JPS61142978A - 圧電素子を用いたステツプモ−タ - Google Patents
圧電素子を用いたステツプモ−タInfo
- Publication number
- JPS61142978A JPS61142978A JP59265592A JP26559284A JPS61142978A JP S61142978 A JPS61142978 A JP S61142978A JP 59265592 A JP59265592 A JP 59265592A JP 26559284 A JP26559284 A JP 26559284A JP S61142978 A JPS61142978 A JP S61142978A
- Authority
- JP
- Japan
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- cam
- piezoelectric element
- ball bearing
- elements
- step motor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 10
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
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
- H02N2/105—Cycloid or wobble motors; Harmonic traction motors
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、圧電素子の電歪効果を用いたステップモータ
に関するものである。
に関するものである。
従来、小型モータにはマイクロモータ、コアレスモーフ
、ブラシレスモータ、ステップモータ等の多くの種類の
モータが有り、それぞれ優れた特徴を有している。しか
し、これらは何れも磁気の特性を利用しているので、小
型、偏平にしかつ高トルクを発生させるには不向きであ
った。
、ブラシレスモータ、ステップモータ等の多くの種類の
モータが有り、それぞれ優れた特徴を有している。しか
し、これらは何れも磁気の特性を利用しているので、小
型、偏平にしかつ高トルクを発生させるには不向きであ
った。
本発明の目的は、従来にない新しい方式で、小型、偏平
でかつ高トルクを容易に発生し、ステップモータのよう
にディジタル的に回転制御出来る圧電素子を用いたステ
ップモータを提供することにある。
でかつ高トルクを容易に発生し、ステップモータのよう
にディジタル的に回転制御出来る圧電素子を用いたステ
ップモータを提供することにある。
本発明の圧電素子を用いたステップモータは、少なくと
も１箇所に偏平部分を有する形状のカムと、前記カムの
外周に組合された弾性変形するボールベアリングと、朔
記ボールベアリングを取巻く円周の少なくとも一部に沿
って配列された複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子
を支持する圧型素子支持枠とを備え、前記圧電素子の何
れかに順次電圧を印加することにより発生する電歪効果
を用いて前記弾性変形するボールベアリングを前記カム
の回転中心に向って押圧することにより、前記ボールベ
アリングを介して前記カムを回転させることを特徴とし
ている。
も１箇所に偏平部分を有する形状のカムと、前記カムの
外周に組合された弾性変形するボールベアリングと、朔
記ボールベアリングを取巻く円周の少なくとも一部に沿
って配列された複数の圧電素子と、複数の前記圧電素子
を支持する圧型素子支持枠とを備え、前記圧電素子の何
れかに順次電圧を印加することにより発生する電歪効果
を用いて前記弾性変形するボールベアリングを前記カム
の回転中心に向って押圧することにより、前記ボールベ
アリングを介して前記カムを回転させることを特徴とし
ている。
本発明の圧電素子を用いたステップモータは、弾性変形
するボールベアリングと何れかに偏平部分を有する形状
のカムとを組合せる。そこで、前記カムの偏平部分の中
心から少しはずれた位置にボールベアリングを介して外
部から前記カムの回転中心に向って圧力を加えると、前
記ボールベアリングによって常に前記カムの偏平部分の
中心に前記圧力が加わるように前記カムが回転し安定す
る。従って、前記カムに対して圧力を加える位置を回転
するように移していくと、前記カムは前記圧力が加えら
れる位置に追従するように回転する。
するボールベアリングと何れかに偏平部分を有する形状
のカムとを組合せる。そこで、前記カムの偏平部分の中
心から少しはずれた位置にボールベアリングを介して外
部から前記カムの回転中心に向って圧力を加えると、前
記ボールベアリングによって常に前記カムの偏平部分の
中心に前記圧力が加わるように前記カムが回転し安定す
る。従って、前記カムに対して圧力を加える位置を回転
するように移していくと、前記カムは前記圧力が加えら
れる位置に追従するように回転する。
そこで、この原理を利用して前記ボールベアリングを取
巻く円周上に配列された複数の圧電素子の電歪効果によ
り発生される力を前記圧力として加えると、前記カムが
モータのように回転することになる。
巻く円周上に配列された複数の圧電素子の電歪効果によ
り発生される力を前記圧力として加えると、前記カムが
