JPS63136983A - 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】 ［発明の利用分野］ 本発明は、振動体に電気−機械エネルギー変換素子を複
数個、配列固着し、該変換素子に交流電圧を印加して該
振動体に生ぜしめた曲げ振動の進行波によって、該振動
体と接触する移動体を摩擦駆動するように構成したいわ
ゆる振動波モータにおいて、振動体を支持するための構
成の改良に関する。

［発明の背景］ 始めに、曲げ振動の進行波を利用した振動波モータの原
理を第２図およびその下面図である第３図により説明す
る。同図に示すように、弾性体（例えば金属）よりなる
リング板状の振動体２の下面に第１群の電気−機械エネ
ルギー変換素子１ａ、および第２群の電気−機械エネル
ギー変換素子１ｂが配列固着されている。これら電気−
機械エネルギー変換素子としては圧電素子、電歪素子、
又は磁歪素子などを用いることができるが、以下では圧
電素子で代表する。

先ず第１群圧電素子１ａについて述べると、その全ての
圧電素子１ａの上下面に電極膜（不図示）が設けられて
おり、これら電極は不図示の電気接続手段で上面電極同
志および下面電極同志が電気的に並列接続されていて、
各圧電素子１ａに同時に電圧が印加されるようになって
おり、この電圧印加により各圧電素子は周方向に伸縮す
るように構成されている。そして各圧電素子１ａは、隣
り合うものが互いに逆の極性であるように（すなわち、
一方のものが伸びるとき他方のものが縮むように）、且
つλ／２のピッチを以て周方向に配列されている。

第２群圧電素子１ｂの構成および配列について同様であ
る。

第１群１ａと第２群１ｂとはλ／４の奇数倍だけずらせ
て配置されている。また振動体２の全周の長さはλの整
数倍であるとする。なお、第１群１ａと第２群１ｂとの
間の部分１′は電圧の印加がなく積極的に伸縮作用をし
ない領域である。

このような構成・配列において、第１群圧電素子１ａの
みに交流電圧を印加すると、振動体２は伸びる圧電素子
１ａの部分では下方に凸に、縮む圧電素子１ａの部分で
は上方に凸になるような曲フデ変形をする結果、振動体
２の全周に亙り曲げ振動の定在波（波長λ）が発生する
。この場合、各圧電素子１ａの間の中間位置およびそこ
からλ／２おきの各位置が節になる。

第２群圧電素子１ｂのみに交流電圧を印加したときも同
様に波長λの定在波が発生するが、その節の位置は前記
の定在波のそれに比べてλ／４だけずれたものとなる。

第１群圧電素子１ａに交流電圧を印加すると同時に、そ
れとは電気的に９０°の位相差を持つ交流電圧を第２群
圧電素子１ｂに印加すれば、両者による定在波の合成の
結果、振動体２には周方向に進む曲げＳ勤の進行波が発
生し、その進行方向は上記印加電圧の位相差の正負によ
って決まる。この曲げ振動の進行波においては、振動体
２の厚さの中立面上の点は上下方向振動をするだけであ
るが、振動体２の上面および下面上の点は上下方向振動
および周方向振動の合成された一種の楕円運動をする。

従って、第２図において振動体２を回転しないように適
宜支持しておき、その上面にリング板状の移動体３（不
図示）を加圧接触させておけば、該移動体３は振動体２
の上記楕円運動による摩擦力により駆動されて回転し、
その回転方向は圧電素子群１ａ、ｌｂの印加電圧の位相
差の正負によって選択できる。以上が曲げ撮動進行波を
利用した振動波モータの原理である。

第４図は上記原理に基づく振動波モータの従来例を示す
一部断面図とした側面図であって、１は前記圧電素子群
１ａ、ｌｂを形成している圧電素子板で例えばＰＺＴ　
　（チタン酸ジルコン酸鉛）製であり、２は前記振動体
２に相当する振動体で弾性物質からなり、これに圧電素
子板１を接着しである。振動体２は圧電素子板１と共に
据勅吸収体材（例えばフェルト）を介して基台５に保持
されている。３は前記移動体３に相当する移動体（回転
体）で、軸受け７でブツシュ８を介して固定軸６に回転
可能に支持されている。固定軸６は下端が基台５に取り
付けられており、上部はねじになっている。固定軸６に
は、ブツシュ８の上端にばね９が嵌められ、ナツト１１
がワッシャ１０を介してねじ込まれている。これにより
回転体３は振動体２に押し付けられる。圧電素子１に前
記の如く交流電圧を印加すれば、前記原理によって回転
体３は軸６の周りに回転する。

上記構成においては、振動体２を吸振材４によって支持
しているが、吸振材４の振動吸収によるエネルギー・ロ
スが生ずる。そこでこれを避けるため、特開昭６０−０
９６１８３に示されるように、振動体２の側面から棒状
補助振動体を突出させ、この棒状補助振動体を介して振
動体２を基台に支持することが提案されている。しかし
、棒状補助振動体を振動体１の側面から突出させるため
には振動体２の側面に溝掘り加工後、棒を工大または接
合するなど製作工程が多く、厄介であった。

