having a plurality of teeth (not shown) formed at equal intervals in the circumferential direction;
The piezoelectric body 9 is adhered to the bottom surface of the metal elastic body 8.

【0046】移動体MVは、振動体Vと同一の直径の円
環状のロータ10と、ロータ10の振動体Vと摺動摩擦
する面に摩擦材11が貼着されたものである。このよう
に磁石7と、ロータ10と、金属弾性体8の間に閉磁路
を形成することにより、磁石7から生ずる磁界が、振動
体Vと摩擦材11の摺動摩擦面に作用するので、前述の
実施形態と同様に従来の進行波方式の超音波モータに比
べて該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。
The moving body MV has an annular rotor 10 having the same diameter as the vibrating body V, and a friction material 11 adhered to a surface of the rotor 10 that slides on the vibrating body V. By forming a closed magnetic path between the magnet 7, the rotor 10 and the metal elastic body 8 in this way, the magnetic field generated by the magnet 7 acts on the sliding friction surface between the vibrating body V and the friction material 11. As in the first embodiment, the sliding friction surface has less wear than the conventional traveling wave type ultrasonic motor.

【0047】[第3の実施形態]図11は図10と同様
な公知の進行波方式の超音波モータに適用した場合の例
で、円環状の強磁性体12の各歯部12aに対して直径
方向でかつ内周側にN極、外周側にS極となるように着
磁したものである。これ以外の点は、図10と同様の構
成となっている。
[Third Embodiment] FIG. 11 shows an example in which the present invention is applied to a known traveling wave type ultrasonic motor similar to that shown in FIG. It is magnetized so as to have an N pole on the inner circumference side and an S pole on the outer circumference side in the diameter direction. Other points are the same as those in FIG.

【0048】この結果、第3の実施形態も、前述の第2
の実施形態と同様に従来の進行波方式の超音波モータに
比べて該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。 [第4の実施形態]図12は図10と同様な公知の進行
波方式の超音波モータに適用した場合の例で、円環状の
強磁性体12の各歯部12aに対して周方向に着磁し、
例えば1歯部毎にN,S,N,Sというように交互に異
なる極性に着磁したり、あるいは歯部の数が奇数の場合
にはNN,SSとしたり、さらには複数個ずつ着磁する
ようにしたものである。これ以外の点は、図10と同様
の構成となっている。
As a result, the third embodiment also has the above-described second embodiment.
As in the first embodiment, the sliding friction surface has less wear than the conventional traveling wave type ultrasonic motor. Fourth Embodiment FIG. 12 shows an example in which the present invention is applied to a known traveling wave type ultrasonic motor similar to that shown in FIG. Magnetized,
For example, the magnets are alternately magnetized to different polarities, such as N, S, N, S, for each tooth, or NN, SS when the number of teeth is odd, or magnetized plurally. It is something to do. Other points are the same as those in FIG.

【0049】この結果、第4の実施形態も、前述の第2
の実施形態と同様に従来の進行波方式の超音波モータに
比べて該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。 [第5の実施形態]図13は図10と同様な公知の進行
波方式の超音波モータに適用した場合の例で、ロータ1
3とロータ14の2つの形態の移動体MVを、同一の振
動体V上に仮想的に配置した図で、実際には別々に組み
合わされて使用される。ロータ13は、円環状であって
その周方向に、Nの極性と、Sの極性が交互に形成され
るように着磁したものである。
As a result, the fourth embodiment also has the above-mentioned second embodiment.
As in the first embodiment, the sliding friction surface has less wear than the conventional traveling wave type ultrasonic motor. Fifth Embodiment FIG. 13 shows an example in which the present invention is applied to a known traveling wave type ultrasonic motor similar to FIG.
This is a view in which two types of moving bodies MV of the rotor 3 and the rotor 14 are virtually arranged on the same vibrating body V, and are actually used in combination separately. The rotor 13 is annular and is magnetized so that the polarity of N and the polarity of S are alternately formed in the circumferential direction.

【0050】ロータ14は円環状であってその周方向に
着磁し、例えば内周側をNの極性に、かつ外周側にSの
極性というように着磁したものである。これ以外の点
は、図10と同様の構成となっている。
The rotor 14 has an annular shape and is magnetized in the circumferential direction. For example, the rotor 14 is magnetized such that the inner circumference has N polarity and the outer circumference has S polarity. Other points are the same as those in FIG.

【0051】この結果、第5の実施形態も、前述の第2
の実施形態と同様に従来の進行波方式の超音波モータに
比べて該摺動摩擦面の摩耗が少なくなる。 [第6の実施形態]図14は例えばマニピュレータの関
節に応用できるようにした超音波モータであり、(a)
および(b)はその断面図および正面図であり、(c)
はその原理を説明するための図である。この実施形態も
前述の実施形態と同様に、移動体MVと振動体Vからな
り、振動体Vは腕41に固定され内部に空洞を形成する
ように球状であって一部に開口部42aを有し分割可能
な振動体ケース42と、振動体ケース42の内面に貼り
付けられ、表面波の進行方向が互いに直交するように十
字状に配置された表面波振動を発生するリニア型表面振
動子からなり、後述するロータ45の表面に一定ピッチ
毎にスリット状の溝43a,44aが形成された円弧状
の2つステータ43,44と、ステータ43,44の溝
相互間にそれぞれ貼着された磁石47を備えている。
As a result, the fifth embodiment also has the above-described second embodiment.
As in the first embodiment, the sliding friction surface has less wear than the conventional traveling wave type ultrasonic motor. Sixth Embodiment FIG. 14 shows an ultrasonic motor adapted to be applied to, for example, a joint of a manipulator.
And (b) are a sectional view and a front view thereof, and (c)
Is a diagram for explaining the principle. This embodiment also includes a moving body MV and a vibrating body V, similar to the above-described embodiment, and the vibrating body V is fixed to the arm 41 and has a spherical shape so as to form a cavity therein. A vibrating body case 42 that can be divided and provided; and a linear surface vibrator that is attached to the inner surface of the vibrating body case 42 and generates a surface wave vibration that is arranged in a cross shape so that the traveling directions of the surface waves are orthogonal to each other. And two arc-shaped stators 43, 44 in which slit-shaped grooves 43a, 44a are formed at regular intervals on the surface of a rotor 45, which will be described later, and are adhered between the grooves of the stators 43, 44, respectively. A magnet 47 is provided.

