JPS61210879A - 振動波モ−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】 〈産業上の利用分野） 本発明は、振動体に発生する進行性振動波により移動体
を駆動する振動波モータ、特に円環状の振動体の縦波（
Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ）モードの振、動によって発生
する進行性振動波により移動体を駆動する振動波モータ
に関する。

〈従来技術〉 従来の円環のＥｘｔｅｎｓｉｏｎａｌモードの振動を利
用した回転型振動波モータは、「円環のＥｘｔｅｎｓｉ
ｏｎａｌ振動モードを用いた回転型超音波モータ」日本
音響学会講演論文集昭和５９年１０月１−７−２１に示
されている。かかる文献に示されている振動波モータに
おいては、　　・圧電セラミック（ＰＺＴ）円環の内径
面及び外径面に電極を配置し、円環の径方向に圧電セラ
ミックを分極し、内径面の電極を４区分し、交流を印カ
ロする電極とし、外径面の電極をグランドとし、か？外
径面に接触回転子を摩擦接触させる様に構成されている
。

かかる構成において、内径面の対向する２個の電極にＶ
６ｓｉｎωｔの電圧を印加し、残る２個の電極にＶ６ｃ
ｏｓωｔの電圧を印加すると（ω；Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ
ａｌモードの共振角周波数）Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎａｌモ
ードの１次振動モードの進行波が発生する訳であるが、
かかる文献に示される振動波モータは次の欠点を有して
いた。

即ち、かかる文献に示される振動波モータにおいては、
電極が設けられている外径面に接触回転子を摩擦接触さ
せているため、外径面に設けられた電極に電圧を印加さ
せにくいばかりか、かかる電極と接触回転子が摩擦接触
しているため電極が摩耗し易いという欠点があった。

〈発明の目的〉 本発明は、上述の文献に示された振動波モータの欠点を
解消することを目的とする。

かかる目的の基で本発明は、円環の内径面、外径面に設
けられていた電極を円環のリング平面に電極を形成し、
内径面、外径面のいずれかの面を接触回転子との接触面
とすることを特徴としている。

〈実施例〉 第１図（ａ）（ｂ）は本発明の第１の実施例の振動波モ
ータの円環状電歪素子１の斜視図であり、第１図（＆）
は電歪素子ｌを上面から見た斜視図、第１図（ｂ）は電
歪素子ｌを下面から見た斜視図である。

第１図（＆）、（ｂ）において、電歪素子１の上面に分
割電極２〜５、下面に全面電極６が形成されている。

かかる分割電極２〜５と全面電極６との間に高電圧を印
加して、第１図（Ｃ）に（＋）　　、　（−）として示
す方向に分極処理をする。かかる方向は電歪素子の厚み
方向であって、（＋）は分極方向が図の表から裏方向で
あり、（−）は分極方向が図の裏から表方向である。

ここで電極２と５にＶ６ｓｉｎωｔの電圧を印加し、電
極３と４にＶ。ＣＯ５ωｔの電圧を印加する（ω；Ｅｘ
ｔｅｎｓｉｏｎモードでの共振角周波数）、電極６は接
地する。それぞれの印加電圧により分割電極において電
歪素子の横効果により周方向に伸縮する。その伸縮運動
の合成で円環のＥｘｔｅｎｓｉｏｎａｌ振動モードの進
行波が励起される。

同様に第１図（ｄ）では下面に全面電極６の代りに分割
電極７〜１０が形成されている。夫々の電極の位置は上
面の電ａｉ２〜５に各々２と７．３と８，４と９，５と
１０が対応する様装置されている。尚、分割電極は、全
面電極６を用いて予め分極処理を行った後に該全面電極
６を分割してもかまわない、第１図（ｅ）にその分極方
向を示す０本実施例においては、すべて同じ方向で分極
処理を行っている。

ここで、２と７の間で７を接地してＶＯ５１ｎωｔの印
加電圧、５と１０の間で５を接地してＶｏｓｉｎωｔの
印加電圧、３と８の間で８を接地してｖｏＣＯ８ωｔの
印加電圧、４と９の間で４を接地して■。ＣＯＳωｔの
印加電圧をかけると、第１図（Ｃ）に示した電歪素子１
と全く同様の電圧が印加されることになり、第１図（Ｃ
）に示した電歪素子と同様に円環のＥｘｔｅｎｓｉｏｎ
ａｌ振動モードの進行波が励起される。

かかる上述の実施例に依れば、電極は環状の電歪素子の
上面、下面に設けられているため、電極に電圧を印加す
るため該電極にリード線を半田付するだけでよいという
効果を奏する。

次に、移動体と摩擦接触する電歪素子の外径面にその要
部を拡大した図である第２図（ａ）。

（ｂ）の１２．１３として示す様に耐摩耗材料を用いれ
ば、電歪素子の外径面が移動体との摩擦により摩耗して
しまうことを防止できる。またかかる耐摩耗材料として
導電性の材料を用いた場合には、上面と下面に設けられ
た電極の導通を防ぐため、第２図（ａ）に示す様に電極
と耐摩耗材料との間に間隔１１を設けることが必要であ
る。

