JPS63217981A - 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１」２１利」じＬ艷 本発明は、リング状の圧電体振動子を固定子とする超音
波モータに関するものである。

笠米及亙 現在提案されている超音波モータは、円環形圧電セラミ
ックの片面に２組の電極群を接着し、それぞれの電極群
によって励振される定在波が位置的に９０°ずれるよう
に電極を配置し、さらにこれら２組の電極群に印加する
交流電界が時間的に９０”位相差がある２組の発振器を
それぞれ接続している。

このように構成した従来の超音波モータは、２組の発振
器からそれぞれの電極群に交流電界を印加することによ
って円環形圧電セラミックの周囲の表面に９０’位相が
ずれた２つの定在波が発生し、この２の定在波が合成さ
れた進行波が発生する。従って、円環形圧電セラミック
の上に接着された櫛形の振動体の上に円環形の移動体を
載置して接触を強くすると、移動体が進行波によって移
動される。

明が解決しようとする間　点 しかしながら、この従来の超音波モータでは、複数の電
極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振器
が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構成
も複雑であり、コストが高くなるという問題があった。

、　々を　決するための 本発明は、上記問題点を解決するために、リング状の圧
電体振動子と、該圧電体振動子の厚み方向または内外径
方向に交流電界を印加する１つの発振器と、上記圧電体
振動子の面に対向して回転自在に設けた回転部と、上記
圧電体振動子または回転部のいずれか一方の対向面に設
けた少なくとも上記圧電体振動子の中心を通る線に対し
て一部が４５＠に形成された複数の直線状または円弧状
の翼部と、上記圧電体振動子または上記回転部に設けた
上記翼部を直接または接触部を介して上記回転部または
圧電体振動子に接触させることを特徴とする 作月一 本発明によれば、リング状の圧電体振動子に交流電界を
印加すると、圧電体振動子の表面に中心方向へ移動する
変移が発生するので、圧電体振動子または回転子設けた
翼部によって、圧電体振動子に発生する中心方向へ進む
進行波を回転運動に変換して回転子を回転させる。

夫１鮭 本発明の詳細な説明する前に原理を説明する。

まず、第１図に示した圧電セラミック等のリング状圧電
素子１の厚み方向に電極２．３を介して発振器４より交
流電界を印加すると、第２図に示すように圧電素子１の
外周から内周に向って矢印で示すように表面変位が移動
することを発見した。これは、第３図の圧電素子の断面
図で説明すると。

まず厚み方向、即ち矢印Ａの方向に圧電素子１が膨らむ
時、点線４で示すように内径は変更せず、外径が径方向
に縮むように膨らむため、この膨みが内径方向へ移動す
る表面変位、すなわち矢印Ｂとなって現われるものであ
る。また圧電素子１が一点鎖線５に示すように厚み方向
すなわち矢印Ｃの方向に縮む場合には、圧電素子１の内
径は殆ど変わらず、厚み方向に縮みながら外径方向に膨
らむため、圧電素子１の内部で矢印りの方向に変位が現
われるが、この変位は表面には全く現われず、従って内
径方向へ移動する表面変位（矢印Ｂ）のみが圧電素子１
の両面に発生することになる。なお、上記説明では、圧
電素子１の厚み方向に交流電界を印加したが、内周と外
周方向に交流電界を印加しても同様に内周方向へ移動す
る表面変位が現われる。

この圧電体振動子１の内周に向う変位を回転に利用する
ため、第４図（ａ）に示すように、回転体の表面に中心
に対してほぼ４５°の角度を持つ直線状の翼部６ａを設
けるか、または第第４図（ｂ）に示すように回転体５の
表面に円弧状の翼部６ｂを複数個設ける。この円弧状の
翼部６ｂは少なくともその一部が圧電体振動子１の外周
から内周に向って動く進行波に対してほぼ４５６の角度
になるように構成される。そして、この回転体５の翼部
６ａまたは６ｂを圧電体振動子１に接触させて、圧電体
振動子１の厚み方向または径方向番こ、交流電界をかけ
ると、圧電体振動子ｌの表面に発生した変位によって回
転子５の翼部６が押され１回転子５を回転することがで
きる。なお、直線状の翼部６ａまたは円弧状の翼部６ｂ
は圧電体振動子１に固着して１回転板５には何も装着し
なくてもよい。

