JPS61102177A - Surface wave drive motor - Google Patents
Surface wave drive motorInfo
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- JPS61102177A JPS61102177A JP59224377A JP22437784A JPS61102177A JP S61102177 A JPS61102177 A JP S61102177A JP 59224377 A JP59224377 A JP 59224377A JP 22437784 A JP22437784 A JP 22437784A JP S61102177 A JPS61102177 A JP S61102177A
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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
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は表面波駆動モーターに関するものであおる。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a surface wave drive motor.
従来から広く用いられている各種モーター装置は、その
駆動源として電磁力を応用したものが大部分であり、各
種用途に使われている。Most of the various motor devices that have been widely used in the past utilize electromagnetic force as their driving source, and are used for various purposes.
しかしこれら装置の大きさ、重量及び回転力などは用い
られる材料によって一定の制限を受けるものである。However, the size, weight, rotational force, etc. of these devices are subject to certain limitations depending on the materials used.
なぜならば、これらの因子は用いられる材料の磁気的特
性等によって決められるものでありこれらの特性を超え
た装置は回転駆動を行うことが不可能となるためである
。This is because these factors are determined by the magnetic properties of the materials used, and devices exceeding these properties cannot be rotated.
一方、これらの各種モーター装置に代替する装置として
、本出願人によって超音波振動を利用したモーター装置
即ち、超音波振動子の表面において励振される表面波を
相互に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運動に
変換する如き装置が開示されている。On the other hand, as an alternative to these various motor devices, the present applicant has developed a motor device that uses ultrasonic vibration, that is, a motor device that is placed in a position where the surface waves excited on the surface of an ultrasonic vibrator come into pressure contact with each other. A device for converting a moving body into unidirectional motion has been disclosed.
これら発明によって超音波の持つ強力な振動エネルギー
を回転又は直進運動に変換することによって小型にして
軽量なモーター装置を実現したものである。These inventions have realized a compact and lightweight motor device by converting the powerful vibrational energy of ultrasonic waves into rotational or linear motion.
従来、表面波モーターの回転子/移動子の固定子に接す
る面は固定子からの振動圧力を受けても変形しない程度
の剛性を持たせ、また、強い駆動力を得るため、その表
面に低弾性、高摩擦係数のゴム状の弾性体等で出来たス
ライダーを介していた。この種のモーターはスライダー
で大きなエネルギー損失が発生し、モーター効率の低下
が著しかった。Conventionally, the surface of the rotor/translator of a surface wave motor in contact with the stator has been made rigid enough not to deform even when subjected to vibration pressure from the stator, and in order to obtain strong driving force, the surface has been It was via a slider made of a rubber-like elastic body with high elasticity and a high coefficient of friction. This type of motor had a large energy loss in the slider, resulting in a significant decrease in motor efficiency.
そこで、本発明に回転子/移動子の固定子に接する面を
適当な弾性を持たせ、その面に表面波を発生させること
により、スライダーは非常に薄くすることが可能となり
、高効率化を図るようにした表面波駆動モーターを提供
することを目的とするものである。Therefore, in the present invention, by giving appropriate elasticity to the surface of the rotor/scillator that contacts the stator and generating surface waves on that surface, the slider can be made extremely thin and highly efficient. It is an object of the present invention to provide a surface wave drive motor as described above.
以下、図面を参照して本発明に係るモーター装置の動作
原理と実施例に関し詳細な説明を行う。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The operating principle and embodiments of the motor device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
1)動作原理について
第1図は動作原理を説明するための一部拡大斜視図であ
る。1は金属等弾性体であり、その弾性体表面la上に
横振動と縦振動が合成された表面波が発生された状態を
拡大して示している。1) Principle of operation FIG. 1 is a partially enlarged perspective view for explaining the principle of operation. Reference numeral 1 indicates an elastic body such as a metal, and the state in which a surface wave, which is a combination of transverse vibration and longitudinal vibration, is generated on the surface la of the elastic body is shown in an enlarged manner.
第1図は表面波の伝搬状態(振動源は図示せず)のみを
示している。即ち、質点Bに着目すると、横振巾a(上
下方向)と縦振巾b(左右方向)との合成された楕円Q
上を矢印Mの方向に運動しており、その表面波は音速U
のスピードで移動している。FIG. 1 shows only the propagation state of surface waves (the vibration source is not shown). That is, when focusing on mass point B, an ellipse Q is a composite of lateral width a (vertical direction) and longitudinal width b (horizontal direction).
is moving in the direction of arrow M above, and its surface wave has a speed of sound U
is moving at a speed of
この運動は表面la上のどの点であっても同様であって
、この状態下でフリーな動体2の表面を弾性体1表面上
に加圧接触させると、この動体2は弾性体1の表面波の
頂点A及びA1の部分でのみ接触しており、かつこれら
頂点A、A’は振動速度V=2Xfb(ただしfは振動
数〕で矢印Mの方向に運動しているのであるから、フリ
ーな動体2は弾性体lとの摩擦力によって矢印Nの方向
に駆動されることになる。This movement is the same at any point on the surface la, and when the surface of the free moving body 2 is brought into pressure contact with the surface of the elastic body 1 under this condition, the moving body 2 moves onto the surface of the elastic body 1. Since the waves are in contact only at their peaks A and A1, and these peaks A and A' are moving in the direction of arrow M at a vibration velocity of V = 2Xfb (where f is the frequency), it is free. The moving body 2 is driven in the direction of arrow N by the frictional force with the elastic body 1.
