JPS59204482A - 表面波モ−タ− - Google Patents

表面波モ−タ−

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Publication number
JPS59204482A
JPS59204482A JP58079413A JP7941383A JPS59204482A JP S59204482 A JPS59204482 A JP S59204482A JP 58079413 A JP58079413 A JP 58079413A JP 7941383 A JP7941383 A JP 7941383A JP S59204482 A JPS59204482 A JP S59204482A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
frequency
surface wave
piezoelectric
ring
resonance frequency
Prior art date
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Pending
Application number
JP58079413A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuo Hakamata
和男 袴田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Nippon Kogaku KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp, Nippon Kogaku KK filed Critical Nikon Corp
Priority to JP58079413A priority Critical patent/JPS59204482A/ja
Publication of JPS59204482A publication Critical patent/JPS59204482A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors 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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は、効率の良い表面波モーターに関するものであ
る。
(発明の背景) 従来、表面波モーターは、弾性体の・鉄伝的升伝周波数
と、亀弥・インダクタンスを會しパ屯気ロ略及び圧′I
!糸子で決まる電気的共振周波数とを圧電素子の共振k
U波数に一致させる如く構成してい次。しかしこの様に
構成された表面波型モーターは効率が良くない為、高ト
ルク、高回転が得られず又、電諒容景も大きくする必要
がある等の欠点があった。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、高効率の表面波モータ
ーを得る事を目的とする。
(発明の概要) 本発明は圧電素子の共振周波数でなくエネルギー吸収量
に看目し、圧11累子のエネルギー吸収針が最大となる
周波数に、弾性体の機械的共振周波数と、電源、インダ
クタンスを含む電気回路と圧1M、素子の祇気的共振周
波数とさらに屈曲振動波の周波数とを一致若しくは略一
致させることを技術的要点としている。
(実施例) こ\で、衣面波型モーターはリング状の形状で、第1図
及び@2図に示す工うな構造をもっており、ローター1
と、′VRL碓4.6が上下面にg 着等によって取り
つけられている圧′電体5が、接着材3で弾性体2に接
層されている弾性リング8から構成されている。電極4
はリング状に形成されており、又、電極6は第1図に示
すように分割され、さらに詳述すると屈曲揚動波長:λ
の1/2の長さに相当する部分6 a〜6 g、 61
〜6 G、 1/4λの長さに相当する部分6Th、3
/4λの長さに相当する部分6pに分割されており、6
a〜6g561〜6oの小電極群に相対する圧電体は隣
りの電極に相対する圧電体とは分極方向が互いに異なる
ように分極され、(紙面の下から上に分徐されているも
のを■、紙面の上から下に分極されているものを■で表
わす)導伝性ペースト7により68〜6gが一つのw極
にまとめられ、L端子がつけられ、又、61〜6oに関
しても同様にまとめられR端子がつけられ、6Pの電極
を接地電極にするために電極4と6pが導伝性ペースト
7′により外周面で従続され、G端子がつけられている
。端子R−Gと端子1.−0間に90° 位(3) 相の異なるy浦を加えると弾性体2に曲げ振励即ち屈曲
振動波が生じてローター1を回転駆動する様構成さj、
るものである。
第3図d圧′屯体5の周数数fに対する比誘電率88と
エネルギー吸収量Eの関係を示す図でfrは共振周波数
、faげ反共娠周波数、foは圧電体が1χ気エネルギ
ーを効率良く吸収しかつ効率良〈振動に変換する最大エ
ネルギー吸収周数数である。上記3周波数の関係はf 
r<f o<f 、となっている。
第4図は表面波モーターの駆動回路である。
9け、端子R−G間と端子L−G間で同じ電圧で、互い
に90° 位相の異なる交流を出力する′電源であり、
12は表面波モーターでインダクター10axlObの
インダクタンスL1%Llと圧電体11as11bのキ
ャパシタンスCI、CIで決する周波at。
