JPH11262281A - 進行波圧電モ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、圧電素子の寄生可撓性を防ぐには、高
価な手段が数多く必要となり、圧電モータの価格を押し
上げることになっていた。 【解決手段】 環状板として形成される固定子１は、当
該固定子に対して均等に配置された円筒状の分極された
セラミック圧電素子2,3,4 の２つのグループに接続さ
れ、該固定子の表面に進行波として形成される変形を生
じるために、該固定子の平面に対して垂直で該２つのグ
ループの間で９０度の位相を有する交流によって励磁さ
れる分極軸を現し、回転子は、該固定子により発生され
る進行波により、その回転駆動を行うように当該固定子
に対して弾性的に接触するように保持されたディスクと
して形成され、前記圧電素子は、トランケートセグメン
トとして構成される補助の結合片5,6,7 の媒介物により
前記固定子に接続され、且つ、該結合片の微小先端部に
よって該固定子との永久的な接触がなされるように構成
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、進行波圧電モータ
に関する。進行波圧電モータは、実質的に、平らな環で
形成された固定子および回転子より成り、その平らな環
は、固定子の回りに配置された分極セラミックの円筒状
圧電素子の２つのグループに接続されている。進行波圧
電モータは、固定子の表面に進行波のような変形を生成
するために、固定子の平面に対して垂直で、また、２つ
のグループの間で９０度の位相を有する交流によって励
磁される分極軸を現す。回転子は、固定子で発生される
進行波により、その回転駆動を行うように固定子に対し
て弾性的に接触するように保持されたディスクとして形
成される。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなモータの一例は、米国特許
第５６４８６９６号（特願平７−５０６７６０号に対
応）に記載されている。このモータにおいて、圧電素子
は小さなロッド（棒）として構成されている。大部分
は、固定子の波動変形に依存したロッドの寄生可撓性(p
arasitic flexing) を抑えるために、それは固定子の適
当な機能により防ぐことができ、従って、モータでは、
バー（ロッド）はジョイントにより固定子に取り付けら
れる。モータの動作において、ジョイント（接合）は、
突起を有する固定子を利用することによって得られる。
この突起は、ノッチ（切り欠き）の屈曲部を入れるくび
れを呈するような著しく楕円形のノッチをそれらの間に
限定する。この手法によるくびれは、これらの突起の先
端に固定されたバー用のジョイントの役割を果たす。こ
れらの突起は、切削工具によってのみ作られることので
きるような金属環からの素材の除去により得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来、
圧電素子の寄生可撓性を防ぐには、高価の手段が数多く
必要となり、圧電モータの価格を押し上げることになっ
ていた。本発明は、同じ結果を得る、すなわち、より少
ない高価な手段で圧電素子の寄生可撓性を防ぐことを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明に係る
圧電モータは、圧電素子がトランケートセグメント(tru
ncated-segment) として構成された中間の結合片の媒介
物により固定子に接続され、且つ、該結合片の微小先端
部によって該固定子との永久的な接触がなされることを
特徴としている。

【０００５】トランケートセグメントの堅固な結合片
は、自動旋盤により金属の円筒状の棒を機械加工するこ
とにより簡単に得ることができる。その工程は、非常に
経済的である。結合片は、必要に応じて、接着剤(glue)
により圧電素子および固定子に固定されなければなら
ず、それは、単純な環状板として都合良く構成されるか
も知れない。

【０００６】圧電素子の２つのグループは、λを定常波
の波長として、各グループにより発生された定常波がλ
／４の間隔でシフトされるように、固定子の周囲に配置
される。圧電素子の２つのグループは、必要に応じて、
第１のグループの圧電素子と第２のグループの圧電素子
とに交互に出くわすように、一方が他方に嵌め込まれ
る。この嵌め込みの利点は、固定子の周辺に対して圧電
素子の均等な配置で運転することである。

【０００７】本発明の好ましい実施例によれば、圧電素
子の２つのグループは嵌め込まれ、そして、異なるグル
ープの隣接する２つの圧電素子の間の距離は、３λ／４
に等しい。この配置は、圧電素子の各グループによって
発生された定常波の間のシフトを変化させることはな
く、シフトはλ／４に等しくなるように留まり、そし
て、圧電素子は再び固定子の周囲に均等な手法で配置さ
れる。一方、２つの連続的なバーのような圧電素子間の
距離の増加は、ロッドが可撓性における増加された剛性
率を示すように、また、寄生可撓性の抑制を与えるよう
に、ロッドの直径の著しい増加を来す。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る進行波圧電モ
ータの一実施例を図面を参照して詳述する。図１は圧電
素子と共に固定子の展開図の一部を示す図である。固定
子は、２，３，４のような分極されたセラミックの円筒
状圧電素子によって励磁される環状板１を有する。圧電
素子は、例えば、二重（デュアル）に、５，６，７のよ
うな堅固なトランケート結合片によって固定子１に接続
される。これらのトランケート片は、該トランケート片
が圧電素子に接着されるように当該圧電素子の直径と同
じ直径の基部と、固定子１に接着されるように小径の先
端部とを有している。