他方、振動波モータの前述の原理から明らかなように、
振動体２に曲げ振動進行波が発生したとき移動体３と接
する振動体２の面上の点は前述のように回転楕円運動を
するが、この楕円運動の半径は振動体の中立面から鎖点
までの距離に比例する。この事実を利用して、振動体の
移動体との接触面に全周に亙って振動体の半径方向の細
かい溝を刻むことによって振動体の中立面から移動体と
の接触面までの距離を大きくし、これにより、移動体が
振動体によって駆動される速度を向上させようとするこ
とが、例えば特開昭５９−２０１６８５号等に開示され
ている。

［発明の目的］ 本発明の目的は、前記のような吸振材で振動体を支持す
る構成の振動波モータ、又は振動体の側面から突出させ
た棒状補助振動体で振動体を支持する構成の振動波モー
タにおける前記の欠点に鑑み、前記最後に述べたような
振動体の移動体との接触面に半径方向の溝を多数刻んだ
構成の振動波モータにおいて振動体を簡単容易に支持す
る支持手段を提供することを目的とする。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の振動波モータの実施例を説
明するが、振動体２の基台５への支持構造および振動体
に溝部を設ける構造以外の点は、基本的には第４図と同
様の構成を採用してよい。

第１図は本発明の一実施例による振動波モータの振動体
の支持構成を示した斜視図である。

振動体２には、特開昭５９−２０１６８５に開示のよう
に、リング板状移動体３（不図示）との接触面に２ａで
示すような多数の半径方向の溝部を設けている。この溝
２ａは振動体２の全周に設けられている。２ｂは第５図
に示すような板状補助振動体であり、振動体２の溝２ａ
に嵌まる突起部２Ｃを有し、この突起部２Ｃで溝２ａの
底面部に接合され、外側は基台５に固定支持されている
。このように補助振動体２ｂの外側を基台５に固定する
ことによって、振動体２を回転しないように抑えている
。また板状補助振動体２ｂの突起部２Ｃが溝２ａの底面
部に接合されていることによって板状補助振動体２ｂが
ばねになり吸振の役割を果たすので、従来、振動体２の
下に敷いていたフェルト等の吸振材４が不要になる。補
助振動体２ｂは斜視図で見て第６図のように取付用折曲
部２ｄを有していてもよい。

第１図のように補助振動体２ｂは振動体２の周の４ケ所
に設けられている。ところで、このように振動体２の周
に対して部分的に板状補助振動体２ｂを振動体の溝２ａ
に接合する場合、振動体２に厚みムラを生じて波が乱れ
、そのためにモータの効率が悪くなってしまう。そこで
厚みムラをなくすために、第７図に示すように、振動体
の溝のうち補助振動体２ｂの突起部２ｃが嵌まる溝の深
さをあらかじめ補助振動体２ｂの突起部２Ｃの板厚りだ
け他の溝より深くしておくことにより、厚みムラを除去
するのが好ましい。

第８図は、上述のような４ケ所の板状補助振動体２ｂで
振動体２を支持する代りに、全周に亙って支持する板状
補助振動体２ｅを示す。図中、２Ｃは振動体２の半径方
向溝２ａに嵌まり、該溝の底面部に接合される突起部で
ある。

この実施例の場合には部分的厚みムラが少くなり、それ
による波の乱れが少くなる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の振動波モータでは振動体
の半径方向溝に板状補助振動体の突起部を嵌合接合し、
板状補助振動体の外側部を固定支持するのみで振動体を
振動に影響なしに支持でき、製作工程も簡単容易になる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による振動波モータの振動体
の支持構成を示す斜視図、第２図、第３図は振動波モー
タの原理説明図、第４図は振動波モータの従来例を示す
一部断面図とじた側面図、第５図は第１図に用いる板状
補助振動体の平面図、第６図は板状補助振動体の斜視図
、第７図は部分支持の補助振動体を用いる場合に好適な
振動体の溝を示す図、第８図は全周支持の板状補助振動
体の平面図である。 １・・・圧電素子　　　　　２・・・振動体３・・・移
動体（回転体）　５・・・基台２ａ・・・溝 ２ｂ、２ｅ・・・板状補助振動体 ２Ｃ・・・突起部 第１図 第４図 第５図 第７図 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一表面に全周に亙り多数の半径方向の溝が刻まれ
   ているリング状振動体と、該リング状振動体の上記溝が
   刻まれている表面に加圧接触せしめられたリング状面を
   有する移動体と、上記リング状振動体を支持する基台と
   を備え、上記リング状振動体に周方向に進行する曲げ振
   動の進行波を発生させることにより上記移動体を摩擦力
   により回転駆動するように構成した振動波モータにおい
   て、上記リング状振動体の上記溝に嵌入する突起部を有
   する板状補助振動体を設け、該板状補助振動体を上記突
   起部にてリング状振動体の上記溝の底部に接合すると共
   に上記突起部とは反対の側にて前記基台に支持したこと
   を特徴とする振動波モータ。