JPS59204480A - 超音波モーター - 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】 本発明は超音波振動を利用した表面波モーターに関する
ものである。

従来より最も一般的に用いられている。Ｘ磁力を利用し
たモーターは、形状や材料に対する制約が大きく、また
、構造的にも巻き線や、小型で高出力を得るために希土
類の永久磁石を用いる等、コスト的にも限界を有してい
た。

この様な状況に対し、従来よりの電磁式モーターに代わ
るべくアクチュエーターの開発が行なわれ、その１つと
して、超音波振動を利用したモーターが提案さｎｌ、こ
の超音波振動を利用したモーター（以後、超音波モータ
ーと呼ぶ）の試作例として、圧′−素子等を用いて弾性
体表面に表面波を発生させて、この表面に圧接されたロ
ーターを駆動させる表面波型の超音波モーター（以後０
表面波モーターと呼ぶ）が考案され、既に発表された。

このような表面波モーターの基本構成は。

例えば第１ａ図（平面図）及び第１ｂ図（第１ａ図のＸ
−Ｘ矢視断面図）に示すように。

円環状に配置さｎた圧ｉ！累子（３）０円環状の弾性体
（１１及び円環状のローター（２１からなり、その駆動
原理は次のように説明されている。

即ち、圧電素子（３）に通電すると１弾性体＋１１上に
表面波が発生する。そして、第２図に示すように弾性体
（１）の表面の１つの点Ａに着目すると点Ａは長軸ａ、
短軸すの楕円状の軌跡を描く。その結果、ローター（２
）は弾性体（１）との摩擦力で表面波の進行方向（矢印
Ｎ）と逆方向（矢印Ｍ）ｉこ駆動される。

しかしながら、この様な表面波モーターは。

弾性体（１）とローター（２）間が常時圧接されながら
、　ｔ！ｈいている為１弾性体（１）とローター（２）
との間の圧接面に摩耗が生じ、その摩耗Ｃどよって削ら
れた粉が圧接面に付着するという欠点を有していた。そ
のため、使用している間に効率が著しく低下してしまう
という不都合があった。

本発明は以−ヒの欠点を解決し、駆動中摩耗によって生
じる弾性体もしくはローターの削られた粉を、常時排出
する事により、高効率を維持しうる表面波モーターを提
供することを目的とする。

本発明は、ローターと弾性体との圧接面に付着物除去手
段を設けた事により０弾性体表面に付着する摩耗による
付着物を冨時付廿物除去手段である例えば凹部の角もし
くは四部に設けた部１等で削り取り同時に排出しうる様
になした事を技術的要点としている。

（実施例） 第３図は本発明の第１実施例を示し１表面波モーターの
分解斜視図を示す。第６図に示す円環状弾性体（４）１
円環状ローター（５）、圧電素子（６）は第１図及び第
２図の従来例で説明した構成と基本的２こは同様である
。従来例との違いはローター（５）の構成であり、以下
、第６図を用いて説明する。第３図は説明が理解しやす
いようにローター（５）と弾性体（４）、圧・′−素子
（６）とを分解して示しである。ローター（５）は弾性
体（４）の圧接面（４ａ）と圧接する圧接面（５ａ）を
有し、圧接面（５ａ）の一部には凹部（５ｂ）（付着物
除去手段）が設けられている。いま、圧電素子（６）ｌ
こより弾性体（４）を励振させてローター（５）を回動
させたものとする。この時、ローター（５）は不図示の
加圧部材により弓単性体（４）に圧接されながら回動す
る為。

弾性体（４）とローター（５）の圧接面に摩耗が生じ。

それによって生じた粉（付着物）が圧接面に付着する。

ところが、ローター（５）の圧接面（５ａ）はその一部
が凹状（凹部５ｂ）に加工されている為、上述の付着物
はローター（５）の回動中に凹部（５ｂ）のエツジＣ角
部）（５ｃ）もしくは（５ｄ）により削り取らｊる。エ
ツジ（５ｃ）により付着物が削り取られるのはローター
（５）が反時計方向に回動させられたときであり、エツ
ジ（５ｄ）により付着物が削り取られるのはローター（
５１が時計方向に回動させられたときである。その際、
ローター（６）の凹部（５ｂ）の数は１個以上形成され
てあればよいが、ローター（５１のバランス上１円周上
に等間隔に配設されているものの方がより望ましく本実
施例では２個設けである。また、付着物除去手段である
凹部（５ｂ）は本実施例ではローター（５）に設けてあ
り、その理由は１弾性体（４）に設けるとすると駆動力
として働く弾性体（４）の表面波に悪影響を及ぼすこと
が考えられるのでローター（５１ｉｆ−設幻てた。しか
し１本実施例の付着物除去手段の凹部はローター（５）
に設けると限定されるものではなく１弾性体（４）に設
けることも可能である。

