JPS62201075A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
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- JPS62201075A JPS62201075A JP61042644A JP4264486A JPS62201075A JP S62201075 A JPS62201075 A JP S62201075A JP 61042644 A JP61042644 A JP 61042644A JP 4264486 A JP4264486 A JP 4264486A JP S62201075 A JPS62201075 A JP S62201075A
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- elastic
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- shore hardness
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Links
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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
-
- 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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0065—Friction interface
- H02N2/007—Materials
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】
［発明の技術分野］
この発明は圧電振動子を利用した超音波モータに関する
。
。
［発明の技術的背景とその問題点］
超音波モータは第３図に構成図を示すように圧電振動子
（１）によって弾性振動体（２）に振動を与えると、該
弾性振動体（２）には弾性波（３）が発生し矢印方向に
弾性振動体（２）表面上を伝搬してゆく。このとき、弾
性撮動体（２）表面の質点における弾性波（３）は第４
図に示すように縦振幅と横振幅を持つ楕円運動（４）を
行っており、上記矢印△方向に伝搬する場合は反時計方
向に回転している。
（１）によって弾性振動体（２）に振動を与えると、該
弾性振動体（２）には弾性波（３）が発生し矢印方向に
弾性振動体（２）表面上を伝搬してゆく。このとき、弾
性撮動体（２）表面の質点における弾性波（３）は第４
図に示すように縦振幅と横振幅を持つ楕円運動（４）を
行っており、上記矢印△方向に伝搬する場合は反時計方
向に回転している。
この弾性波（３）は１波長毎に頂点（５）を有しており
弾性振動体（２）に摺動体（６）を加圧接触さぼると、
摺動体（６）は弾性波の頂点（５）のみで弾性振動体（
２）に接するから、楕円運動（４）により摩擦力を得て
矢印Ｂ方向、りなわら弾性波（３）の伝搬方向と逆方向
に移動する。通常第４図の原理からなる直線型の超音波
モータでは圧電振動子（１）は８ａＴｉＯ３やＰＺＴな
どの圧電セラミック、弾性振動体（２）は金属またはプ
ラスデックなどからなる。
弾性振動体（２）に摺動体（６）を加圧接触さぼると、
摺動体（６）は弾性波の頂点（５）のみで弾性振動体（
２）に接するから、楕円運動（４）により摩擦力を得て
矢印Ｂ方向、りなわら弾性波（３）の伝搬方向と逆方向
に移動する。通常第４図の原理からなる直線型の超音波
モータでは圧電振動子（１）は８ａＴｉＯ３やＰＺＴな
どの圧電セラミック、弾性振動体（２）は金属またはプ
ラスデックなどからなる。
また第５図に分解図、第６図に正面図を示す超音波モー
タ（，１回転運動を行うもので、弾性振動体（１２）に
−波長の弾性波が乗るように圧電振動子（１１ａ）にｖ
ｌ−■。Ｓｉｎωｔなる電圧を供給、し、電圧振動子（
１１ｂ）にｖｌと９０’位相を変えたｖ２＝ＶｏＣＯ５
ωｔ１圧電振動子（１１Ｃ）にはさらに９０’位相を変
えたｖ３＝−■ｏＳｉｎωｔ、圧電振動子（１１ｄ）に
は（１１ｃ）よりさらに９０”位相を変えたＶ４＝−Ｖ
。ＣＯＳω【なる電圧を加え、各圧電振動子を駆動する
ことにより前記弾性振動体（１２）に加圧接触させた摺
