JPS6062883A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
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- JPS6062883A JPS6062883A JP58170954A JP17095483A JPS6062883A JP S6062883 A JPS6062883 A JP S6062883A JP 58170954 A JP58170954 A JP 58170954A JP 17095483 A JP17095483 A JP 17095483A JP S6062883 A JPS6062883 A JP S6062883A
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Links
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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の振
動体の材料に関するものである。
動体の材料に関するものである。
振動波モータは例えば特開昭52−28192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
一次元連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
一次元連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連動を回
転連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
が摩擦接触し、復運動時には離れるようになっている。
転連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悲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悲いものとなってしまう。
II′kl!!:この点を改良した振動波モータで、振
!FJJ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。
!FJJ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。
同図で1は電歪素子で1強誘電体のセラミッ夕、例えば
PZT (チタン酸ジルコン耐鉛)である。2は振動体
で、黄銅ステンレスなどの金属がらなり、電歪素子lを
接6しである。振動体2は・電歪素子1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は回転する
移動体で、軸受け12でブツシュ14を介して固定軸1
0に回転nf能に取り刊けられており、上部はねじにな
っている。固定@10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。これにより移動体3は振動体2に対し押し
イ・]けられる。
PZT (チタン酸ジルコン耐鉛)である。2は振動体
で、黄銅ステンレスなどの金属がらなり、電歪素子lを
接6しである。振動体2は・電歪素子1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は回転する
移動体で、軸受け12でブツシュ14を介して固定軸1
0に回転nf能に取り刊けられており、上部はねじにな
っている。固定@10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。これにより移動体3は振動体2に対し押し
イ・]けられる。
第2図は電歪素子1と振動体2の関係を示す側面図であ
る。電歪素子1は複数個の素子1al ・1a2*、1
a311611及びIb、$1b261b3 ・・・か
接Aされておりそのうちの一群の°門[歪素子1aI
Φ1a7 争1a3−・串に対し、他の酊の電歪素子1
b1 ・Ib2・Ib3・ll11は振1肋波の波長入
のシ4波長分だけずれて配置される。
る。電歪素子1は複数個の素子1al ・1a2*、1
a311611及びIb、$1b261b3 ・・・か
接Aされておりそのうちの一群の°門[歪素子1aI
Φ1a7 争1a3−・串に対し、他の酊の電歪素子1
b1 ・Ib2・Ib3・ll11は振1肋波の波長入
のシ4波長分だけずれて配置される。
−ネT内での各電歪素子1aIela2 ・la3・・
帝・は37i妓長のピッチで、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;1°くしている。もう一方の4゛(内での各電歪
素子lb+ ・1b、・1b、l・・・も同じく堤波長
のピッチで、相隣り合うものは逆極性である。各電歪素
子1al ・la2 ・・・及びibl ・Ib2Φ・
・の下面には電極が蒸着、書込等により形成されている
。゛面歪素子1a1 ・la2・・・の電極と振動体2
の間には交流型l;i20が接続される。その交流’電
源20には90’位相器21を介して電歪素子tb、
・1b2・・・に接続される。
帝・は37i妓長のピッチで、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;1°くしている。もう一方の4゛(内での各電歪
素子lb+ ・1b、・1b、l・・・も同じく堤波長
のピッチで、相隣り合うものは逆極性である。各電歪素
子1al ・la2 ・・・及びibl ・Ib2Φ・
・の下面には電極が蒸着、書込等により形成されている
。゛面歪素子1a1 ・la2・・・の電極と振動体2
の間には交流型l;i20が接続される。その交流’電
源20には90’位相器21を介して電歪素子tb、
・1b2・・・に接続される。
なお、これら゛+1歪素子が並へられた大きさだけの大
きさがある一つの電歪ふ子にして、それを前記のピッチ
に分極処理してもよい。
きさがある一つの電歪ふ子にして、それを前記のピッチ
に分極処理してもよい。
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
fat ” la25la3 ” la4 ” ” ”
には、電源20からVoSinωEの交流電圧を印加す
る。もう−プjの11の電歪素子1b、 ・1b241
b3・1b4II・・には、90°位相器が接続されて
いるため、V、)CosωLの交流電圧が印加される。