そこで、振動子への電気入力を一定として動体2の機械
的駆動力(回転力または推進力)をより上げるには、先
ず接触圧と接触面積を上げることによって摩擦力を増大
させ、同時に表面波の多数の頂点が動体の表面・と均一
な圧力で接触させる必要がある。Therefore, in order to further increase the mechanical driving force (rotational force or propulsive force) of the moving body 2 while keeping the electrical input to the vibrator constant, first increase the frictional force by increasing the contact pressure and contact area, and at the same time It is necessary for many vertices of the object to be in contact with the surface of the moving object with uniform pressure.
また、動体の表面には弾性体1の表面から高い周波数の
振動圧力を受け、法線方向と接線方向に (弾性変形
による振動変位が生じる。特に、動体2 ′の接線方
向の振動変位は動体速度を大きく低下させてしまう。In addition, the surface of the moving body receives high-frequency vibration pressure from the surface of the elastic body 1, and vibration displacement occurs due to elastic deformation in the normal and tangential directions.In particular, the vibration displacement in the tangential direction of the moving body 2' This will greatly reduce the speed.
このような観点から、本発明は第2図に示すように動体
2B(回転子/移動子に相当)を適当な弾性を持たせ、
弾性体IA(固定子に相当)に接する面に表面波Bを発
生させたものである。From this point of view, the present invention provides a moving body 2B (corresponding to a rotor/mover) with appropriate elasticity as shown in FIG.
A surface wave B is generated on a surface in contact with an elastic body IA (corresponding to a stator).
第2図において、表面波Bを発生している動体2Bの表
面を弾性体IAの表面に表面波Aの山に表面波Bの谷が
向い合うように加圧接触させる。In FIG. 2, the surface of a moving object 2B generating surface waves B is pressed into contact with the surface of an elastic body IA so that the peaks of surface waves A and the troughs of surface waves B face each other.
このとき、表面波Bの横振幅a′は表面波Aの横振幅a
より小さくしておく、即ち、質点Cに着目すると、弾性
体は横振幅a(上下方向)と縦振@b(左右方向)との
合成された楕円Q上を矢印Mの方向に運動しており、動
体は横振幅a+と縦振幅b1との合成された楕円Q′上
を矢印M′の方向に運動している0表面波A及びBは音
速Uのスピードで移動している。At this time, the transverse amplitude a' of the surface wave B is the transverse amplitude a of the surface wave A.
If we keep it smaller, that is, focus on mass point C, the elastic body moves in the direction of arrow M on an ellipse Q, which is a combination of transverse amplitude a (vertical direction) and vertical vibration @b (horizontal direction). The moving body is moving in the direction of arrow M' on an ellipse Q' which is a combination of transverse amplitude a+ and longitudinal amplitude b1. Surface waves A and B are moving at the speed of sound U.
この動体2Bは弾性体IAの表面波Aの頂点の部分での
み接触しているのであるから動体2Bは弾性体との摩擦
力によって矢印Nの方向に駆動される。Since the moving body 2B is in contact with the elastic body IA only at the peak of the surface wave A, the moving body 2B is driven in the direction of the arrow N by the frictional force with the elastic body.
このときの動体の速度Vは、 V=2 π f(b+b’) (ただし、fは振動数) である。The velocity V of the moving object at this time is V=2 π f(b+b') (However, f is the frequency of vibration) It is.
このような動作原理により動体の凹面部と弾性体の凸面
部とが接触するため、広い接触面積を有し、摩擦力の増
大と面圧の低下による#摩耗性の向上が可能となる。Due to this operating principle, the concave surface of the moving body and the convex surface of the elastic body come into contact, resulting in a wide contact area, and it is possible to improve wear resistance by increasing frictional force and decreasing surface pressure.
また、動体と弾性体との間に高摩擦係数を有するスライ
ダーを介在させてもよく、その厚さは十分薄くても効果
的である。なお動体速度Vは表面波Bの存在によって2
πf b’の速度増加が得られ、伝達効率の向上が可能
となる。Further, a slider having a high friction coefficient may be interposed between the moving body and the elastic body, and it is effective even if the thickness thereof is sufficiently thin. Note that the velocity of the moving body V is 2 due to the presence of the surface wave B.
A speed increase of πf b' can be obtained, making it possible to improve transmission efficiency.