動体（１６）が回転運動を行うことになる。
タ（，１回転運動を行うもので、弾性振動体（１２）に
−波長の弾性波が乗るように圧電振動子（１１ａ）にｖ
ｌ−■。Ｓｉｎωｔなる電圧を供給、し、電圧振動子（
１１ｂ）にｖｌと９０’位相を変えたｖ２＝ＶｏＣＯ５
ωｔ１圧電振動子（１１Ｃ）にはさらに９０’位相を変
えたｖ３＝−■ｏＳｉｎωｔ、圧電振動子（１１ｄ）に
は（１１ｃ）よりさらに９０”位相を変えたＶ４＝−Ｖ
。ＣＯＳω【なる電圧を加え、各圧電振動子を駆動する
ことにより前記弾性振動体（１２）に加圧接触させた摺
動体（１６）が回転運動を行うことになる。
このような直線型や回転型の超音波モータに於いては、
弾性波の伝搬効率を高めるため、弾性振動体（２）（１
２）には高ヤング率を有する金属などが使用される場合
が多い。しかし、たとえば摺動体（６）（１６）に金属
を使用し、弾性振動体（２）（１２）に直接接触させて
駆動力を得ようとすると、弾性波の振動や摩擦力が騒音
、熱などに変り実用的でなく、前記騒音などをなくすた
めに防振材を用いると、この防振材が弾性波の振動およ
び摩擦力を吸収してしまって十分な駆動力を得ることが
できない問題点がある。
弾性波の伝搬効率を高めるため、弾性振動体（２）（１
２）には高ヤング率を有する金属などが使用される場合
が多い。しかし、たとえば摺動体（６）（１６）に金属
を使用し、弾性振動体（２）（１２）に直接接触させて
駆動力を得ようとすると、弾性波の振動や摩擦力が騒音
、熱などに変り実用的でなく、前記騒音などをなくすた
めに防振材を用いると、この防振材が弾性波の振動およ
び摩擦力を吸収してしまって十分な駆動力を得ることが
できない問題点がある。
このように弾性振動体と該振動体に加圧させる物体との
接触部の材質は実際の使用に際し著しい制約を受けるの
が実状である。
接触部の材質は実際の使用に際し著しい制約を受けるの
が実状である。
［発明の目的１
この発明は弾性撮動体に加圧接触させたｒｆｌ擦材環材
の物体の当接部の硬度を適宜な範囲とすることにより、
トルクが大きく高速、しかもＨ１ａ音が小さく、耐久性
に優れた超音波モータを提供することを目的としたもの
である。
の物体の当接部の硬度を適宜な範囲とすることにより、
トルクが大きく高速、しかもＨ１ａ音が小さく、耐久性
に優れた超音波モータを提供することを目的としたもの
である。
［発明の概要］
この発明になる超音波モータは、圧電振動子を具備した
弾性振動体と、該弾性振動体に加圧接触させた物体とを
具備し、前記圧電撮動子を駆動して前記弾性振動体上に
弾性波を誘起させて該弾性振動体に加圧接触させた物体
または弾性振動体自体を動作させる超音波モータにおい
て、前記弾性振動体に加圧接触させた物体の当接部をロ
ックウェル硬度Ｒ形で４０以上１２０以下、かつショア
硬度Ａ形で４０以上とし該ショア硬度Ａ形で９０を超え
るものについてはショア硬度り形で２０以上７０以下の
硬度を有するゴム、熱硬化性樹脂。
弾性振動体と、該弾性振動体に加圧接触させた物体とを
具備し、前記圧電撮動子を駆動して前記弾性振動体上に
弾性波を誘起させて該弾性振動体に加圧接触させた物体
または弾性振動体自体を動作させる超音波モータにおい
て、前記弾性振動体に加圧接触させた物体の当接部をロ
ックウェル硬度Ｒ形で４０以上１２０以下、かつショア
硬度Ａ形で４０以上とし該ショア硬度Ａ形で９０を超え
るものについてはショア硬度り形で２０以上７０以下の
硬度を有するゴム、熱硬化性樹脂。
熱可塑性樹脂およびこれらの共重合体またはこれらの混
合物から形成してあることを特徴とするものである。
合物から形成してあることを特徴とするものである。
［発明の実施例］
回転型の超音波モータの実施例について述べる。
第１図に正断面図、第２図に分解図を示すように、駆動
力を外部に伝えるためのシャフト（２１）と一体の摺動
体（２２）は、大きなトルクを要求されるものについて
は剛性、耐久性、加工性などを考慮し金属を用いるのが
一般的である。また該摺動体（２２）に取着して一体と
した摩擦材（２３）を介して接触した弾性振動体（２４
） （外径６０ ｔｍ 、内径５０ ｍ ）はジュラル
ミンなどの金属からなり、該弾性振動体（２４）には圧
電振動子（２５） （Ｐ Ｚ Ｔを使用）を取付ける。
力を外部に伝えるためのシャフト（２１）と一体の摺動
体（２２）は、大きなトルクを要求されるものについて
は剛性、耐久性、加工性などを考慮し金属を用いるのが
一般的である。また該摺動体（２２）に取着して一体と