したがって１弾性体（４）上をローター（５）が駆動さ
れたときは弾性体（４）の圧接面（４ａ）とローター（
５）の圧接面（５ａ）との摩擦により両圧接血で摩耗が
起こり、その摩耗により生じた粉が両圧接面上に付着物
として生じ１表面波モーターの駆動効率を低下させてい
たが。

凹部（５ｂ）を設けたことによりそのエツジ（５ｃ）あ
るいはエツジ（５ｄ）により上記付着物を常に削り取り
外部に排出することができた。そのため１表面波モータ
ーは上記付着物による効率の低下を最小限に防止する事
が可能となった。更に、凹部（５ｂ）のエツジ（５ｃ）
及び（５ｄ）のエツジ方向（第３図の矢印Ｅ方向）はロ
ーター（５）の゛半径方向に対して１両エツジ方向それ
ぞれ外側に開く方向に少し傾いた状態となるように凹部
（５ｂ）はローター（５）に形成されている。

次に１本発明の第２実施例を第４図を用いて説明する。

第４図は表面波モーターの分解斜視図を示す。第２実施
例の弾性体（４）、圧電素子（６）は従来例及び第１実
施例と同様な構成であるので説明を省略する。ローター
７には凹部（７ｂ）と穴（７ｃ）が加工されている。

そして、この凹部（７ｂ）には、付着物除去部材（８）
が１組み込まれる。この時、付着物除去部材（８）の円
柱部（８ａ）が、バネ（９）を通して穴（７ｃ）に挿入
される。したがって、付着物除去部材（８）の面（８ｂ
）は弾性体（４；の圧接面（４ａ）にバネ（９＋により
圧接されながら。

付着物除去部材（８）はローター（７）と共に回動する
。この時１弾性体（４）の圧接面（４ａ）に付むした付
着物は付着物除去部材（８）のエツジ（８ｃ）もしくは
（８ｄ）Ｊこより削り収られ外部に排出される。ただし
、バネ（９）のバネ力はローター（力の不図示の加圧部
材ｌどよる加圧力より弱くなっている。第１実施例で説
明したようにエツジ（５ｃ）及び（５ｄ）と同様にエツ
ジ（８ｃ）及び（８ｄ）の付着物除去の働きはローター
（７）の回転方向ｌごよって決まる。

したがって０弾性体（４）上をローター（力が駆動され
たときは前述したように圧接面（４ａ）と圧接面（７ａ
）との摩擦によって生じた付着物は付着物除去部材（８
）で排除ざｎ、る。この時、付着物除去部材（８）はバ
ネ（９ｉにより［ｌ１４（８ｂ）が弾性体（４）の圧接
面（４ａ）に押圧されているので圧接面（４ａ）上に付
線してくる付着物をより良く排除できる。＋１１により
１表面波モーターは付着物による効率の低下を最小限に
防止する事が可能となった。

尚１図示した実施例により本発明を説明したが２本発明
は上記の実施例に限定されるものではなく１例えば１回
転型以外のリニア型表面波モーターなどの場合にも適宜
変更可能である。

以上の様に本発明によれば、ローターと弾性体との間の
圧接面に付着物除去手段を設け。

表面波モーターを駆動中に蝉性体表面及びローター表面
に付肴する摩耗による付着物を常時、付着物除去手段で
ある例えば凹部のエツジもしくは凹部に設けた部杓など
により削り取り、同時に排出しうる様ｌとなした事によ
り。

