JPS6062883A - 振動波モ−タ - Google Patents

振動波モ−タ

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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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JP
Japan
Prior art keywords
electrostrictive element
vibrating body
vibration
vibration wave
wave motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP58170954A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Tsukimoto
貴之 月本
Ichiro Okumura
一郎 奥村
Kazuhiro Izukawa
和弘 伊豆川
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.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP58170954A priority Critical patent/JPS6062883A/ja
Publication of JPS6062883A publication Critical patent/JPS6062883A/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】 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
【図面の簡単な説明】
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。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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. (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。
JP58170954A 1983-09-16 1983-09-16 振動波モ−タ Pending JPS6062883A (ja)

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JP58170954A JPS6062883A (ja) 1983-09-16 1983-09-16 振動波モ−タ

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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JP2011004508A (ja) * 2009-06-18 2011-01-06 Nikon Corp 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラ及び振動アクチュエータの製造方法

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