【0052】また、移動体MVはステータ43,44の
内面に面接触し任意の方向に回動可能に設けられた球体
状のロータ45と、ロータ45の一部に一体に連結され
た腕46を備えている。
The moving body MV has a spherical rotor 45 provided in surface contact with the inner surfaces of the stators 43 and 44 so as to be rotatable in an arbitrary direction, and an arm 46 integrally connected to a part of the rotor 45. It has.

【0053】このように構成することにより、ロータ4
5の外周面にステータ43、44を接触させて、ステー
タ43または44に表面波振動を発生させると、ステー
タ43または44の伸びている周方向と垂直な回転軸Z
の回りにロータ45を回転させることができ、この結果
腕46を直交する二方向θx,θyに回転させることが
できる。この場合、ステータ43,44の内面に複数の
磁石47が設けられているので、前述の実施形態と同様
にロータ45が回動するに伴ってロータ45の表面と接
触するステータ43,44の接触面の摩耗が低減でき
る。
With this configuration, the rotor 4
When the stator 43 or 44 is brought into contact with the outer peripheral surface of the stator 5 to generate surface wave vibration, the rotation axis Z perpendicular to the circumferential direction in which the stator 43 or 44 extends is obtained.
, The arm 46 can be rotated in two orthogonal directions θx and θy. In this case, since the plurality of magnets 47 are provided on the inner surfaces of the stators 43 and 44, the contact between the stators 43 and 44 comes into contact with the surface of the rotor 45 as the rotor 45 rotates as in the above-described embodiment. Surface wear can be reduced.

【0054】[第7の実施形態]図15は図14と類似
した超音波モータを示すもので、(a)はそのステータ
43,44と磁石47を示す斜視図であり、(b)はそ
のロータ45とステータ43,44の関係を示す平面図
である。ステータ43,44は、内面がロータ45とほ
ぼ同じ曲率の球面が形成され、かつ一方の方向にのみ湾
曲し、ロータ45と線接触している。具体的には、ステ
ータ43,44は曲線48に沿ってロータ45と接触す
るようになっており、曲線48と垂直な方向に真っ直ぐ
な表面を有している。
Seventh Embodiment FIGS. 15A and 15B show an ultrasonic motor similar to FIG. 14, wherein FIG. 15A is a perspective view showing stators 43 and 44 and a magnet 47, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing a relationship between a rotor 45 and stators 43 and 44. The inner surfaces of the stators 43 and 44 are formed into spherical surfaces having substantially the same curvature as the rotor 45, and are curved in only one direction, and are in line contact with the rotor 45. Specifically, the stators 43 and 44 come into contact with the rotor 45 along a curve 48 and have a straight surface in a direction perpendicular to the curve 48.

【0055】この結果、ステータ43,44の製作が容
易になるという利点を有するばかりでなく、前述の実施
形態と同様にステータ43,44の内面に磁石47が形
成されているので、ロータ45とステータ43,44の
接触面の摩耗が低減できる。
As a result, not only the advantage that the manufacture of the stators 43 and 44 is facilitated, but also the magnets 47 are formed on the inner surfaces of the stators 43 and 44 similarly to the above-described embodiment, Wear of the contact surfaces of the stators 43 and 44 can be reduced.

【0056】[第8の実施形態]図16は図15と類似
した超音波モータを示すもので、(a)はそのステータ
43,44と磁石47を示す斜視図であり、(b)はそ
のロータ45とステータ43,44の関係を示す平面図
である。図15と異なる点は、ステータ43,44の表
面に接触方向に沿ってV字状の溝49を形成した点であ
り、これ以外の点は図15と同一である。このように構
成することにより、ステータ43,44が2本の曲線5
0に沿ってロータ45と線接触するので、ロータ45と
ステータ43,44の接触面積が増し、ロータ45の駆
動力が増すと共に、前述の実施形態と同様にステータ4
3,44の内面に磁石47が形成されているので、ロー
タ45とステータ43,44の接触面の摩耗が低減でき
る。
[Eighth Embodiment] FIGS. 16A and 16B show an ultrasonic motor similar to FIG. 15, wherein FIG. 16A is a perspective view showing stators 43 and 44 and a magnet 47, and FIG. FIG. 4 is a plan view showing a relationship between a rotor 45 and stators 43 and 44. The difference from FIG. 15 is that a V-shaped groove 49 is formed on the surfaces of the stators 43 and 44 along the contact direction, and the other points are the same as FIG. With such a configuration, the stators 43 and 44 have two curves 5
0, the contact area between the rotor 45 and the stators 43 and 44 increases, and the driving force of the rotor 45 increases.
Since the magnets 47 are formed on the inner surfaces of the rotors 3 and 44, the wear of the contact surfaces between the rotor 45 and the stators 43 and 44 can be reduced.

【0057】[第9の実施形態]図17は超音波モータ
の正面図であり、ステータ43,44にそれぞれ対向さ
せて配置するベアリングのボールやローラ51を磁石で
構成し、該ベアリングをロータ45に接触させたもので
ある。これによって、ステータ43,44と、該ベアリ
ングにロータ45を回転自在に枢支することができる。
なお、ロータ45には、原点検出用のマーク53が形成
され、ロータ45の外周部にステータ43,44の回転
方向におけるロータ45の回転角度を検出するための2
つの非接触式エンコーダ52が設置されている。なお、
ロータ45の一部に腕46が一体に連結されている。
[Ninth Embodiment] FIG. 17 is a front view of an ultrasonic motor, in which a ball or roller 51 of a bearing arranged opposite to a stator 43, 44 is formed of a magnet, and the bearing is a rotor 45. Is contacted. Thus, the rotor 45 can be rotatably supported by the stators 43 and 44 and the bearing.
Note that a mark 53 for detecting the origin is formed on the rotor 45, and a mark 53 for detecting the rotation angle of the rotor 45 in the rotation direction of the stators 43 and 44 is formed on the outer periphery of the rotor 45.
Two non-contact encoders 52 are provided. In addition,
An arm 46 is integrally connected to a part of the rotor 45.

