JPS62196088A - 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】 く産業上の利用分野〉 本発明は振動体上に進行性振動波によシ移動体を駆動す
る振動波モータ特にその振動体の回転止めに関する。

〈従来技術〉 振動波モータは、電歪素子に周波電圧を印加したと色に
生ずる振動運動を回転運動又は−次元運動に変換するも
ので、従来の電磁モータに比べて巻線を必要としないた
め、構造が間単で小型になり、低速回転時にも高トルク
が得られるという利点があり、近年注目されている。

第１図、第２図は従来の振動波モータの駆動原理を示す
もので、第１図は上記モータの振動波の発生状態を示し
ている。振動体１５（通常は金属）に接着された電歪素
子１４ａ、１４ｂは、振動体１５の片側、適寂に離れだ
所に、空間的にλ／４の位相ずれを滴定するように配置
されている。

振ヂｈ体１５を電歪素子１４ａ＋１４ｂの一方の電極と
し、電歪素子１４ａには、交流電源３ａからＶ＝Ｖｏ　
ｓ　ｉｎω１．電歪素子１４ｂには９０°移相器６ｂを
通してλ／４位相のずれたｖ　＝ｖ　ｏ　ｓ　ｉ　ｎ　
（ωｔ±π／２）の交流電圧を印加する前記式中の（＋
）（→が移動体１７を動かす方向によって移相器３ｂで
切換えられる。今、（→側に切換えてあり、電歪索子１
４ｂにはＶ＝Ｖｏθｉｎ（ωｔ−π／２）の電圧が印加
されているとする。電歪素子１４ａだけが単独で電圧Ｖ
＝Ｖｏｓｉｎωｔによシ振動した場合は、同図（〜に示
すような定在波による振動が起り、電歪索子１４１）だ
けが単独で電圧Ｖ　＝　Ｖ、θｉｎ　（ωｔ−π／２）
により撮動した場合は、同図（＃に示すような定在波に
よる撮動が起る。上記位相のずれた２つの交流電圧全同
時に各々の電歪索子１４ａ、１４ｂに印加すると振動波
は進行性になる。げ）は時間ｔ＝２ｎべ／４υ　、　（
ロ）ｔｉｔ＝　π／２ω＋２ｎ　ＫＡυ　、　（ハ）は
　ｔ　＝１ｃ／ＧＪ　＋２ｎφ、に）はｔ＝５に７’２
　ω＋　２　ｎ　Ｋ／Ｑ）の時のもので、振動波の波面
はＸ方向に進行する。

このような進行性の振動波は縦波と横波を伴、なってお
り、第２図に示すように振動体１７の質点Ａについて層
目すると、縦振幅Ｕと横振輸Ｗで反時計方向の回転楕円
運動をしている。撮動体１５の表面には移動体１７が加
圧接触しており振動面の頂点にだけ接触することになる
から（実際には、ある幅をもって面接触している）、頂
点における質点Ａ、Ａ、・・・・・・・・の楕円運動の
縦振幅Ｕの成分に駆動され、移動体１７は矢印Ｎ方向に
移動する。９０°移相器により＋９０°位相をずらせば
振動波は−Ｘ方向に進行し、移動体１７はＮ方向と逆向
きに移動する。

上記のように撮動波モータは振動体の振動により移動体
を摩擦駆動する為、通常大きな振動を振動体に発生する
よう振動体を所望の振動モードで共振させて用いるが、
その場合の振動体の支持方法は、フェルト等の吸振材に
加圧接触させただけである為、ロータが高負荷である場
合、振動体がその反力で回転してしまうという欠点があ
った。例えば−眼レフカメラのレンズ鏡胴等の棺密機器
に組み込んだ際振動体が基準位置よりずれ、振動波モー
タにより制御される焦点調節等の正確な制御が行なわれ
ないといった問題があった。更にその対策として回転止
めを振動体に取り付けた場合振動体の共振状態に悪影響
を与え、第１のモードつ定在波と第２のモードの定在波
で異なってしまい共振周波数が得られなかったりまた共
振状態においても前記各モードの定在波の振巾に差が出
たりする欠点があった。

〈発明の目的〉 本発明は上記欠点を除去すべく、振動波モータの振動体
の回転止めを確実に、しかも振動体の振動に悪影響を与
えないようにする事で、かかる目的の下で、位相差的に
配置又は分極された人相とＢ相とから構成された一対の
電気・機械エネルギー変換素子群の前記Ａ相に第１の周
波電圧を印加し発生する第１の定在波と前記Ｂ相に前記
第１の周波電圧と所定量位相がずれた第２の周波電圧を
印加し発生する第２の定在波との合成により進行性振動
波を発生する振動体と該進行性振動波により摩擦駆動さ
れる移動体とを有する振動波モータに於て前記Ａ相上の
前記第１の定在波の節位置と前記Ｂ相上の前記第２の定
在波の節位置とに振動体の回転止め部材を設けた点に存
する。

