JPS59201684A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
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- JPS59201684A JPS59201684A JP58076753A JP7675383A JPS59201684A JP S59201684 A JPS59201684 A JP S59201684A JP 58076753 A JP58076753 A JP 58076753A JP 7675383 A JP7675383 A JP 7675383A JP S59201684 A JPS59201684 A JP S59201684A
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- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 230000001788 irregular Effects 0.000 abstract 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 6
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 239000013013 elastic material Substances 0.000 description 1
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- JDFUJAMTCCQARF-UHFFFAOYSA-N tatb Chemical compound NC1=C([N+]([O-])=O)C(N)=C([N+]([O-])=O)C(N)=C1[N+]([O-])=O JDFUJAMTCCQARF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は進行性振動波により駆動する振動波モータ、特
に振動波を伝える振動体の構造に関するものである。
に振動波を伝える振動体の構造に関するものである。
振動波モータは例えば特開昭５２−２９１９２号公報に
も開示されているように、電歪素子に交流、脈流等の周
波電圧を印加したときに生ずる振動運動を回転運動又は
−次元運動に変換するものである。
も開示されているように、電歪素子に交流、脈流等の周
波電圧を印加したときに生ずる振動運動を回転運動又は
−次元運動に変換するものである。
従来の電磁モータに比べて巻線を必要としないため、構
造が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルクが得ら
れると共に慣性モーメントが少ないという利点がある。
造が簡単で小型になり、低速回転時にも高トルクが得ら
れると共に慣性モーメントが少ないという利点がある。
そのため、最近注目されている。
上記公報等で知られている振動波モータは振動運動を回
転運動等に変換するにあたり、振動体に生じた定在振動
波で、振動体と接触するロータ等の移動体を一方向に摩
擦駆動するもので、振動の往運動時には振動体と移動体
か摩擦接触し、復運動時には離れるようになっている。
転運動等に変換するにあたり、振動体に生じた定在振動
波で、振動体と接触するロータ等の移動体を一方向に摩
擦駆動するもので、振動の往運動時には振動体と移動体
か摩擦接触し、復運動時には離れるようになっている。
そのため振動体と移動体は微小範囲で接触する構造、即
ち点もしくは線接触に近い構造でなければならず、いき
おい摩擦駆動効率の悪いものとなってしまう。
ち点もしくは線接触に近い構造でなければならず、いき
おい摩擦駆動効率の悪いものとなってしまう。
最近この点を改良した振動波モータで振動体に生ずる進
行性振動波によって移動体を摩擦駆動するものがある。
行性振動波によって移動体を摩擦駆動するものがある。
第１図にはその要部の概略図が示しである。
同図で１は電歪素子で例えばＰＺＴ （チタン酸ジルコ
ン鉛）で、２は振動体で弾性物質からなり、電歪素子１
を接着しである。振動体２は電歪素子１と共にステータ
（不図示）側に保持されている。３は移動体で振動体２
に対し抑圧接触されていてロータを形成する。電歪素子
１は複数個接着されておりそのうちの一部の群に対し、
他の群は振動波の波長入の局波長分だけずれたピッチで
配置される。群内での各電歪素子は局波長のピッチで、
相隣り合うものの極性が逆になるように配置されている
