JPS62217874A - 高電圧発生を防止した超音波モ−タ - Google Patents
高電圧発生を防止した超音波モ−タInfo
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- JPS62217874A JPS62217874A JP61059496A JP5949686A JPS62217874A JP S62217874 A JPS62217874 A JP S62217874A JP 61059496 A JP61059496 A JP 61059496A JP 5949686 A JP5949686 A JP 5949686A JP S62217874 A JPS62217874 A JP S62217874A
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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
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- 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
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-
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- H02N2/0075—Electrical details, e.g. drive or control circuits or methods
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〕
本発明は圧電体を用いた超音波モータに係わり、さらに
詳しくは焦電効果、圧電効果による高電圧発生の防止に
関する。
詳しくは焦電効果、圧電効果による高電圧発生の防止に
関する。
最近本発明者が特願昭５９−２２８００５号ほかで提案
した超音波ねじり楕円振動子を用いた超音波モータ及び
進行波型超音波モータが注目を集め、実用化が強力に進
められている。これら超音波モータには回転型と直進型
及びその変型などがあるが、いづれも圧電体を用いて、
電気入力を超音波振動のエネルギーに変換している。し
たがって、一般に運転中は電気−機械変換損失に伴って
温度上昇し、休止すると再び室温まで冷える。そこで、
モータの端子間を開放して運転を停止すると、室温まで
の温度差のため、圧電体の焦電効果による高電圧電荷が
休止中に端子間に蓄積され、端子に人体が触れて感電す
るとか、火花放電を生じて起爆、引火事故の原因になる
とか、或いは再運転のためスイッチを入れた途端にこの
高電圧電荷によって電源装置が破壊されるなどの欠点が
あった。
した超音波ねじり楕円振動子を用いた超音波モータ及び
進行波型超音波モータが注目を集め、実用化が強力に進
められている。これら超音波モータには回転型と直進型
及びその変型などがあるが、いづれも圧電体を用いて、
電気入力を超音波振動のエネルギーに変換している。し
たがって、一般に運転中は電気−機械変換損失に伴って
温度上昇し、休止すると再び室温まで冷える。そこで、
モータの端子間を開放して運転を停止すると、室温まで
の温度差のため、圧電体の焦電効果による高電圧電荷が
休止中に端子間に蓄積され、端子に人体が触れて感電す
るとか、火花放電を生じて起爆、引火事故の原因になる
とか、或いは再運転のためスイッチを入れた途端にこの
高電圧電荷によって電源装置が破壊されるなどの欠点が
あった。
この発明は、上記従来の圧電超音波モータの焦電効果、
圧電効果に伴う高電圧電荷の発生という宿命的欠点を解
決し、以って安全性に優れた超音波モータを提供するこ
とを目的とする。
圧電効果に伴う高電圧電荷の発生という宿命的欠点を解
決し、以って安全性に優れた超音波モータを提供するこ
とを目的とする。
上記目的は、圧電超音波モータにおける圧電素子の電極
間に該モータの動作インピーダンスより十分高く、放電
時定数が熱時定数より十分低くなる値の抵抗体を並列接
続することによって達成される。
間に該モータの動作インピーダンスより十分高く、放電
時定数が熱時定数より十分低くなる値の抵抗体を並列接
続することによって達成される。
圧電体によって超音波振動を発生する固定子の端面に圧
着された移動子に摩擦力を介して移動トルクを発生させ
る超音波モータでは、超音波周波数の電気入力が圧電体
によって超音波振動に変換されているので、この変換損
失によってモータが加熱される。この加熱に伴うモータ
の温度上昇は、モータの構造、モータの設置環境によっ
て異なるが、時には室温との温度差が百度を越すことも
ある。したがって、端子間を開放して停止したモータで
は、休止中に１万ボルトを越す高圧電荷が蓄積されるこ
とにもなる。この電荷の発生は圧電体の焦電効果による
ものであるから阻止することはできないが、端子間に発
生した電荷を常に放置してやれば高圧電荷が蓄積される
ことはない、このためには端子間を抵抗で短絡してやれ
ばよい。抵抗の大きさはモータの動作インピーダンス（
一般に数十ないし数百オーム）より十分高（、放電時定
数が熱時定数より十分低くなる値（数百オームないし数
百メグオーム、一般的には数百キロオーム）の範囲に選
べば良い。
着された移動子に摩擦力を介して移動トルクを発生させ