【0058】前述の実施形態と同様にステータ43,4
4の内面に磁石47が形成されているので、ロータ45
とステータ43,44の接触面の摩耗が低減できる。 [第10の実施形態]図18は回転型超音波モータを示
すもので、(a)はその斜視図であり、(b)はその構
成の一部であるステータを拡大した斜視図である。これ
は、腕54を有し図示しない支持部材により任意の方向
に回転自在に支持された球体状のロータ55と、ロータ
55の互いに直交するX,Y軸方向X,Y軸方向の表面
にそれぞれ接触するステータ(振動体)56,57とか
らなっている。ステータ56は円環状の金属弾性体58
の各歯部58aに対して直径方向でかつ内周側にN極、
外周側にS極となるように着磁して磁石を構成し、金属
弾性体58の底面(歯部58aと反対側)側に圧電体5
9をしたものであり、ステータ57もステータ56と同
一構成となっている。
As in the previous embodiment, the stators 43, 4
4 has a magnet 47 formed on the inner surface thereof.
Wear of the contact surfaces of the stator 43 and the stator 43, 44 can be reduced. Tenth Embodiment FIGS. 18A and 18B show a rotary ultrasonic motor. FIG. 18A is a perspective view of the rotary ultrasonic motor, and FIG. 18B is an enlarged perspective view of a stator which is a part of the configuration. This is because a spherical rotor 55 having an arm 54 and rotatably supported in an arbitrary direction by a support member (not shown) is provided on the surface of the rotor 55 in the X and Y axis directions orthogonal to each other. The stators (vibrators) 56 and 57 are in contact with each other. The stator 56 has an annular metal elastic body 58.
N-pole in the diametric direction and on the inner peripheral side with respect to each tooth portion 58a,
A magnet is formed by being magnetized so as to be an S pole on the outer peripheral side, and a piezoelectric body 5
9, and the stator 57 has the same configuration as the stator 56.

【0059】このような構成の超音波モータにおいて、
ステータ56を駆動することによりロータ55がX軸の
回りに回転し、またステータ57を駆動することにより
ロータ55がY軸の回りに回転する。このように、ステ
ータ56,57によってロータ55を回転させることに
より、腕54を任意の方向に回転させることができる。
ロータ55を回転させることにより、ステータ56,5
7と、ロータ55が面接触する際に、この接触面が摩耗
するが、ステータ56,57の金属弾性体の歯部に磁石
が形成されているので、ステータ56,57の歯部に磁
石が形成されていない従来例に比べてその摩耗が低減す
る。
In the ultrasonic motor having such a configuration,
Driving the stator 56 rotates the rotor 55 around the X axis, and driving the stator 57 rotates the rotor 55 around the Y axis. Thus, by rotating the rotor 55 by the stators 56 and 57, the arm 54 can be rotated in an arbitrary direction.
By rotating the rotor 55, the stators 56, 5
When the rotor 7 comes into surface contact with the rotor 7, the contact surface is worn. However, since the magnets are formed on the teeth of the metal elastic bodies of the stators 56 and 57, the magnets are formed on the teeth of the stators 56 and 57. The abrasion is reduced as compared with the conventional example in which no metal is formed.

【0060】[第11の実施形態]図19は超音波モー
タの部分断面図であり、移動体MV、振動体Vからな
り、移動体MVは一部に腕60が連結された略球体状
(クランプする部分が球面となっている)のロータ61
を有している。振動体Vは複数(ここでは8個、具体的
には図に示す4個と図示していないが紙面方向に配設さ
れている4個の合計)の圧電体収納用の空洞62aを有
するハウジング62と、ハウジング62の各空洞62a
内にそれぞれ収納されるクランプ用圧電体63および移
動用圧電体64と、ロータ61の外周面に一端部が接触
し、かつ他端部に圧電体63,64の一端部にそれぞれ
ヒンジ65を介して支持され、かつ図示しない金属弾性
体に図のような特性に着磁され、閉磁路を形成するため
の磁石が組み込まれた8個のクランプ部材66a〜66
dおよび図示しない仮想のクランプ部材66e〜66h
(このうちのいずれか1個と、クランプ部材66a〜6
6dのうちのいずれかの2個によりロータ61がクラン
プ可能な位置に配置されているもの)と、空洞62aの
底面と圧電体63,64の他端部との間に配設されたヒ
ンジ67からなっている。そして、クランプ部材66a
〜66hに組み込まれている磁石を、ロータ61の外表
面に接触させたとき、ロータ61の接触点間が磁気回路
の一部となるように回路が形成されている。
[Eleventh Embodiment] FIG. 19 is a partial sectional view of an ultrasonic motor, which comprises a moving body MV and a vibrating body V. The moving body MV has a substantially spherical shape (a part of which is connected to an arm 60). The part to be clamped has a spherical surface).
have. A housing having a plurality of (in this case, eight, specifically, four in the figure and four, not shown, arranged in the direction of the paper) a plurality of vibrating bodies V for housing piezoelectric bodies 62a 62 and each cavity 62a of the housing 62
One end of the clamping piezoelectric body 63 and the moving piezoelectric body 64 accommodated in the piezoelectric body 63 and the outer peripheral surface of the rotor 61 are in contact with each other, and the other end is connected to one end of each of the piezoelectric bodies 63 and 64 via a hinge 65. Clamp members 66a to 66, which are magnetized to have characteristics as shown in the drawing and supported by a metal elastic body (not shown) to form a closed magnetic circuit.
d and virtual clamp members 66e to 66h (not shown)
(Either of these and the clamp members 66a to 66-6
6d) and a hinge 67 disposed between the bottom surface of the cavity 62a and the other ends of the piezoelectric bodies 63 and 64). Consists of Then, the clamp member 66a
The circuit is formed such that when the magnets incorporated in the rotors 66h to 66h are brought into contact with the outer surface of the rotor 61, a portion between the contact points of the rotor 61 becomes a part of the magnetic circuit.

