JPH1145649A - 進行波型超音波継電器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可動接点ばねが進行波型超音波モータのロー
タにより駆動される進行波型超音波継電器に関し、ユー
ザが情勢に対応して任意に動作形式を設定可能で接触圧
力等の調整も可能な継電器の提供を目的とする。 【解決手段】 上記課題は極性が交互に反転するよう分
極させた圧電素子44が外周に沿って裏面に貼り付けられ
た円板状のステータ41と、ステータ41の表面側に当接さ
せた円板状のロータ42と、ステータ41およびロータ42の
中心を貫通する固定軸43を具えた進行波型超音波モータ
４と、内部に進行波型超音波モータ４が組み込まれるパ
ッケージ５と、パッケージに植設された可動接点ばね６
および固定接点ばね７とを有し、可動接点ばね６が、ロ
ータ42によって時計方向または反時計方向に駆動される
本発明の進行波型超音波継電器によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はユーザが情勢に対応
して任意に動作形式を設定可能で接触圧力等の調整も可
能な継電器に係り、特に可動接点ばねが進行波型超音波
モータのロータにより駆動される進行波型超音波継電器
に関する。

【０００２】電磁継電器には可動接点が常にいずれか一
方の固定接点に接触している無極型と、通常は可動接点
がいずれの固定接点にも接触しない中立点に位置し、コ
イルに通電されると極性によりいずれか一方の固定接点
に接触する有極型とがある。

【０００３】また、コイルに通電されたとき可動接点が
固定接点に接触するがコイルの電流が遮断されると元に
戻る無ラッチ型と、コイルに通電されると可動接点が固
定接点に接触し電流が遮断されてもその状態が維持され
るラッチ・イン型とがある。

【０００４】上記の電磁継電器をそれぞれ異なった構造
を有し同一構造の電磁継電器をユーザの好みで使い分け
ることができない。しかも接点間の接触圧力は設計仕様
によって決まる値でユーザが電磁継電器の状態に合わせ
て調整することができない。

【０００５】しかし、電磁継電器等を利用した制御回路
において情勢に応じ上記形式を任意に選択し切り換えた
い場合が生じる。そこでユーザが情勢に対応して任意に
動作形式を設定可能で接触圧力等の調整も可能な継電器
の開発が要望されている。

【０００６】

【従来の技術】図６は従来の各種電磁継電器の動作原理
を示す模式図である。通常の無極型電磁継電器は図６
(a) に示す如く一体化された鉄心11および継鉄12と鉄心
に巻回されたコイル13を有し、揺動自在に支承された接
極子14が鉄心11と継鉄12の端面に対向しコイル13に通電
されると鉄心11と継鉄12に吸着される。

【０００７】平行に配置され絶縁体19を介して固定され
た可動接点ばね15と固定接点ばね16は一端に可動接点17
と固定接点18を有し、接極子14が鉄心11に吸着されると
可動接点ばね15が接極子14により押し上げられ可動接点
17が固定接点18に当接する。

【０００８】即ち、無極型電磁継電器はコイル13に通電
されると接極子14が鉄心11に吸着されて可動接点17が固
定接点18に当接し、コイル13の電流が遮断されると可動
接点ばね15の復元力によって接極子14が戻り可動接点17
が固定接点18から離脱する。

【０００９】また、有極型電磁継電器は図６(b) に示す
如く対向させた鉄心21と鉄心21の間に揺動自在に支承さ
れた接極子22を有し、対向させた２個の鉄心21に跨がる
ように装着された永久磁石23と接極子22の周囲に巻回さ
れたコイル24を具えている。

【００１０】コイル24に通電されていない状態では永久
磁石23により印加され２個の鉄心21と接極子22に流れる
磁束は均衡しており、接極子22に連動し移動する可動接
点（図示省略）は固定接点25、26のいずれにも当接しな
いで中間点に位置している。

【００１１】コイル24に通電すると永久磁石23による磁
束に接極子22に発生した磁束が合成されてそれまでの磁
束の均衡が破壊され、流す電流の方向に対応して接極子
22が一方の鉄心21に吸引され可動接点が固定接点25、26
のいずれか一方に当接する。