またかかる耐摩耗材料はメッキ、蒸着、塗装。

スパッタリングによって電歪素子の外径面に形成させる
ことができる。また移動体との接触面を内径面にする場
合には、かかる耐摩耗材料を内径面に形成すればよい。

また耐摩耗材料の代わりに摩擦係数の大きい材料を用い
れば、出力トルクの向上という効果が得られる。

次に、円環状の電歪素子のリング面に特開昭５８−１７
３９１２号公報にて知られている交差指電極を設けた実
施例について、第３図を用いて説明する。

第３図は電歪素子ｌの平面図であり、該図において、１
４．１５はグランド用電極、１６〜１９は交差指電極で
ある、ここで電極１６及び１７と電極１４及び１５との
間に電極１４．１５をグランドとして正の高電圧を印加
して分極処理を行い、次に電極１８及び１９と電極１４
及び１５との間に電極１８．１９をグランドとして、正
の高電圧を印加して分極処理を行う０次に駆動時に電極
１６．１９にｖ。Ｓｉｎωｔ、電極１７．１８にＶ。ｅ
Ｏ５ωｔの電圧を印加する（ω；Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎモ
ードでの共振角周波数）ことにより、前述した実施例と
同様にＥｘｔ　ｅｎｓ　ｉ　ｏｎモードの進行波を発生
させることができる。

また、かかる実施例において、電歪素子の内径面あるい
は外径面に移動体を摩擦接触させずに、該電歪素子の電
極が設けられていないリング面（第３図における電歪素
子において図に示されている面の裏面）に移動体を摩擦
接触させ、前記電極に印加する電圧の角周波数を屈曲振
動モードでの共振周波数ωＢにすることにより該屈曲振
動モードの進行波を発生させることができる。従って、
第３図に示した電歪素子１の内径面あるし１は外径面に
移動体を摩擦接触させ、かつ前記電歪素子の電極が設け
られていないリング面に移動体を摩擦接触させ、前記電
極に印加する電圧の周波数をＥＸｔｅｎ５ｉ０ｎ振動モ
ードの共振周波数と、屈曲振動モードの共振周波数に切
り換えることにより、前記の２つの移動体を選択して駆
動することができる。

尚ここで、ＥＸｔ　ｅｎ３ｉ　０！１１Ｌｌモードの共
振角周波数ωＥは次の様に表わされ、 ただしγ０は円環の平均半径、Ｅはヤング率、ρは密度
。

屈曲モードの共振角周波数ω８は次の様に表わさＩＰ−
ＩＸ＋１ｙ Ｉｘ、Ｉｙは断面のｘ、ｙ軸に関する断面２次モーメン
ト、νはポアソン比、ｈは円環のたわむ方向の厚さ。

尚、本明細書において、電圧を印加することにより変位
を生じる素子を全て電歪素子として表現した。従ってか
かる電歪素子に圧電素子も含まれるのは勿論である。

〈発明の効果〉 以上説明した様に、従来Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎモードでの
進行波を励起させるため、振動波モータの円環状の電歪
素子の内径面、あるいは外径面に設けられていた電極を
リング平面に設けることにより、かかる電極に電圧を印
加することが容易になるという効果を奏し、また上述の
様に電極をリング平面に設けることにより電歪素子の内
径面、外径面即ち移動体との接触面に耐摩耗材料を形成
することができる様になり、耐摩耗材料、をかかる接触
面に形成すれば、振動波モータの耐久性を向上させるこ
とが容易にできるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の振動波モータの円環状電歪素
子の図面で、（ａ）は上面から見た斜視図、（ｂ）、（
ｄ）は下面から見た斜視図、（ｅ）、（ｅ）は分極方向
を示す平面図、第２図は本発明の第２の実施例の振動波
モータの電歪素子の要部拡大図で、（ａ）は電歪素子の
外径面に導体を形成した実施例、（ｂ）は電歪素子の内
径面に絶縁体を形成した実施例、第３図は他の実施例で
、振動波モータの円環状電歪素子のリング面に設けられ
た電極を交差指電極にした電歪素子の平面図である。 １は電歪素子、２〜５．７〜ｌＯは分割電極、６は全面
電極、１゛１は間隔、１２．１３は表面材料、１４．１
５は交差指電極の接地用電極、１６〜１９は交差指電極
の分割電極。 （ａン　　　　　　　　　　　　（シ）ζｃ　＞　　　
　　　　　　（ｄ） （ｅ） 弓２　図 弔３０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　円環状電歪素子の伸縮運動によって進行性表面波を発
   生させ、該表面波によって移動体を駆動する振動波モー
   タにおいて、前記円環状電歪素子のリング平面に電極を
   設け、該電極にＥｘｔｅｎｓｉｏｎ振動モードの共振周
   波数の周波電圧を印加することを特徴とする振動波モー
   タ。