【0061】なお、圧電体63,64の両端部にヒンジ
65,67が配設されているのは、圧電体63,64に
働く曲げ応力や剪断力を小さくするためである。このよ
うな構成とすることにより、以下のような作用効果が得
られる。はじめに、図示しないクランプ部材66eとク
ランプ部材66a,66dがクランプ用圧電体63を働
かせてロータ61の表面に押し付けられ、図示しないク
ランプ部材66fとクランプ部材66c,66bがクラ
ンプ用圧電体63を働かせてロータ61への押し付けが
解除されている場合を考える。クランプ部材66a,6
6d,66e,66hに取り付けられた移動用圧電体6
4をロータ61のY軸回りの回転成分が残るように働か
せる。
The hinges 65 and 67 are provided at both ends of the piezoelectric bodies 63 and 64 in order to reduce bending stress and shear force acting on the piezoelectric bodies 63 and 64. With such a configuration, the following operation and effect can be obtained. First, the clamp member 66e and the clamp members 66a and 66d (not shown) are pressed against the surface of the rotor 61 by using the piezoelectric body 63 for clamping, and the clamp member 66f and the clamp members 66c and 66b (not shown) operate the piezoelectric body 63 for clamp. Consider a case where the pressing on the rotor 61 is released. Clamp members 66a, 6
6d, 66e, 66h piezoelectric body for movement attached to 66h
4 is operated so that a rotational component of the rotor 61 around the Y axis remains.

【0062】腕60が一定量の回転を行う前にクランプ
部材66a,66d,66e,66hのクランプ用圧電
体63を働かせてロータ61より押し付けを行う。ロー
タ61に接触すると同時に接触すると同時にクランプ部
材66a,66d,66e,66hに取り付けられた移
動用圧電体64をロータ61のY軸回りの回転成分が残
るように働かせる。クランプ部材66a,66d,66
e,66hがロータ61に接触すると同時にクランプ部
材66a,66d,66e,66hのクランプ用圧電体
63を働かせてロータ61への押し付けを解除し、移動
用圧電体64をY軸回りの回転量と同じだけで反回転方
向に動かす。以下同様な動作を繰り返してロータ61が
Y軸回りの回転量と同じだけ回転させる。以上述べたこ
とは、ロータ61のY軸回りの回転についてであるが、
ロータ61の任意の方向の軸回りに回転を行うことがで
きる。
Before the arm 60 rotates a predetermined amount, the clamping piezoelectric members 63 a, 66 d, 66 e, and 66 h are actuated and pressed by the rotor 61. The moving piezoelectric body 64 attached to the clamp members 66a, 66d, 66e, and 66h is made to work so that the rotational component around the Y axis of the rotor 61 remains at the same time as the contact with the rotor 61. Clamp members 66a, 66d, 66
At the same time when the e and 66h come into contact with the rotor 61, the clamp members 66a, 66d, 66e and 66h actuate the clamp piezoelectric body 63 to release the pressing on the rotor 61. Move in the anti-rotation direction with just the same. Hereinafter, the same operation is repeated to rotate the rotor 61 by the same amount as the rotation amount around the Y axis. What has been described above is about the rotation of the rotor 61 around the Y axis.
The rotation of the rotor 61 around an axis in an arbitrary direction can be performed.

【0063】この結果、第11の実施形態によれば、ロ
ータ61の任意の方向の軸回りに回転させることがで
き、ロータ61のクランプ部材66a〜66hに磁石が
埋め込まれロータ61を介して閉磁路が形成されている
ので、クランプ部材66a〜66hとロータ61との接
触による摩耗が低減されると共に、接触摩擦力が大きく
なるために滑りによる力の伝達の損失を減らすことがで
きる。
As a result, according to the eleventh embodiment, the rotor 61 can be rotated about an axis in an arbitrary direction, and the magnets are embedded in the clamp members 66a to 66h of the rotor 61, and the rotor 61 is closed via the rotor 61. Since the path is formed, the wear due to the contact between the clamp members 66a to 66h and the rotor 61 is reduced, and the loss of power transmission due to slippage can be reduced because the contact friction force increases.

【0064】図19の実施形態では、8組のクランプ部
材により腕60を有するロータ61をクランプした場合
であるが、これを6組のクランプ部材により腕60を有
するロータ61をクランプするようにしても同様に実施
できる。
In the embodiment shown in FIG. 19, the rotor 61 having the arm 60 is clamped by eight sets of clamp members. The rotor 61 having the arm 60 is clamped by six sets of clamp members. Can be similarly implemented.

【0065】なお、圧電体63,64の両端部にヒンジ
65,67が配設されているのは、圧電体63,64に
働く曲げ応力や剪断力を小さくするためである。 [第12の実施形態]図20は尺取り虫のごとく動作す
る超音波モータを示すもので、断面L字形の一対の磁性
材料からなる支持部材71と、一対のクランプ部材72
と、4個のばね部材73と、回転軸74と、4個の圧電
体75a,75b,75c,75dと、各圧電体75a
〜75dの表面にそれぞれ図のようなN,Sの極性とな
るように貼着された磁石からなっている。両クランプ部
材72の端部間にはばね部材73を有するクランプ部材
72により連結され、支持部材71の両端部近くに圧電
体75の一端部がそれぞれ固定され、圧電体75a〜7
5dの他端部に磁石が取り付けられている。この場合、
隣合った圧電体75に有する磁石の接触部の極性が異な
るようにし、圧電体75、支持部材71、回転軸74の
間で磁気回路を形成するような構成となっている。
The hinges 65, 67 are provided at both ends of the piezoelectric bodies 63, 64 in order to reduce bending stress and shear force acting on the piezoelectric bodies 63, 64. [Twelfth Embodiment] FIG. 20 shows an ultrasonic motor that operates like a scale insect. A support member 71 made of a pair of magnetic materials having an L-shaped cross section and a pair of clamp members 72 are shown.
, Four spring members 73, a rotating shaft 74, four piezoelectric bodies 75 a, 75 b, 75 c, 75 d, and each piezoelectric body 75 a
It is composed of magnets adhered to the surfaces of 75d so as to have N and S polarities as shown in the figure. The two ends of the clamp members 72 are connected by a clamp member 72 having a spring member 73, and one end of a piezoelectric body 75 is fixed near both ends of the support member 71, respectively.
A magnet is attached to the other end of 5d. in this case,
The configuration is such that the polarities of the contact portions of the magnets of the adjacent piezoelectric bodies 75 are different, and a magnetic circuit is formed between the piezoelectric body 75, the support member 71, and the rotating shaft 74.