【００１２】永久磁石23によって印加される磁束が比較
的小さいときはコイル24の電流が遮断されると可動接点
は中間点に戻るが、永久磁石23から印加される磁束が大
きいとラッチ・イン型になり電流が遮断されても接極子
22の吸着状態が維持される。

【００１３】更に、ラッチ・イン型電磁継電器は図６
(c) に示す如く中間に永久磁石28が装着されたコ字状の
鉄心29を具えており、鉄心29の磁極31、32にコイル33、
34が互いに逆に巻回されくの字状に曲がった接極子35が
永久磁石28に載置されている。

【００１４】コイル33、34に通電されていない状態では
永久磁石28からの磁束により接極子35は鉄心29の一方の
磁極31に吸引され、接極子35に連動して移動する可動接
点ばね36の先端に固着された可動接点37は例えば一方の
固定接点38に当接している。

【００１５】ここでコイル34に通電すると永久磁石28か
らの磁束と鉄心29に生じた磁束が合成されて接極子35は
磁極32に吸引され、可動接点ばね36の先端に固着された
可動接点37はそれまで当接していた固定接点38から離脱
して固定接点39に当接する。

【００１６】コイル34の電流が遮断され鉄心32に生じた
磁束が消えても永久磁石28からの磁束により接極子35は
磁極32に吸引され、次いでコイル33に通電されて接極子
35が反対側の磁極31に吸引されるまでの間は磁極32に吸
引された状態が継続される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、電磁継電
器には可動接点が常にいずれか一方の固定接点に接触し
ている無極型と、通常は可動接点がいずれの固定接点に
も接触しない中立点に位置し、コイルに通電されるとい
ずれか一方の固定接点に接触する有極型がある。

【００１８】また、コイルに通電されたとき可動接点が
固定接点に接触するがコイルの電流が遮断されると元に
戻る無ラッチ型と、コイルに通電されると可動接点が固
定接点に接触し電流が遮断されてもその状態が維持され
るラッチ・イン型とがある。

【００１９】電磁継電器等を利用した制御回路において
情勢に応じてユーザが上記形式を任意に選択し切り換え
たい場合が生じる。しかし、従来の電磁継電器は図示の
如く形式によってそれぞれ構造が異なり同一電磁継電器
を任意に使い分けできない。

【００２０】しかも、接触抵抗増大や接触の不安定化等
の電磁継電器の状態に合わせて接点間の接触圧力を調整
したい場合が生じる。しかし、接点間の接触圧力は設計
仕様によって決まる値であってユーザが任意に調整でき
ないという問題があった。

【００２１】本発明の目的はユーザが情勢に対応して任
意に動作形式を設定可能で接触圧力等の調整も可能な継
電器を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の進行波型
超音波継電器を示す分割斜視図である。なお全図を通し
同じ対象物は同一記号で表している。

【００２３】上記課題は進行波型超音波モータ４と、絶
縁体で形成され内部に進行波型超音波モータ４が組み込
まれるパッケージ５と、可動接点ばね６および固定接点
ばね７とを有し、進行波型超音波モータ４は、極性が交
互に反転するよう分極させた圧電素子44が外周に沿って
裏面に貼り付けられた円板状のステータ41と、ステータ
41の表面側に当接させた円板状のロータ42と、ステータ
41およびロータ42の中心を貫通する固定軸43と、固定軸
43に嵌挿されロータ42をステータ41に押し付けるばね45
とを有し、パッケージ５は、進行波型超音波モータ４の
周囲を取り巻く筒状の胴体部51と、胴体部51の一方の端
面に固定されステータ41の中央部を支承する下面板52
と、胴体部51の他方の端面に固定され固定軸43の一端を
支承する上面板53とを有し、可動接点ばね６と固定接点
ばね７は、パッケージ５の胴体部51または上面板53に植
設されると共に、可動接点ばね６の自由端側はロータ42
に係止され、進行波型超音波モータ４は、圧電素子44に
交流電圧が印加されるとロータ42が時計方向または反時
計方向に回動し、可動接点ばね６が、ロータ42によって
時計方向または反時計方向に駆動される本発明の進行波
型超音波継電器によって達成される。