。
ン鉛）で、２は振動体で弾性物質からなり、電歪素子１
を接着しである。振動体２は電歪素子１と共にステータ
（不図示）側に保持されている。３は移動体で振動体２
に対し抑圧接触されていてロータを形成する。電歪素子
１は複数個接着されておりそのうちの一部の群に対し、
他の群は振動波の波長入の局波長分だけずれたピッチで
配置される。群内での各電歪素子は局波長のピッチで、
相隣り合うものの極性が逆になるように配置されている
。
このような構成の振動波モータで一つの群内全部の電歪
素子のうち一つおきの電歪素子にＶ。ＳｉｎωＴの交流
電圧を印加し、もう一方の群内全部の電歪素子に■。Ｃ
ｏｓωＴの交流電圧を印加する。従って各電歪素子は相
隣り合うものどうし極性が逆向きで二つの群どうし９０
°位相のずれた交流電圧が印加されて振動をする。この
振動が伝えられて振動体２は電歪素子ｌの配置ピッチに
従って曲げ振動をする。振動体２が一つおきの電歪素子
の位置で出っ張ると、他の一つおきの電歪素子の位置が
引っ込む。一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群
に対し、４波長ずれた位置にあるため曲げ振動が進行す
る。交流電圧が印加されている間、次々と振動が励起さ
れて、進行性曲げ振動波となって振動体２を伝わってゆ
く。
素子のうち一つおきの電歪素子にＶ。ＳｉｎωＴの交流
電圧を印加し、もう一方の群内全部の電歪素子に■。Ｃ
ｏｓωＴの交流電圧を印加する。従って各電歪素子は相
隣り合うものどうし極性が逆向きで二つの群どうし９０
°位相のずれた交流電圧が印加されて振動をする。この
振動が伝えられて振動体２は電歪素子ｌの配置ピッチに
従って曲げ振動をする。振動体２が一つおきの電歪素子
の位置で出っ張ると、他の一つおきの電歪素子の位置が
引っ込む。一方、前記の如く電歪素子の一群は他の一群
に対し、４波長ずれた位置にあるため曲げ振動が進行す
る。交流電圧が印加されている間、次々と振動が励起さ
れて、進行性曲げ振動波となって振動体２を伝わってゆ
く。
このどきの波の進行状態が第２図（ａ） （ｂ） （ｃ
）（ｄ）に示しである。いま、進行性曲げ振動波が矢示
Ｘ方向に進むとする。０を静止状態に於ける振動体の中
心面とすると振動状態では鎖線示の状態となり、この中
立面６は曲げによる応力が拮抗している。中立面６と直
交する断面７についてみると、これら二面の交線５では
応力がかからず、Ｌ子振動しているだけである。同時に
断面７は交線５を中心として左右の振り子振動している
。同図（ａ）に示す状態では断面７と振動体２の移動体
側１の表面との交線上の点Ｐは左右振動の右死点となっ
ており上方向運動だけしている。この振り子振動は交線
５か波の正側では（中心面０の上側にあるとき）左方向
（波の進行と逆方向）の応力が加わり、波の負側（同じ
く下側にあるとき）右方向の応力か加わる。即ち同図（
ａ）で交線５と断面７が前者のときの状態で点Ｐ′は応
力Ｆ′が加わり、交線ｌと断面７″が後者のときの状態
で点Ｐは応力Ｆが加わる。波が進行し、 （ｂ）に示す
ように波の正側に交線５がくると点Ｐは左方向の運動を
すると同時に上刃向の運動をする。（Ｃ）で点Ｐは上下
振動のＬ死点で左方向の運動だけする。（ｄ）では左方
向の運動と下方向運動をする。さらに波が進行し、右方
向と下方向の運動、右方向と上方向の運動を経て （ａ
）の状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Ｐは回
転楕円運動をしておりその回転半径は、振動体２の板厚
をｔとすると、ｔ／２の関数となる。一方同図（Ｃ）に
示すように点Ｐが移動体３と接する線では点Ｐの運動に
よって移動体３がＸ′力向に摩擦駆動される。
）（ｄ）に示しである。いま、進行性曲げ振動波が矢示
Ｘ方向に進むとする。０を静止状態に於ける振動体の中
心面とすると振動状態では鎖線示の状態となり、この中
立面６は曲げによる応力が拮抗している。中立面６と直
交する断面７についてみると、これら二面の交線５では
応力がかからず、Ｌ子振動しているだけである。同時に
断面７は交線５を中心として左右の振り子振動している
。同図（ａ）に示す状態では断面７と振動体２の移動体
側１の表面との交線上の点Ｐは左右振動の右死点となっ
ており上方向運動だけしている。この振り子振動は交線
５か波の正側では（中心面０の上側にあるとき）左方向
（波の進行と逆方向）の応力が加わり、波の負側（同じ
く下側にあるとき）右方向の応力か加わる。即ち同図（
ａ）で交線５と断面７が前者のときの状態で点Ｐ′は応