る超音波モータでは、超音波周波数の電気入力が圧電体
によって超音波振動に変換されているので、この変換損
失によってモータが加熱される。この加熱に伴うモータ
の温度上昇は、モータの構造、モータの設置環境によっ
て異なるが、時には室温との温度差が百度を越すことも
ある。したがって、端子間を開放して停止したモータで
は、休止中に１万ボルトを越す高圧電荷が蓄積されるこ
とにもなる。この電荷の発生は圧電体の焦電効果による
ものであるから阻止することはできないが、端子間に発
生した電荷を常に放置してやれば高圧電荷が蓄積される
ことはない、このためには端子間を抵抗で短絡してやれ
ばよい。抵抗の大きさはモータの動作インピーダンス（
一般に数十ないし数百オーム）より十分高（、放電時定
数が熱時定数より十分低くなる値（数百オームないし数
百メグオーム、一般的には数百キロオーム）の範囲に選
べば良い。
第１図は本発明になる高電圧発生を防止した超音波モー
タの一実施例の説明図である。この超音波モータは、本
発明者が提案した超音波ねじり楕円振動子を固定子とし
て用いたモータであり、既に数十性の先願があるので構
造の説明の詳細は省略し要点のみ述べる。チタンジルコ
ン酸鉛からなるドーナツ状のセラミック圧電素子ｌおよ
び２の電極面にリード線のついた金属薄板からなる端子
板１′および２′を重ね、その外側からアルミニウム円
板状ブロック３および４でサンドイッチ状にはさみ、ア
ルミニウム円板状ブロック４にセットしたキャップボル
ト６の先端をアルミニウム製のねじり結合子５の底面の
ねじ孔にはめ締め付けて一体化した固定子の端面に出力
シャフト７′のついた回転子７をシャフト７′内のベア
リング８とスプリング９に通したボルトｌＯで圧着して
超音波モータを構成した。圧電素子１および２に約４０
ｋＨｚ、 ＩＱＱボルトの交流電圧を印加すると、縦振
動が発生して、ねじり結合子５の円板部５′にボルト６
を支点とした彎曲振動を励振し、その結果、ねじり結合
子５の矩形梁部５′に楕円振動を生じさせ、矩形梁部５
′の端面に圧着された回転子７に摩擦力を介して回転ト
ルクを与え、強力に回転させるものであり、その構造は
特願昭５９−２２８００５号ほかに既述したものと同じ
である。本実施例では、運転中と休止中の温度差によっ
て発生する圧電素子の焦電効果による電荷を放電するた
め、端子板１′および２′の間に１００キロオームの外
付抵抗１１を接続した。
タの一実施例の説明図である。この超音波モータは、本
発明者が提案した超音波ねじり楕円振動子を固定子とし
て用いたモータであり、既に数十性の先願があるので構
造の説明の詳細は省略し要点のみ述べる。チタンジルコ
ン酸鉛からなるドーナツ状のセラミック圧電素子ｌおよ
び２の電極面にリード線のついた金属薄板からなる端子
板１′および２′を重ね、その外側からアルミニウム円
板状ブロック３および４でサンドイッチ状にはさみ、ア
ルミニウム円板状ブロック４にセットしたキャップボル
ト６の先端をアルミニウム製のねじり結合子５の底面の
ねじ孔にはめ締め付けて一体化した固定子の端面に出力
シャフト７′のついた回転子７をシャフト７′内のベア
リング８とスプリング９に通したボルトｌＯで圧着して
超音波モータを構成した。圧電素子１および２に約４０
ｋＨｚ、 ＩＱＱボルトの交流電圧を印加すると、縦振
動が発生して、ねじり結合子５の円板部５′にボルト６
を支点とした彎曲振動を励振し、その結果、ねじり結合
子５の矩形梁部５′に楕円振動を生じさせ、矩形梁部５
′の端面に圧着された回転子７に摩擦力を介して回転ト
ルクを与え、強力に回転させるものであり、その構造は
特願昭５９−２２８００５号ほかに既述したものと同じ
である。本実施例では、運転中と休止中の温度差によっ
て発生する圧電素子の焦電効果による電荷を放電するた
め、端子板１′および２′の間に１００キロオームの外
付抵抗１１を接続した。
第２図は本実施例の超音波モータの等価回路図であり、
超音波モータの共振系を示す点線部１２に対して抵抗１
１が並列接続されていることを示す。
超音波モータの共振系を示す点線部１２に対して抵抗１
１が並列接続されていることを示す。
この場合、モータの動作インピーダンスは約５０オーム
であった。すなわち、超音波モータは種々あるが、等価
回路で表わした場合、第２図に示すように端子間に並列
にモータの動作インピーダンスより十分高く、放電時定
数が熱時定数より十分低くなる値の抵抗１１を接続すれ
ば、モータ動作特性に影響を与えることなく、高電圧の
発生を防止できる。
であった。すなわち、超音波モータは種々あるが、等価
回路で表わした場合、第２図に示すように端子間に並列
にモータの動作インピーダンスより十分高く、放電時定
数が熱時定数より十分低くなる値の抵抗１１を接続すれ
ば、モータ動作特性に影響を与えることなく、高電圧の
発生を防止できる。
実施例２
第３図に示す進行波型リニアモータの固定子を構成する
一対の超音波振動子に関しても同じである。第３図には
超音波伝搬路２５をはさんで配置される一対の振動子の
片方だけが示されている。この振動子もセラミック圧電
素子２１．２２に端子板２１′。
一対の超音波振動子に関しても同じである。第３図には
超音波伝搬路２５をはさんで配置される一対の振動子の
片方だけが示されている。この振動子もセラミック圧電
素子２１．２２に端子板２１′。
２２′とアルミニウムブロック２３．２４を重ね、ボル