【0066】このような構成の実施形態は、以下のよう
な作用効果が得られる。圧電体75aの押し付け力が最
小の状態とし、圧電体75b,75cの押し付け力を両
者の中間とし、時計回りに押し付け力を時間と共に変え
てゆくと、回転軸74は最大の押し付け方向に変位しな
がら、反時計方向のワッフルモータのような回転を行
う。反時計方向の回転を行うときには、反時計回りに最
大の押し付け力の作用する点を変えることにより達成で
きる。
The embodiment having such a configuration has the following operational effects. When the pressing force of the piezoelectric body 75a is set to the minimum state, the pressing force of the piezoelectric bodies 75b and 75c is set between the two, and the pressing force is changed clockwise with time, the rotating shaft 74 is displaced in the maximum pressing direction. While rotating like a counterclockwise waffle motor. Counterclockwise rotation can be achieved by changing the point at which the maximum pressing force acts counterclockwise.

【0067】このように第12の実施形態によれば、圧
電体75a〜75dに有する磁石と回転軸74の接触部
が磁気回路の一部を形成するために摩擦による両者の摩
耗を低減することができ、長期の運用に耐える構造にす
ることができる。
As described above, according to the twelfth embodiment, the contact portions between the magnets of the piezoelectric bodies 75a to 75d and the rotating shaft 74 form a part of the magnetic circuit. And a structure that can withstand long-term operation.

【0068】[第13の実施形態]図21はリニア型の
超音波モータであり、直線状の可動磁性体110からな
る移動体MVと、断面ほぼB字状の磁性材からなるベー
ス111と、ベース111の底辺部を除いた他の辺部
に、それぞれ第1、第2および第3の圧電体112,1
13,114が固定されほぼT字状に組み合わせた振動
体Vからなり、ベース111の可動磁性体110と接触
する接触部111aに図のようなN極性に着磁またはS
極性に着磁し、圧電体112〜114に対向する側をS
極性またはN極性に着磁した磁石115が形成されてい
る。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 21 shows a linear type ultrasonic motor. A moving body MV composed of a linear movable magnetic body 110, a base 111 composed of a magnetic material having a substantially B-shaped cross section, The first, second, and third piezoelectric bodies 112, 1 are respectively provided on other sides except the bottom side of the base 111.
13 and 114 are fixed and formed of a vibrating body V combined in a substantially T-shape, and a contact portion 111a of the base 111 which comes into contact with the movable magnetic body 110 is magnetized to N polarity or S
Polarized, and the side facing the piezoelectric bodies 112 to 114 is S
The magnet 115 magnetized to the polarity or the N polarity is formed.

【0069】このような構成のものにおいて、振動体V
すなわち圧電体112,113,114を駆動すること
により、ベース111は斜め、楕円、円の軌跡を描きな
がら振動するため、可動磁性体110はベース111の
接触部111a上を移動する。
In such a configuration, the vibrating body V
That is, by driving the piezoelectric bodies 112, 113, and 114, the base 111 vibrates while drawing oblique, elliptical, and circular trajectories, so that the movable magnetic body 110 moves on the contact portion 111a of the base 111.

【0070】第13の実施形態によれば、ベース111
の接触部111aに磁石115が形成されているので、
従来の磁石が形成されていないものに比べて接触部11
1aと可動磁性体110の摩耗が低減される。
According to the thirteenth embodiment, the base 111
Since the magnet 115 is formed in the contact portion 111a of
The contact portion 11 is compared with a conventional magnet having no magnet.
1a and the wear of the movable magnetic body 110 are reduced.

【0071】なお、磁石115は、図21とは異なりベ
ース111の接触部111aに沿ってN,Sの極性とな
るように着磁しても、可動磁性体110と接触部111
aの間に閉磁路が形成されるので同様な効果が得られ
る。
The magnet 115 can be magnetized so as to have N and S polarities along the contact portion 111a of the base 111, unlike FIG.
A similar effect can be obtained since a closed magnetic path is formed between the points a.

【0072】[第14の実施形態]図22は、図21と
類似したリニア型の超音波モータであり、直線状の可動
磁性体110からなる移動体MVと、断面ほぼコ字状の
磁性材からなるベース121と、ベース121に固定さ
れる連結体120と、連結体120を挟んで互いに一直
線上に固着された第1および第2の圧電体122,12
3と、圧電体122,123とは直角になるように連結
体120に一端部が固着された第3の圧電体124と、
第3の圧電体124の他端部に固着され可動磁性体11
0を接触支持する超合金からなる駆動部材125からな
り、かつ駆動部材125および圧電体124にはそれぞ
れ図のような極性となるように着磁された磁石を備えた
振動体Vで構成されている。
[Fourteenth Embodiment] FIG. 22 shows a linear type ultrasonic motor similar to FIG. 21, in which a moving body MV comprising a linear movable magnetic body 110 and a magnetic material having a substantially U-shaped cross section are provided. , A connecting body 120 fixed to the base 121, and first and second piezoelectric bodies 122 and 12 fixed to each other in a straight line with the connecting body 120 interposed therebetween.
3, a third piezoelectric body 124 having one end fixed to the connecting body 120 so that the piezoelectric bodies 122 and 123 are at right angles,
The movable magnetic body 11 fixed to the other end of the third piezoelectric body 124
The driving member 125 is made of a superalloy that contacts and supports the contact member 0. The driving member 125 and the piezoelectric body 124 each include a vibrating body V having a magnet magnetized to have a polarity as shown in the drawing. I have.

【0073】このような構成のものにおいて、振動体V
すなわち圧電体122,123,124を駆動すること
により、ベース121は斜め、楕円、円の軌跡を描きな
がら振動するため、可動磁性体110は駆動部材125
上を移動する。
In such a structure, the vibrating body V
That is, by driving the piezoelectric bodies 122, 123, and 124, the base 121 vibrates while drawing oblique, elliptical, and circular trajectories.
Move up.

【0074】第14の実施形態によれば、第3の圧電体
124の先端部と、圧電体124の先端部に固着された
駆動部材125にそれぞれ磁石が形成されているので、
従来の磁石が形成されていないものに比べて駆動部材1
25と可動磁性体110の摩耗が低減される。
According to the fourteenth embodiment, since the distal end of the third piezoelectric member 124 and the driving member 125 fixed to the distal end of the piezoelectric member 124 are formed with magnets, respectively.
The driving member 1 is compared with the conventional one in which the magnet is not formed.
25 and the wear of the movable magnetic body 110 are reduced.

