JPS63167683A - 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） この発明は圧電モータに関し、特に超音波帯の固体共振
に基づく進行波を利用する圧電モータに関する。

（従来技術） この種の従来の圧電モータでは、面外撓み振動、伸縮振
動および面内撓み振動などの振動を利用して、断面四角
形のリング状の振動体の表面に進行波が励振され、この
進行波によって、振動体に圧接されたロータに回転力が
与えられる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の圧電モータでは、ロータに回転力を与えるための
進行波力ｊ１各種振動による定在波を重ね合わせること
によって得られる。このような進行波は、定在波のノー
ド点が時間とともに移動するものと捉えることができる
ので、いずれの振動モードを利用した従°来の圧電モー
タにも、固定ノード点が存在しない、そのため、従来の
圧電モータでは、振動体の支持される部分で振動がダン
ピングされ、進行波の発生効率が低下し、したがって、
エネルギの損失が大きかった。

さらに、従来の圧電モータでは、ｄ３１方向の圧電トル
クを利用するため、ｄ３！方向の圧電トルクを利用する
ものに比べて圧電モータのトルクが小さかった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、エネルギ損失が
小さくかつトルクが大きい、圧電モータを提供すること
である。

（問題点を解決するための手段） この発明は、その一端面が幅狭に形成されたリング状の
振動体と、この振動体の一端面に形成されるベンディン
グ板と、振動体の他端面に形成され、厚み縦振動モード
で振動され、ベンディング板に進行波を発生させるため
の圧電振動子と、振動体をそのノード点で支持するため
の支持台と、ベンディング板に圧接されるロータとを含
む、圧電モータである。

（作用） リング状の振動体に、固定ノード点が現れ、振動体がそ
の固定ノード点で支持される。

厚み縦振動モードによって進行波が発生されるため、圧
電モータのトルクとしてｄ１３方向の圧電トルクが利用
される。

（発明の効果） この発明によれば、振動体の固定ノード点を支持するの
で定在波がダンピングされず、そのため、エネルギ損失
を小さくすることができる。しかも、（１１３方向の圧
電トルクを利用するので、ｄ３１方向の圧電トルクを利
用した従来の圧電モータに比べて、大きなトルクを得る
ことができる。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図はこの発明の一実施例を示す断面図であ′　る。

第２図は第１図実施例の斜視図である。この圧電モータ
ｌＯは支持台１２を含む。支持台１２は、円板状の台座
１２ａを含み、台座１２ａの中央から、円柱状の軸１２
ｂが上方に延びて形成される。さらに、台座１２ａの上
面には、軸１２ｂを中心にして円筒状の支持体１２ｃが
形成される。

支持体１２Ｃには、たとえば金属などからなる振動体１
４が支持される。振動体１４は、たとえば断面台形のリ
ング状に形成され、その内側面には、鍔状の支持部１６
が形成される。そして、この支持部１６が支持体１２ｃ
上に配置される。

振動体１４の上面には、リング状のベンディング板１８
が形成される。このベンディング板１８は、その内外周
縁部分が振動体１４の上面の内外側に配置されるように
、振動体１４と一体的に形成される。

さらに、振動体１４の下面には、圧電振動子２０が取り
付けられる。この圧電振動子２０は、それを厚み縦振動
モードで励振することによって、ベンディング板１８の
表面に進行波を励振するためのものであるが、後で詳細
に説明する。

一方、支持台１２の軸１２ｂには、リング状の接触部２
２ａを有するロータ２２が回転可能に支持される。この
場合、ロータ２２は、その接触部２２ａの下面がベンデ
ィング板１８の上面に接触するように、配置される。す
なわち、ロータ２２には、接触部２２ａの内縁端から下
方に向かって筒状体２２ｂが形成され、さらに、筒状体
２２ｂの底部２２ｃには孔２２ｄが形成されていて、こ
の孔２２ｄに支持台１２の軸１２ｂが挿通される。

さらに、この軸１２ｂには、軸受２４およびスプリング
２６が挿通され、軸１２ｂの上端には固定部材２８が設
けられる。したがって、スプリング２６などによって、
ロータ２２が下方に付勢されその接触部２２ａがベンデ
ィング板１８に圧接される。

