JPS6091875A - 超音波モ−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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、超音波モータに関し、特に定在波発生を防止
した超音波モータに係わる。

［発明の技術的背景］ 従来から、第１図（ａ）、（ｂ）に示すような超音波リ
ニアモータが知られている。この種モータは、圧電振動
子２０と、波動伝播媒体２１と、動体２２とから構成さ
れている。圧電振動子２０は強誘電体、例えばチタン酸
バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛から成り、高電圧を印
加して分極し、その分極方向に交番電圧を印加すると電
歪による振動を生じる。この振動子は、媒体２１の一端
に、その長手方向に隣接配置された夕振動子２０ａ、２
０ｂから成る。媒体２１は、弾性体であり、かつ電気導
体である。超音波信号源２３をリード線２３．２４によ
り振動子２０ａ、２０ｂに印加すると、例えば一方の振
動子２０ａは媒体の長手方向に伸長するように、他方の
振動子２０ｂは圧縮するように、それぞれ分極方向が異
なって設定されているので、媒体２１は第１図（ｃ）に
示す如く加振される。この波動は、いわば縦波と横波と
の複合波とも称すべき撓み振動である。振動子２０ａ〜
ｂの長手方向の寸法によって規定される波長λ中の頂点
Ｐは、第１図（ｄ）に示すように短軸２ｕ、長軸２ｗの
楕円軌跡または円軌跡（ｕ＝ｗ）を描く。媒体２１が動
体２２と接触する頂点Ｐで、波動は方向２６にＶ＝２π
ｆｕの速度で伝播する。

この結果、動体２２は媒体２１との摩擦力で波動の進行
と逆方向２７に速度Ｖで駆動され、表面波モータが構成
される。なお、振動子に印加する交番電圧の位相を変更
すると、撓み振動の波動は逆方向になるので、動体の進
行方向を変えることができる。この撓み振動は、媒体の
変位をＷ、媒体の長手方向の座標をＸ１時間を１とする
とその波動方程式は、 媒体の断面積、ρは密度、■は断面２次モーメン１−で
ある。

上式の一般解を、 ｗ（ｘ、ｔ）　＝　Ｗ（ｘ）（Ａｑｉｎωし＋Ｂ　ｃｏ
ｓ　（１１ｔ、）とすると、波の伝播速度Ｖ、波長λは
、を駆動する接触点は１波長λについて一点である。

大きな駆動力を得るためには、定まった長さの中に数多
くの接触点が存在すればよい。従って波長λは短い方が
よい。上式から明らかなように、撓み振動では、媒体の
断面積Ａや断面２次モーメント■を変えることにより、
波長λを短かくすることができる。

第１図に示すモータはリニア型であり、媒体２１の終端
で弾性波が反射すると、進行波と反射波（２τエコー）
が重畳されて定在波になって、波動は進行せず、動体は
左右何れにも駆動さｔしない。

このため、表面波リニアモータは媒体２１の他端に、振
動子２０と同様の構成の振動子２０ｃ（２０ｄ、　２０
　ｇ）を設け、弾性波エネルギーを素子Ｒで吸収する。

また、この２τエコーを減少するために、媒体２１の終
端を長くしてその上にエポキシ樹脂を付着し、あるいは
リング状に形成された回転型表面波モータのように媒体
２１を無端形とする。（特公昭５７−２１９３号、特開
昭５４−１６４２　ＣＪ　２号、特開昭５５−１２５０
５２号、特開昭５６−１３８４６９号、特開昭５７−７
ｇ３７８号、特開昭５８−９３４７８号各公報およびＮ
ＩＫＫＥＩ　ＭＩＥＣｌｌＡＮＩＣＡＬ　１９８３．２
．２８、第４４〜４９頁［大トルクで低速回転する表面
波モータ、まず自動焦点カメラで実用化へ」）。

而して、この種超音波モータは、従来の電磁力を利用し
たモータに比べて低速回転するので゛、減速機が不要で
機構が簡素化されるという利点がある反面、効率が低い
という！点がある。効率を向上するには前述の定在波の
発生を阻止する必要がある。しかしながら、第１に、第
１図において、波動そのものが終端の境界から２τエコ
ーとして反射し、第２に、吸収用振動子２０ｃ（２０ｄ
、２０ｅ）で電気エネルギーに変換された後に、その電
気信号が振動子２０ｃと素子Ｒとの等価インピーダンス
２（第３図）の不整合により反射して再び振動子に戻り
波動エコーとなって放射される。

［発明の目的］ 本発明は斜上の第２の難点を解消するためになされたも
ので、波動伝播媒体の終端を特定ｉ造にすることにより
、２τエコーを減衰させて定在波の発生を阻止した超音
波モータを提供せんとするものである。