fat ” la25la3 ” la4 ” ” ”
には、電源20からVoSinωEの交流電圧を印加す
る。もう−プjの11の電歪素子1b、 ・1b241
b3・1b4II・・には、90°位相器が接続されて
いるため、V、)CosωLの交流電圧が印加される。
従って各電歪素子は相隣り合うものとうし分極方向に対
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5Iこ従っ
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、シ4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−(ゆく。
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5Iこ従っ
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、シ4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−(ゆく。
このときの波の進行状態が第3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は静止状f!I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i5では応
力がかからず上下振動しているだけである。同1llf
にlli tf+i 7は交線5を+、l+ 、らとし
て左゛右の振り子振動している。同図(a) 4こノ1
スす状態では断面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。振り子振動6よ交線5カ(波のiE側
では(中心面Oの上側にあるとき)左方lム1(波の進
行と逆方向)の応力が加わり、波の負(II(同じく下
側にあるとき)右方向の応力力く加わる。即ち同図(a
)で交線5′と断面7′が曲名のときの状態で点P′は
応カメが加わり、交vi5’と断面7″力く後渚のとき
の状態で点〆は応力F/が加わる。波力−進行し、 (
b)に示すように波の正側に交線5力くくると点Pは左
方向の運動をすると同時に」ニブjli+Iのi1!勅
をする。 (C)で点Pは−に子振動のL死ス入で左方
向の運動だけする。 (d)では左方向の運動と下方向
連動をする。さらに波が進行し、右方1ム1と下方向の
運動、右方向と−(−8方向の四uJを糸Yて(a)の
状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Pt家回転
楕円辻動をしている。同図(C)&と示すように点Pが
移動体3と接する線では点Pの運動によつて移動体3が
X′力方向摩擦駆動される。
(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は静止状f!I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i5では応
力がかからず上下振動しているだけである。同1llf
にlli tf+i 7は交線5を+、l+ 、らとし
て左゛右の振り子振動している。同図(a) 4こノ1
スす状態では断面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。振り子振動6よ交線5カ(波のiE側
では(中心面Oの上側にあるとき)左方lム1(波の進
行と逆方向)の応力が加わり、波の負(II(同じく下
側にあるとき)右方向の応力力く加わる。即ち同図(a
)で交線5′と断面7′が曲名のときの状態で点P′は
応カメが加わり、交vi5’と断面7″力く後渚のとき
の状態で点〆は応力F/が加わる。波力−進行し、 (
b)に示すように波の正側に交線5力くくると点Pは左
方向の運動をすると同時に」ニブjli+Iのi1!勅
をする。 (C)で点Pは−に子振動のL死ス入で左方
向の運動だけする。 (d)では左方向の運動と下方向
連動をする。さらに波が進行し、右方1ム1と下方向の
運動、右方向と−(−8方向の四uJを糸Yて(a)の
状態に戻る。この一連の運動を合成すると点Pt家回転
楕円辻動をしている。同図(C)&と示すように点Pが
移動体3と接する線では点Pの運動によつて移動体3が
X′力方向摩擦駆動される。
ところで、このような振動波モータで、電歪素子1と振
動体2は接着されているが、電歪素子lの振動を確実に
振動体2に伝えるため、強固な接着剤が使用される。強
固な接着をするには、一般に熱硬化性の接着剤が使用さ
れ、高温状態で接着される。電歪素子の材質と振動体の
材質とでは、かなり熱膨張係数が異なる。電歪素子であ
るPZTの熱膨張係数αはl l 〜30 X l O
−’ /degテ、振動体である金属の熱膨張係数(例
えば、銅のα= l 68 X 10−’ /deg)
より1稍小さい。そのために、高温接清状jムから冷却
してくると、熱膨張係数のより大きい振動体が余分に収
縮して、振動体方向に湾曲してしまう。すると、第4図
に示すように、振動体2と移動体 3とがうまく接触し
なくなってしまう。従って、移動体3が振動体2によっ
て充分摩擦駆動されないため、駆動効率の悪いものとな
ってしまう。この傾向は、1つの電歪素子を多数に分極
処理したもののほうが熱膨張差の累積が大きいため、よ
り大きくなる。
動体2は接着されているが、電歪素子lの振動を確実に
振動体2に伝えるため、強固な接着剤が使用される。強
固な接着をするには、一般に熱硬化性の接着剤が使用さ
れ、高温状態で接着される。電歪素子の材質と振動体の
材質とでは、かなり熱膨張係数が異なる。電歪素子であ
るPZTの熱膨張係数αはl l 〜30 X l O
−’ /degテ、振動体である金属の熱膨張係数(例
えば、銅のα= l 68 X 10−’ /deg)
より1稍小さい。そのために、高温接清状jムから冷却
してくると、熱膨張係数のより大きい振動体が余分に収
縮して、振動体方向に湾曲してしまう。すると、第4図
に示すように、振動体2と移動体 3とがうまく接触し
なくなってしまう。従って、移動体3が振動体2によっ
て充分摩擦駆動されないため、駆動効率の悪いものとな
ってしまう。この傾向は、1つの電歪素子を多数に分極
処理したもののほうが熱膨張差の累積が大きいため、よ
り大きくなる。
本発明は上記のような東実に鑑みなされたもので、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。