圧電振動子２０は、第３図に示すように、分極処理され
た複数の領域３０ａ〜３０ｄ、３０ｆ〜３０ｉおよび未
分極の領域３０ｅ、３０ｊを有する。分極された各領域
においては分極方向はすべて厚み方向であるが、互いに
隣接する領域は逆方向に分極処理されている。第３図に
示す圧電振動子２０において、（＋）の領域は上面から
下面方向へ分極され、（−）の領域は下面から上面方向
へ分極されている。この場合、分極領域３０ａ〜３０ｄ
、３０ｆ〜３０ｉの中心角をθとしたとき、未分極領域
３０ｊの中心角はθ／２であり、未分極領域３０ｅの中
心角は３θ／２である。よって、第１励振源を構成する
分極領域３０ａ〜３０ｄと、第２励振源を構成する分極
領域３０ｆ〜３０ｉとに、位相を９０”ずらした駆動信
号を与えれば、発生する波ｙは、 ｙ＝　（ｘ、ｔ） ＝　ｃｏｓ　（ωｔ）　ｓｉｎ　ｋｘ＋　ｃｏｓ　Ｃω
ｔ＋９Ｑ”）　　・５ｉｎ（ｋｘ＋π／４） ＝　ｃｏｓ　（（ａｌｔ）　　・ｓｉｎ　ｋｘ＋　　ｓ
ｉｎ　　（ａｌｔ）　　・ｏｓｋｘ ＝　ｓｉｎ　（ωｔ＋ｋｘ） で表され、進行波となる。したがって、振動体１４を通
してベンディング板１８の表面に進行波が伝達され、こ
の進行波によってロータ２２に回転力が与えられる。

この場合、この圧電モータＩＯでは、その振動体１４．
によびベンディング！＆１Ｂが、第４図の１点鎖線に示
すように変位する。第４図かられかるように、この圧電
モータ１０では、ベンディング板１８の外周部および内
周部が大きく変位し、振動体１４の側面にまったく振動
しないノード点が現れる。そして、この圧電モータ１０
では、振動体１４のノード点に支持部１６が形成され、
その部分で振動体１４が支持されている。したがって、
この圧電モータｌＯでは、振動がダンピングされず、エ
ネルギ損失が少ない。しかも、この圧電モータｌＯでは
、ｄ３３方向の圧電トルクを利用するので、ｄ！１方向
の圧電トルクを利用した従来の圧電モータに比べて、そ
のトルクが大きい。

なお、ロータ２２の接触部２２ａの下面には溝２３が形
成される。この溝２３は、ロータ２２をベンディング板
１８の変位の小さな領域すなわち中央部に接触しないよ
うにするためのものである。

そのため、ロータ２２の接触部２２ａは、ベンディング
板１８の変位の大きな領域、すなわち内周縁および外周
縁で接触する。したがって、ベンディング板１８の変位
をより効果的にロータ２２の回転力に変換することがで
きる。

なお、振動体１４は、第１図実施例では断面台形に形成
されているが、第５図に示すように、上端部分の厚みを
薄くした断面ホーン状に形成されてもよい。振動体１４
をこのような形状に形成しても、振動体１４の側面に固
定ノード点が現れる。

この固定ノード点で振動体１４を支持することによって
振動がダンピングされず、それによってエネルギ損失を
小さくすることができる。

また第１図における円環の支持部１６は、環の中央に向
かって形成されているが、外に向かっていてもよく、ま
た、その両方に形成して支持することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。 第２図は第１図実施例の斜視図である。 第３図は圧電振動子の分極方向を示す図解図である。 第４図は振動体のＦＥＭ解析図である。 第５図は振動体の変形例を示す断面図である。 図において、１０は圧電モータ、１２は支持台、１４は
振動体、１８はベンディング板、２０は圧電振動子、２
２はロータを示す。 特許出願人　株式会社　村田製作所 代理人　弁理士　岡　１）　全　啓 （ばか１名） 第１図 世 第２図 第５日 ［

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　その一端面が幅狭に形成されたリング状の振動体、 前記振動体の前記一端面に形成されるベンディング板、 前記振動体の他端面に形成され、厚み縦振動モードで振
   動され、前記ベンディング板に進行波を発生させるため
   の圧電振動子、 前記振動体をそのノード点で支持するための支持台、お
   よび 前記ベンディング板に圧接されるロータを含む、圧電モ
   ータ。 ２　前記振動体はその断面が台形に形成される、特許請
   求の範囲第１項記載の圧電モータ。 ３　前記振動体はその断面がホーン状に形成される、特
   許請求の範囲第１項記載の圧電モータ。