JPS59185179A - 超音波モ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は超音波毎−タ、特に、弾性振動子に進行弾性波
を発生させ、これにより移動体を駆動する様な超音波モ
ータに関する。

（従来技術） 超音波モータとは、例えば、固定体と移動体を備え、こ
れらの固定体と移動体のうち少なくとも一方は複数の電
歪素子で駆動される少なくとも一つの振動子を含み、前
記電歪素子の引出しリードは駆動電源に接続され、固定
体と移動体はトルクを伝達するために振動子の表面上の
少なくとも一点において互いに押し合い、そして電歪素
子忙加える超音波電気エネルギーを機械振動エネルギー
に変換させ、該機械的振動エネルギーを移動体の一方向
運動に変える様な装置であり、この種の装置に関しては
、すでに特開昭５２−２９１９２号公報等で開示されて
いる。

特にここでは機械的振動エネルギーとして、表面弾性波
を用い、該弾性波によって移動体を早擦駆動する様にし
、且つ、その際少なくとも一つの電歪素子の振動によっ
て定在波を発生させる様な構成のモータについて述べる
。

第１図はこの種のモータの駆動原理を示すもので、１を
移動体、２を弾性振動子とする。Ｘ軸は振動子２の表面
上に起きる表面波の進行方向を示しＺ軸をその法線方向
とする。

弾性振動子２に不図示の電歪素子により振動を与えると
、表面弾性波が発生し振動子表面上を伝搬していく。こ
の弾性波は縦波と横波を伴った表面波で、その質点の運
動は楕円軌道を描く振動となる。質点Ａについて着目す
ると、縦振巾Ｕ、横振巾Ｗの楕円運動を行っており、表
面波の進行方向を＋Ｘ方向とすると楕円運動は反時計方
向に回転している。この表面波は一波長ごとに頂点Ａ。

Ａ′・・・・を有し、その頂点速度はＸ成分のみであっ
て、■＝２πｆｕ（但しｆは振動数）である。そこでこ
の表面に移動体１０表面を加圧接触させると移動体表面
は頂点Ａ　、　Ａ’・・・・のみに接触するｈ・ら、移
動体１は振動子２との間の摩擦力により矢印Ｎの方向に
駆動されることになる。

矢印Ｎ方向の移動体１の移動速度は振動数ｆに比例する
。又、加圧接触による摩擦駆動を行うため縦振巾Ｕばか
りでなく、横振巾Ｗにも依存する。

即ち、移動体１の移動速度は楕円運動の大きさに比例し
、楕円運動の大きい方が速度が高℃・。従って、移動体
速度は電歪素子に加える電圧に比９ＩＪ　−３−る。

第２図は第１図に示しだ弾性振動子２　ｒ（表面波を発
生させるための原理を示すものである。６ａ及び６ｂは
弾性振動子２の共振周波数から最も効率よく弾性波を得
ることのできる様な間隔で弾性振動子２に貼り付けた、
例えば、ＰｚＴ等の電歪素子であり、３ａは線Ａに、６
ｂは線Ｂに接続されている。４はこのモータの駆動用の
電源であり、Ｖ＝Ｖｏｓｉｎ”ｔ　　という電圧を供給
しており、図からも明らかなように、線ＡにはＶ＝＝Ｖ
ｏｓｉｎ”ｔ　　の電圧が加わる。線Ｂには９０°位相
シフタ５によりＶ−フタ５によって＋９０°位相をずら
す場合と一９００位相をすら一′ｆ場合によって移動体
進行方向が異なる。

（イ）〜に）は時間に応じた振動子２の振動状態を示弾
性波は第２図中右方向に進むが、振動子２の駆動面の任
意の質点は反時計方向の楕円運動を行う。従って駆動面
に圧接される不図示の移動体は左方向に移動する。

第６図は、以上説明した原理に基づいて構成した超音波
モータの一従来例を示すもので、図において、６は回転
体、７は摩擦体（例えばゴム）で、これらは接着されて
一体構成とされる。８は振動子、９は振動吸収部材で、
これらはホルダ１０に取付けられる。回転体６は調圧バ
ネ１１と調圧ナツト１２により摩擦体７を介して振動子
８に、適度に加圧接触される。そして、振動子８０表面
８ａに、その裏面に固着された不図示の電歪素子を通じ
て進行弾性波を発生させる事により、回転体６が駆動さ
れる。振動吸収部材９は振動子８とホルダ１０との間で
振動による悪影響が出ないよう、例えばフェルトの様な
振動を吸収する材料で出来ている。

