JPS61109477A - 圧電モ−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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はモータに関するものであり、特にステップ的な
駆動が行える圧電素子を利用した圧電モータに関する。

〈従来技術〉 従来のステップ的な駆動を行うステッピングモータは大
別してＶＲ（バリアブルリラクタンナ）型、ＰＭ（永久
磁石）型、ＨＢ（ハイブリッド）型と３種あったがいず
れの種類のものにしろ駆動源としてはコイルに通電する
ことにより生じる電磁力を利用していた。したがってモ
ータに使用する磁性材料の加工精度や着磁精度によりそ
のモータの性能は大きく左右されるという欠点があった
。また電磁力を発生させるための電流も大きいものが必
要となり、かかる電流を断続して流すことにより生じる
電磁ノイズの発生も大きな欠点であり、又電源や消費電
力が大きいという問題もあった。

かかる欠点を解決するモータとして圧電素子を駆動源と
して用いた圧電モータが例えば特開昭４７−１９３０４
号公報に開示されている。

上述の公報に開示される圧電モータ等に用いられる圧電
振動子は数十ｗ　／　ｃ　ｍ２という高いエネルギー密
度を発生するため、従来の電磁力を利用するモータに比
して同じ出力を得るために必要な圧電モータの容積、重
量は小さくなるという特長を有している。更に圧電モー
タはコイルを有しないため従来のモータの様にコイルを
構成するための作業も不要であり、また消費電力も少な
く電磁ノイズの発生もないという利点がある。

第１図はかかる圧電モータの構成を説明するための概略
を示した図である。

第１図においてｌはロータで中心軸２に回転可能に保持
されている。３はモータ１に板バネ４で圧接されている
圧電振動子であり、該振動子の先端には耐摩耗材料で作
られる接触片５が配置される。６は圧電振動子３に交番
電圧を印加するためのリード線である。

以上のように構成された圧電モータはまず、圧電振動子
３にリード線６を介して電圧が印加されると圧電振動子
は点線の様に撓み先端の接触片５で回転子１を反時計回
りに押すように微小距離進め印加されている電圧が減少
すると接触片は実線に示した元の位置に戻る。

圧電素子の応答速度は数十ＫＨｚと高く、この動作を高
い周波数にて繰り返して行うことにより圧電振動子３に
定在波を発生させロータ１を回転させるものである。か
かる圧電モータを使用するに際しては接触片５とロータ
１とが、摺動により摩擦するためそれにより生じる摩耗
によって耐久性に問題が生じていた。

また第１図において接触片と回転子が摺動により摩擦し
て摩耗してしまった場合には摩耗してしまう前に比べて
両者の接触している圧力が変化してしまいモータの動作
特性が変化してしまうという欠点があった。

く目的、要旨〉 本発明は上述の従来の欠点を解消し、たとえ接触片と回
転子が接触によって摩耗しても動作特性が変化しない圧
電モータを提供することを目的とする。

〈実施例〉 第２図（ｉ）は本発明の実施例の圧電モータの要部の断
面図であり、リニア型の圧電モータの移動体７とステー
タ１０との関係をわがりやすくするために拡大して示し
である。

第２図（１）において、第１図に示した要素と同じ機能
を有する要素については同じ符号を付し、説明を省略す
る。

第２図（ｉ）における８は移動体７に間隔をほぼ一定と
して複数設けられている溝部である。第２図（１）には
圧電振動子３Ａが示しであるのみであるが圧電振動子３
Ａの紙面に鉛直な方向の所定圧離隔てた位置に圧電振動
子３Ａと同形状の圧電振動子３Ｂが設けられている。

第２図（ｉｉ　）は移動体７を第２図（１）の上方から
みた平面図である。第２図（ｉｉ　）からも明らかな様
に移動体７には矢印で示した移動方向とは直角の方向に
伸びた溝列７Ａ　、７Ｂが刻まれ、かかる溝列７Ａ、７
Ｂは互いにその溝部と溝部との周期の１／２ずらして配
設されている。

ここで第２図（ｉ）に示した圧電振動子３Ａ　、３Ｂは
第２図（ｉｉ　）に示す移動体のＬの位置に夫々設けら
れる。したがって圧電振動子と溝列との関係は溝列７Ａ
上に接触するように配設される圧電振動子３Ａは溝部Ａ
−０上に位置し、溝列７Ｂ上に接触するように配設され
る圧電振動子３ｂは溝部Ｂ−０とＢ−１との間に位置す
る。すなわち圧電振動子３Ａ　、３Ｂは溝列を構成する
溝部の間隔に対する位相関係が異なる。

次に以上の様に構成された実施例の動作について説明す
る。圧電素子３Ａ　、３Ｂが第２図（ｉｉ　）に示す位
置しにあるときに第３図に示すような駆動パルスを与え
ると時間ｔｌの間には圧電素子３Ａには駆動パルスが与
えられず、圧電素子３Ｂには駆動パルスが与えられる。