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本発明は、電歪素子に周波電圧
を印加し、該電歪素子に接着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、該電歪素子の熱1膨張係数が、該
振動体の熱膨張係数と略同じであることを、45−徴と
する振動波モータである。
を印加し、該電歪素子に接着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、該電歪素子の熱1膨張係数が、該
振動体の熱膨張係数と略同じであることを、45−徴と
する振動波モータである。
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
JM動体2をセラミック、例えばアルミナで形成する。
電歪素子1はPZTで、やはりセラミックであり、振動
体2のセラミック相質と略同じ熱膨張係数を持っている
。。この振動体2と電歪素子1を熱硬化性接7石剤で接
着する。
体2のセラミック相質と略同じ熱膨張係数を持っている
。。この振動体2と電歪素子1を熱硬化性接7石剤で接
着する。
なお、セラミックは絶縁体 であるから、前記従来例の
ように、振動体2で′電歪素子lの一方の電極にするこ
とはできない。本例では、電歪素子の上面にも、下面と
同じように、蒸着などにより電極を形成し、外側部に引
き出し、電源2oに接続しである。その他の構成は従来
例と同じである。
ように、振動体2で′電歪素子lの一方の電極にするこ
とはできない。本例では、電歪素子の上面にも、下面と
同じように、蒸着などにより電極を形成し、外側部に引
き出し、電源2oに接続しである。その他の構成は従来
例と同じである。
このような構成の振動波モータでは、第5図に示すよう
に、振動体2が湾曲することな゛く、移動体3と良く密
着する。そのため、極めて駆動効率の高いものとなる。
に、振動体2が湾曲することな゛く、移動体3と良く密
着する。そのため、極めて駆動効率の高いものとなる。
なお、接着に際し、高い温度で硬化させることかできる
ので、接着剤の選択が自由になり、接着強度も」二げる
ことができる。また、高温下でモータを使用しても、′
電歪素子と振動体に歪や曲りが生じないため、この点か
らも、安定で、効率の良いものとなる。
ので、接着剤の選択が自由になり、接着強度も」二げる
ことができる。また、高温下でモータを使用しても、′
電歪素子と振動体に歪や曲りが生じないため、この点か
らも、安定で、効率の良いものとなる。
特に、1つの電歪素子を多数に分極処理したものを使用
した振動波モータで、これらの効果が顕著に現われる。
した振動波モータで、これらの効果が顕著に現われる。
振動体はセラミック以外に、イ」芙(α=5.BX10
−’ /deg) 、ニッケルと鉄などの合金で熱膨張
係数が低くなるようにしたものであっても、電歪素子と
熱膨張係数が近いものであれば、実施できる。
−’ /deg) 、ニッケルと鉄などの合金で熱膨張
係数が低くなるようにしたものであっても、電歪素子と
熱膨張係数が近いものであれば、実施できる。
第1図は振動波モータの一部切り欠き側面図、第2図は
その要部拡大IA、第3図は振動波モータの駆動原理を
説明する図、第4図は電歪素子と振動体が湾曲した状態
を示した一部νJり欠き側面I4、第5図は本発明を適
用して湾曲を修正した同上図である。 1は電歪素子、2は振動体、3は移動体である。
その要部拡大IA、第3図は振動波モータの駆動原理を
説明する図、第4図は電歪素子と振動体が湾曲した状態
を示した一部νJり欠き側面I4、第5図は本発明を適
用して湾曲を修正した同上図である。 1は電歪素子、2は振動体、3は移動体である。
Claims (2)
- (1)電歪素子に周波電圧を印加し、該電歪素子に接着
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、 該電歪素子の熱膨張係数が、該振動体の熱膨張係数と略
同じであることを、特徴とする振動波モータ。 - (2)該電歪素子と該振動体がセラミックであることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の振動波モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58170954A JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58170954A JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6062883A true JPS6062883A (ja) | 1985-04-11 |
Family
ID=15914455
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58170954A Pending JPS6062883A (ja) | 1983-09-16 | 1983-09-16 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6062883A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63302775A (ja) * | 1987-06-02 | 1988-12-09 | Toto Ltd | 超音波モ−タの振動子及び移動体接触部構造 |
JPH01174280A (ja) * | 1987-12-28 | 1989-07-10 | Aisin Seiki Co Ltd | 超音波モータ |
JPH0223072A (ja) * | 1988-07-11 | 1990-01-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
JPH02273083A (ja) * | 1989-04-12 | 1990-11-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ用振動材料 |
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1983
- 1983-09-16 JP JP58170954A patent/JPS6062883A/ja active Pending
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