本発明の実施例として具体的に振動波モータを組込んだ
一眼レフカメラ用交換レンズに適用した例について説明
する。

第６図は振動波モータを一眼レフカメラ用交換レンズに
適用した際の、レンズの構造を示すものであり、同図に
於いて１は不図示のカメラ本体のレンズ取付部に取り付
けられるマウントを示し、２は回転ネジ、３は前記マウ
ント１と固定ネジ２で一体的に結合される固定筒を示す
。

４は裏蓋で前記マウント１とは弾性部４Ｉ！Ｌにより弾
性的に固定鏡筒３側に結合させる。また５は不図示のカ
メラ本体との信号授受をおこなう複数の接点部を示す。

６は後述する振動波モータで回転される回転へりコイド
ネジを有する回転筒で７は前記回転ヘリコイドネジと螺
合する直進筒を示す。

回転筒６が後述する撮動波モータで回転されると、直進
筒７内にある８で示すレンズ部が直進しピント調節が行
なわれる。また、直進筒７は絞９ユニット９を有してお
り絞りユニット９もレンズ部８と一体的に直進する。な
お１０は絞９ユニット９の絞り羽根を駆動するモータの
コイルを示しているが、本発明とは直接関係がないので
、その詳細は省略する。

１１は皿バネで構成され、固定筒３内に挿入される。皿
バネ１１は１，２で示す座金、１３で示すフェルト等の
材質から成る振動吸収体を重ね該振動吸収体１５＠には
、複数の電歪素子１４を位相差的に配列するか、または
複数に位相差的に分極処理された電歪素子１°４を断面
形状が台形型の環状の振動体１５に接合し、前記電歪素
子１４に不図示の電源より電圧を印加し、前記振動体１
５に進行性振動波を発生させる。

鍔部１７ａを有する移動体１７は前記回転筒６とは１８
で示すゴム環を介して１９で示すピンで一体的に結合さ
せ、振動体１５に発生する進行性振動波で移動体１７と
一体的に回転筒６を回転させる。前記回転筒６にはＶ溝
６ａを設け、２０で示す複数個のボールを前記固定筒３
に嵌合されたボール受け２１と前記固定筒６と螺合した
ボール押え２２で保持し回転筒６の摩擦抵抗を減らし回
転の円滑化をはかつている。

前記皿バネ１１によって光軸方向に付勢されることによ
って、前記振動体１５と前記鍔部１７ａを有する移動体
１７とは加圧接触し、前記振動体１５によって発生され
た進行性撮動波により前記移動体１７は摩擦駆動される
。５０は電歪素子の回転を阻止する回転止め部材である
。

次に電歪素子１４を分極処理して用いる場合の例につい
て第４図を参照して説明する。電歪素子１４ａは第４図
（ａ）に示すように二つの分極処理部１４ａ、１４ｂを
持ち、その各々の分極処理は複数にされている。この分
極処理部１４ａと１４ｂは物理的に波長λ／４ずれてい
る。同図で（÷）・（−）の表示は互いに分極処理の方
向が異なることを示し電圧を印加したとき（＋）は伸び
（→は縮むように変移することを示している。（＋）部
と（０部の和によって定まる長さは入力する周波数によ
って定まる一波長λ分の長さに相当する。電歪素子１４
の円周は（＋）部とく−）部の和によって定まる長さの
自然数倍で、同図では６倍分の円周を持っている。

第４図（ｂ）は電歪素子１４の上面（振動体側）の電極
１４ｃで振動体側に接地しくＣ）は電歪素子１４の下面
（振動力吸収体側）の電極パターン１４４，１４ｅ、１
４ｆ。

１４ｇを示し、１４ｄは分極処理部１４ａに１４ｅは分
極処理部１４ｔ）に対応する位置に設けられ、１４ｆは
共振周波数を検知するセンサー用電極部で１４ｇは１４
ｃと同電位で接地され前配電歪素子の下面側で不図示の
リード線に接続され、各々対応する分極処理部１４ａ、
１４ｂに電圧が印加される。

次に第５図は電歪素子１４の構成及び振動モードを示す
平面図で扇状の部分が（÷）（−）の記号で示す厚み方
向に分極処理されている。

１４ａで示される人相の電歪素子群に交流電圧Ｖ　＝　
Ｖｏ日１ｎωｔを印加すると、１００ａで示される人相
の振動モードの定在波が発生し、またλ／４位相のずれ
た位置にある１４ｂで示されるＢ相の電歪素子群に交流
電圧Ｖ＝±Ｖｏ　ｃｏθＱルを印加すると１００ｂで示
されるＢ相の振動モードの定在波が発生する。