【００２４】進行波型超音波モータと、絶縁体で形成さ
れ内部に進行波型超音波モータが組み込まれるパッケー
ジと、パッケージに植設された可動接点ばねおよび固定
接点ばねとを有し、圧電素子に交流電圧が印加されると
時計方向または反時計方向に回動するロータによって、
可動接点ばねが時計方向または反時計方向に駆動される
本発明の進行波型超音波継電器は、進行波型超音波モー
タの制御方法を選択することによって形式の異なる継電
器として使用することができる。

【００２５】例えば、時計方向に駆動されたとき可動接
点ばねに固着された可動接点が一方の固定接点ばねに固
着された固定接点に当接し、反時計方向に駆動されたと
き可動接点がそれまで当接していた固定接点から離脱し
て、他の固定接点ばねに固着された固定接点に当接し、
再び時計方向に駆動されたとき可動接点がそれまで当接
していた固定接点から離脱して、他の固定接点に当接す
るよう制御することによって通常の無極型電磁継電器と
同様に動作する。

【００２６】また、２個の固定接点の中間に可動接点の
停止位置を設定し、時計方向に駆動されたときは可動接
点が一方の固定接点に当接し、反時計方向に駆動された
ときは可動接点が他方の固定接点に当接し、各固定接点
から離脱した可動接点が停止位置に停止するよう制御す
ることによって有極型電磁継電器と同様に動作する。

【００２７】ロータがばねによってステータに押し付け
られている進行波型超音波モータは、ステータの圧電素
子に印加される交流電圧が遮断されるとロータがその位
置に停止する性質があり、可動接点が一方の固定接点に
当接した位置でロータを停止させることでラッチ・イン
型電磁継電器と同様に動作し、停止したロータを直ちに
反対方向に駆動することで無ラッチ型電磁継電器と同様
に動作する。しかも可動接点が固定接点に当接する位置
と、ロータが停止する位置との間隔を変えることで、接
点間圧力を任意に調整することができる。

【００２８】即ち、ユーザが情勢に対応して任意に動作
形式を設定可能で接触圧力等の調整も可能な継電器を実
現することができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下添付図により本発明の実施例
について説明する。なお図２は定在波の発生メカニズム
を示す図、図３は進行波の発生メカニズムを示す図、図
４は進行波型超音波モータの回転原理を示す図、図５は
本発明の他の実施例を示す分割斜視図である。

【００３０】本発明の進行波型超音波継電器は図１に示
す如く進行波型超音波モータ４と、絶縁体で形成され内
部に進行波型超音波モータ４が組み込まれるパッケージ
５と、パッケージ５に植設された可動接点ばね６および
固定接点ばね７とを有する。

【００３１】進行波型超音波モータ４は金属等からなる
円板状のステータ41およびロータ42と、ステータ41およ
びロータ42の中心を貫通する固定軸43とを有し、ステー
タ41の表面側に当接させたロータ42は固定軸43によって
回動自在に支承されている。

【００３２】極性が交互に反転するよう分極され進行波
を発生させる圧電素子44がステータ41の裏面に外周に沿
って貼り付けられ、発生した進行波の作用で回動するロ
ータ42は固定軸43に嵌挿されたばね45によりステータ41
の面に押し付けられている。

【００３３】パッケージ５は進行波型超音波モータ４の
周囲を取り巻く筒状の胴体部51と、胴体部51の一方の端
面に固定されステータ41の中央部を支承する下面板52
と、胴体部51の他方の端面に固定され固定軸43の一端を
支承する上面板53とを有する。

【００３４】可動接点ばね６と可動接点ばね６の両側に
配置された固定接点ばね７はパッケージ５の上面板53に
植設されており、隙間を介し可動接点ばね６に固着され
た可動接点61と対向する固定接点71がそれぞれの固定接
点ばね７に固着されている。

【００３５】可動接点ばね６の自由端が嵌挿されるスリ
ット46を具えた絶縁体からなる可動筒47がロータ42の外
周部分に固定され、ロータ42が回動すると可動接点ばね
６の自由端が可動筒47を介して時計方向または反時計方
向に押され接点間が閉じる。

【００３６】図２(a) に示す如く例えば金属板等の弾性
体81の片面に極性が交互に反転するよう分極された圧電
素子82を貼り付け、圧電素子82に直流電圧を印加すると
圧電素子82の分極毎に伸縮が生じ図２(b) に示す如く弾
性体81に山と谷が発生する。