した摩擦材（２３）を介して接触した弾性振動体（２４
） （外径６０ ｔｍ 、内径５０ ｍ ）はジュラル
ミンなどの金属からなり、該弾性振動体（２４）には圧
電振動子（２５） （Ｐ Ｚ Ｔを使用）を取付ける。
前記摩Ｉ！！材（２３）は弾性撮動体（２４）と該弾性
振動体（２４）に加圧接触させた物体、すなわち摺動体
（２２）との当接部を構成しＪＩＳ Ｋ ７２０２
に規定されているロックウェル硬度Ｒ形で４０以上１２
０以下、かつショア硬度Ａ形で４０以上とし、該ショア
硬度Ａ形で９０を超えるものについては、ショア硬度り
形′ｃ２０以上７０以下の硬度を有するＮＲ，ＳＢＲ，
ＯＲ，ＣＲ，ＮＢＲ。
振動体（２４）に加圧接触させた物体、すなわち摺動体
（２２）との当接部を構成しＪＩＳ Ｋ ７２０２
に規定されているロックウェル硬度Ｒ形で４０以上１２
０以下、かつショア硬度Ａ形で４０以上とし、該ショア
硬度Ａ形で９０を超えるものについては、ショア硬度り
形′ｃ２０以上７０以下の硬度を有するＮＲ，ＳＢＲ，
ＯＲ，ＣＲ，ＮＢＲ。
ＥＰＭ、ＥＰ［）Ｍ、アクリルゴム、ウレタンゴム。
シリコンゴム、フッ素ゴムなどのゴム、スヂレン樹脂、
アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、フ
ッ素系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、
ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどの
熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン
樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂、けい素樹
脂。
アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、フ
ッ素系樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、
ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイドなどの
熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂
、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フラン
樹脂、ポリイミド、ジアリルフタレート樹脂、けい素樹
脂。
アルキド樹脂などの熱硬化性樹脂およびＡｓ樹脂。
ＢＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＥＶＡ樹脂、ＦＥＰ樹脂。
ＭＭ樹脂、アセタール共手合樹脂、エポキシ樹脂とシリ
コン樹脂の共重合体やポリエチレン樹脂とスチレン樹脂
との共重合体、ＢＲとＩＩＲの共重合体、ＣＲとＮＢＲ
との共重合体、エポキシ樹脂どＮＢＲの混合物、不飽和
ポリエステル樹脂とＳＢＲの混合物などの如きこれらの
共重合体や２種以上の混合物からなる。そして、前記圧
°電振動子（２５）に接して配されたアブソーバ（２Ｇ
）は、圧電振動子（２５）のＳ動をケース（２７）、封
口蓋（２８）などに伝えないためのものである。なお、
（２９）（３０）はベアリング、（３１）は取付台、（
３２）はさらばねである。摩擦材（２３）にＳＲ，ＡＢ
Ｓ樹脂などを用い、これらを組立て第１図に示すような
超音波モータを作製し、摩ｒ！Ａ材（２３）として用い
た各試料の硬度（ロックウェル硬度Ｒ形、シコア硬度Ａ
形およびショア硬度り形）および該超音波モータの駆動
電圧に対する摺動体（２２）のトルク、回転数、音圧レ
ベル（騒音レベルの意）を下表に示す。この特性【ま実
施例では示さなかった他の熱硬化性樹脂、ゴム、熱可塑
性樹脂およびこれらの共重合体またはこれらの混合物か
ら形成されたものでも硬度が同じであればほぼ同様の結
果を示す。
コン樹脂の共重合体やポリエチレン樹脂とスチレン樹脂
との共重合体、ＢＲとＩＩＲの共重合体、ＣＲとＮＢＲ
との共重合体、エポキシ樹脂どＮＢＲの混合物、不飽和
ポリエステル樹脂とＳＢＲの混合物などの如きこれらの
共重合体や２種以上の混合物からなる。そして、前記圧
°電振動子（２５）に接して配されたアブソーバ（２Ｇ
）は、圧電振動子（２５）のＳ動をケース（２７）、封
口蓋（２８）などに伝えないためのものである。なお、