高効率を維持しうる表面波モーターが提供されたことに
なる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は従来の表面波モーターの主要部を示す平面図
であり。 第１ｂ図は第１ａ図のＸ−Ｘ矢視断面図である。 第２図は１表面波モーターの原理を説明する模式図であ
る。 第６図は１本発明の第１の実施例を示す表面波モーター
の分解斜視図である。 第４図は０本発明の第２の実施例を示す表面波モーター
の分解斜視図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １；４・・・・・・弾性体 ２；５；７・・・ローダ− ３；６・・・・・・圧電素子 出　願　人　：　日本光学工業株式会社手続補正書 昭和５８年１１月　１　日 特許庁長官若杉和夫　殿 】事件の表示昭和５８年　特許願第７９４１１　　号２
　発明の名称 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　　東京都千代田区丸の内６丁目２番３号氏名　（
４１１）　　日本光学工業株式会社（名称） ４代理人 ５、補正の対象（１）明細書の「発明の詳細な説明」の
欄（２）明細書の「図面の簡単な説明」の欄（３）［図
　　百　　４　　、・ ６、補正の内容　　　別紙のとおり　　；”’；、　　
１．　、　１（１） （１）明細書第６頁第５行目と第６行目との間に下記を
挿入する。 ［−上記表面波モーターの構成及び動作を具体的に述べ
る。ただし、」―射弾性体（１）は、以下述べる弾性リ
ング（１６）に対応し、また同様に」−記ローター（２
）はローター（１７）に、上記圧電素子（ロ）は圧電素
子（Ｐ）に対応する。 この表面波モーター（Ｍ）の基本構成は第１Ｃ図。 第１ｄ図に示すように、圧電素子（Ｐ）（すなわち、リ
ング状圧電体（ｉ　ｉ　）、リング状電極（１２）、セ
グメント電極群（１３））弾性リング（１６）、ロータ
ー（１７）から成り、そして圧電素子（Ｐ）と弾性リン
グ（１６）とは導電性を有する接着剤（１５）により接
着されている。 第１図に示すリング状圧電体（１１）はその一方の面全
体にリング状電極（１２）がコートされており、その他
方の面にはセグメント電極群（１３）がコートされてい
る。このセグメンＩ・電極群（１３）は１６個のセグメ
ント電極（１５ａ）〜（１５ｐ）から構成されている。 このセグメント電極（１ａａ）は円周方向％λの長さを
有しくλは屈曲振動波長）、その電極（１３ａ）から１
８０度ずれたセグメント電極（１３ｂ）は同様に１の長
さを有する。このセグメント電極（１３８）と（１３ｂ
）との間に一方の側には十の長さのセグメント電極（１
３ｃ）〜（１３ｉ）λ が位置しており、他方の側にはｌの長さのセグメント電
極（１５ｊ）〜（１３１））が位置している。 前記セグメント電極（１５ｃ）〜（１５ｉ）及び（１３
ｊ）〜（１３ｐ）が接している圧電体（１１）の各領域
は隣接する領域どうし分極方向が異なるように分極され
ている。例えば、セグメント電極（１３Ｃ）が接してい
る圧電体（１１）の領域と、セグメント電極（１５ｄ）
が接している圧電体（１１）の領域とでは分極方向が逆
になっている。第１ｃ図において、■と■とは分極方向
が逆であることを示している。これらのセグメント電極
（１ろＣ）〜（１己Ｉ）及び（１３ｊ）〜（１ａｐ）は
駆動（入力）交流印加用電極であ【〕、互いに導電性ペ
イスト（１４ａ）及び（１４ｂ）により互いに接続され
、これらは入力端子（Ｆ）及び（■］）から入力交流電
圧が印加されている。セグメント電極（１３ａ）は圧電
体（１１）の外周端に塗布された導電性ペイスト（１４
Ｃ）によりリング状電極（１２）と接続されている。こ
のセグメント電極（１５ａ）には接地端子（Ｇ）より接
地電位が印加される。すなわち、このセグメント電極（
１３ａ）はリング状電極（１２）の引出し電極として働
く。また、セグメント電極（１３ｂ）はセグメント電極
群の作成工程で形成されるもので本発明では特に作用を
持つものではない。圧電体（１１）のリング状電極（１
２）側には接着剤（１５）により黄銅等からなる弾性リ
ング（１６）が固着されている。ローター（１７）はこ
の弾性リング（１６）に対しである接触圧で圧接されて
いる。 端子（Ｉｉ’）、　　（Ｇ）間と端子（Ｈ）、（Ｇ）間
とに互いに９０度位相のずれた交流電圧を加えることに
より圧電体（１１）と弾性リング（１６）とに波長λの
屈曲振動が生じ９口−ター（１７）が回転される。即ち
、圧電素子（Ｐ）に通電すると弾性リング（１６）上に
表面波が発生する。その表面波を利用して。 ローター（１７）を表面波の進行方向と逆方向に駆動さ
せる。」 （２）明細書第４頁第７〜１０行目の 「第５図に示す・・・・・・・・・基本的には同様であ
る。」を次のように訂正する。 ［第５図に示す円環状弾性体（４）２円環状ローター（
５）、圧電素子（６）は、第１ａ図〜第１ｄ図及び第２
図に示す弾性体（１）（弾性リング（１６））、　ロー
ター（２）（ローター（１７））、圧電素子（５）（リ
ング状圧電体（１１）及びリング状電極（１２）及びセ
グメント電極群（１３））で説明した構成と基本的には
同様である。」 （３）同」１第９頁第１４行目と第１５行目との間に上
記を挿入する。 ［第１Ｃ図は＠１ａ図に示す表面波モーターの具体例の
平面図であり。 第１ｄ図は第１Ｃ図に示す表面波モーターの断面図であ
り、」 （４）第１　、ｃ図及び第１ｄ図を追加する。 ■添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 円環状弾性体と、該円環状弾性体に対し回転中心軸方向
   から圧接さｎた円環状ローターとを備え、該円環状弾性
   体に発生する表面波によって該円環状ローターを回動せ
   しめる様に構成された表面波モーターにおいて。 該円環状ローターと該円環状弾性体との圧接面に付着物
   除去手段を設けた事を特徴とする表面波モーター。