以上に述べた従来の超音波モータではその原理上、回転
体６と振動子８を加圧接触させる必猥があるため、バネ
１１等の機械的手段を用いて加圧接触を行っていた。そ
のため、第３図のように、バネ１１と回転体６が接触す
る事により回転体６０回転の妨げとなり、モータの効率
を悪くしていた。

又、機構的にも複雑になり、小型化の妨げになっていた
。

（目　　的） 本発明は上述従来例の欠点を除去し、駆動効率に優れ、
構造も簡単で煩雑な調整も不要となる新規な超音波モー
タを提供せんとするものである。

（実施例） 第４図は、本発明の一実施例を示すもので、図中、１３
は回転体、１４は永久磁石、１５は摩擦体で、これら１
３，１４．１５で示す要素は接着され一体構成とされて
いる。１６は振動子、１７は振動吸収部材で、これら１
６．１７で示す袂素は接着され、ホルダ１８に取９付け
られる。ホルダ１８は磁性体で出来ている。

回転体１６は永久磁石１４の、磁性ホルダ１８に対する
磁力による吸着力により、振動子１６に対し加圧接触さ
せられる。そして、振動子１６の表面１６ａに、その裏
面１６ｂに固着された不図示の電歪素子を通じて進行弾
性波を発生させる事により、回転体１６が駆動される。

第５図は、本発明の他の実施例を示すもので、図中２１
．２２は永久磁石で、互いに面方向に反発するように配
置されている１、２６は回転体、２４は摩擦体で、これ
ら２２．２３．２４で示す要素は接着され一体構成とさ
れる。２５は振動子、２６は振動吸収部材で、２７で示
す下ホルダに取付けられる。永久磁石２１は２０で示す
上ホルダに取付けられている。上ホルダ２０と下ホルダ
２７は１９ａ、１９ｂ、１９ｃで示すねじビスにより結
合され、超音波モータを構成する。ここで磁石２１と２
２は接触せず、磁力により互いに反発し合っている。回
転体２′５と振動子２５は磁石２１．２２の互いの磁力
による反発力により適度に加圧接触させられる。そして
、振動子２５０表面２５ａに、その裏面に固着された不
図示の電歪素子を通じて進行弾性波を発生させる事によ
り、回転体２６が駆動される。

特にこのようなドーナツ形のモータの場合、従来におい
ては、機械的加圧手段（バネ等）による加圧は回転体に
対し、その回転中心付近では行えないため加圧手段と回
転体との間の接触による駆動損失は太きかったが、本実
施例によれば、斯かる駆動損失がなくなるものである。

以上、２つの実施例では、回転型のモータについて説明
しだが、リニア”型であっても振動子と移動体とを加圧
接触させるのに磁力を用いる構造は同様に有効である。

（効　果） 以上、説明したように本発明によれば、振動子に弾性進
行波を発生させ、これにより移動体を駆動する超音波モ
ータとし、振動子と移動体の加圧接触を磁力により行う
ため、必要な圧力だけで振動子と移動体が接触し、従来
のように移動体の駆動の妨げになる加圧手段と移動体と
の間の機械的接触がなく、モータの駆動効率が飛躍的に
向上する。特Ｋ、ドーナツ形のモータについては加圧を
回転中心により近い位ｇ、で行う方が接触による損失が
少ない処、ドーナツ形のノとめそれが行えず、損失が極
めて大きかったものが、加圧手段と移動体とが無接触で
あるためモータの駆動効率が飛躍的に向上する。

又、加圧するための構造も、磁力により吸着あるいは反
発する一組の錬構を持つだけで済むため極めて簡単化さ
れ小型化できると共に、煩雑な調整の手間も省ける様に
なる等、多大の利点が得られる様になる

【図面の簡単な説明】

第１図は弾性振動子の表面弾性波を利甲した超音波モー
タの原理説明図、第２図は超音波モータの駆動方法の説
明図、第６図は超音波モータの−従来例を示す分解余１
視図、第４図は本発明に係る超音波モータの一実施例の
分解斜視図、第５図は本発明の他の実施例の分解斜視図
である。 １３；２３・・・・移動体（回転体）、１６；２５・・
・・振動子、１５；２４・・・・摩擦体、１５；２１，
２２・・・・・永久磁石、１８・・・・磁性ボルダ。 特許出願人　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弾性振動子に進行弾性波を発生させ、これにより移動体
   を駆動する超音波モータにおいて、振動子と移動体との
   間の加圧接触を永久磁石の磁力を利用して得るようにし
   たことを特徴とする超音波モータ。