（２９）（３０）はベアリング、（３１）は取付台、（
３２）はさらばねである。摩擦材（２３）にＳＲ，ＡＢ
Ｓ樹脂などを用い、これらを組立て第１図に示すような
超音波モータを作製し、摩ｒ！Ａ材（２３）として用い
た各試料の硬度（ロックウェル硬度Ｒ形、シコア硬度Ａ
形およびショア硬度り形）および該超音波モータの駆動
電圧に対する摺動体（２２）のトルク、回転数、音圧レ
ベル（騒音レベルの意）を下表に示す。この特性【ま実
施例では示さなかった他の熱硬化性樹脂、ゴム、熱可塑
性樹脂およびこれらの共重合体またはこれらの混合物か
ら形成されたものでも硬度が同じであればほぼ同様の結
果を示す。
この表において、ショア硬度Δ形で９０を超えた場合は
Ａ形よりＤ形で表示する方が適正なので、Ａ形での値は
表示せずＤ形の値のみを表示した。
Ａ形よりＤ形で表示する方が適正なので、Ａ形での値は
表示せずＤ形の値のみを表示した。
以上述べたように回転数、トルク、音圧レベルの品持性
から超音波モータとして使用可能なのはロックウェル硬
度Ｒ形で４０以上１２０以下かつショア硬度Ａ形で４０
以上とし、該ショア硬皮Ａ形で９０を超えるしのについ
てはショア硬度り形で２０以上７０以下の硬度を有する
ものであり、たとえばこれらの硬度に達しない参考例１
はトルク、回転ともＯないし小さく、参考例６．７．８
では回転数の割合には音圧レベルが巽常に高い埴を示し
て適さない。この傾向は実施例に摩擦材として使用した
ものだけでなく、ポリエチレン樹脂。
から超音波モータとして使用可能なのはロックウェル硬
度Ｒ形で４０以上１２０以下かつショア硬度Ａ形で４０
以上とし、該ショア硬皮Ａ形で９０を超えるしのについ
てはショア硬度り形で２０以上７０以下の硬度を有する
ものであり、たとえばこれらの硬度に達しない参考例１
はトルク、回転ともＯないし小さく、参考例６．７．８
では回転数の割合には音圧レベルが巽常に高い埴を示し
て適さない。この傾向は実施例に摩擦材として使用した
ものだけでなく、ポリエチレン樹脂。
ボリフェニレンリルフフイド、ポリアミド樹脂。
アクリル樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル樹脂。
ｊ３！化ビニリデン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリスチ
レン樹脂などの熱可塑性樹脂やその他の熱硬化性樹脂、
ゴムおよびこれらの共用合体やこれらを２梗以上混合し
たものからなるものでも同様であることをＷｌ ａした
。そして、構成として第１図。
レン樹脂などの熱可塑性樹脂やその他の熱硬化性樹脂、
ゴムおよびこれらの共用合体やこれらを２梗以上混合し
たものからなるものでも同様であることをＷｌ ａした
。そして、構成として第１図。
第２図に示した実施例では摩擦材（２３）を摺動体（２
２）に取着して一体化した場合について述べたが、摺動
体（２２）と弾性撮動体（２４）との間に介挿したのみ
でもよく、弾性振動体に取付けた構成でも同様の効果を
得ることができる。また実施例では回転型の超音波モー
タについて述べたがリニア型の超音波モータでも同様な
効果が１ｑられ、この場合は大きな移動速度と大きい推
力を得ることができる。
２）に取着して一体化した場合について述べたが、摺動
体（２２）と弾性撮動体（２４）との間に介挿したのみ
でもよく、弾性振動体に取付けた構成でも同様の効果を
得ることができる。また実施例では回転型の超音波モー
タについて述べたがリニア型の超音波モータでも同様な
効果が１ｑられ、この場合は大きな移動速度と大きい推
力を得ることができる。
［発明の効果］
この発明によればロックウェル硬度Ｒ形で４０以上１２
０以下かつシコア硬度Ａ形で４０以上とし、該ショア硬
度Δ形で９０を超えるものについてはショア硬度２０以
上７０以下の硬度範囲を有する摩擦材などの弾性振動体
に加圧させた物体を用いることによって、トルクおよび
回転数が太きく 、’Ａ Ｍの小さい超音波モータを得
ることができる。
０以下かつシコア硬度Ａ形で４０以上とし、該ショア硬
度Δ形で９０を超えるものについてはショア硬度２０以
上７０以下の硬度範囲を有する摩擦材などの弾性振動体
に加圧させた物体を用いることによって、トルクおよび
回転数が太きく 、’Ａ Ｍの小さい超音波モータを得
ることができる。
第１図は本発明になる回転型超音波モータの構成を示ず
正断面図、第２図は第１図に示した超音波モータの分解