【0075】なお、図のように駆動部材125および圧
電体124に形成されている磁石は、駆動部材125に
のみN,Sの極性が形成されるようにしても、可動磁性
体110と駆動部材125の間に閉磁路が形成されるの
で同様な効果が得られる。
It should be noted that the magnets formed on the driving member 125 and the piezoelectric member 124 as shown in FIG. A similar effect can be obtained since a closed magnetic path is formed between the magnetic poles 125.

【0076】[変形例]以上述べた実施形態において、
磁界発生手段として永久磁石を使用した例や、磁性材自
体を着磁して磁石を形成したものをあげたが、これを電
磁石に代えるようにしてもよい。また、該磁界発生手段
は振動体Vの接触部または移動体MVの接触部の一方に
限らず両方に形成してもよい。
[Modification] In the embodiment described above,
Although an example in which a permanent magnet is used as the magnetic field generating means and an example in which a magnetic material itself is magnetized to form a magnet have been described, this may be replaced with an electromagnet. Further, the magnetic field generating means may be formed not only on one of the contact part of the vibrating body V or the contact part of the moving body MV but also on both.

【0077】さらに振動体Vの接触部および移動体MV
の接触部の少なくとも一方は、例えば強磁性体で構成し
たり、これに限らず常磁性体であっても摺動中に摩耗粉
が強磁性体に変化するJIS SUS などのオーステナイト系
ステンレス材料で構成してもよい。
Further, the contact portion of the vibrating body V and the moving body MV
At least one of the contact portions is made of, for example, a ferromagnetic material or an austenitic stainless material such as JIS SUS, which is not limited to this, and abrasion powder changes to a ferromagnetic material during sliding even if it is a paramagnetic material. You may comprise.

【0078】また、前述の実施例の摩耗材の接触部(摺
動部)のみに、前記強磁性体を設けたり、あるいは前記
常磁性体を設けたり、コーティングしたもので構成して
もよい。
Further, the ferromagnetic material or the paramagnetic material may be provided or coated only on the contact portion (sliding portion) of the wear material of the above-described embodiment.

【0079】[0079]

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、振動体と移
動体との摺動摩擦面の摩耗が低減して耐久性が向上する
とともに、出力の増大が容易となり、経済的に有利とな
る超音波モータを提供することができる。
According to the present invention described above, the wear of the sliding friction surface between the vibrating body and the moving body is reduced, the durability is improved, and the output is easily increased, which is economically advantageous. An ultrasonic motor can be provided.

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

【図1】本発明による超音波モータの第1の実施形態を
説明するための図。
FIG. 1 is a diagram for explaining a first embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.

【図2】図1の実施の超音波モータの原理を説明するた
めの図。
FIG. 2 is a view for explaining the principle of the ultrasonic motor according to the embodiment shown in FIG. 1;

【図3】図2の原理に基づき試験片を試験するための試
験装置の概略構成を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a test apparatus for testing a test piece based on the principle of FIG. 2;

【図4】図3の試験片を示す図。FIG. 4 is a view showing the test piece of FIG. 3;

【図5】図3の試験装置により試験した摩耗特性におよ
ぼす磁束密度の影響を説明するための摩耗特性図。
FIG. 5 is a wear characteristic diagram for explaining the effect of magnetic flux density on wear characteristics tested by the test apparatus of FIG. 3;

【図6】図5の摩耗特性図の一部を拡大した特性図。6 is a characteristic diagram in which a part of the wear characteristic diagram of FIG. 5 is enlarged.

【図7】図3の試験装置により試験した磁束密度と摩耗
量比の関係を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a relationship between a magnetic flux density and a wear amount ratio tested by the test device of FIG. 3;

【図8】図3の試験装置により試験した試験後の試験片
の断面プロファイルを示す図。
FIG. 8 is a view showing a cross-sectional profile of a test piece after a test performed by the test apparatus of FIG. 3;

【図9】図1の実施の形態の作用効果を説明するための
磁気ー摩擦力特性を示す図。
FIG. 9 is a view showing magnetic-frictional force characteristics for explaining the operation and effect of the embodiment of FIG. 1;

【図10】本発明による超音波モータの第2の実施形態
を説明するための図。
FIG. 10 is a view for explaining a second embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図11】本発明による超音波モータの第3の実施形態
を説明するための図。
FIG. 11 is a view for explaining a third embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図12】本発明による超音波モータの第4の実施形態
を説明するための図。
FIG. 12 is a view for explaining a fourth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図13】本発明による超音波モータの第5の実施形態
を説明するための図。
FIG. 13 is a diagram illustrating a fifth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図14】本発明による超音波モータの第6の実施形態
を説明するための図。
FIG. 14 is a view for explaining a sixth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図15】本発明による超音波モータの第7の実施形態
を説明するための図。
FIG. 15 is a view for explaining a seventh embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図16】本発明による超音波モータの第8の実施形態
を説明するための図。
FIG. 16 is a view for explaining an eighth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図17】本発明による超音波モータの第9の実施形態
を説明するための図。
FIG. 17 is a view for explaining a ninth embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.