(f @=1/ 2 x n 、 1/ 2 K m 
)で共振する。
本究明に弾性体2の機械的共振周波数と、(4) 第4図に示す駆動回路の電気的共振周波数f。
と、屈曲条動波の周波数とを前記キー大エネルギー吸収
周波数f0に一致する様に構成する。
弾性体2の機械的共振周波数はその材質の選択や形状を
種々変えることによって= yth可能であり、電気回
路の共振周波数はインダクタンスL1%L!を変えるこ
とによって調節可能である。また屈曲振動波の周波数は で決定される。
但しEは弾性体の弾性係数、Iは弾性体の弾性2次モー
メント、ρは弾性体の密度、Aは弾性体の断面積、aは
弾性体の外径、nは電極の分割数である。
従って屈曲振動波の周波数も弾性体の材質や形状や電極
の分割数を種々変えることによって′04節可能である
尚諸条件によって上記3周波数を最大工ネルキー吸収周
波数f0に完全に一致できない場合であっても略−蚊す
る様に構成することによって効率は高められる。
(発明の効果) 本発明によれば効率が高い為高トルク、高回転t″iが
可能であり電力を給供する電源容量も小さくできる利息
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は、次面波型モーターの平面図、第2因は、表面
波型モーターの正面図、第3図は圧電体の周波数に対す
る比誘電率及びエネルギー吸収軸゛の関係を示す図、第
4図1.1表面波型モーターの駆動回路を示す図である
。 (主安部分の符号の鮫、明) 1・・・ローター    2・・・弾性体3・・・接層
材     4・・・電極5・・・圧延体     6
・・・電極7 、7’ −・・導伝性ペースト 8・・・弾性リング   1.・・・比誘11IL率E
・・・エネルギー吸収量 fr・・・共奈周波数 fo・・・最大エネルギー吸収周波数 f、・・・反共振周波数 出 顧 人 : 日本元学工業株式会社71 図 ご 2−2図 (7) 才5図 ′″740 手  続  補 正  書 事件の表示昭和58 年 特許願第79413  号補
IF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3丁目2番6号4代理人 補正の対象  「明細書」 別紙の通り、全文訂正明細書1通を提出致します。 訂  正  明  細  書 1発明の名称 表面波モーター 2、特許請求の範囲 電気エネルギーを撮動のエネルギーに最も効率よく変換
しうる最大エネルギー吸収周波数に、振動部の屈曲振動
波の周波数と、振動部の機械的共振周波数と、圧電素子
を含む電気回路の共線周波数とを実質的に一致させた事
を特徴とする表面波モーター。 3、発明の詳細な説明 (発明の技術分野) 本発明は、効率の良い表面波モーターに関するものであ
る。 (発明の背景) 従来、圧電モーターは、既に特開昭52−291292
号公報、特開昭55−1.25052号公報などによっ
て知られているように、圧電振動子と移動体とを摩擦接
触させて、圧電振動子に高周波電気エネルギーを加える
ことにより機械的振動エネルギーを発生させ、移動体を
一方向に摩擦駆動させるものである。しかしながら、従
来の圧電モーターでは、圧電振動子を最も効率良く振動
させる高周波電気エネルギーの研究がなされていなかっ
た。そのため、圧電モーターは効率が良くない為、高ト
ルク、高回転が得られず又、電源容量を大きくする必要
がある等の欠点があった。 (発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、高効率の表面波モータ
ーを得る事を目的とする。 (発明の概要) 本発明は圧電素子のエネルギー吸収量に着目し、圧電素
子のエネルギー吸収量が最大となる周波数に、振動部の
機械的共振周波数と、電源、インダクタンスを含む電気
回路と圧電素子の電気的共振周波数とさらに屈曲振動波
の周波数とを一致若しくは略一致させることを技術的要
点としている。 (実施例) 表面波型モーターは、大別すると第1図及び第2図で示
すように、ローター1として示される移動部と、弾性リ
ング8として示される撮動部とから構成されている。こ
の弾性リング8は、電極4,6が」−下面に蒸着等によ
って取りつけられている圧電体5が、接着剤3で弾性体
2に接着されて構成されている。 電極4はリング状に形成されており、又、電極6は第1
図に示すように分割され、さらに詳述すると屈曲振動波
長:λの1/2 の長さに相当する部分6a〜6g、6
4〜13o。 1/4λ の長さに相当する部分、6h、3/4λの長
さに相当する部分6pに分割されており、6a〜6g5
6i〜6oの小電極群に相対する圧電体は隣りの電極に
相対する圧電体とは分極方向が互いに異なるように分極
され、(紙面の下から上に分極されているものを■、紙
面の上から下に分極されているものを■で表わす)導伝
性ペースト7によ、!1l16a〜6gが一つの電極に
まとめられ、L端子がつけられ、又、61〜6oに関し
ても同様にまとめられR端子がつけられ、6pの電極を
接地電極にするために電極4と6pが導伝性ペースト7
′  により外周面で接続され、G端子がつけられてい
る。端子R−Gと端子T、 −G間に90°位相の異な
る交流を加えると弾性リング8に曲げ振動即ち屈曲振動
波が生じてローター1を回転、駆動する様構成されるも
のである。 このよう々構成の表面波モーターについて、その駆動効
率を向上させる為の条件を以下に述べる。 第3図は誘電体の比誘電率ε8と周波数f1及びエネル