したがって圧電素子３Ｂのみが撓んで接触片５が変位す
る。圧電素子３Ａ、３Ｂが第２図（ｉｉ　）の位置りに
ある場合、圧電素子３Ｂの接触片が変位することによっ
て移動体７がそれとともに移動し、溝部Ｂ−１が圧電素
子３Ｂの位置まで移動すると、圧電素子３Ｂと移動体７
とは接触しなくなり、圧電素子３Ｂによる移動体７の移
動は停止する。この状態では第２図（ｉｉ）に示すよう
に圧電振動子３Ａの位置りは溝部ＡＯから溝部ＡＯとＡ
１の間の位置まで移動した状態と等価となる。時間ｔ１
の経過後次の時間ｔ２の期間ではｔｌとは皮対しこ圧電
素子３Ａに駆動パルスを与え、圧電振動子３Ｂに駆動パ
ルスを与えない。したがって今度は第２図（ｉｉ）（ｉ
ｎ）に示す位置りに溝部Ａ−１がくるまで移動体７は移
動することになる。同様の動作を行えば移動体７は時間
ｔ１経過毎に溝列７Ａ　、７Ｂを構成する溝部の間の距
離の１７２だけ移動することになる。

ここで圧電振動子の接触片の摩耗により接触片と移動体
との圧力が変化する等の原因により移動体の移動スピー
ドがたとえ小さくなったとしても溝部７Ａ　、７Ｂを構
成する溝部の間の距離の１／２だけ移動するのに必要な
時間以上となるように駆動パルスの周期は設定されてい
る６したがって本実施例に依れば圧電振動子と移動とが
接触しつづけることによって圧電振動子の先端の摩耗が
生じて、接触片と移動体の圧力が変化して、移動体７の
移動スピードが変化しても前述の周期ｔ１の駆動パルス
が与えられるとその駆動量は溝部の間隔の１／２どなっ
て一定となるため経年変化による影響が小さい。

本実施例においては圧電振動子３Ａ　、３Ｂを横に並べ
２つの溝列７Ａ、７Ｂの位相を１／２ピッチずらしたが
、溝列７１つとして該溝列に対して圧電振動子３Ａ　、
３Ｂの位置を第４図に示すように一方が溝部、一方が溝
部と溝部との間になるように圧電振動子を設ける位置を
すらすことにより、溝列に対する圧電振動子３Ａ。

３Ｂの位相関係を異ならしめてもよい。

かかる方法に依れば溝列が一つで済み移動体７の幅が小
さい場合にも適用できる。

尚第４図において２１〜２５は第３図に示す駆動パルス
を出力する回路を構成する素子で　　　　、）２１は圧
電振動子に与える高い周波数（数十ＫＨｚ）を発生する
発振器、２２は発振器２１の発振周波数よりも低い周波
数のパルス（第３図における時間幅ｔ１のパルス）を発
生する発振器、２３はインバータ、２４．２５はアンド
ゲートである。また２６はアンドゲート、２７はプリセ
ッタブルダウンカウンタで駆動量設定器２８にて設定さ
ｉた圧電モータの駆動量がしまった際にＢ端子からＬレ
ベルの信号を出力してアンドゲート２６を閉じることに
より、圧電モータの駆動量を制御するための制御回路で
ある。

また本実施例では平面的なリニア状の圧電モータを示し
たが第１図に示すような回転運動を行う圧電モータとし
てもよい。また圧電振動子を移動体側に設はステータに
溝列を設けて構成してもよいことは勿論である。

本実施例においては圧電振動子の移動量を制限するため
溝部を設けたが溝部を設けることなく溝部を設ける筒所
を摩擦係数が小さくすることにより１例えばかかる箇所
に摩擦係数が極めて小さい塗料を施せば、かかる箇所に
て圧電振動子が振動しても移動体に圧電振動子の振動に
よる駆動力は伝わらないようにすることもできる。

く効果〉 以上説明した様に本発明に依れば圧電モータに所定間隔
毎に溝部もしくは摩擦係数の小さい゛部分を有している
部材と、該部材に圧接し、該部材の前記溝部もしくは摩
擦係数の小さい部分との位相関係が異なる複数の圧電振
動子とを設けたので、前記複数の圧電振動子を時分割に
て駆動すれば圧電振動子が振動して前記部材と接触する
ことにより圧電振動子と前記部材の接触面が摩耗してし
まっても圧電モータの動作特性に変化が生じず、経年変
化に対して耐久性の高い圧電モータを提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電モータの構成を説明する概略図、 第２図（ｉ）は本発明の一実施例の圧電モータの要部断
面図、 第２図（１１）は第２図（ｉ）に示した移動体を上方か
らみた平面図、 第２図（ｉｉ）は圧電振動子３Ｂが一定時間駆動するこ
とにより移動体が溝部と溝部との間隔の１／２だけ移動
した状態を示す平面図、第３図は第２図（１）に示した
圧電モータを駆動するための駆動パルスのタイムチャー
ト、第４図は本発明の他の実施例の圧電モータの要部断
面図である。 ３Ａ　、　３Ｂ　　・・・・・・　圧電振動子７　・・
・・・・　移動体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定間隔毎に溝部もしくは摩擦係数の小さい部分
   を有する部材と、該部材に圧接し、該部材の前記溝部も
   しくは摩擦係数の小さい部分との位相関係が異なる複数
   の圧電振動子を具備したことを特徴とする圧電モータ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の圧電モータにおいて
   前記複数の圧電振動子を時分割駆動する制御回路を設け
   たことを特徴とする圧電モータ。