【図18】本発明による超音波モータの第10の実施形
態を説明するための図。
FIG. 18 is a view for explaining a tenth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図19】本発明による超音波モータの第11の実施形
態を説明するための図。
FIG. 19 is a diagram illustrating an eleventh embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図20】本発明による超音波モータの第12の実施形
態を説明するための図。
FIG. 20 is a diagram for explaining a twelfth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図21】本発明による超音波モータの第13の実施形
態を説明するための図。
FIG. 21 is a view for explaining a thirteenth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図22】本発明による超音波モータの第14の実施形
態を説明するための図。
FIG. 22 is a diagram illustrating a fourteenth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…縦振動体、 2…圧電体、 3…ねじり振動体、 6,7…磁石、 9…圧電体、 10…ロータ、 11…摩擦材、 12…強磁性体、 13,14…ロータ、 41,46…腕、 42…振動体ケース、 43,44…ステータ、 45…ロータ、 47…磁石、 48…曲線、 49…溝、 50…曲線、 51…ボールまたはローラ、 54…腕、 55…ロータ、 56,57…ステータ(振動体)、 58…金属弾性体、 59…圧電体、 60…腕、 61…ロータ、 62…ハウジング、 63,64…圧電体、 65,67…ヒンジ、 66…クランプ部材、 71…支持部材、 72…クランプ部材、 73…ばね部材、 74…回転軸、 75…圧電体、 110…可動磁性体、 111…ベース、 112,113,114…圧電体、 115…磁石、 121…ベース、 122,123,124…圧電体、 125…駆動部材。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... longitudinal vibration body, 2 ... piezoelectric body, 3 ... torsional vibration body, 6 ... magnet, 9 ... piezoelectric body, 10 ... rotor, 11 ... friction material, 12 ... ferromagnetic body, 13, 14 ... rotor, 41 , 46 ... arm, 42 ... vibrating body case, 43, 44 ... stator, 45 ... rotor, 47 ... magnet, 48 ... curve, 49 ... groove, 50 ... curve, 51 ... ball or roller, 54 ... arm, 55 ... rotor , 56, 57: Stator (vibrating body), 58: Metal elastic body, 59: Piezoelectric body, 60: Arm, 61: Rotor, 62: Housing, 63, 64: Piezoelectric body, 65, 67: Hinge, 66: Clamp Member: 71: support member, 72: clamp member, 73: spring member, 74: rotating shaft, 75: piezoelectric body, 110: movable magnetic body, 111: base, 112, 113, 114: piezoelectric body, 115: magnet, 121 ... Scan, 122, 123 ... piezoelectric, 125 ... driving member.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 猛 東京都府中市東芝町1番地 株式会社東芝 府中工場内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (72) Inventor Takeshi Uchida 1 Toshiba-cho, Fuchu-shi, Tokyo Toshiba Corporation Fuchu Plant

