JPS6062878A - 振動波モ−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】 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。

振動波モータは１例えば特開昭５２−２９　ｘｓ２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−次元圧動に変換するものである。従来の電磁モ
ータに比べて１巻線を必要としないため、構造が簡？ｌ
ｉで小型になり、低速回転時にも高トルクがｆ！、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
が庁擦接触し、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ＪｔＦｉ
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。

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
。

第１図にはその要部の概略図が示しである。ｌは電歪素
子で例えばＰＺＴ（チタン醸ジルコン酸鉛）、２は振動
体で弾性物質からな゛す、電歪素子ｌを接着しである。

振動体２は電歪素子ｌと共に振動吸収体４を介して基台
９に保持されている。

３は回転体で、軸受け１２でブツシュ１４を介して固定
軸ｌＯに回転可能に支持されている。固定軸１０は下端
が基台９に取す付けられており、上部はねじになってい
る。固定軸１ｏには、ブツシュ１４の上端にばね１６が
嵌められ、ナツト１８がワッシャ１７を介してねじ込ま
れる。これにより回転体３は振動体２に押し４−Ｊ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ｔａ、・ｌａ２・１ａ３
・ｅ＃及びｌｂ、’−１ｂ２−１ｂ３・・・が接着され
ておりそのうちの一群の電歪素子１ａｌ　・ｌａ２＊１
ａ３・・・に対し、他の群の電歪素子ｌｂＩ　−１ｂ２
・ｌｂ３・・・は振動波の波長入の烏波長分だけずれて
ｌ！ｌ！置される。

一群内での各電歪素子１ａｌ　・１　’ａ　２　・ｌａ
３・ｓｓ争はＳ４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０図中の十〇−
は極性を示している。もう−力のＩＩ内での省電歪素子
ｔｂ、　φｌｂ、・ｌｂ３・・・も同じく恥波長のピッ
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。

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一つの群内の電歪素子
１ａ＋　５ｌａ２５ｌａ３　ｅｌａ４　＊＊＊にはＶ。

Ｓｉｎωｔの交流電圧を印加する。もう一方の群の電歪
素子１ｂ、・ｌｂ２・ｌｂ３・ｌｂ、・・・にはＶ、Ｃ
ｏｓωｔの交流電圧、を印加する。従って各゛１に歪素
子は相隣り合うものどうし分極方向に対し１８０°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つ込む、一方、前
記の如く電歪素子の一群は他の一群に対し、鮪波長ずれ
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３図（ａ）　（ｈ）　（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は静止状態に於ける振動体の中
心面で、振動状態では鎖線６の状態となり、この中立面
６は曲げによる応力が均衡している。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
がかがらず上下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ｉ７と振動体２の移動体側ｌ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。振り子振動は交線５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
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
５′と断面７′が前古のときの状態で点Ｐ′は応力Ｆ′
が加わり交線５“と断面７′が後者のときの状態で点〆
′は応力Ｆｆ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
ると同時に上方向の運動をする。　（ｃ）で点Ｐは」−
ド振動の上死点で左方向の運動だけする。（ｄ）では左
方向の圧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、右方向と上方向の連動を経て（ａ
）の状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Ｐは回
転楕円圧動をしている。同図（Ｃ）に示すように点Ｐが
回転体３と接する線では点Ｐの運動によって回転体３が
Ｘ′力方向摩擦駆動される。

このように摩擦駆動されるものであるから、回転体３は
振動体２に対して押レイ・ｊけられる必要がある。

とζろで、振動波は振動体２を進行しながら次ぎ次ぎと
波が合成されてゆく。従って振動体２の周長が波長の整
数倍のとき良く合成され、駆動効率が上る。振動体２に
は放射方向にＩｌｌかあり、１１１方向の位置によって
振動波の振幅が異なる。全Ｉｌｌに渡り回転体を接触さ
せることができない。振動体の１１１が回転軸と４４行
な方向に拡がっているものなら、全１＋に回転体を接触
させることができるから駆動効率が向１−する。これは
ラジアル型の駆動をするものでるが、振動体に回転体を
圧接する適切な其体的構成は明らかにされていない。

本発明は上記のような事実に鑑みなされたもので、回転
体を振動体に圧接するυ１規な構成で、ラジアル型の駆
動をし、駆動効率の高い振動波モータを提供することを
ｌ」的とするものである。

この目的を達成するため本発明は、電歪素子と振動体と
を持ったステータの、該電歪素子に周波電圧を印加して
該振動体に生ずる進行性振動波によって、該ステークに
圧接するロータを摩擦駆動する振動波モータに於て、該
ステータと該ロータの配列方向を放射方向とし、該ステ
ータと該ロータの少なくとも一方に、マグネットを配置
して他方を吸引し、該ステータに該ロータを圧接させる
ことを特徴とする振動波モータである。

