JPS63181680A - 超音波モ−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】 産業上の利用分野 本発明は、圧電体による超音波振動を利用した超音波モ
〜りに関するものである。

従来の技術 一般に超音波モータは、圧電体を固定した振動体と動体
とが加圧接触した構成であり、圧電体への電気入力によ
って圧電体と振動体に第４図に示すような超音波振動の
進行波を発生させ、動体との摩擦力によって動体を駆動
させて機械エネルギーを得る原理である。第４図にお−
て、１は圧電体であり、その表面に振動体２が接着固定
されている。３は動体であシ、動体３にスライド材が固
定されている。圧電体１に電気入力を加えることによっ
て振動体２に超音波振動の入方向の進行波が発生する。

振動体２の各質点はＢのような楕円運動をしており、そ
の各波頭は進行波の方向に対し逆向の横に動く性質があ
る。しかし、進行波の谷の部分は進行波と同じ方向の横
に動く性質がある０したがって振動体の表面に置かれた
物体（ス３ヘ−ジ ライド材と動体）は波頭の上部のみに接触して、振動体
との摩擦力によってＣ方向の横に駆動する。

この進行波の振幅は一般に最大でも１０μｍ程度であり
、モータが小さくなると振幅はさらに小さくなり２μｍ
程度である。このような超音波モータにおいて、動体の
駆動回転数や駆動速度を速くするために、スライド材と
して、可撓性材料の使用が提案されている。

発明が解決しようとする問題点 可撓性材料でスライド材を構成した超音波モータの場合
、振動体と動体との加圧力を強くしていくと、第２図に
示すように順次すからｃ、ｄへと振動体の振幅の底面の
谷までスライド材が圧縮されて接触するようになるが、
第２図ｄに示すようにスライド材が完全に振幅の谷まで
接触してしまうと振動体の楕円運動による摩擦力の方向
の正と逆向が全く同じ力になるため、モータが駆動しな
く々る。他方、一般に超音波モータの駆動トルクは加圧
力を強くすることによって大きな駆動トルクを得ること
ができる。しだがって、可撓性スライド材を用いて振動
体と接触させる構成の超音波モータの場合、大きな駆動
トルクを得ることができないという問題点がある。また
、モータの起動が不安定であるという問題点がある。

問題点を解決するだめの手段 本発明は振動体と動体との接触面の動体に固定して、振
動体との接触面側に硬い材質の薄め層と、内層に可撓性
のある柔軟な材質とよりなる複合構造のスライド材を構
成する。

作　　用 この構成により振動体と動体との加圧力を大きくしても
、振動体に生じている進行波の振幅の山の部分のみにス
ライド材が接触するようになるために、振動体の横に動
く成分を有効に動体に伝えることができる。しだがって
、振動体と動体との加圧力を大きぐすることによって、
摩擦力を大きくし、大きな駆動トルクを得ることができ
る。また、モータの起動が容易になシ起動安定住に優れ
るようになる。さらに、高い機械精度を必要とすること
なく、進行波の複数の波頭へのスライド材５べ一／ の均等な接触が容易となシ、大きな駆動力を得ることが
できる。

実施例 第１図は本発明の超音波モータの主要部構成の断面拡大
図である。１は圧電体であり、その表面に金属製振動体
２が接着固定されている０３は動体であシ、スライド材
４が動体３に固定して構成されている。スライド材４は
硬い材質の薄い層４１と可撓性のある柔軟な材質層４２
とよシなシ、硬い材質の薄い層４１が振動体２と接触さ
れている。

圧電体１に位置的に位相が９ｏ度ずれた２組の電極部を
構成し、時間的に位相が９０度ずれるように共振周波数
の高周波電界を入力することによって、圧電体１と振動
体２に超音波振動の進行波が発生する。振動体２の各質
点は楕円運動をしており、その進行波の各波頭は進行波
方向に対し逆方向の横に動く性質があり、進行波の谷の
部分は進行波と同じ方向の横に動く性質がある。振動体
２とスライド材４は電界が入力されないときは第２図ａ
のように全面で接触しているが、電界が入力６へ一ジ されて振動体２の表面に進行波が発生すると第２図すの
ようにスライド材４は進行波の山の部分のみに接触して
、摩擦力によって進行波に対して逆向の方向に起動する
。さらに、動体３と振動体２との加圧接触力を大きくし
ても、第２図Ｃに示すように可撓性のある柔軟な材質層
４２が振幅に応じて変形するが、硬い材質の薄い層４１
は振動体２の進行波の山の部分のみに接触した状態を維
持する。したがって振動体の進行波方向に対し逆方向へ
の駆動力を効率よぐ動体に伝えることが可能となり、大
きな駆動トルクを得ることが容易となる。まだ、モータ
の起動が容易となる。さらに、高い機械精度を必要とす
ることなく、進行波の波頭とスライド材との均一接触が
容易となる。