［発明の好ましい実施例］ 以下１本発明の好ましい実施例を図面に沿って詳述する
。

第２図（ａ）、（ｂ）において、リニア型超音波モータ
は、超音波信号源２３により超音波信号が印加される加
振用圧電振動子２０　（２０ａ、２０ｂ、）と、振動子
によって加振されて撓み振動を発生する弾性波動伝播媒
体２１と、媒体の波動により駆動される動体２２と、媒
体２１の波動エネルギーを電気エネルギーに変換するた
め媒体２１の終端部２８に設けられた吸収用振動子２０
ｃとを備えている。

本発明の特徴によれば、媒体２１の終端部２８の吸収用
振動子２０ｃは媒体２１の波動の進行方向２６に沿った
中央分離線３０で２区分（Ａ、　Ｂで示す）されている
。一方の区分Ａの振動子２０ｄ、２０ｅと他方の区分Ｂ
の振動子２Ｏｆ、２０ｇは素子Ｒに入力される電気出力
が位相が伝播波長λの１／２異なるように各吸収用振動
子の分極方向が設定されている。即ち、図示の実施例に
おいて、媒体２１を共通電極として用い、各振動子の外
表面を他方の電極として共通に接続した場合、振動子２
０ｄ、２０ｅは振動子２０ａ、ｂとそれぞれ同様に分極
され、振動子２０ｆ、、ｇはそれぞれ逆方向に分極され
る。

また、分離線３０にはスリン！−３１が振動子２０ｃの
領域に亘って形成されている。このため、結果的には第
１図に示す吸収用振動子２０ｃ（２０ｄ、　２０　ｅ）
を媒体の長手方向に沿った中央分離線で２等分し２分極
方向を逆に設定したトランスジューサが形成されること
になる。

このような吸収用振動子を媒体終端とに構成すれば、加
振用振動子２０ａ、ｂによって媒体２１に生じた撓み振
動の波動は、終端部２８へ進行し。

各振動子２０ｃ１．．ｅと２０ｆ、ｇによって伝播波長
λのλ／２異なる電気信号が生じ、これが互いに相殺さ
れる結果、仮置、振動子の等価インピーダンスと吸収素
子Ｒのそれが不整合であっても、反射による波動エコー
は生じない。

なお、以上の実施例では、振動子としては圧電型の素子
を用いたが、磁歪型トランスジューサを用いることがで
き、かつ両者の場合において媒体を無端形あるいは回転
型のモータに構成することができる。

［発明の効果］ 以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、
吸収用振動子を、波動伝播媒体の波動進行方向に沿った
分離線で２区分し、両区分の振動子の電気出力を逆相と
なるようにそれらの分極方向を定めたので、媒体終端に
おける吸収用振動子により各区分の反射波２τエコーは
互いに打ち消し合って、定在波の発生は防止される。実
験によれば、第１図のようなモータに比べ本発明に従う
第２図に示すリニアモータにおいて定在波が約６ｄｂ減
衰した。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のリニア型超音波
モータの平面図、側面図。 第１図（ｃ）、（ｄ）は第１図（ａ）、（ｂ）に示すモ
ータの波動伝播媒体における波動の説明図、第２図（ａ
）、（ｂ）は本発明によるモータの平面図、側面図。 第３°図は第１図に示すモータにおける吸収用振動子と
素子の等価インピーダンス回路図である。 ２０　・・・・・・・・加振用振動子 ”２°１　・・・・・・・・波動伝播媒体２２　・・・
・・・・・動体 ２０ｃ　・・・・・・・・吸収用振動子２９・・・・・
・・・終端部 ３０　・・・・・・・・分離線 ３１　・・・・・・・・スリット Ａ、Ｂ　・・・・・・・・区分 代理人　弁理士　守　谷　−雄 手続補正帯（自発） 特許庁長官　若　杉　相　夫　殿 ■。事件の表示 特願昭５８−１９７３８７号 ２、発明の名称 超音波モータ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （２２５）昭和電線電蛋株式会社 ４、代理人〒１０３ 東京都中央区日本橋本町３９５ ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 明細書第４頁第３行の式

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超音波信号が印加される加振用振動子と、前記振動
   子によって加振される波動伝播媒体と、前記媒体の波動
   により駆動される動体と、前記媒体の波動エネルギーを
   電気エネルギーに変換するため該媒体の終端部に設けら
   れた吸収用振動子とを備え、前記終端部の吸収用振動子
   を媒体の波動の進行方向に沿った分離線で２区分すると
   共に、一方の区分の振動子と他方の区分の振動子の電気
   出力が位相で伝播波長の１／２異なるように各吸収用振
   動子の分極方向を設定したことを特徴とする超音波モー
   タ。 ２、　前記媒体の終端部の該分離線にスリットを設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波モ
   ータ。