第５図は、上記原理を使用した本発明の１実施例の超音
波モータの断面図で、厚み方向の両側に電極２．３が設
けられたリング状の圧電体振動子１がケース７に支持体
８によって固定され、電極２の上に金属または他の部材
の接触板９が設けられる。

この接触板９は電極２と共通にしてもよい。またリング
状の圧電体振動子ｌの中心孔１ｃを通して回転子５の回
転軸１０がケース７に設けられたベアリング１１で支持
され１回転子５の翼部６を接触板９に接触させる。この
回転子５の翼部６と接触板９の接触を強くするため、回
転子５の背後にボール１２を設け、板ばね１３によって
ボール１２を押圧するように構成する。なお、板ばね１
３はコイルばねでもよい。

このように構成した本実施例の超音波モータでは、電極
２．３に発振器４から交流電界が印加されると、前述の
原理により回転子５が回転するので、この回転トルクを
回転軸１０より取り出すことができる。

本実施例の超音波モータは、１つの発振器からリング状
の圧電体振動子１の厚み方向に交流電界を印加する簡単
な構成であるため、製造が容易であり、小型のモータか
ら大型のモータまで容易に製造することができる。また
発振器４からの交流電界をオン−オフするだけで１回転
子５が板ばね１３で押圧されているため、急停止し、回
転子５の回転、停止を簡単に行うことができる。

第６図は、本発明の他の実施例の超音波モータの断面図
で、１は圧電体振動子、２，３は電極、５は回転子、６
は翼部、７はケース、８は支持体、９は接触板、１０は
回転軸、１１はベアリングであり、これらの構成は上記
実施例とほぼ同じであるので説明は省略するが、本実施
例では１回転子５の回転軸１０を貫通して設け、この回
転軸１０の一方はベアリング１１でケース７に支持され
、他方はベアリング１４でケース７に支持されている。

そして、回転子５の背面にそれぞれローラ支持体１５で
支持されたローラ１６をその回転方向に沿って接触させ
、またローラ支持体１５はそれぞればね１７で回転子５
を押圧するように、ケース７とローラ支持体１５の間に
ばね１７が設けられている。

このように構成した本実施例の超音波モータにおいても
前記実施例の超音波モータ同様の原理で回転することが
できる。

なお、上記第５図及び第６図の実施例においても、圧電
体振動子の内径と外径の間に交流電界を印加してもよい
。

ｌ胛血肱果 以上の説明から明らかなように、本発明は、リング状の
圧電体振動子の厚み方向に交流電界をかけることにより
発生する中心方向へ移動する変位によって１回転子に設
けた翼部を中心方向へ押すことにより回転子を回転する
簡単な構成であるので、製造が容易で、コストを安くす
ることができるばかりでなく、トルクを大きく取ること
ができ、また性能の良い超音波モータを提供することが
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はリング状の圧電体振動子の断面図、第２図はリ
ング状の圧電体振動子の平面図、第３図の本発明の超音
波モータの原理を説明するための図、第４図は本発明の
超音波モータの回転子の平面図、第５図は本発明の実施
例の超音波モータの断面図、第６図は本発明の他の実施
例の超音波モータの断面図である。 １・・・圧電体振動子、２．３・・・電極、４・・・発
振器、５・・・回転子、６・・・翼部、７・・・ケース
、８・・・支持体、９・・・接触板、１０・・・回転軸
、１１・・・ベアリング、１２・・・ボール、１３・・
・板ばね、１４・・・ベアリング、１５・・・ローラ支
持体、１６・・・ローラ、１７・・・ばね。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）リング状の圧電体振動子と、該圧電体振動子の厚
   み方向または内外径方向に交流電界を印加する１つの発
   振器と、上記圧電体振動子の面に対向して回転自在に設
   けた回転部と、上記圧電体振動子または回転部のいずれ
   か一方の対向面に設けた少なくとも上記圧電体振動子の
   中心を通る線に対して一部が４５°に形成された複数の
   直線状または円弧状の翼部と、上記圧電体振動子または
   上記回転部に設けた上記翼部を直接または接触部を介し
   て上記回転部または圧電体振動子に接触させることを特
   徴とする超音波モータ。
2. （２）上記圧電体振動子または回転部をいずれか一方に
   押圧する押圧部を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の超音波モータ。