力Ｆ′が加わり、交線ｌと断面７″が後者のときの状態
で点Ｐは応力Ｆが加わる。波が進行し、 （ｂ）に示す
ように波の正側に交線５がくると点Ｐは左方向の運動を
すると同時に上刃向の運動をする。（Ｃ）で点Ｐは上下
振動のＬ死点で左方向の運動だけする。（ｄ）では左方
向の運動と下方向運動をする。さらに波が進行し、右方
向と下方向の運動、右方向と上方向の運動を経て （ａ
）の状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Ｐは回
転楕円運動をしておりその回転半径は、振動体２の板厚
をｔとすると、ｔ／２の関数となる。一方同図（Ｃ）に
示すように点Ｐが移動体３と接する線では点Ｐの運動に
よって移動体３がＸ′力向に摩擦駆動される。
このようにして駆動される振動波モータで、移動体３の
速度は振動体２の表面の点Ｐの運動速度によって決まる
。移動体３の速度を増すためには、振動体２の表面の点
Ｐの回転速度を増す必要がある。そのため振動体２の厚
さｔを増せば回転振動の半径を大きくすることが考えら
れる。ところが振動体２の厚さｔが増すと剛性が増加し
振動振幅が減少し、回転振動の回転角が小さくなってし
まうため、振動体２の表面点Ｐの速度増加には限界があ
る。
速度は振動体２の表面の点Ｐの運動速度によって決まる
。移動体３の速度を増すためには、振動体２の表面の点
Ｐの回転速度を増す必要がある。そのため振動体２の厚
さｔを増せば回転振動の半径を大きくすることが考えら
れる。ところが振動体２の厚さｔが増すと剛性が増加し
振動振幅が減少し、回転振動の回転角が小さくなってし
まうため、振動体２の表面点Ｐの速度増加には限界があ
る。
本発明は上記のような本実に鑑みなされたもので、振動
体の構造を改良することにより、移動体の移動速度を高
め、駆動効率の高い振動波モータを提供することを目的
とするものである。
体の構造を改良することにより、移動体の移動速度を高
め、駆動効率の高い振動波モータを提供することを目的
とするものである。
この目的を達成するため第一の発明は電歪素子１に周波
電圧を印加し、該電歪素子１に接合した振動体２に生ず
る進行性振動波によって、該振動体と接合する移動体３
を駆動する振動波モータに於て、該振動体が進行性振動
波の振幅方向Ｙ−Ｙで不均一な弾性係数を持つことを特
徴とする特許波モータである。
電圧を印加し、該電歪素子１に接合した振動体２に生ず
る進行性振動波によって、該振動体と接合する移動体３
を駆動する振動波モータに於て、該振動体が進行性振動
波の振幅方向Ｙ−Ｙで不均一な弾性係数を持つことを特
徴とする特許波モータである。
同じく第二の発明は、電歪素子ｌに周波電圧を印加し、
該電歪素子ｌに接合した振動体２に生ずる進行性振動波
によって、該振動体と接合する移動体３を駆動する振動
波モータに於て、進行性振動波の振幅方向Ｙ−Ｙと進行
方向Ｘとが形成するｕ’＋１と直交する方向Ｚ−Ｚの振
動体中を、振幅方向に関して不均一にしたことを特徴と
する振動波モータである。
該電歪素子ｌに接合した振動体２に生ずる進行性振動波
によって、該振動体と接合する移動体３を駆動する振動
波モータに於て、進行性振動波の振幅方向Ｙ−Ｙと進行
方向Ｘとが形成するｕ’＋１と直交する方向Ｚ−Ｚの振
動体中を、振幅方向に関して不均一にしたことを特徴と
する振動波モータである。
以ド図面に示された実施例を詳細に説明し上記本発明の
構成を明らかにする。
構成を明らかにする。
第３図は第一の発明の実施例を示すものである。同図（
ａ）に於て、２ａは振動体２の一部で、低ヤング率Ｅａ
を持った厚さｔａの材質で形成され、２ｂも同しく振動
体２の一部で高ヤング率Ｅｂを持った厚さｔｂの材質で
形成されている。Ｙ−Ｙ方向に低ヤング率材質２ａと高
ヤング率材質２ｂを積層して振動体２の低ヤング率材質
２ａ側に移動体３を接触させて駆動する構成である。そ
の他の構成は前記の振動波モータの構成と同じである。
ａ）に於て、２ａは振動体２の一部で、低ヤング率Ｅａ
を持った厚さｔａの材質で形成され、２ｂも同しく振動
体２の一部で高ヤング率Ｅｂを持った厚さｔｂの材質で
形成されている。Ｙ−Ｙ方向に低ヤング率材質２ａと高
ヤング率材質２ｂを積層して振動体２の低ヤング率材質
２ａ側に移動体３を接触させて駆動する構成である。そ
の他の構成は前記の振動波モータの構成と同じである。
第３図（ｂ）はこの積層された構成の振動体２に曲げ進
行波が形成されたときの図で６は応力がゼロとなる中立
面である。なお中立面６は材質２ａと材質２ｂとの界面
に平行になる。ｈを弾性体表面の点に於ける回転振動の
