JPS62239876A - 圧電モ−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］ 本発明は圧電素子の（駆動を直進ないし回転運動に変換
する圧電モータに関する。

［従来の技術］ 圧電モータは圧電素子の強力な振動エネルギーを回転力
等に変換するもので、従来の電磁力を利用したモータに
比して構造簡単で小型かつ強力なモータを得ることがで
き、近年広い分野でその実用化のための研究開発がなさ
れている。

圧電モータの一般的概念は、圧電素子の往復振動する先
端を周期的に出力部材に当接せしめて摩擦力によりこれ
を回転ないし直進ししめるものである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記圧電素子としては、比較的大きな撮動振
幅が得られる板状体が多用されているが、板状体とした
場合の変位も出力部材を直接駆動するには充分でなく、
従来は上記圧電素子と出力部材間に変位拡大機構を設け
ている。そして、これがより一層の圧電モータの小型化
および簡易化の制約となっていた。

本発明はかかる問題点に鑑み、圧電振動板の形状を改良
することにより大きな撮動振幅を１９、これにより変位
拡大機構を要せず、充分に強力で小型かつ構造簡単な圧
電モータを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図、第２図で説明り−ると、出力部
材２に先端を当接ぜしめて設けた圧電素子１は、全体を
板状となし、かつ板面には恢き穴１３か形成しておる。

［作用効果］ ↑友き穴１３を形成した板状圧電素子１の先端は、同一
の励娠電圧源によっても従来のものに比して格段に大き
な撮動変位を示し、これにより変位拡大機構を要しない
小型かつ強力な圧電モータが実現される。

［実施例］ 第１図に本発明の圧電モータの断面図を示す。

図において、モータハウジング７内には出力回転軸３に
支持せしめて出力部材だるロータ２が設けである。ロー
タ２は外周部２１の板厚を中心部のそれに比して段付き
に厚くなしたセラミック円板であり、中心部に上記回転
軸３を貫通せしめるとともに、間通部周縁の両側面（一
方のみ図示）に当接ぜしめた取付用金属リング仮３１に
より回転軸３に固定されている。

ロータ２の上方には圧電板１が配設され、その基板１２
はハウジング壁に固定支持されるとともに先端１１はロ
ータ２の頂面に接している。圧電板１は本実施例ではチ
タン酸ジルコン酸鉛を主成分とηるＰ　７丁セラミック
よりなり、その先端部は、第２図に示す如く、先端］１
に向けて漸次幅を小さくしである。そして、圧電板１の
板面には円形の抜き穴１３が設けである。圧電板１には
両面全面に蒸着等により通電電極（四路）が形成され、
これら電極はリード線を介して交流電源に接続して必る
。また、上記先端部には電極上に撮動吸収材としてのフ
ェルト１４が貼着しである。本実施例において、基端１
２および先端１１の各寸法、１！１、Ｉ。と扱き穴１３
の直径ｒは、それぞれ２２ｍｍ、１２ＩＩ１ｍ１８ＩＩ
ｌ１１１である。

上記圧電板１は水平面に対して角度θ（第１図〉傾斜ぜ
しめてあり、これに設けた上記フェルト１４に先端を当
接せしめて押付板４が配設しておる。

押付板４の基端は支軸４１に巻きつけて必って、支軸４
１回りに回動自在でおる。上記押付板４の上方にはハウ
ジング壁にポルト５が立設してあり、該ボルト５と押付
板４間には、これらにそれぞれ設けた振動吸収用ゴム板
６１．６２を介してコイルハネ６が設置しである。しか
して、ハネ６により押付板４は下方へ付勢され、圧電板
１をロータ２外周面に一定圧で押し付けている。

上記ホルト５はハウジング壁に設けたロックナラｉ〜５
１に螺合しており、該ホルト５を回転上下せしめて上記
圧電板１の押付圧を調整することができる。なお、上記
角度θは約３０度とした。

上記構造の圧電モータにおいて、圧電板１の共（辰周波
数（本実施例では５７ＫＨｚ＞に等しい交流電圧をこれ
に印加づると電圧の極性に応じて伸縮変形し、ロータ２
を周期的に接線方向へ押圧して回転ｕしめる。これを第
３図に示す。

図は圧電板１の変形を拡大して描いており、交流電源８
から正電圧が印加されると、図の実線の如く、圧電板１
は厚さ方向へ伸長するとともに長さ方向へは収縮する。

一方、負電圧が印加されると、図の破線の如く、圧電板
１は厚さ方向へ収縮するとともに長さ方向へは伸長する
。これら伸縮はヒステリシスを有して行なわれ、この結
果、各端部は図示の如く楕円軌道を描いて往復移動する
。

かくして、圧電板１の先端１１をロータ２に当接せしめ
ることにより、正電圧から負電圧へと印加電圧か変化す
る過程で上記先端１１はロータ２に強く押し付りられ、
ロータ２を矢印の方向へ回転せしめる。

圧電板１の伸縮変形量は扱き穴１３を設けたことにより
大きなものとなり、同一電源を使用した場合のモータの
出力回転数およびｌ・ルクは、第４図線Ｘに示す如く、
抜き穴１３のない従来の圧電板を使用した場合（線ｙ）
に比していずれも大幅に改善８れる。

扱き穴１３を設けたことにより圧電板１の変形量か増加
する原因としては、圧電板１仝体が環状となるため先端
１１の伸縮自由度が増すことによると思われる。

また、本実施例では、フェル１〜１４Ｊ−３よびゴム板
６１．６２を設けたことにより、圧電板１の（駆動はハ
ウジング７へ伝達することなく阻止される。

第５図には本発明の伯の実施例を示し、複数の圧電板１
Ａ、１Ｂ、１Ｃ１１Ｄを設けてこれらをロータ２の外周
に当接せしめることにより、ざらにモータの出力トルク
を増大せしめることができる。　第６図には本発明のさ
らに他の実施例を示し、押付板４を使用することなく、
コイルバネ６により直接圧電板１を押圧するものでおる
。圧電板１の幅がバネ６の径に比してそれ程大きくない
場合には、かかる構造とすることによりざらに簡素化が
図られ得る。

第７図には本発明にお（プる圧電板１の他の形状を示す
。図の（ａ）〜（ｈ）に示す如く、種々の形状が使用で
き、先端１１の幅寸法は圧電板１の最大幅とその約１／
２の間で適当に選択すると最とも効率の良い撮動伝達が
行ない得る。また、央き穴１３の開口面積比は機械的強
度を過度に低下せしめることのない範囲で大きくするの
が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示し、第１図
はモータの全体断面図、第２図は圧電板の平面図、第３
図は圧電板の概略側面図、第４図はモータの出力１〜ル
ク一回転数曲線、第５図は本発明の仙の実施例を承りモ
ータの全体断面図、第６図は本発明のざらに他の実施例
を示すし一夕の全体断面図、第７図は圧電板の他の形状
を示す平面図でおる。 １・・・・・・圧電板（圧電素子） １１・・・・・・先端 １３・・・・・・（友き穴 ２・・・・・・ロータ（出力部材） ３・・・・・・回転軸 ４・・・・・・押イ」板 ５・・・・・・ボルト ６・・・・・・コイルバネ 第１図 第２図 第３図 第４回 ＯＯ２０，４０６０，８ トルク（にｇ−ｃｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電素子の往復運動する先端を往路ないし復路の一方
   で出力部材に周期的に圧説せしめてこれを直進ないし回
   転せしめる圧電モータにおいて、上記圧電素子を板状と
   なすとともに板面には抜き穴を形成したことを特徴とす
   る圧電モータ。