モータのように回転することになる。
第１図は、本発明の圧電素子を用いたステップモータの
第一の実施例を示す斜視図、第２図は、第１図のステッ
プモータの断面図、第３図及び第４図は、第２図を分解
した図である。
第一の実施例を示す斜視図、第２図は、第１図のステッ
プモータの断面図、第３図及び第４図は、第２図を分解
した図である。
このステップモータは、円形状に配列された複数の圧電
素子１０と、これら圧電素子を支持する円筒状の圧電素
子支持枠２０と、圧電素子によって加えられる圧力によ
って弾性変形するボールベアリング３０と、このボール
ベアリングに組合せられ、偏平部分を有する形状のカム
４０とを備えている。複数の圧電素子１０は、第４図に
示すように、圧電素子支持枠２０の内側に円形状に配列
され支持されている。ボールベアリング３０は、第３図
に示すように、弾性変形する弾性外輪３１を備え、ボー
ルベアリングの内輪はカム４０と一体となるように構成
されている。カム４０の形状はほぼ円形状であるが、第
３図に示すように、１箇所の偏平部分Ａを有している。
素子１０と、これら圧電素子を支持する円筒状の圧電素
子支持枠２０と、圧電素子によって加えられる圧力によ
って弾性変形するボールベアリング３０と、このボール
ベアリングに組合せられ、偏平部分を有する形状のカム
４０とを備えている。複数の圧電素子１０は、第４図に
示すように、圧電素子支持枠２０の内側に円形状に配列
され支持されている。ボールベアリング３０は、第３図
に示すように、弾性変形する弾性外輪３１を備え、ボー
ルベアリングの内輪はカム４０と一体となるように構成
されている。カム４０の形状はほぼ円形状であるが、第
３図に示すように、１箇所の偏平部分Ａを有している。
このようなボールベアリング３０とカム４０との組合せ
は、第２図に示すように、円形状に配列された複数の圧
電素子１０がボールベアリング３０を取巻いて支持する
ように配置される。
は、第２図に示すように、円形状に配列された複数の圧
電素子１０がボールベアリング３０を取巻いて支持する
ように配置される。
このような構造のステップモータにおいて、圧電素子１
０に電圧を印加すると、圧電素子は電歪効果を発生して
カム４０の回転中心に向って伸長し、ボールベアリング
３０に圧力を加える。この圧力によってボールベアリン
グが弾性変形し、カム４０の偏平部分Ａの中心から少し
はずれた位置に圧力が加わると、カムの偏平部分Ａの中
心にこの圧力が加わるようにカム４０が回転し安定する
。
０に電圧を印加すると、圧電素子は電歪効果を発生して
カム４０の回転中心に向って伸長し、ボールベアリング
３０に圧力を加える。この圧力によってボールベアリン
グが弾性変形し、カム４０の偏平部分Ａの中心から少し
はずれた位置に圧力が加わると、カムの偏平部分Ａの中
心にこの圧力が加わるようにカム４０が回転し安定する
。
第２図は、伸長した圧電素子１０によって、ボールベア
リング３０を介してカム４０の偏平部分Ａの中心に圧力
が加えられている状態を示す。そこで、圧電素子１０に
印加する電圧を順次隣接する圧電素子に移すように切換
えることで、ボールベアリング３０に加えられる圧力が
順次移動し、カム４０はボールベアリング３０によって
カム４０の偏平部分Ａが常に圧電素子によって圧力が加
えられた位置に追従するように回転する。従って、各圧
電素子に対する印加電圧を一回転するように順次切換え
ることにより、カム４０は一回転する。
リング３０を介してカム４０の偏平部分Ａの中心に圧力
が加えられている状態を示す。そこで、圧電素子１０に
印加する電圧を順次隣接する圧電素子に移すように切換
えることで、ボールベアリング３０に加えられる圧力が
順次移動し、カム４０はボールベアリング３０によって
カム４０の偏平部分Ａが常に圧電素子によって圧力が加
えられた位置に追従するように回転する。従って、各圧
電素子に対する印加電圧を一回転するように順次切換え
ることにより、カム４０は一回転する。
さらに、第２図、第４図からも分かるように、配列され
る圧電素子の数により、カム４０の回転ピッチが決まる
。各圧電素子への電圧の印加方法および切換方法は、当
業者によって容易に類推出来るものであるから説明は省
略する。
る圧電素子の数により、カム４０の回転ピッチが決まる
。各圧電素子への電圧の印加方法および切換方法は、当
業者によって容易に類推出来るものであるから説明は省
略する。
第５図は、本発明の第二の実施例を示す圧電素子を用い
たステップモータの断面図である。このステップモータ
は、第一の実施例と比較して、カム４０が楕円形状をし
ており、２箇所の偏平部分Ｂ、Ｃを有している点が異な
るのみであり、その他の構成は同じである。
たステップモータの断面図である。このステップモータ
は、第一の実施例と比較して、カム４０が楕円形状をし
ており、２箇所の偏平部分Ｂ、Ｃを有している点が異な
るのみであり、その他の構成は同じである。
そこで、圧電素子支持枠２０の直径上に位置する２つの
圧電素子１０ａおよび１０ｂの両方に、又は１つの圧電
素子１０ａ若しくは１０ｂの何れかに対して電圧を印加
し、電歪効果を発生させカム４０に圧力を加える。この
状態でカム４０は安定状態になり、第５図は安定状態に
あるカムの位置を示している。そこで、２つの圧電素子
１０ａと１０ｂに電圧を印加している場合には、各々隣
接する圧電素子に移すように印加電圧を順次切換えるこ