2)表面波Bの発生について
動体(回転子に相当)に表面波Bを発生させる方法とし
て、振動子により動体自体を励振させる方式が考えられ
るが、弾性体(固定子に相当)の表面波Aと同期を採る
必要があり、電源側の回路が複雑となる。そこで一般的
には弾性体の表面波 。2) Regarding the generation of surface waves B One possible method for generating surface waves B in a moving body (equivalent to a rotor) is to use a vibrator to excite the moving body itself, but surface waves on an elastic body (equivalent to a stator) It is necessary to synchronize with A, making the circuit on the power supply side complicated. Therefore, surface waves of elastic bodies are generally used.
Aによる振動圧力を利用して動体を励振させる方式が考
えらえる。One possible method is to use the vibration pressure caused by A to excite a moving body.
第3図は表面波駆動モーターの実施例である。FIG. 3 shows an embodiment of a surface wave drive motor.
固定子31の一端面に固着された圧電体32に高周波電
圧を印加すると固定子31は屈曲振動を発生し、回転子
に接する面に表面波Aを発生する。When a high frequency voltage is applied to the piezoelectric body 32 fixed to one end surface of the stator 31, the stator 31 generates bending vibration and generates a surface wave A on the surface in contact with the rotor.
スライダー34と一体形成された回転子33は表面波A
の振動圧力を受は同じ振動数および音速を有する屈曲振
動による表面波Bを発生する。このとき回転子に生ずる
表面波Bの固有の音速は表面波Aの音速と同一であって
はならない。The rotor 33 integrally formed with the slider 34 has a surface wave A
, generates a surface wave B due to bending vibration having the same frequency and sound speed. At this time, the inherent sound speed of the surface wave B generated in the rotor must not be the same as the sound speed of the surface wave A.
なぜならば表面波Aによって回転子は共振し、表面波A
と表面波Bの振幅は同一となり、動作原理で明らかなよ
うに一方向運動に変換されないためである。This is because the rotor resonates due to the surface wave A, and the surface wave A
This is because the amplitudes of the surface waves B and B are the same, and as is clear from the principle of operation, they are not converted into unidirectional motion.
3)発明に効果について
本発明は以上説明したように、回転子/移動子を適当な
弾性を持たせ、固定子に接する面に表面波を発生させる
ことにより、高い効率を得て、さらに強い駆動力の発生
を図るという点で、極めて有用である。さらに、接触面
圧の減少による耐久性の向上と、軽量化という副次的な
効果をも併せ有する極めて有用な発明というべきもので
ある。3) Effects of the invention As explained above, the present invention provides a rotor/mover with appropriate elasticity and generates surface waves on the surface in contact with the stator, thereby achieving high efficiency and further strengthening. This is extremely useful in terms of generating driving force. Furthermore, it is an extremely useful invention that has the secondary effect of improving durability by reducing contact surface pressure and reducing weight.
第1図は従来の表面波駆動モーターの動作原理の一部拡
大斜視図、第2図は本発明の動作原理の一部拡大斜視図
および第3図は本発明の実施例を示す説明図である。
1・・・弾性体(固定子)。
?・・・動体(回転子/移動子)。
特許出願人 株式会社 新生工業
代表者 指1)年生
第1図
第2図
第3図
137 3bFig. 1 is a partially enlarged perspective view of the operating principle of a conventional surface wave drive motor, Fig. 2 is a partially enlarged perspective view of the operating principle of the present invention, and Fig. 3 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. be. 1...Elastic body (stator). ? ...Moving object (rotor/mover). Patent applicant Shinsei Kogyo Co., Ltd. Representative Finger 1) Grader Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 137 3b
Claims (1)
、この固定子に接触して回転または移動する被駆動体か
らなる表面波駆動モーターにおいて、被駆動体の固定子
に接する側の面を、表面波Bを励振する弾性部材で形成
したことを特徴とする表面波駆動モーター。1 In a surface wave drive motor consisting of a stator equipped with an ultrasonic vibrator that oscillates surface waves A and a driven body that rotates or moves in contact with this stator, the side of the driven body in contact with the stator A surface wave drive motor characterized in that a surface is formed of an elastic member that excites a surface wave B.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59224377A JPS61102177A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Surface wave drive motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59224377A JPS61102177A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Surface wave drive motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61102177A true JPS61102177A (en) | 1986-05-20 |
Family
ID=16812798
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59224377A Pending JPS61102177A (en) | 1984-10-25 | 1984-10-25 | Surface wave drive motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61102177A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4912351A (en) * | 1987-09-25 | 1990-03-27 | Hitachi, Ltd. | Piezoelectric motor |
JPH07308081A (en) * | 1994-11-21 | 1995-11-21 | Nikon Corp | Ultrasonic motor |
JPH07322656A (en) * | 1994-11-21 | 1995-12-08 | Nikon Corp | Ultrasonic motor |
-
1984
- 1984-10-25 JP JP59224377A patent/JPS61102177A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4912351A (en) * | 1987-09-25 | 1990-03-27 | Hitachi, Ltd. | Piezoelectric motor |
JPH07308081A (en) * | 1994-11-21 | 1995-11-21 | Nikon Corp | Ultrasonic motor |
JPH07322656A (en) * | 1994-11-21 | 1995-12-08 | Nikon Corp | Ultrasonic motor |
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