JPS6231379A - 超音波モータ - Google Patents

超音波モータ

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JPS6231379A
JPS6231379A JP60169520A JP16952085A JPS6231379A JP S6231379 A JPS6231379 A JP S6231379A JP 60169520 A JP60169520 A JP 60169520A JP 16952085 A JP16952085 A JP 16952085A JP S6231379 A JPS6231379 A JP S6231379A
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JP
Japan
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stator
rotor
center
surface wave
wave motor
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JP60169520A
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Shigemasa Sato
重正 佐藤
Tadao Takagi
忠雄 高木
Kazuo Hakamata
和男 袴田
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Nikon Corp
Original Assignee
Nippon Kogaku KK
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

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。

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は超音波振動を利用した表面波モータに関するも
のである。
(発明の背景) 超音波振動を利用した表面波モータは、その駆動原理上
、表面波を発生する固定子と表面波によって駆動される
回転子は、その接触面で摩擦力を得るために加圧されて
いるやそして、高いトルりを得るためには固定子と回転
子との加圧力を高める必要がある。しかしながら、高い
トルクを得るために加圧力を高めると固定子と回転子と
る接触面はその摩擦力によって摩耗し、その摩耗により
生じたごみが固定子及び回転子に付着したり、固定子及
び回転子の接触面の面状態が悪化するなど、表面波モー
タの寿命を短くし且つ得られるトルクも低下させてしま
うという欠点があった。
(発明の目的) 本発明はこれらの欠点を解決し、高いトルクを得るため
に固定子と回転子との加圧力を高めても長寿命で且つ安
定して高いトルクの得られる表面波モータを提供するこ
とを目的とする。
(発明の概要) 本発明は、固定子の中心を回転中心とする回転子の回動
に伴って、前記固定子と前記回転子との接触面に垂直で
且つ前記固定子の中心を通る断面にて、前記固定子と前
記回転子との接触部分の径方向位置及びその接触長の少
なくとも一方が変化するようにしたことを技術的要点と
している。
(実施例) 第1図(A)は本発明の実施例である表面波モータの平
面図、第1図(B)は前記表面波モータの断面図、第2
図は前記表面波モータをユニット化した時の断面図、第
3図(A)及び第3図(B)は前記表面波モータの回転
子の形状を示す構造図、第4図は前記表面波モータの駆
動原理を示す説明図、第5図は前記表面波モータの入力
周波数と振幅との特性曲線を示すグラフである。
第1図(A)及び第1図(B)に示すように、固定子S
は圧電素子2とその圧電素子2に励振され進行波(表面
波)を生じる弾性体1とからなり、この固定子S上に弾
性体1と圧接するリング状回転子3が設置され、この固
定子Sとリング状回転子3とから表面波モータが構成さ
れている。このリング状回転子3は、幅が一定の円環で
あり、その中心0′が固定子Sの中心Oに対して偏心す
るように設けられ、このリング状回転子3は固定子Sの
中心0を回転中心として回動されるように配置されてい
る。この時、このリング状回転子3は、固定された固定
子S上を回動するが、固定子Sに対して任意の偏心量δ
でふれまわることになる。
このように、回転子3の中心と固定子Sの中心とを偏心
させ回転子3を回動させると、第1図(B)に示す断面
図において、固定子Sの表面1a上を固定子Sと回転子
3との接触部1bが、回転子3の回動に伴って回転中心
Oに対して偏心量δの片振幅で単振動することになり、
すなわち、固定子Sの表面la上で回転子3が接触して
いる摩擦接触面が、回転子3の回動により表面la上を
径方向に偏心量δの範囲で移動して時々刻々と固定子S
との接触面が変化していることになる。
従って、従来のように、回転子3と固定子Sとの接触面
が常に変わらずに摩擦接触されているのとは違い、固定
子3の表面1a上を回転子3の接触面が時々刻々と移動
するので、固定子Sの一ケ所が摩耗により削られること
がなく、固定子Sの表面1a全体を効率良く使うことが
できるようになっている。この偏心量δは次に述べる条
件を満足する範囲で任意に決定される。
この条件とは、回転子3が偏心して回動した場合に、常
に固定子Sの表面上を回転子3のリングがはみ出ずに回
動するように設定することである。
ここで、固定子Sの外径をD、内径をdとし、回転子3
の外径をD′、内径をd′とし、固定子Sのリング幅を
a、リング状回転子3のリング幅をbとすると、条件と
しては a>’lδ+b。
δ< (D−D’)/2゜ δ< (d ’ −d) /2 であるように偏心量δを設定する。
第2図は第1図の表面波モータをユニットに構成した構
造図である0表面波モータは筒状のケース10a及び1