以下図面に、Ｊ＼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。

第４図は本発明を適用した振動波モータの実施例を示し
た一部切り欠きぶ４視図である。

２０は円筒型の振動体（ステータ）で、鉄などの軟磁性
体でつくられている。２１は電歪素子で、前記の駆動原
理にノ、（ずく分極外Ｊ（１１がなされていて、振動体
２０の外周に接１１されている。２２は回転体（ロータ
）で、プラスナンクマグネントからなり、円筒を６等分
割した形をしている。２３も回転体の一部で、軟磁性体
からなり、６等分割された円筒で、夫々マグネント回転
体２２の内側に接着されている。

回転体２２−２３の上縁には四部２５が形成される。２
７は回転円盤で、６個所の突起２８が四部２５と係合す
る。３０は回転軸である。なお、゛電歪素子２１は、そ
の周囲に図示を省略した電極が取り伺けられる。さらに
、その外周が振動吸収体で覆われて、モータ全体がハウ
シンクに収納される。

振動体２０・電歪素子２１と回転体２２−２３の縦断面
図が第５図にノ】＜シである。回転体であるマグネット
２２の極性は上下にＮ極−Ｓ極が並べられる。回転体２
２・２３は振動体（磁性体）２０の内周に、吸引される
。軟磁性体２３はバ１．クヨークの働きをする。なお、
マグ序、！・２２の極性方向は第６図（、−１−面図）
にノＪ＼すように、周方向に交互に並んでいてもよい。

また、軟磁性体２３を除いてもよい。

このような振動波モータで、マグネント回転体２２は磁
性体振動体２０に吸引圧接していて、電歪素子２１に前
記のような交流電圧を印加すると、回転体２２・２３か
駆動され、回転する。それに連れて、回転軸３０も回転
する。

回転円盤２７を中空のものにすれば、その中空部に被駆
動体を配置することができる。

第７図は別な実施例の部分拡大図をノＪ＼すものである
。回転体３３を軟磁性体にし、振動体３２は非磁性体で
、’ｄｉ、歪ホ子２１の外側にマグネン＋・３４を、そ
の外側に軟磁性体３５を、夫ノ？配置しである。従って
、回転体３３は、振動体３２と電歪Ｊ：　：ｌ’−２１
を介してマグオ、　ｌ−３４に引かれ、振動体３２に圧
接する。

第８図も別な実施例を７１＜すものである。回転体３７
の内側を軟磁性体３７ａ、外側を−Ｊｌ磁性体３７ｂに
し、両名を接／１しである。この実施例もマグネッＩ・
３４は電歪素子−２１の外側にある。回転体３７の軟磁
性体３７ａ部分かマグ序・ント３４に引かれ非磁性体３
７ｂがＪｌ磁性振動体３２に圧接する。

なお、第７・８の実施例で電歪素子２１とマグ−ｆ　、
ｌ・３４の間に振動吸収体を設けてもよい。

第９図は別な実施例で、内周側にステータ、外周側にロ
ータを配置した例をボすものである。軟イみ外体の振動
体４０の内側に、゛電歪素子４１を接（ｉする。振動体
４０の外側にはマグ序、、　ｌ−４２とこれに接着させ
た軟磁性体４３からなる回転体か配置される。この実施
例のモータは被駆動体の中空部分に配置するに適すもの
である。

以上説明したように、本発明の振動波モータでは、ラジ
アル型の駆動がされるため極めて効率の良い駆動がｕ１
能となるものである。ロータがステータに吸引されて支
持されるものであるから、ロータの回転中心はステータ
の中心にＩＩ−確に自動調心することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の振動波モータの一部シノリ欠き側面図、
第２図・第３図は振動波モータの駆動原理を説明する図
、第４図は本発明を適用した振動波モータの一部切り欠
き剥視図、！Ｊ’Ｓ５図はその部分拡大断面図、第６図
は別な実施例の拡大上面図、第７・８・９図は別な実施
例の部分」−面図である。 ２０は振動体、２１は゛電歪ふ子、２２はマグネット、
２３は軟磁性体↑ある。 第１図 イ８ 第？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電歪素子と振動体とを持ったステータの、該電歪
   素子に周波電圧を印加して該振動体に生ずる進行性振動
   波によって、該ステータに圧接するロータを摩擦駆動す
   る振動波モータに於て、該ステータと該ロータの配列方
   向を放射方向とし、 該ステータと該ロータの少なくとも一方に、マグネット
   を配置して他方を吸引し、 該ステータに該ロータを圧接させることを特徴とする振
   動波モータ。