【０００９】圧電素子は、圧電素子２および４が一方の
グループに属し、また、圧電素子３が他方のグループに
属するように、２つのグループに分配され、一方が他方
に嵌め込まれる。λを圧電素子の各グループにより発生
された定常波の波長として、２つの隣接する圧電素子の
間の距離は、３λ／４に等しい。その結果、これらの定
常波は、λ／４の間隔でシフトされる。

【００１０】２つの隣接する圧電素子の間の距離は、も
ちろん従来技術のように、λ／４に等しいかも知れな
い。本発明に係る固定子は、図示され、また、通常の手
法において、例えば、米国特許第５６４８９６９号（特
願平７−５０６７６０号）の図５に描かれているモータ
に利用されるかも知れない。

【００１１】図２は本発明が適用される圧電モータの一
例を示す断面図であり、上記米国特許第５６４８９６９
号の図５に対応するものである。このモータは、フラン
ジが取り付けられた２つの半分のシェル２３および２４
で構成されるケーシング内のボールスラストベアリング
によって配置される軸２２上に設置されたディスク形状
の２つの回転子２０および２１を備える。２つの半分の
シェル２３および２４は、回転子２０および２１の間に
配置された二重式の固定子駆動装置のための支持部とし
て機能するディスク形状の合成材料で形成された部品２
６の挿入と共に、フランジを介してねじ２５によって組
み立てられる。さらに、モータは、回転子２０を駆動す
るための第１の環状の固定子２７と、回転子２１を駆動
するための第２の固定子２８とを備える固定子２７およ
び２８は、二重式分極バー２９によって共に結合され
る。そのバーは、一方の端部によって極性が反対に接着
された２つのバーによって、或いは、中央に配列された
環状の単一の電極から両方向に分極された１つのバー２
９によって構成される。これらのバー２９は、ディスク
２６によって支持され、固定子２７および２８に結合さ
れる。

【００１２】固定子およびバーは、リスかご型(squirre
l cage) のかごを構成する。回転子２０および２１の軸
方向のプレストレス(prestress) は、ケーシングの２つ
の半分のシェル２３および２４の組み立によって自動的
に得られる。このプレストレスは、２つの軸方向のボー
ルベアリング３０および３１の間に及ぼされる。ボール
ベアリング３０は、半分のシェル２３の下部に形成され
たカップ３２に収容され、ボールベアリング３１は、半
分のシェル２４を延長する円筒形のスリーブ３３に収容
される。ボールベアリング３１は、スリーブ３３の縁部
３５に隣接する半径方向のボールベアリング３４によっ
て軸方向に保持される。プレストレスは、各回転子およ
び対応するボールベアリングの間に配置され、さらに、
座金(Belleville washer) 型の弾性座金３６および３７
によって達成される。ゴムシート３８および３９は、そ
れぞれ弾性座金３６および３７と回転子との間に配置さ
れ、さらに、作用して回転子の振動を減衰させる。それ
ぞれの弾性座金３６および３７および対応するベアリン
グの間には、それぞれ座金４０、４０’、およびそれぞ
れくさびを構成する金属座金４１、４２が配置される。
特に、くさびにより半分のシェル２３および２４の組立
によるモータのケーシングの閉鎖の際に、必要なプレス
トレスを自動的に得ることが可能になる。なお、図１に
おける固定子１は、図２における固定子２７および２８
に対応し、また、図１におけるセラミック圧電素子２，
３，４は、図２におけるバー２９に対応する。

【００１３】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明によれ
ば、より少ない高価な手段で圧電素子の寄生可撓性を防
ぐことのできる進行波圧電モータを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧電素子と共に固定子の展開図の一部を示す図
である。

【図２】本発明が適用される圧電モータの一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１…固定子 ２，３，４…セラミック圧電素子 ５，６，７…結合片

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状板として形成される固定子（１）で
   あって、該固定子は、当該固定子に対して均等に配置さ
   れた円筒状の分極されたセラミック圧電素子（２，３，
   ４）の２つのグループに接続され、該固定子の表面に進
   行波として形成される変形を生じるために、該固定子の
   平面に対して垂直で該２つのグループの間で９０度の位
   相を有する交流によって励磁される分極軸を現すもの
   と、 該固定子により発生される進行波により、その回転駆動
   を行うように当該固定子に対して弾性的に接触するよう
   に保持されたディスクとして形成される回転子と、を実
   質的に有する進行波圧電モータであって、 前記圧電素子は、トランケートセグメントとして構成さ
   れる補助の結合片（５，６，７）の媒介物により前記固
   定子に接続され、且つ、該結合片の微小先端部によって
   該固定子との永久的な接触がなされることを特徴とする
   進行波圧電モータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の進行波圧電モータにお
   いて、前記圧電素子の２つのグループは嵌め込まれ、該
   異なるグループの隣接する２つの圧電素子の間の距離
   は、３λ／４に等しいことを特徴とする進行波圧電モー
   タ。