0b内に収められており、ケース10aの底に付勢手段
(例えばゴム等の弾性部材)6を、その付勢手段の上に
付勢手段6の付勢力を均等に伝えるための円板5を、そ
の円板5の上に表面波モータの固定子Sの振動を吸振す
る保護用緩衝材4aを固設し、この保護用緩衝材4a上
に表面波モータの固定子Sを配設している。この固定子
Sの回転中心はケース10a及び10bの中心と一致す
るように配設されている。この固定子Sの内径側には、
ケースlOaの内筒に固設されても表面波モータの振動
をケース10aに伝播させないように構成された支持部
7を有している。この支持部7は、固定子Sの内側から
突出し、第2図に示すようにケース10aの内筒に嵌合
するように筒状に形成され、ケースlOaに対して固定
子3を位置決めすると共に固定支持するものであり、固
定子Sと一体に形成されあるいは別部材で形成されてい
ても良い。
この固定子S上には中心が偏心量δだけ偏心している回
転子3が配設され、回転子3上にはその振動を吸収する
緩衝材4bが、更にその緩衝材4b上にリング部材8が
固設されている。リング部材8は、回転子3の回転をス
ムースに行わせる為のボールレース9を介してケース1
0bに配設されている。このリング部材8は、ケース1
0a及びlobの中心が回転中心となるように、ケース
10bの中心と同心に設けされたガイド溝を有し、その
ガイド溝にケースtabの中心にして配設されたボール
レース9がはまりこみ回転自在に構成されている。即ち
、このリング部材8の形状は、回転子3に固設される側
が偏心しており、ケース10bと当接する側が固定子S
の中心と一致する偏心リングとなっている。
従って、このユニット化された表面波モータから動力を
取り出すには、表面波モータにより回動されるリング部
材8の動力を、このユニットを使う機器に応じて適宜取
り出せばよい、例えば、このユニットをカメラの撮影レ
ンズ鏡筒に使えば絞り羽根の駆動やレンズの駆動等に使
える。
以上は本発明の一実施例として回転子3の中心を固定子
Sの中心に対して偏心させた場合について述べたが、こ
れ以外にも第3図(A)及び第3図(B)に示すリング
状回転子が考えられる。第3図(A)に示すように、リ
ング状回転子31は、外径と内径との中心を偏心させた
リング状に構成しても良い。また、第3図(B)に示す
ように、リング状回転子32は、楕円形状に構成しても
良い。
第4図は固定子Sと回転子3との動作原理を示したもの
で、固定子Sは圧電素子2によって屈曲振動を起こし、
表面に進行波を生じている。この時、固定子Sの進行波
は矢印Pの方向へ進み、表面の粒子P1は楕円運動をし
ている。この固定子Sに回転子3を圧接した場合、回転
子3は固定子Sによって表面波を生じ、その進行方向は
矢印Q方向となり、その表面の粒子Q1は同様に楕円運
動を行う。ここで、固定子S及び回転子3はその材質及
び形状により表面波を発生させる振動の振幅が変化し、
固定子及び回転子の振幅を次の3つの場合について考え
る。− 第一に、固定子Sの振幅A、が回転子3の振幅A、より
大きい場合は、即ち第4図の状態では固定子Sと回転子
3との接触は、固定子Sの波の山と回転子3の波の谷と
になる。この場合は、固定子Sと回転子3との接触点に
おいてはそれぞれの粒子P1及びQlの運動が反対方向
となり、表面波モータの駆動力は大きくなる。
第二に、固定子Sの振幅A、と回転子3の振幅A、とが
等しい場合は、固定子Sと回転子3とが全面で接触する
ことになる。この場合は、固定子Sの波の山と谷とで粒
子の運動が反対となるので駆動する力は打ち消し合って
しまう。
第三に、固定子Sの振幅A、が回転子3の振幅A、より
小さい場合は、固定子Sと回転子3との接触は、固定子
Sの波の谷と回転子3の波の山とになる。この場合は、
固定子Sと回転子3との接触点においてはそれぞれの粒
子P1及びQlの運動が反対方向となり、表面波モータ
の駆動力は大きくなり、第4図の運動方向とは逆方向と
なる。
固定子Sと回転子3との防振を考えた場合、回転子3は
その回転を外部機構へ伝えなければならず、固定子Sに
比べて防振を行ないずら(なっている。従って、前述し
た駆動力が太き(なる第一の場合と第三の場合との何方
を選択するかを考えると、回転子3の振幅A3が固定子
Sの振幅A。
より小さくなる第一の場合の方がより良いことになる。
そこで、回転子3の振幅A、が固定子Sの振幅A、より
小さする方法を以下に示す。
第5図は、固定子Sの共振周波数をfs、回転子3の共
振周波数をf3とすると、それぞれの振動数と振幅との
関係を示している。ただし、共振点における固定子Sと
回転子3との振幅は同一振幅であると仮定する。固定子
Sの共振周波数丁。
で回転子3が振動させられる状態では回転子3の振幅A
、が固定子Sの振幅A、より小さくなる。
従って、固定子Sの振幅を1とした場合に、回転子3の
振幅A3が所望される大きさ1/Xとなるように、回転
子3の共振周波数f、を決定するように設計すれば良い
(発明の効果) 以上のように本発明によれば、回転子の接触面がその回
動により摩擦接触される固定子の表面を径方向に移動す
るので、固定子の一ケ所のみ回転子により摩耗されるこ
とがなくなり、そして固定子と回転子との加圧力を高め
ても長寿命で安定した高いトルクが得られるという効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)は本発明の実施例である表面波モータの平
面図、第1図(B)は前記表面波モーフの断面図、第2
図は前記表面波モータをユニット化した時の断面図、第
3図(A)及び第3図(B)は前記表面波モータの回転
子の形状を示す構造図、第4図は前記表面波モータの駆
動原理を示す説明図、第5図は前記表面波モータの入力
周波数と振幅との特性曲線を示すグラフである。 (符号の簡単な説明) 1・・・弾性体、   2・・・圧電素子3.31.3
2・・・回転子 S・・・固定子