図、第３図は直線型超音波モータの構成図、第４図は超
音波モータの動作原理を示す説明図、第５図は従来の回
転型超音波モータを示す分解図、第６図は第５図に示し
た超音波モータの正面図である。 （２２）・・・・・・摺動体 （２３）・・・・
・・￥Ｅ擦環材２４）・・・・・・弾性振動体 （２
５）・・・・・・圧電振動子（２７）・・・・・・ケー
ス （２８）・・・・・・封口蓋特 許 出
願 人 マルコン電子株式会社 超音波モータの正断面図 第１図 超音波モータの分解図 直線型超音波モータの構成図 第３図
正断面図、第２図は第１図に示した超音波モータの分解
図、第３図は直線型超音波モータの構成図、第４図は超
音波モータの動作原理を示す説明図、第５図は従来の回
転型超音波モータを示す分解図、第６図は第５図に示し
た超音波モータの正面図である。 （２２）・・・・・・摺動体 （２３）・・・・
・・￥Ｅ擦環材２４）・・・・・・弾性振動体 （２
５）・・・・・・圧電振動子（２７）・・・・・・ケー
ス （２８）・・・・・・封口蓋特 許 出
願 人 マルコン電子株式会社 超音波モータの正断面図 第１図 超音波モータの分解図 直線型超音波モータの構成図 第３図
Claims (1)
- （１）圧電振動子を具備した弾性振動体と、該弾性振動
体に加圧接触させた物体とを具備し、前記圧電振動子を
駆動して前記弾性振動体上に弾性波を誘起させて該弾性
振動体に加圧接触させた物体または弾性振動体自体を動
作させる超音波モータにおいて、前記弾性振動体に加圧
接触させた物体の当接部をロックウェル硬度Ｒ形で４０
以上１２０以下、かつシヨア硬度Ａ形で４０以上とし、
該シヨア硬度Ａ形で９０を超えるものについてはシヨア
硬度Ｄ形で２０以上７０以下の硬度を有するゴム、熱硬
化性樹脂、熱可塑性樹脂およびこれらの共重合体または
これらの混合物から形成してあることを特徴とする超音
波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042644A JPS62201075A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61042644A JPS62201075A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62201075A true JPS62201075A (ja) | 1987-09-04 |
Family
ID=12641721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61042644A Pending JPS62201075A (ja) | 1986-02-26 | 1986-02-26 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62201075A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7642696B2 (en) | 2007-07-11 | 2010-01-05 | Panasonic Corporation | Vibration actuator and drive unit including the same |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200778A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波駆動モ−タ |
-
1986
- 1986-02-26 JP JP61042644A patent/JPS62201075A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200778A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波駆動モ−タ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7642696B2 (en) | 2007-07-11 | 2010-01-05 | Panasonic Corporation | Vibration actuator and drive unit including the same |
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