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超音波帯域の弾性振動を駆動源とした振
動体と、前記振動体に対して摺動摩擦するように設けら
れ、前記振動体からの振動により所定方向に移動または
回転可能な移動体からなる超音波モータにおいて、 前記振動体と前記移動体の少なくとも一方が磁性材料で
構成され、前記振動体と前記移動体の間に存在する摺動
摩擦面近傍に、この摺動摩擦面に磁界をかける磁界発生
手段を設けたことを特徴とする超音波モータ。
1. A vibrating body driven by elastic vibration in an ultrasonic band as a driving source, and a movable body provided to be slidably rubbed against the vibrating body and capable of moving or rotating in a predetermined direction by vibration from the vibrating body. In an ultrasonic motor composed of a body, at least one of the vibrating body and the moving body is made of a magnetic material, and a magnetic field is applied to the sliding friction surface near a sliding friction surface existing between the vibrating body and the moving body. An ultrasonic motor comprising a magnetic field generating means for applying.
【請求項2】 前記磁界発生手段は、前記振動体自体お
よび前記移動体自体の少なくとも一方を着磁した部材と
するか、または前記振動体および前記移動体の摺動摩擦
面の少なくとも一方に設けた磁石とするか、あるいは前
記振動体と前記移動体に近接して配置した磁石とするか
のいずれかである請求項1記載の超音波モータ。
2. The magnetic field generating means is a member in which at least one of the vibrating body itself and the moving body itself is magnetized, or provided on at least one of a sliding friction surface of the vibrating body and the moving body. 2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the ultrasonic motor is a magnet or a magnet disposed close to the vibrating body and the moving body.
【請求項3】 弾性振動を発生する縦振動体と、前記縦
振動体から得られる縦振動の一部をねじり振動に変換す
るねじり振動体と、前記ねじり振動体の上部に摺動摩擦
するように設けられ、楕円軌跡を作る移動体を備えた超
音波モータにおいて、 前記ねじり振動体と前記移動体の摺動摩擦面の少なくと
も一方に、該摺動摩擦面に磁界をかける磁界発生手段を
形成したことを特徴とする超音波モータ。
3. A torsional vibrator for generating an elastic vibration, a torsional vibrator for converting a part of the longitudinal vibration obtained from the longitudinal vibrator to torsional vibration, and a sliding friction on an upper portion of the torsional vibrator. An ultrasonic motor provided with a moving body that forms an elliptical trajectory, wherein at least one of the torsional vibrator and the sliding friction surface of the moving body has magnetic field generating means for applying a magnetic field to the sliding friction surface. Ultrasonic motor characterized.
【請求項4】 円周面に沿って複数の歯部が形成され、
かつ該各歯部が磁性材料からなる振動を発生する円環状
の振動体と、前記振動体の各歯部に対して摺動可能に設
けられ、前記振動体からの振動により回転可能なロータ
と、前記振動体と前記ロータの外周側に近接して配置さ
れ、前記摺動摩擦面に磁界をかける磁界発生手段を備え
た超音波モータ。
4. A plurality of teeth are formed along a circumferential surface,
And an annular vibrating body in which each tooth portion generates a vibration made of a magnetic material; and a rotor slidably provided with respect to each tooth portion of the vibrating body, the rotor being rotatable by vibration from the vibrating body. An ultrasonic motor including a magnetic field generating means disposed close to the outer peripheral side of the vibrator and the rotor and applying a magnetic field to the sliding friction surface.
【請求項5】 円周面に沿って複数の歯部が形成され、
かつ該各歯部に形成した磁界発生手段を有すると共に振
動を発生する円環状の振動体と、前記振動体の各歯部に
対して摺動可能に設けられ、前記振動体からの振動によ
り回転可能なロータを備えた超音波モータ。
5. A plurality of teeth are formed along a circumferential surface,
An annular vibrating body having magnetic field generating means formed on each tooth portion and generating vibration; and a slidably provided for each tooth portion of the vibrating body, rotating by the vibration from the vibrating body. Ultrasonic motor with a possible rotor.
【請求項6】 円周面に沿って複数の歯部が形成された
磁性材料からなる振動を発生する円環状の振動体と、前
記振動体の各歯部に対して摺動可能に設けられ、前記振
動体からの振動により回転可能であって周方向に磁界発
生手段を形成したロータを備えた超音波モータ。
6. An annular vibrating body for generating vibration made of a magnetic material having a plurality of teeth formed along a circumferential surface, and slidably provided on each tooth of the vibrating body. An ultrasonic motor including a rotor rotatable by vibration from the vibrating body and having a magnetic field generating means formed in a circumferential direction.
【請求項7】 一部が開口された球状の空洞内に配設さ
れ、表面波振動を発生するとともに所定間隔を存して複
数の溝が形成され、各溝相互の縁部に磁界発生手段が形
成されたステータと、前記ステータの内周面に任意の方
向に摺動可能に配設された球体状のロータを備えた超音
波モータ。
7. A magnetic field generating means which is disposed in a partially open spherical cavity, generates a surface wave vibration, and has a plurality of grooves formed at predetermined intervals, and a magnetic field generating means at an edge of each groove. An ultrasonic motor comprising: a stator formed with a sphere; and a spherical rotor slidably disposed in an arbitrary direction on an inner peripheral surface of the stator.
【請求項8】 一方向に湾曲している空洞内に配設さ
れ、表面波振動を発生するとともに所定間隔を存して複
数の溝が形成され、各溝相互の縁部に磁石が形成され、
かつ一方向に湾曲したステータと、前記ステータの内周
面に任意の方向に回動可能に配設された球体状のロータ
を備えた超音波モータ。
8. A plurality of grooves are provided in a cavity which is curved in one direction, generates a surface wave vibration, and has a plurality of grooves formed at predetermined intervals, and a magnet is formed at an edge of each groove. ,
An ultrasonic motor comprising: a stator curved in one direction; and a spherical rotor disposed on an inner peripheral surface of the stator so as to be rotatable in an arbitrary direction.
【請求項9】 一方向に湾曲している空洞内に配設さ
れ、表面波振動を発生するとともに所定間隔を存して複
数の溝が形成され、一方向に湾曲したステータと、前記
ステータの内周面に任意の方向に摺動可能に配設された
球体状のロータと、前記ロータを回転自在に支承すると
共に、ローラまたはボールに磁界発生手段が形成された
軸受を備えた超音波モータ。
9. A stator which is disposed in a cavity which is curved in one direction, generates a surface wave vibration, has a plurality of grooves formed at predetermined intervals, and has a stator which is curved in one direction. An ultrasonic motor including a spherical rotor disposed on the inner peripheral surface so as to be slidable in an arbitrary direction, a bearing rotatably supporting the rotor, and a roller or a ball having a magnetic field generating means formed thereon. .
【請求項10】 任意の方向に回転可能に配設された球
体状のロータと、前記ロータの外周面であって、互いに
直交するX軸方向およびY軸方向に面接触し、円周面に
沿って複数の歯部が形成され、かつ該各歯部に磁界発生
手段が形成されるとともに、前記ロータに対して表面波
振動を与えるステータを備えた超音波モータ。
10. A spherical rotor rotatably disposed in an arbitrary direction and an outer peripheral surface of the rotor, which are in surface contact with each other in an X-axis direction and a Y-axis direction orthogonal to each other, and An ultrasonic motor having a plurality of teeth formed along the plurality of teeth, a magnetic field generating means formed on each of the teeth, and a stator for applying surface wave vibration to the rotor.
【請求項11】 外周面が少なくとも6箇所のクランプ
される部分が球状であるロータと、前記ロータを収納し
複数の空洞を有するハウジングと、前記各空洞内に収納
され、かつ前記ロータとの接触面に磁界をかける磁界発
生手段が形成され、かつ前記ロータの外周面に一端部を
前記ロータの中心方向に押し付けて前記ロータを保持す
るように配置し前記ロータをクランプする少なくとも3
個のクランプ部材と、前記各クランプ部材の他端部と前
記各空洞内にそれぞれ収納し、前記ロータの接平面の2
軸方向にそれぞれ配設し、表面波振動を発生する少なく
とも6個の圧電体と、を備えた超音波モータ。
11. A rotor whose outer peripheral surface has at least six spherically clamped portions, a housing for accommodating the rotor and having a plurality of cavities, a housing accommodated in each of the cavities, and contact with the rotor. Magnetic field generating means for applying a magnetic field to the surface is formed, and one end is pressed against the outer peripheral surface of the rotor in the direction of the center of the rotor so as to hold the rotor and clamp the rotor.
Clamp members and the other end of each of the clamp members and the cavity are respectively housed in each of the cavities.
An ultrasonic motor, comprising: at least six piezoelectric members arranged in an axial direction and generating surface wave vibration.
【請求項12】 断面L字形の一対の支持部材と、前記
各支持部材間に回転可能に支持される回転軸と、前記回
転軸と前記支持部材の間に配設され、表面波振動を発生
して前記回転軸を回転させる少なくとも4個の振動体
と、前記各振動体の前記回転軸との接触面に磁界をかけ
る磁界発生手段とを備えた超音波モータ。
12. A pair of supporting members having an L-shaped cross section, a rotating shaft rotatably supported between the supporting members, and a rotating shaft disposed between the rotating shaft and the supporting member to generate surface wave vibration. An ultrasonic motor comprising: at least four vibrators for rotating the rotating shaft; and magnetic field generating means for applying a magnetic field to a contact surface of each of the vibrating bodies with the rotating shaft.
【請求項13】 直線状の可動磁性体と、 前記可動磁性体に振動を加えるための第1、第2、第3
の圧電体と、 前記第1、第2、第3の圧電体をほぼT字状に組み合わ
せ、かつこの内の一端部が前記可動磁性体に接触するよ
うに支持するベースと、 前記ベースと前記可動磁性体との接触部に磁界をかける
磁界発生手段を備えたことを特徴とする超音波モータ。
13. A linear movable magnetic body, and first, second, and third movable vibrators for applying vibration to the movable magnetic body.
And a base for combining the first, second, and third piezoelectric bodies in a substantially T-shape, and supporting one end of the first and second piezoelectric bodies so as to be in contact with the movable magnetic body. An ultrasonic motor comprising a magnetic field generating means for applying a magnetic field to a contact portion with a movable magnetic body.
JP8213698A 1996-08-13 1996-08-13 Ultrasonic motor Pending JPH1066361A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103178744A (en) * 2013-03-26 2013-06-26 北京大学 Composite nano generator based on piezoelectric friction electromagnetism
KR101317335B1 (en) * 2012-06-26 2013-10-15 이화여자대학교 산학협력단 Power generation device

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KR101317335B1 (en) * 2012-06-26 2013-10-15 이화여자대학교 산학협력단 Power generation device
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