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)圧電素子及び該圧電素子によって励振されるリン
    グ状弾性体からなる固定子と、該固定子に圧接され、該
    固定子に生じる表面進行波によって該固定子面上を該固
    定子の中心を回転中心として回動するリング状回転子と
    からなる超音波振動を利用した表面波モータにおいて、 前記固定子と前記回転子との接触面に垂直で且つ前記固
    定子の中心を通る断面にて、前記固定子と前記回転子と
    の接触部分の径方向位置及びその接触長の少なくとも一
    方が前記回転子の回動に伴って変化することを特徴とす
    る超音波振動を利用した表面波モータ。
  2. (2)前記固定子と前記回転子との接触面に垂直で且つ
    前記固定子の中心を通る断面にて、前記固定子と前記回
    転子との接触部分の径方向位置を前記回転子の回動に伴
    って変化させる為に、前記回転子の中心と前記固定子の
    中心とが偏心して配置したことを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項記載の超音波振動を利用した表面波モー
    タ。
  3. (3)前記固定子と前記回転子との接触面に垂直で且つ
    前記固定子の中心を通る断面にて、前記固定子と前記回
    転子との接触長を前記回転子の回動に伴って変化させる
    為に、前記回転子を、楕円状、あるいは内径と外径との
    中心が偏心したリング状に形成したことを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項記載の超音波振動を利用した表
    面波モータ。
JP60169520A 1985-07-31 1985-07-31 超音波モータ Expired - Lifetime JPH0744849B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02227769A (ja) * 1989-01-13 1990-09-10 Internatl Business Mach Corp <Ibm> データ処理システム
WO2012063823A1 (ja) * 2010-11-10 2012-05-18 Negishi Hirokazu 振動波モータ及び同モータを駆動源とする発音装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101958436B1 (ko) * 2017-06-16 2019-03-15 중앙대학교 산학협력단 미세버블 생성 장치 및 방법

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JPS60160386A (ja) * 1984-01-30 1985-08-21 Canon Inc 振動波モ−タ
JPS61227681A (ja) * 1985-03-29 1986-10-09 Canon Inc 振動波モ−タ

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