とで、カム４０の偏平部分Ｂ、Ｃが常に電歪効果を発生
した圧電素子の位置に追従するように回転する。さらに
、第１の実施例と同じように各圧電素子に対する印加電
圧を一回転するように順次切換えると、カム４０は追従
して一回転する。
圧電素子１０ａおよび１０ｂの両方に、又は１つの圧電
素子１０ａ若しくは１０ｂの何れかに対して電圧を印加
し、電歪効果を発生させカム４０に圧力を加える。この
状態でカム４０は安定状態になり、第５図は安定状態に
あるカムの位置を示している。そこで、２つの圧電素子
１０ａと１０ｂに電圧を印加している場合には、各々隣
接する圧電素子に移すように印加電圧を順次切換えるこ
とで、カム４０の偏平部分Ｂ、Ｃが常に電歪効果を発生
した圧電素子の位置に追従するように回転する。さらに
、第１の実施例と同じように各圧電素子に対する印加電
圧を一回転するように順次切換えると、カム４０は追従
して一回転する。
また、１つの圧電素子１０ａ又は１０ｂの何れかに電圧
を印加した場合には、第一の実施例と全く同じディジタ
ル的な回転制御により、同じ動作を行わせることができ
る。
を印加した場合には、第一の実施例と全く同じディジタ
ル的な回転制御により、同じ動作を行わせることができ
る。
次に、本発明の第三の実施例の断面図を第６図に示す。
このステップモータは、第一の実施例と比較して、カム
４０の形状を丸みを帯びた正四角形状にし、カム４０の
この形状に応じて円形状に配列した複数の圧電素子の数
を図示のように４分の１に減じ、その結果生じた空間に
ベアリング支持部５０をダミーとして置き、圧電素子の
代りにボールベアリング３０を支持するようにしている
点が異なり、その他の構成は同じである。
４０の形状を丸みを帯びた正四角形状にし、カム４０の
この形状に応じて円形状に配列した複数の圧電素子の数
を図示のように４分の１に減じ、その結果生じた空間に
ベアリング支持部５０をダミーとして置き、圧電素子の
代りにボールベアリング３０を支持するようにしている
点が異なり、その他の構成は同じである。
第６図からも明らかなようにカム４０が丸みを帯びた正
四角形状であるため、カムが９０”回転すると回転前の
状態と同じ状態になる。故に、４分の１円形状に配列さ
れた複数の圧電素子は、カム４０の回転角９０’分をカ
バーするだけで第一の実施例と同じ動作が実現される。
四角形状であるため、カムが９０”回転すると回転前の
状態と同じ状態になる。故に、４分の１円形状に配列さ
れた複数の圧電素子は、カム４０の回転角９０’分をカ
バーするだけで第一の実施例と同じ動作が実現される。
以上、第一の実施例では基本的構成及び動作を説明する
ための実施例を示し、第二、第三の実施例では応用例を
示したが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内で種々の変形、変更が可能である
。例えば、第一〜第三の実施例ではさらに多くの圧電素
子に対して同時に電圧を印加し、高トルクを発生したり
、あるいは第二の実施例において複数の圧電素子を２分
の１円形伏に配列して圧電素子数を減らしかつ多くの圧
電素子に対して同時に電圧を印加して高トルクも発生す
るようにすることもできる。また、カムの形状は、円形
状、楕円形状、丸みを帯びた四角形状に限られるもので
はなく、丸みを帯びた正多角形状とすることも可能であ
る。この場合、多角形の形状に応じて、圧電素子数を減
らすことができることは、第三の実施例と同様である。
ための実施例を示し、第二、第三の実施例では応用例を
示したが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内で種々の変形、変更が可能である
。例えば、第一〜第三の実施例ではさらに多くの圧電素
子に対して同時に電圧を印加し、高トルクを発生したり
、あるいは第二の実施例において複数の圧電素子を２分
の１円形伏に配列して圧電素子数を減らしかつ多くの圧
電素子に対して同時に電圧を印加して高トルクも発生す
るようにすることもできる。また、カムの形状は、円形
状、楕円形状、丸みを帯びた四角形状に限られるもので
はなく、丸みを帯びた正多角形状とすることも可能であ
る。この場合、多角形の形状に応じて、圧電素子数を減
らすことができることは、第三の実施例と同様である。
以上説明したように、本発明の圧電素子を用いたステッ
プモータでは、従来多く用いられていた磁気を利用した
モータとは異なり、圧電素子の電歪効果による大きな発
生力を利用したものであるから、小型かつ偏平となり、
高トルクを発生させることが容易である。又、カムの回
転角度は電圧を印加する圧電素子の位置によって決まる
ため、ステップモータのようにディジタル的に制御可能
となり非常に扱い易いという利点を有している。
プモータでは、従来多く用いられていた磁気を利用した
モータとは異なり、圧電素子の電歪効果による大きな発
生力を利用したものであるから、小型かつ偏平となり、
高トルクを発生させることが容易である。又、カムの回
転角度は電圧を印加する圧電素子の位置によって決まる
ため、ステップモータのようにディジタル的に制御可能
となり非常に扱い易いという利点を有している。
第１図は、本発明の第一の実施例を示す斜視図、第２図
は、第１図の実施例の断面図、 第３図および第４図は、第２図の分解図、第５図は、本
発明の第二の実施例の断面図、第６図は、本発明の第三