ギー吸収量Eと周波数fとの関係を示したものである。 この図から分るように、誘電体のエネルギー吸収量Eの
最大値を示す周波数f。は、比誘電率ε8の上方ピーク
と(4) 下方ピークを与える周波数である共振周波数frと反共
振周波数faとの中間に存在している。即ち、 Io埃り肛り)・ となる。 第4図は表面波モーターの駆動回路である。 9は、端子R−G間と端子L−G間で同じ電圧で、互い
に90°位相の異なる交流を出力する電源であり、12
は表向波モーターでその駆動回路はインダクター10a
、10bのインダクタンスLl、L2 と圧電体11a
111bのキャパシタンスCI、C2で決まる周波数f
8 (f e−1/ 2 πr闇?、 、 1/27r4丁
C2)で共振する。 本発明は、圧電体5が誘電体の一種である点からして、
圧電体5のエネルギー吸収量の最大値も圧電体5の共振
周波数fj1 と反共振周波数fJ8 との中間の周波
数f′o  に存在するはずであるとの推定に基づき、
弾性リング8の機械的共振周波数と、第4図に示す(5
) 駆動回路の電気的共振周波数feと、屈曲振動波の周波
数とを前記最大エネルギー吸収周波数f′o  に一致
する様に構成する。 次に、具体的に上記4つの周波数を一致させる手法につ
いて述べる。 まず、使用する圧電体5の最大エネルギー吸収周波数(
Io は、一般にカタログ等には明記されていないが、
”r七”a  とは明記されているので1 、、  、、f’r−H’、  の関係式から求める。 弾性リング8の機械的共振周波数はその材質の選択や形
状を種々変えることによって調節可能であり、電気回路
の共振周波数はインダクタンスLIX L2を変えると
とによって調節可能である。まだ弾性リング8の屈曲振
動波の周波数は で決定される。 但しEは弾性体の弾性係数、■は弾性体の弾性2次モー
メント、ρは弾性体の密度、Aは弾性体の断面積、aは
弾性体の外径、nは電極の分割数である。 従って屈曲振動波の周波数も弾性体の材質や形状や電極
の分割数を種々変えることによって調節可能である。 尚諸条件によって上記3周波数を最大エネルギー吸収周
波数f。に完全に一致できない場合であっても略一致す
る様に構成することによって効率は高められる。 (発明の効果) 本発明によれば効率が高い為高トルク、高回転数が可能
であり電力を供給する電源容量も小さくできる利点があ
る。 4、図面の簡単な説明 第1図は、表面波型モーターの平面図、第2図は、表面
波型モーターの正面図、第3図は誘電体の周波数に対す
る比誘電率及びエネルギー吸収量の関係を示す図、第4
図は表面波型モーターの駆動回路を示す図である。 (主要部分の符号の説明) 1・・・ローター    2・・・弾性体3・・・接着
材     4・・・電極5・・・圧電体     6
・・・電極7.7′・・・導電性ペースト 8・・・弾性リング   ε8・・・比誘電率E・・・
エネルギー吸収量 fr、、、共線周波数 fo・・・最大エネルギー吸収周波数 fa・・・反共檄周波数

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 表面波モーターの$Wt要素の一つである圧電素子の電
    気エネルギーな撮動のエネルギーに最も効率よく変俟し
    うる最大エネルギー吸収周波数に、屈曲振動波の周波数
    と、弾性体の機械的共振周波数と、圧電素子を含む電気
    回路の共振周波数とを実質的に一致させた手を特徴とす
    る表面波モーター。
JP58079413A 1983-05-09 1983-05-09 表面波モ−タ− Pending JPS59204482A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58079413A JPS59204482A (ja) 1983-05-09 1983-05-09 表面波モ−タ−

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JP58079413A JPS59204482A (ja) 1983-05-09 1983-05-09 表面波モ−タ−

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS59204482A true JPS59204482A (ja) 1984-11-19

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ID=13689176

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JP58079413A Pending JPS59204482A (ja) 1983-05-09 1983-05-09 表面波モ−タ−

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JP (1) JPS59204482A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61152086A (ja) * 1984-12-26 1986-07-10 Hitachi Metals Ltd 積層型圧電駆動装置の使用方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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