ト締めにより一体化した構成となっており、ボルト締め
ランジュバン型振動子という名称で市販されているもの
である。この振動子の圧電素子２１゜２２の端子板２１
′および２２′間に３０キロオームの外付抵抗２６を並
列に接続することにより高電圧の発生を防止できた。こ
の場合、振動子の動作インピーダンスは約１００オーム
であった。なお、この抵抗２６の値は進行波の向きを転
換するためのスイッチング抵抗２７の５オームと比較し
ても十分大きいので、モータの動作特性に顕著な影響を
与えることは無かった。
ト締めにより一体化した構成となっており、ボルト締め
ランジュバン型振動子という名称で市販されているもの
である。この振動子の圧電素子２１゜２２の端子板２１
′および２２′間に３０キロオームの外付抵抗２６を並
列に接続することにより高電圧の発生を防止できた。こ
の場合、振動子の動作インピーダンスは約１００オーム
であった。なお、この抵抗２６の値は進行波の向きを転
換するためのスイッチング抵抗２７の５オームと比較し
ても十分大きいので、モータの動作特性に顕著な影響を
与えることは無かった。
実施例３
第４図は本発明のさらに他の実施例の説明図である。同
図に示すように、放電抵抗を外付けする代わりに、電極
を除く外面に静電防止膜等からなる抵抗膜を被着した圧
電素子を用いて超音波モータを構成することもできる。
図に示すように、放電抵抗を外付けする代わりに、電極
を除く外面に静電防止膜等からなる抵抗膜を被着した圧
電素子を用いて超音波モータを構成することもできる。
この場合も等価回路で示せば第２図と同じであり、圧電
素子３１の電極３２と３３を除く全面に静電防止液、炭
素含有高分子液、導電性ゴム液あるいは透明導電液など
をコーティング処理した薄い抵抗膜３４により、電極間
抵抗を数百キロオームとすることにより目的を達成でき
る。なお、このような抵抗膜の中には数百ボルトの電圧
が印加されると抵抗値が数百オームになり、モータの特
性に全く影響を与えないものが利用できる利点もある。
素子３１の電極３２と３３を除く全面に静電防止液、炭
素含有高分子液、導電性ゴム液あるいは透明導電液など
をコーティング処理した薄い抵抗膜３４により、電極間
抵抗を数百キロオームとすることにより目的を達成でき
る。なお、このような抵抗膜の中には数百ボルトの電圧
が印加されると抵抗値が数百オームになり、モータの特
性に全く影響を与えないものが利用できる利点もある。
さらには、圧電素子の絶縁抵抗自体が数百キロオーム以
下の素子を用いても同様に高電圧の発生を防止できるこ
とは言うまでもない。
下の素子を用いても同様に高電圧の発生を防止できるこ
とは言うまでもない。
以上説明したように、本発明では圧電素子によって超音
波振動を発生する固定子の端面に圧着された移動子に摩
擦力を介して移動トルクを発生させる超音波モータにお
いて、圧電素子の電極間に抵抗体を並列接続して圧電素
子の焦電効果による発生電荷を放電させる構成をとった
から、端子間を開放して運転を停止した場合、休止中に
端子間に電荷が蓄積されることは無（なり、電荷の蓄積
により突然火花放電が発生するとか、端子間に人体か触
れて感電するなどの事故が皆無となり、安全性に優れた
効果があるばかりでなく、運転再開のためモータを電源
と接続した際、電源装置を破壊する心配がなくなり、従
って従来のように電源への接続直前に端子間を短絡し、
放電させるなどの操作も不要となり、使い勝手が改善さ
れた。
波振動を発生する固定子の端面に圧着された移動子に摩
擦力を介して移動トルクを発生させる超音波モータにお
いて、圧電素子の電極間に抵抗体を並列接続して圧電素
子の焦電効果による発生電荷を放電させる構成をとった
から、端子間を開放して運転を停止した場合、休止中に
端子間に電荷が蓄積されることは無（なり、電荷の蓄積
により突然火花放電が発生するとか、端子間に人体か触
れて感電するなどの事故が皆無となり、安全性に優れた
効果があるばかりでなく、運転再開のためモータを電源
と接続した際、電源装置を破壊する心配がなくなり、従
って従来のように電源への接続直前に端子間を短絡し、
放電させるなどの操作も不要となり、使い勝手が改善さ
れた。
第１図は本発明による高電圧発生を防止した超音波モー
タの一実施例を示す一部切断した側面図、第２図は本発
明による高電圧発生を防止した超音波モータの等価回路
図、第３図は本発明による高電圧発生を防止した超音波
モータの中で進行波リニアモータの超音波発生素子の実
施例を示す側面図、第４図は本発明による高電圧発生を
防止した超音波モータの別の実施例に用いた圧電素子を
示す説明図で、（ａ）は斜視図、ｆｂ）は（ａ）図Ａ−
Ａ’線に沿った断面図である。 １、２．２１．２２．３１・・・圧電素子１’、 ２’
、 ２１’、 ２２’・・・端子板３、４．２３．２４
・・・アルミニウムブロック５・・・ねじり結合子 ６・・・キャップボルト ７・・・回転子 １０・・・圧着ボルト １１．２６・・・高電圧発生防止用外付抵抗３２．３３
・・・電極 ３４・・・高電圧発生防止用抵抗膜 代理人弁理士 中 村 純 之 助 牙 １ １！ｉ＋ 才２ｍ 〜７’１ ３ ′＊１ 十４ ｒｌ （Ｑ）
タの一実施例を示す一部切断した側面図、第２図は本発
明による高電圧発生を防止した超音波モータの等価回路
図、第３図は本発明による高電圧発生を防止した超音波
モータの中で進行波リニアモータの超音波発生素子の実
施例を示す側面図、第４図は本発明による高電圧発生を
