JPS60170475A

JPS60170475A - 振動波モ−タ

Info

Publication number: JPS60170475A
Application number: JP59024025A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Tsukimoto; 貴之月本
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1985-09-03

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】本発明は進行性振動波により駆動する振動波モータの構
造に関するものである。

最近実用化されつつある、進行性振動波によって駆動す
る振動波モータの実施例の概略図が第１図に示しである
。同図で、ｌは電歪素子で例えばＰＺＴ　（チタン酸ジ
ルコン酸鉛）で、２は振動体で、弾性物質からなり、電
歪素子ｌを接着しである。振動体２は電歪素子ｌと共に
ステータを形成している。３は移動体で振動体２に対し
押圧接触していてロータを形成する。そして図示を省略
した振動吸収体を介して、ステータは基台に取付けられ
る。

第２図は電歪素子ｌと振動体２の関係を示す側面図であ
る。電歪素子ｌは複数個の素子１ａ１　・ｌａ２　ｅｌ
ａ３　ｅｌｌｌｌ＠及びｔｂ、−ｔｂ２　ａｔｂ３・・
壷・が接着されており、そのうちの一群の電歪素子１ａ
、　・ｌａ２・１ａ３・・−・に対し、他の群の電歪素
子１ｂ１・ｌｂ２・１ｂ３−・・・は、振動波の波長λ
の烏波長分だけずれて配置される。一群内での各電歪素
子１ａｌ＊１ａ２・ｌａ３　・拳・・は坏波長のピッチ
で、相隣り合うものの分極極性が逆になるように配置さ
れている。図中の＋・−は極性を示している。もう一方
の群内での各電歪素子１ｂ、・１ｂ２・ｌｂ。

・・・・も同じく展波長のピッチで、相隣り合うものは
逆極性である。これら電歪素子が並べられた大きさだけ
の大きさがある一つの電歪素子にして、それを前記のピ
ッチに分極処理してもよい。

なお、電歪素子の分極両面には電圧を印加するための電
極が蒸着、書込等により形成される。

このような構成の振動波モータで、第３図・第４図に示
すように電歪素子ｌの厚さ方向（分極方向）に交流電源
９から電圧を印加する。第３図で、電歪素子１ａ２には
分極の方向に対して交流の駆動電源９から正（順方向Ｈ
Ａ）電圧が印加されると電歪素子ｌａ２は電界方向即ち
厚み方向に伸び電界と直角な方向には縮む（矢示Ａ）。

また隣の電歪素子１ａ３には逆方向の電圧が印加される
から、電歪素子１ａ３は電界方向に縮み電界と直角な方
向には伸びる（矢示Ｂ）。このようにして各電歪素子が
伸縮する。そしてそれら電歪素子ｌには振動体２が一体
的に接着されているから、伸縮が伝えられて、第４図に
示すように振動体２は曲がる。同図（ａ）は電歪素子ｌ
ａ２に順方向。

電歪素子１ａ３に逆方向電圧が印加されているときの屈
曲状態を示す。同図（ｂ）は電歪素子ｌａ２に逆方向、
電歪素子１ａ３に順方向電圧が印加されているときであ
る。

電歪素子ｌのうち−・つの群の電歪素子１ａ、・１ａ２
　會１ａ３　・Φ・に■。ＳｉｎωＴの交流電圧を印加
する。もう一方の群の電歪素子１ｂ、・１ｂ２　・１ｂ
３１１・・にＶ。ＣｏｓωＴ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分極方向に対し
１８００位相がずれ、二つの群どうし９０°位相のずれ
た交流電圧が印加されて伸縮振動をする。この振動が伝
えられて振動体２は電歪素子ｌの配置ピンチに従って曲
げ振動をする。振動体２が−・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
、烏波長ずれた位置にあり曲げ振動の位相が９０’ずれ
ているため振動波が合成され進行する。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。

このときの波の進行状態が第５図（ａ）（ｂ）（ｃＯｄ
）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を酸１■二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７Ｉ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」二下振動しているだけである。

同時に断面７１は交線５Ｉ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７１と振動体２の移動体
側ｌの表面との交線上の点Ｐ１は左右振動の右死点とな
っており−Ｌ方向運動だけしている。この振り子振動は
交線５．・５２１１５３が波の正側では（中心面０の上
側にあるとき）左方向（波の進行方向ｘ１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
向の応力が加わる。即ち同図（ａ）で交線５２と断面７
２が前者のときの状態で点Ｐ２には矢示方向の応力が加
わる。交線５３と断面７３が後者のときの状態で、点Ｐ
３には矢示方向の応力が加わる。波が進行し、　（１＋
）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方向の運動をする。　（
Ｃ）では点ＰＩは上下振動の」二死点で左方向の運動だ
けする。（ｄ）では点Ｐ、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Ｐ１は回転楕円運動をしている
。この回転楕円運動は同図（ｃ）に示すように点Ｐ１が
移動体３と接する線では矢示方向で、点Ｐ１の運動によ
って移動体３がｘ２方向に摩擦駆動される。

振動体２上のすべての点が、点Ｐ１と同じように、移動
体３を順次摩擦駆動する。

摩擦駆動力を上げるには、振動振幅を大きくし、回転楕
円運動の回転半径を大きくすればよい。ところが振動体
２が屈曲振動するのは、それ自体は伸縮しにくい、剛性
のある振動体２の片面だけが電歪素子１により面方向に
引っ張られたり、圧縮されたりするからである。剛性が
大きければ、振動振幅はそれだけ小さくなってしまうか
ら、回転半径も小さくなってしまい、駆動効率の悪いも
のになっている。