【００３７】圧電素子82に印加する直流電圧の極性を反
転させると図２(c) に示す如く弾性体81の山が谷に、谷
が山に反転する。したがって圧電素子82に交流電圧を印
加すると圧電素子82の分極毎に山と谷が交互に反転する
定在波が弾性体81に生じる。

【００３８】また、極性が交互に反転するよう分極され
た２個の圧電素子83、84を図３(a)に示す如く、定在波
の位相が１／４波長ずれるように間隔をおいて円環状の
弾性体85に貼り付けることによって、弾性体85に進行波
を発生させることができる。

【００３９】即ち、２個の圧電素子83、84に図３(b) に
示す如く時間的に９０度位相のずれた交流電圧をそれぞ
れ印加することで、図３(c) に示す如く各圧電素子83、
84に対応する定在波（実線）が合成されて弾性体85に進
行波（破線）が形成される。

【００４０】例えば図３(c) に示す如く圧電素子83に対
して圧電素子84の位相が遅れているとき進行波が図の右
側に進むとすると、図３(d) に示す如く圧電素子83に対
して圧電素子84の位相が進んでいるとき生じる進行波は
図の左側に進むことになる。

【００４１】進行波が生じると図４(a) に示す如く弾性
体に山と谷が生じ乃至に示す如く時間の経過に伴い
山と谷が移動する。山と谷の移動に伴い弾性体の表面上
の一点は上下に変位するがそのとき乃至に示す如く
楕円軌道を描いて変位する。

【００４２】図４(b) に示す如く進行波が生じる弾性体
85に從動体86を押し付けて置くと弾性体85の表面が楕円
軌道を描いて変位し、弾性体85の表面が楕円軌道を描い
て変位することで從動体86は順次押されて進行波の進行
方向と逆の方向に移動する。

【００４３】図３(a) に示す如く円環状の弾性体85に弾
性体85の外周に沿って２個の圧電素子83、84が貼り付け
られている場合は、進行波が弾性体85の外周に沿って進
行して弾性体85に押し付けられた從動体86は時計方向ま
たは反時計方向に回動する。

【００４４】図１における進行波型超音波モータ４のス
テータ41は上記弾性体85に、またロータ42は上記從動体
86に相当するもので、ステータ41の裏面に外周に沿って
貼り付けられた圧電素子44に交流電圧を印加することに
よってロータ42が回動する。

【００４５】なお、図１においてステータ41のロータ42
との当接面に設けた放射状のスリット48は進行波の発生
を容易にするもので、ステータ41が比較的撓みやすい材
料からなる場合は放射状のスリット48を省略しても同等
の効果を得ることができる。

【００４６】本発明の他の実施例は図５に示す如く溝49
を具えロータ42の中央部に固定されたボス50が固定軸43
に嵌挿されており、発生した進行波の作用で回動するロ
ータ42は固定軸43に嵌挿されたばね45によりステータ41
の面に押し付けられている。

【００４７】可動接点ばね６と可動接点ばね６の両側に
配置された固定接点ばね７はパッケージ５の胴体部51に
植設されており、隙間を介し可動接点ばね６に固着され
た可動接点61と対向する固定接点71がそれぞれの固定接
点ばね７に固着されている。

【００４８】胴体部51に植設された可動接点ばね６の自
由端側先端はボス50の外側に形成された固定軸43と平行
な溝49に嵌挿され、ロータ42が回動すると可動接点ばね
６の自由端が溝49の壁面により時計方向または反時計方
向に押され接点間が閉じる。

【００４９】進行波型超音波モータと、絶縁体で形成さ
れ内部に進行波型超音波モータが組み込まれるパッケー
ジと、パッケージに植設された可動接点ばねおよび固定
接点ばねとを有し、圧電素子に交流電圧が印加されると
時計方向または反時計方向に回動するロータによって、
可動接点ばねが時計方向または反時計方向に駆動される
本発明の進行波型超音波継電器は、進行波型超音波モー
タの制御方法を選択することによって形式の異なる継電
器として使用することができる。

