JPS63174583A - 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、特にたとえばパーツフィ
ーダの駆動源などに用いられる、圧電モータに関する。

（従来技術） 従来の圧電モータでは、たとえばリング状の振動体の表
面に進行波を発生させることによって、振動体上のロー
タに回転力を与えている。振動体表面に進行波を発生さ
せるために、振動体に定在波を発生させるための２つの
圧電素子が取り付けられている。これらの２つの圧電素
子の間には、位置的にπ／２の位相差が与えられる。か
つ、２つの圧電素子には、時間的にπ／２の位相差を有
する電気信号が印加される。これらの２つの圧電素子に
よる定在波が重なりあって、振動体表面に進行波が発生
するや （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の圧電モータでは、進行
波を発生させる際に、一方の圧電素子による定在波の約
半分が、他方の圧電素子にょる定在波によって打ち消さ
れる。したがって、入力された電気エネルギの損失が大
きくなり、そのため入力に対して取り出すことのできる
出方の割合が小さくなる。

それゆえに、この発明の主たる目的は、損失の少ない圧
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、断面多角形状の振動体と、振動体の一端に
形成されるステータと、振動体のそれぞれの側面に形成
され、ステータを振動体の軸を周回するように振動させ
るための圧電素子と、ステータに接触するように形成さ
れるロータとを含む、圧電モータである。

（作用） 複数の方向の振動が合成されることによって、ステータ
がその軸を中心として周回運動する。

（発明の効果） この発明によれば、入力したエネルギを打ち消しあわな
いため、損失の小さい圧電モータ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斜視図であり、第２
図は第１図実施例の線ｎ−ｎにおける断面図である。こ
の圧電モータ１０は、たとえば金属などからなる振動体
１２を含む。振動体１２は、たとえば４角錐台状に形成
される。振動体１２の底面側には、円柱状の台座１４が
形成される。そして、振動体１２の上部には、漏斗状の
ステータ１６が形成される。そして、ステータ１６の中
央から振動体１２を通って台座１４の下面まで孔１８が
形成される。この孔１８の下部には、その幅が広くなる
ように幅広部１８ａが形成されている。

振動体１２の４つの側面には、たとえばバイモルフ形の
圧電素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄが取り付
けられる。ただし、圧電素子２゜ａ〜２０ｄは、ユニモ
ルフ形のものであってもよい、これらの圧電素子２０ａ
〜２０ｄによって、ステータ１６に振動が与えられる。

ステータ１６の上面には、ロータ２２が配置される。ロ
ータ２２は、ステータ１６の上面と接触する接触部２２
ａを含む。そして、接触部２２ａの中央から軸２４が延
び、この軸２４が孔１８に挿通される。この軸２４の先
端には雄ねじが形成される。そして、軸２４には、孔１
８の幅広部１８ａでスプリング２６．ブッシング２８お
よび軸受け３０が通され、さらに、軸２４の先端にナツ
ト３２が嵌め込まれる。このスプリング２６などニヨっ
て、ロータ２２の接触部２２ａとステータ１６とが強く
接触される。

この圧電モータ１０を使用する場合、振動体１２の対向
する面に形成された圧電素子２０ａおよび２０ｃに同位
相の電圧たとえばＶ、ｓｉｎωｔが印加される。それに
対して、対向する別の圧電素子２０ｂおよび２０ｄには
、圧電素子２０ａおよび２０ｃに印加される電圧Ｖ＋ｓ
ｉｎωｔに対してπ／２の位相差を有する電圧たとえば
Ｖ、ｃｏｓωｔが印加される。したがって、ステータ１
６の圧電素子２０ａおよび２０ｃの対向する方向の振幅
Ｘは、次式（１） ％式％（１） また、ステータ１６の圧電素子２０ｂおよび２０ｄの対
向する方向の振幅ｙは、次式（２）％式％（２） ここで、ＡおよびＢは印加電圧の最大値Ｖ、およびＶ２
に比例する量、ωは角周波数、ｔは時間である。この圧
電素子２０ａ〜２０ｄによる屈曲の共振周波数は、振動
体１２の長さ、ヤング率。

厚みおよび支持方法などによって決定される。ただし、
この実施例の場合、振動体１２は４角錐台状であるため
、ステータ１６の圧電素子２０ａ。

２０ｃ方向の振動および圧電素子２０　ｂ、　　２０　
ｄ方向の振動は、同じ周波数で励振される。上の２つの
式（１）および（２）を整理すると、（ｘ”　／Ａ”　
）＋　（ｙ”　／Ｂ”　）＝１　・・　（３）が得られ
る。

この式（３）より、ステータ１６が楕円を描いて周回運
動することがわかる。この場合、特に、圧電素子２０ａ
、２０ｂ、２０ｃおよび２０ｄに印加される電圧の最大
値を等しくすれば、ＡとＢとが等しくなり、ステータ１
６は円運動をする。

このステータ１６の円運動がステータ１６に圧接された
接触部２２ａに伝わることによって、ロータ２２が回転
する。

このように、第１図実施例および第２図実施例に示す圧
電モータ１０では、圧電素子２０ａ〜２０ｄに印加され
る電圧による振動が合成されて、ステータ１６が円運動
をする。したがって、入力される電気信号は互いに打ち
消されることがなく、そのため損失の小さい圧電モータ
１０を得ることができる。

なお、この圧電モータ１０では、振動体１２の断面は４
角形に形成されているが、断面６角形や断面８角形など
、他の形状に形成されてもよい。

振動体１２が断面ｎ角形に形成される場合、隣合う各側
面に形成された圧電素子２０ａ〜２０ｎには、２π／ｎ
ずつ位相のずれた電圧が印加される。

このような電圧を印加することによって、ステータＩ６
に円運動を与えることができる。

さらに、振動体１２は、４角錐台状でなく、第３図に示
すように、４角柱状に形成されてもよい。

なお、角錐台とする理由は、単純な角柱の場合インピー
ダンスを下げて強力なモータを実現しようとすれば、圧
電素子の厚みを薄くするか、面積を大きくする必要があ
る。後者の場合、その断面正方形の辺長が大きくなり、
共振周波数が高くなり先端振幅が相対的に小さくなると
いう弊害を生ずる。そこで、先端に向かうほど正方形の
辺長が小さくなるような、角錐台構成とすることによっ
てこの問題を解決する（共振周波数を下げる）。

また、先端部に取り付けられた漏斗状のステータはロー
タとの接触面積を大きくとると同時に、質量付加効果に
より共振周波数を下げ、振幅拡大する機能をも具備して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す斜視図である。 第２図は第１図実施例の線ｎ−ｎにおける断面図である
。 第３図はこの発明の他の実施例を示す断面図である。 図において、１０は圧電モータ、１２は振動体、１６は
ステータ、２２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 （ぼか１名） 第１図　、０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　１　断面多角形状の振動体、 前記振動体の一端に形成されるステータ、 前記振動体のそれぞれの側面に形成され、前記ステータ
   を前記振動体の軸を周回するように振動させるための圧
   電素子、および 前記ステータに接触するように形成されるロータを含む
   、圧電モータ。 　２　前記振動体は角柱状に形成される、特許請求の範
   囲第１項記載の圧電モータ。 　３　前記振動体は角錐台状に形成される、特許請求の
   範囲第１項記載の圧電モータ。