硬い材質の薄い層４１として、金属、セラミックおよび
硬質プラスチックのシート、フィルム。

蒸着膜、塗膜などが構成できる。可撓性のある柔軟な材
質層４２として、合成ゴム、軟質熱硬化性樹脂および軟
質熱硬化性樹脂などが使用できる。

次に、本発明の具体的実施例を示す。

７、、。

実施例１ 可撓性のある熱可塑性ウレタンゴム（厚さ０．５喘）シ
ートとポリイミド系硬質プラスチックフィルム（厚さ０
．１　ｒｒａｎ　）とよりなるスライド材を用いて、第
３図な示すような円板型超音波モータを構成した。第３
図において、１は圧電体であり、その表面にステンレス
製振動体２が接着固定されている。３は鉄製動体であシ
、上記スライド材４が接着固定されている。４２が可撓
性のある柔軟なウレタンゴムシートであり、４１がポリ
イミド系プラスチックの硬い材質の薄い層である。ポリ
イミド系硬質プラスチック４１と振動体２は加圧接触さ
れている。

実施例２ ブタジェンゴム（厚さ１胴）シートと、アルミニウムの
薄層（厚さ０．０５ｍｍ）　　とよりなるスライド材を
用いて実施例１と同じ円板型超音波モータを構成する。

実施例３ 可撓性のある柔軟なフェノール樹脂（厚さ１聴）シート
の表面にアルミナセラミンク塗料を塗布し、高温で焼き
付は硬化して厚さｏ、ｏｌｍｍのアルミナ層を有するス
ライド材を用いて、実施例１と同じ円板型超音波モータ
を構成する。

実施例４ 可撓性のある柔軟な熱硬化性ビスマレイミドトリアジン
樹脂と合成ゴムとのブレンド複合体のシート（厚さ１爺
）を動体に固定して、柔軟々スライド材の層を形成し、
さらに、そのビスマレイミドトリアジン樹脂と合成ゴム
との複合体を空気中で加熱して表面に硬く硬化された層
を形成したスライド材を使用して超音波モータを構成す
る。

実施例５ 可撓性のある合成ゴムシート（厚さ０．５爺）と、炭素
繊維織布にポリイミド系樹脂を含浸させた硬質プラスチ
ック（厚さ０．１ｗｒｎ）とを積層してなるスライド材
を使用し、実施例１と同じ円板型超音波モータを構成す
る。

発明の効果 振動体と動体との接触面の動体に固定して、振９　ベー
ジ 動体との接触面側に硬い材質の薄い層と、内層に可撓性
のある柔軟な材質とよりなる複合構造のスライド材を構
成することにより、振動体と動体との加圧力を大きくし
ても、振動体に生じている進行波の振幅の谷の部分にま
でスライド材が接触することなく山の部分のみに接触す
るため、振動体の横に動く成分を有効に動体に伝えるこ
とが可能となる。したがって、振動体と動体との加圧力
を大きくすることによって、大きな駆動トルクを得るこ
とができるようになる。また、モータの起動が容易とな
り起動安定性に優れるようになる。さらに、高い機械精
度を必要とすることなく、進行波の各波頭とスライド材
との均一な接触が容易となり、より大きい駆動力を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超音波モータの主要部構成の断面図、
第２図は振動体表面とスライド材との接触度合を説明す
る要部拡大図、第３図は一実施例の超音波モータの構成
図、第４図は超音波モータの駆動原理を示す要部原理図
である。 １０ベー／゛ １・・・・・・圧電体、２・・・・・・振動体、３・・
・・・・動体、４・・・・・・スライド材、４１・・・
・・・硬い材質の薄い層、４２・・・・・・可撓性のあ
る柔軟な材質層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名３−
　動体 セー　スン（Ｌ打 旧−４東５．道粘１ ４２−　　柔軟　・１ ２−　穎机ｌＦ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　表面に進行波を発生する超音波振動体と動体と
   が加圧接触し、その両者間の摩擦力を介して前記振動体
   により前記動体を駆動する超音波モータにおいて、前記
   振動体と前記動体との接触面の前記動体に固定して、振
   動体との接触面側に硬い材質の薄い層と、内層に可撓性
   のある柔軟な材質層とよりなる複合構造のスライド材を
   構成した超音波モータ。
2. （２）　硬い材質の層が、金属またはセラミックまたは
   硬質プラスチックよりなる薄層であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。
3. （３）　可撓性のある柔軟な材質層が、合成ゴムまたは
   軟質熱硬化性樹脂または軟質熱可塑性樹脂であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。