中立面６からの回転半径とすると、 ２ ｔａ＋ （（Ｅｂ／Ｅａ）＋１ ） ｔｂとなる。
行波が形成されたときの図で６は応力がゼロとなる中立
面である。なお中立面６は材質２ａと材質２ｂとの界面
に平行になる。ｈを弾性体表面の点に於ける回転振動の
中立面６からの回転半径とすると、 ２ ｔａ＋ （（Ｅｂ／Ｅａ）＋１ ） ｔｂとなる。
従って、
である。
Ｅｂ／Ｅａ＝ １ならｈ＝（ｔａ＋ｔｂ）／ ２で、Ｅ
ａ＜Ｅｂに選べばｈ〉（ｔａ＋ｔｂ）／ ２となり均一
な弾性板に比べ表面の回転振動半径りが大きくなり、表
面に接触する移動体３の速度を増加することができる。
ａ＜Ｅｂに選べばｈ〉（ｔａ＋ｔｂ）／ ２となり均一
な弾性板に比べ表面の回転振動半径りが大きくなり、表
面に接触する移動体３の速度を増加することができる。
第４図は第二の発明の実施例を示すものである。同図は
振動体２が凸形状をしたもので、 （ａ）は振動体２に
曲げ振動波が形成されたときのもので、 （ｂ）はその
Ａ−Ａ線の断面図である。その他５の構成は前記の振動
波モータと同一の構成である。
振動体２が凸形状をしたもので、 （ａ）は振動体２に
曲げ振動波が形成されたときのもので、 （ｂ）はその
Ａ−Ａ線の断面図である。その他５の構成は前記の振動
波モータと同一の構成である。
振動体２のｚ −ｚ’力方向巾が、移動体３側では挾〈
反対側で広い例である。この場合波の中立面６は振動体
２の板厚中心よりも下側即ち移動体３と反対側に寄るた
め、Ｐ点の回転半径りは振動体２の１］か均一な場合よ
り大きくなる。巾が狭い部分の板ｒｌ］ｗａ板厚ｔａ、
広い部分の板巾ｗｂ板厚ｔｂとしたとき、 ２（ｗａｔａ＋ｗｂｔｂ） ｔａ２＋ ２（ｗｂ／ｖａ）ｔａｔｂ＋（ｗｂ／ｗａ）
ｔｂ２２ （ｔａ＋（ｗｂ／ｖａ）ｔｂ） となる。従って、 である。
反対側で広い例である。この場合波の中立面６は振動体
２の板厚中心よりも下側即ち移動体３と反対側に寄るた
め、Ｐ点の回転半径りは振動体２の１］か均一な場合よ
り大きくなる。巾が狭い部分の板ｒｌ］ｗａ板厚ｔａ、
広い部分の板巾ｗｂ板厚ｔｂとしたとき、 ２（ｗａｔａ＋ｗｂｔｂ） ｔａ２＋ ２（ｗｂ／ｖａ）ｔａｔｂ＋（ｗｂ／ｗａ）
ｔｂ２２ （ｔａ＋（ｗｂ／ｖａ）ｔｂ） となる。従って、 である。
ｗｂ／ｗａ＝ １ならｈ＝（ｔａ＋ｔｂ）／ ２である
。いまｗａ＜ｖｂであるからｈ〉（ｔａ＋ｔｂ）／ ２
となり、均一な弾性板に比へ表面の回転振動半径が大き
くなる。
。いまｗａ＜ｖｂであるからｈ〉（ｔａ＋ｔｂ）／ ２
となり、均一な弾性板に比へ表面の回転振動半径が大き
くなる。
第５図は第二の発明の別な実施例で振動体２を台形状に
したもので、 （ａ）は振動体２に曲げ振動波が形成さ
れたときのもので、 （ｂ）はそのＢ−Ｂ線の断面図で
ある。
したもので、 （ａ）は振動体２に曲げ振動波が形成さ
れたときのもので、 （ｂ）はそのＢ−Ｂ線の断面図で
ある。
振動体２のＺ−Ｚ方向中が移動体３側から連続的に広く
なってゆくものである。狭い部分の巾Ｖａ、広い部分の
巾ｖｂとしたとき、 ３ ｖｂ＋ｖａ ３ ｖｂ／ｖａ＋１
である。従って、 ｄ（ｖｂ／ｖａ） ３ （ｖｂ／ｖａ＋１）２で
ある。
なってゆくものである。狭い部分の巾Ｖａ、広い部分の
巾ｖｂとしたとき、 ３ ｖｂ＋ｖａ ３ ｖｂ／ｖａ＋１
である。従って、 ｄ（ｖｂ／ｖａ） ３ （ｖｂ／ｖａ＋１）２で
ある。
ｖｂ／ｖａ＝ １ならｈ＝ｔ／２テある。いまｖａ＜ｖ
ｂテあるからｈ）ｔ／２となる。
ｂテあるからｈ）ｔ／２となる。
以上説明したように、回転半径りが均一構造の振動体に
比して大きくなるため、移動体の移動速度が速くなり、
駆動効率の高い振動波モータを得ることができる。
比して大きくなるため、移動体の移動速度が速くなり、
駆動効率の高い振動波モータを得ることができる。
なお第３図に示す実施例で、振動体２の移動体３側材質
２ａの巾を狭くし、反対側の材質２ｂの１１］を広くし
て不均質な形状としたものも本発明を適用でき、両者を
相乗した効果が得られる。
２ａの巾を狭くし、反対側の材質２ｂの１１］を広くし
て不均質な形状としたものも本発明を適用でき、両者を
相乗した効果が得られる。
またリニア型の振動波モータに対しても適用し得る。
第１図は振動波モータの主要部の概略図、第２１Δは振
動波モータの駆動原理を説明する図、第３図は本発明を
適用する不均一材質の振動体を持った振動波モータを示
す図、第４図は本発明を適用する不均質形状の振動体を
持って振動波モータを示す図、第５図は別な実施例を示
す図である。 ■は電歪素子、２は振動体、３は移動体、又は振動波の
進行方向、Ｙ−Ｙは同じく振幅方向、Ｚ特 許 出 願