これら２つの撮動モードを合成すると、電歪素子１４に
接合される振動体１５に進行性振動波が発生する。但し
前記Ｖ　＝　Ｖｏｃｏｅωｔの信号子。

−を切り換えることにより進行方向が切換わる。

回転止め用部材５０は第５図に示すようにＡ相、Ｂ相の
定在波の節位置で、しかも線対称の位置に２個接合して
いる。

第６図〜８図は、本実施例の効果を示す図でインピーダ
ンスアナライザを用いた実測値を示す。

第６〜８図の（ａ）は人相、Ｂ相の周波数に対するイン
ピーダンス特性で、第６〜８図の（１））は人相、Ｂ相
のアドミッタンス円を表わしている。

第６図（ａ）　＋　（ｂ）は前記回転止め用部材５ｏが
全く接合されていない場合で、機械的共振点Ｐ（実軸最
大点）に於てＡ相、Ｂ相の値がほぼ等しいことを示して
いる。

第７図（ａ）　、　（ｂ）は前記回転止め部材５ｏがＢ
相定在波の節位置にのみ１個接合されている場合である
。この時、機械的共振点はＡ相がＰａ、　Ｂ相がｐｂと
なり、人相の機械的共振点Ｐａは第６図の回転止め部材
が全くない時の機械的共振点Ｐと比較してほとんど変化
しないが、Ｂ相の機械的共振点ｐｂはアドミッタンスＧ
が低下していることがわかる。これは一定交流電圧を印
加した場合、Ａ相、Ｂ相に消費される電力を夫々（人相
）、（Ｂ相）とすると（人相）〉（Ｂ相）となり人相と
Ｂ相とで消費される電力が不均衡となり、振動波モータ
の駆動効率が低下する。

第８図（ａ）　、　（ｔ））は同一の形状、寸法、材質
の回転止めが第５図に示す人相による定在波の節位置で
、電歪素子Ｍａ群中に、Ｂ相による定在波の節位置で電
歪素子１４１）群中に設置した場合のインピーダンス特
性と、アドミッタンス特性を示した図である。機械的共
振点Ｐ′は人相、Ｂ相共にほば等しく第６図に示した様
に回転止め用部材がない場合と同じであり、人相、Ｂ相
のバランスが良い振動体となっていることがわかる。

上記の実施例では振動体の回転用部材を、電歪素子に直
接接合したが第３図に於ける振動体あるいは電歪素子と
弾性体の間に取υつけても同様の効果がある。また、電
歪素子あるいは弾性体に溝や穴等で回転止め部材を設け
てもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように、人相、Ｂ相による定在波の節位置
に回転止め用部材を配置することで、振動体の振動に悪
影響を与えることなく確実な回転止めが可能となり、モ
ータの効率が上昇する効果を有する特に精密な精度を要
求されるカメラのレンズｗ、箇等に振動波モータを組み
込んだ場合には確実に振動体を固定でき多大な効果を示
すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２ｖＩは振動波モータの作動説明図、第３図
は振動波モータを組み込んだ一眼レフレックスカメラレ
ンズの断面図、 第４図（ａ）　、　（ｂ）　、　（Ｃ）は電歪素子の分
極状態、表面、裏面を表す図、 第５図は電歪素子に発生する定在波モードを示す図、 ｗＪ６図（、ａ）　、　（ｂ）は振動体に回転止め用部
材がない状態での電歪素子のインピーダンス、アドミッ
タンス特性を示す凶、 第７図（ａ）　ｐ　（ｂ）はＳ動体に１つ回転止め用部
材がある状態での、電歪素子のインピーダンス、アドミ
ッタンス時性を示す図、 第８図（ａ）　、　（匈は振＃捧に２つ回転止め用部材
かある状態での、電歪素子のインピーダンス。 アドミッタンス特性を示す図である。 １４・・・電歪素子 １５・・・振動体 １３・・・振動吸収体 ５０・・・回転止め部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 位相差的に配置又は分極されたＡ相とＢ相とから構成さ
   れた一対の電気−機械エネルギー変換素子群の前記Ａ相
   に第１の周波電圧を印加することにより発生する第１の
   定在波と前記Ｂ相に前記第１の周波電圧と所定量位相が
   ずれた第２の周波電圧を印加することにより発生する第
   ２の定在波との合成により進行性振動波を発生する振動
   体と、該進行性振動波により摩擦駆動される移動体とを
   有する振動波モータに於て、前記Ａ相上の前記第１の定
   在波の節位置と前記Ｂ相上の前記第２の定在波の節位置
   とに振動体の回転止め部材を設けたことを特徴とする振
   動波モータ。