防止した超音波モータの別の実施例に用いた圧電素子を
示す説明図で、（ａ）は斜視図、ｆｂ）は（ａ）図Ａ−
Ａ’線に沿った断面図である。 １、２．２１．２２．３１・・・圧電素子１’、 ２’
、 ２１’、 ２２’・・・端子板３、４．２３．２４
・・・アルミニウムブロック５・・・ねじり結合子 ６・・・キャップボルト ７・・・回転子 １０・・・圧着ボルト １１．２６・・・高電圧発生防止用外付抵抗３２．３３
・・・電極 ３４・・・高電圧発生防止用抵抗膜 代理人弁理士 中 村 純 之 助 牙 １ １！ｉ＋ 才２ｍ 〜７’１ ３ ′＊１ 十４ ｒｌ （Ｑ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、圧電素子によって超音波振動を発生する固定子の端
面に圧着された移動子に摩擦力を介して移動トルクを発
生させる超音波モータにおいて、圧電素子の電極間に該
モータの動作インピーダンスより十分高く、放電時定数
が熱時定数より十分低くなる値の抵抗体を並列接続した
ことを特徴とする高電圧発生を防止した超音波モータ。 ２、前記抵抗体が外付抵抗であることを特徴とする特許
請求の範囲１に記載の超音波モータ。 ３、前記抵抗体が圧電素子の電極を除く外面に被着した
抵抗膜であることを特徴とする特許請求の範囲１に記載
の超音波モータ。 ４、前記抵抗体の値は数百オームないし数百メグオーム
の範囲内であることを特徴とする特許請求の範囲１に記
載の超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059496A JPS62217874A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 高電圧発生を防止した超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61059496A JPS62217874A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 高電圧発生を防止した超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62217874A true JPS62217874A (ja) | 1987-09-25 |
Family
ID=13114949
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61059496A Pending JPS62217874A (ja) | 1986-03-19 | 1986-03-19 | 高電圧発生を防止した超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62217874A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049493A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 圧電体モジュール |
| JP2015192072A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本セラテック | 圧電アクチュエータ |
| JP2022122898A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-08-23 | 佛山市▲順▼▲徳▼区美的▲電▼▲熱▼▲電▼器制造有限公司 | 電源カプラー、超音波振動装置、超音波振動子、装着アセンブリ、カバーアセンブリ、調理器具及び加熱機器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249877A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Nippon Soken Inc | 積層セラミツク圧電体駆動回路 |
-
1986
- 1986-03-19 JP JP61059496A patent/JPS62217874A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60249877A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-10 | Nippon Soken Inc | 積層セラミツク圧電体駆動回路 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011049493A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Tamura Seisakusho Co Ltd | 圧電体モジュール |
| JP2015192072A (ja) * | 2014-03-28 | 2015-11-02 | 株式会社日本セラテック | 圧電アクチュエータ |
| JP2022122898A (ja) * | 2018-09-28 | 2022-08-23 | 佛山市▲順▼▲徳▼区美的▲電▼▲熱▼▲電▼器制造有限公司 | 電源カプラー、超音波振動装置、超音波振動子、装着アセンブリ、カバーアセンブリ、調理器具及び加熱機器 |
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