人 キャノン株式会社第ｚ図 第３図
動波モータの駆動原理を説明する図、第３図は本発明を
適用する不均一材質の振動体を持った振動波モータを示
す図、第４図は本発明を適用する不均質形状の振動体を
持って振動波モータを示す図、第５図は別な実施例を示
す図である。 ■は電歪素子、２は振動体、３は移動体、又は振動波の
進行方向、Ｙ−Ｙは同じく振幅方向、Ｚ特 許 出 願
人 キャノン株式会社第ｚ図 第３図
Claims (2)
- （１）電歪素子に周波電圧を印加し、該電歪素子に接合
した振動体に生ずる進行性振動波によって、該振動体と
接合する移動体を駆動する振動波モータに於て、 該振動体が進行性振動波の振幅方向で不均一な弾性係数
を持つことを特徴とする振動波モータ。 - （２）電歪素子に周波電圧を印加し、該電歪素子に接合
した振動体に生ずる進行性振動波によって、該振動体と
接合する移動体を駆動する振動波モータに於て、 進行性振動波の振幅方向と進行方向とが形成する面と直
交する方向の振動体中を、振幅方向に関して不均一にし
たことを特徴とする振動波モータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076753A JPS59201684A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 振動波モ−タ |
| US06/598,972 US4587452A (en) | 1983-04-30 | 1984-04-11 | Vibration wave motor having a vibrator of non-uniform elastic modulus |
| DE19843415630 DE3415630A1 (de) | 1983-04-30 | 1984-04-26 | Vibrationswellenmotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58076753A JPS59201684A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59201684A true JPS59201684A (ja) | 1984-11-15 |
Family
ID=13614345
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58076753A Pending JPS59201684A (ja) | 1983-04-30 | 1983-04-30 | 振動波モ−タ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4587452A (ja) |
| JP (1) | JPS59201684A (ja) |
| DE (1) | DE3415630A1 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63268475A (ja) * | 1987-04-24 | 1988-11-07 | Nikon Corp | 超音波モ−タ |
| JPH01264581A (ja) * | 1988-04-14 | 1989-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH02118493U (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-21 |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0662587A (ja) * | 1992-08-04 | 1994-03-04 | Nikon Corp | 超音波モータ |
| JPS6013481A (ja) * | 1983-07-04 | 1985-01-23 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
| US4786836A (en) * | 1984-03-01 | 1988-11-22 | Matsushita Electric Industrail Co., Ltd. | Piezoelectric motor |
| JPS60210172A (ja) * | 1984-04-02 | 1985-10-22 | Canon Inc | 振動波モ−タ |
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