の実施例の断面図である。 １０．１０ａ、１０ｂ ・・圧電素子 ２０・・・・・圧電素子支持枠 ３０・・・・・ボールベアリング ３１・・・・・弾性外輪 ４０・・・・・カム ５０・・・・・ベアリング支持部 Ａ、Ｂ、Ｃ・・カム４０の偏平部分 第１図 第３図 １Ｑ７ｉ−’を氷ケ 第２図 第４図
は、第１図の実施例の断面図、 第３図および第４図は、第２図の分解図、第５図は、本
発明の第二の実施例の断面図、第６図は、本発明の第三
の実施例の断面図である。 １０．１０ａ、１０ｂ ・・圧電素子 ２０・・・・・圧電素子支持枠 ３０・・・・・ボールベアリング ３１・・・・・弾性外輪 ４０・・・・・カム ５０・・・・・ベアリング支持部 Ａ、Ｂ、Ｃ・・カム４０の偏平部分 第１図 第３図 １Ｑ７ｉ−’を氷ケ 第２図 第４図
Claims (1)
- （１）少なくとも１箇所に偏平部分を有する形状のカム
と、前記カムの外周に組合された弾性変形するボールベ
アリングと、前記ボールベアリングを取巻く円周の少な
くとも一部に沿って配列された複数の圧電素子と、複数
の前記圧電素子を支持する圧電素子支持枠とを備え、前
記圧電素子の何れかに順次電圧を印加することにより発
生する電歪効果を用いて前記弾性変形するボールベアリ
ングを前記カムの回転中心に向って押圧することにより
、前記ボールベアリングを介して前記カムを回転させる
ことを特徴とする圧電素子を用いたステップモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59265592A JPS61142978A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 圧電素子を用いたステツプモ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59265592A JPS61142978A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 圧電素子を用いたステツプモ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61142978A true JPS61142978A (ja) | 1986-06-30 |
Family
ID=17419260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59265592A Pending JPS61142978A (ja) | 1984-12-17 | 1984-12-17 | 圧電素子を用いたステツプモ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61142978A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068565A (en) * | 1989-01-30 | 1991-11-26 | Huang Daxu | Motor conversion mechanism utilizing elastic action |
| US5087852A (en) * | 1990-03-13 | 1992-02-11 | Rockwell International Corporation | Direct current traveling wave motor |
| US5144187A (en) * | 1990-03-23 | 1992-09-01 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric motor |
| RU2621712C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Вращательный пьезоэлектрический двигатель |
-
1984
- 1984-12-17 JP JP59265592A patent/JPS61142978A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5068565A (en) * | 1989-01-30 | 1991-11-26 | Huang Daxu | Motor conversion mechanism utilizing elastic action |
| US5087852A (en) * | 1990-03-13 | 1992-02-11 | Rockwell International Corporation | Direct current traveling wave motor |
| US5144187A (en) * | 1990-03-23 | 1992-09-01 | Rockwell International Corporation | Piezoelectric motor |
| RU2621712C2 (ru) * | 2015-10-15 | 2017-06-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ) | Вращательный пьезоэлектрический двигатель |
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