本発明は上記事態に鑑みなされたもので、駆動効率が高
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の本発明は、一定ピツチの極性
の電歪素子に周波電圧を印加して生ずる進行性振動波に
よって、移動体を駆動する振動波モータに於て、前記一
定ピツチの極性を持ち、極性方向と電圧印加方向とのい
ずれか一方が逆向き方向の、複数の電歪素子を、重ね合
わせたことを特徴とする振動波モータである。

以下図面に示された本発明の実施例を詳細に説明する。

第６図は本発明を適用する振動波モータの実施例の要部
を現わす図である。

２枚の電歪素子１２・１３は、重ね合わされ、好ましく
は強固に接着され、図示を省略したがフェルトなどの振
動吸収体を介して基台に取付けられ、固定体（ステータ
）を構成する。電歪素子１３には移動体（ロータ）３が
押圧接触する。

第７図は電歪素子１２・１３の分極状態を示すものであ
る。分極のピッチは第２図に示すピッチと同じであるが
、電歪素子１２ａＩ争１２ａ２　Φ１２ａ３ＩＩ・・と
１３ａ１＊１３ａ２＊　１３ａ３会舎・とでは分極方向
が逆向きになっている。また各電歪素子１２ａ、ｅ　１
２ａ２壷１２ａ３　ｍ　ｍ−及び１３ａ、＊　１３ａ２
　ｅ　１３ａ３　＊＊＊のピッチに従い夫々導通電極１
４ａ１　拳１４ａ２　・１４ａ３φ・・及び１５ａ＋　
＄　１５ａ２　＊　１５ａ３拳・争が設けられ、交流型
ｓ９が接続される。

本図では省略したが、第２図に示す例と同じように、電
歪素子１２−１３は１／４波長離れた位置も同じピッチ
で逆向きの極性になっている。

この振動波モータに交流電源９から駆動電圧を印加した
ときの屈曲状態を、第８図に示している。夫々対応する
電歪素子１２ａ１・１２ａ２＊１２ａ３ｓｅｅと１３ａ
１　＊　１３ａ２＊　１３ａ３◆・伽とでは極性が逆向
きであるから、一方が伸びると対応するもう一方が縮む
。従って電歪素子１２・１３それ自身が屈曲振動する。

１／４波長離れた位置でも同じように屈曲振動するから
、振動波は進行性になり、移動体３を共にＸ２方向に駆
動する。

このよにしてなされる屈曲振動は電歪素子自身によって
発生するものであるから、極めて変換効率がよい。従来
のもののように、剛性の強い振動体で、振動振幅が小さ
いままに抑えられることはない。また振動体が不用にな
ったためコンパクトにすることも可能である。

第９図は別の実施例を示すものである。第６図・第７図
に赤す実施例で、移動体３側の各ピッチ毎の導通電極１
５ａ１　ａ　１５ａ２　ｅ　１５ａ３１１１・の代りに
、導電板２２で覆っている。これを１を極にすると共に
、電歪素子１３が移動体３と摩擦接触する際の保護板の
役割を兼ねる。導電板２２の代りに蒸着、メッキなどで
形成した膜状物でもよい。また、導通電極とは別に、そ
れを覆うように保護板或いは保護膜を設けてもよい。

第１Ｏ図も別の実施例を示すものである。電歪素子１６
と１７との間に共通電極板２０を挾んで相互に固着する
。電歪素子１６と１７の分極ピッチは前記実施例と同じ
であるが、分極方向が異なる。即ち、電歪素子１６ａ、
ｅ１６ａ２　拳１６ａ３＊＊＊と１７ａ、＊　１７ａ２
６１７ａ３　＊　ｅ　＊とは同一方向を向く。それらの
電歪素子の各電極１８ａ１　＊　１８ａ７　拳１８ａ３
　ｅ　ｅ　ｍ及び１９ａ１・１９ａ２・１９ａ３・・・
と、共通電極板２０との間に交流電源９が接続される。

電源９から交流電圧が印加されると、電界方向は各−組
の電歪素子についてみれば（例えば電歪素子１６ａ。

と１７ａｌ）、逆向きになっている。従って一方が伸び
れば他方は縮むようになり、屈曲振動し、前例と同じよ
うに動作する。

なお、本発明は実施例に示した回転型のモータに限らず
、リニアモータにも適用できるものである。

以」二説明したように、本発明によれば、駆動効率が極
めて高くしかもコンパクトな振動波モータを得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動波モータの主要部の概略図、第２図
から第５図は振動波モータの駆動原理を説明する図、第
６図・第７図は本発明を適用する振動波モータの主要部
の概略図、第８図はその駆動を説明する図、第９図・第
１Ｏ図は別の実施例である。３は移動体、９は交流電源、１２・１３は電歪素子であ
る。特許出願人　キャノン株式会社代　理　人　福　１）　勧１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一定ピツチの極性の電歪素子に周波電圧を印加し
て生ずる進行性振動波によって、移動体を駆動する振動
波モータに於て、前記一定ピツチの極性を持ち、極性方向と電圧印加方向
との・いずれか一方が逆向き方向の、複数の電歪素子を
、重ね合わせたことを特徴とする振動波モータ。