【００５０】例えば、時計方向に駆動されたとき可動接
点ばねに固着された可動接点が一方の固定接点ばねに固
着された固定接点に当接し、反時計方向に駆動されたと
き可動接点がそれまで当接していた固定接点から離脱し
て、他の固定接点ばねに固着された固定接点に当接し、
再び時計方向に駆動されたとき可動接点がそれまで当接
していた固定接点から離脱して、他の固定接点に当接す
るよう制御することによって通常の無極型電磁継電器と
同様に動作する。

【００５１】また、２個の固定接点の中間に可動接点の
停止位置を設定し、時計方向に駆動されたときは可動接
点が一方の固定接点に当接し、反時計方向に駆動された
ときは可動接点が他方の固定接点に当接し、各固定接点
から離脱した可動接点が停止位置に停止するよう制御す
ることによって有極型電磁継電器と同様に動作する。

【００５２】ロータがばねによってステータに押し付け
られている進行波型超音波モータは、ステータの圧電素
子に印加される交流電圧が遮断されるとロータがその位
置に停止する性質があり、可動接点が一方の固定接点に
当接した位置でロータを停止させることでラッチ・イン
型電磁継電器と同様に動作し、停止したロータを直ちに
反対方向に駆動することで無ラッチ型電磁継電器と同様
に動作する。しかも可動接点が固定接点に当接する位置
と、ロータが停止する位置との間隔を変えることで、接
点間圧力を任意に調整することができる。

【００５３】

【発明の効果】上述の如く本発明によればユーザが情勢
に対応して任意に動作形式を設定し接触圧力等の調整も
可能な継電器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の進行波型超音波継電器を示す分割斜
視図である。

【図２】 定在波の発生メカニズムを示す図である。

【図３】 進行波の発生メカニズムを示す図である。

【図４】 進行波型超音波モータの回転原理を示す図で
ある。

【図５】 本発明の他の実施例を示す分割斜視図であ
る。

【図６】 従来の各種電磁継電器の動作原理を示す模式
図である。

【符号の説明】

４ 進行波型超音波モータ ５ パッケージ ６ 可動接点ばね ７ 固定接点ばね 41 ステータ 42 ロータ 43 固定軸 44 圧電素子 45 ばね 46 スリット 47 可動筒 48 スリット 49 溝 50 ボス 51 胴体部 52 下面板 53 上面板 61 可動接点 71 固定接点 81、85 弾性体 82、83、84 圧電素子 86 從動体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 進行波型超音波モータと、絶縁体で形成
   され内部に該進行波型超音波モータが組み込まれるパッ
   ケージと、可動接点ばねおよび固定接点ばねとを有し、 該進行波型超音波モータは、極性が交互に反転するよう
   分極させた圧電素子が外周に沿って裏面に貼り付けられ
   た円板状のステータと、該ステータの表面側に当接させ
   た円板状のロータと、該ステータおよび該ロータの中心
   を貫通する固定軸と、該固定軸に嵌挿され該ロータを該
   ステータに押し付けるばねとを有し、 該パッケージは、該進行波型超音波モータの周囲を取り
   巻く筒状の胴体部と、該胴体部の一方の端面に固定され
   該ステータの中央部を支承する下面板と、該胴体部の他
   方の端面に固定され該固定軸の一端を支承する上面板と
   を有し、 該可動接点ばねと該固定接点ばねは、該パッケージの胴
   体部または上面板に植設されると共に、該可動接点ばね
   の自由端側は該ロータに係止され、 該進行波型超音波モータは、該圧電素子に交流電圧が印
   加されると該ロータが時計方向または反時計方向に回動
   し、該可動接点ばねが、該ロータによって時計方向また
   は反時計方向に駆動されることを特徴とする進行波型超
   音波継電器。
2. 【請求項２】 前記可動接点ばねおよび該可動接点ばね
   の両側に配置された固定接点ばねはパッケージの胴体部
   に植設され、前記ロータが回動すると固定軸に嵌挿され
   該ロータと共に回動するボスを介して、該可動接点ばね
   の自由端が駆動されることを特徴とする請求項１記載の
   進行波型超音波継電器。
3. 【請求項３】 前記可動接点ばねおよび該可動接点ばね
   の両側に配置された固定接点ばねはパッケージの上面板
   に植設され、前記ロータが回動すると該ロータの外周に
   固定された可動筒を介して、該可動接点ばねの自由端が
   駆動されることを特徴とする請求項１記載の進行波型超
   音波継電器。