JPS63220773A - 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
ータ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シ、圧電体への電気入力によ
って圧電体と振動体に第６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６図におい
て、１は圧電体であシ、その表面に振動体２が接着固定
されている。３は動体である。圧電体１１Ｃ電気入力を
加えることＫ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
動をしておシ、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。したがって振動体の表面に置かれた動体
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１
０μｍ程度であシ、モータが小さくなると振幅はさらに
小さくなυ１μｍ程度である。

このような超音波モータにおいて、振動体としテ鉄、ス
テンレス、アルミニウムなどの金属が使用されている。

また、振動体の機械的変形を大きくして大きな振幅の進
行波を得るために、これらの金属製振動体の表面に切り
込み溝を加工した振動体が提案されている。

発明が解決しようとする問題点 金属製の振動体を構成した場合、金属製の動体と加圧接
触したときに大きな摩擦雑音が発生する欠点がある。ま
た、金属製振動体の表面に切シ込み溝を加工する方法と
して、機械的切削加工が一般的であるため、加工費用が
高価になシモータの製造コストが高くなる欠点があシ、
さらに、機械的切削加工時に、１つの振動体の複数の溝
および各モータの振動体間の寸法精度にバラツキが生じ
やすい欠点がのる。

問題点を解決するための手段 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該振動体によシ該動
体を駆動する超音波モータにおいて、金属製振動体の表
面に、該金属製振動体と比べて機械的に柔かいプラスチ
ックを主成分とする成形加工体を固定して振動体を構成
し、該プラスチックを主成分とする成形加工体と該振動
体とが接触した構成とする。

作用 金属製動体と加圧接触した構成の場合にも、大きな摩擦
雑音の発生がなく、騒音の少ない超音波モータを得るこ
とができる。また、プラスチックを主成分とする成形加
工体は成形加工が工業的に容易であシ、低コストで製造
することができ、複雑な形状の切シ込み溝をプラスチッ
ク成形によって容易Ｋ、再現性良く、精度良く、多量に
生産することができる等の効果がある。

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。２は金属製振動体で、その端面に圧電素子１
が接着固定されておシ、他の端面・　にプラスチックを
主成分とする成形加工体６が固定されている。３は動体
であシ、動体３とプラスチックを主成分とする成形加工
体６が加圧接触されている。

プラスチックを主成分とする成形加工体６の表面の切り
込み溝の実施例の外観拡大図を第２＆図〜第２ｅ図に示
す。プラスチック成形加工体６は金属製振動体２に一体
成形固定または接着剤で固定されている。

圧電体１に位置的に位相が９０度ずれた２組の電極群を
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とプラスチック成形体６に超音波振動の進行波が発生
する。振動部の各質点は楕円運動をしておシ、その進行
波の各波頭は進行波に対し逆方向の横に動く性質がある
。したがって、動体３はプラスチック成形加工体に発生
する進行波の山の部分に接触して、摩擦力によって進行
波の方向に対し逆の方向に駆動する。

金属製振動体と加圧接触した構成の場合にも、大きな摩
擦雑音の発生がなく、騒音の少ない超音波モータを得る
ことができる効果がある。

また、プラスチック主成分とする成形加工体６は射出成
形、トランスファ成形、圧縮成形または押出成形などの
通常のプラスチック成形加工が可能であるため、量産性
が良く、低コストで製造することができ、複雑な形状の
切り込み溝を容易に、再現性良く、また精度良く生産す
る仁とができる効果がある。

さらに１プラスチツクを主成分とする成形加工体６は振
動体２と一体成形加工することも可能であり、接着工程
を要することなく工程削減ができ、低コスト化が可能と
なる。

さらに、プラスチックを主成分とする成形加工体６とし
て有機繊維、無機繊維、金属繊維、有機粉末、無機粉末
または金属粉末などの充填材と有機高分子材料とよりな
る複合プラスチックの使用が可能であり、これらの材料
組成を最適化することにより、動体ａとの摩擦係数を大
きくすることが容易であシ、大きなトルクと回転数の超
音波モータを得ると共に摩耗が少なく、長寿命のモータ
を得ることが容易である。

次に本発明を具体的実施測知よってさらに詳しく説明す
る。

実施例１ 厚さ５絹、直径５０ｆｆｌｌの円板状ステンレス製振動
体の端面に、ポリイミド樹脂と芳香族ポリアミド繊維と
よりなる複合プラスチックの射出成形加工体（厚さ５ｆ
ｌ）を接着固定して第３図に示すような超音波モータを
構成した。第３図において、２はステンレス製振動体で
あシ、その端面に圧電体１が接着固定され、他方の端面
にプラスチック成形加工体６が固定されている。プラス
チック成形加工体６の表面には同心円状の幅５ｆｆの凸
状の突起部を設け、さらに、その突起部に幅２ｔｉ、深
さ４ｆｆの溝を円周方向に配列して設けである。３はス
テンレス製の動体であシ、動体３とプラスチック成形加
工体６は加圧接触されている。

実施例２ 第４図に示すように１円環状の鉄製振動体の端面に、ビ
スマレイミド・トリアジン樹脂と炭素繊維と硫化モリブ
デン粉末とよりなる複合プラスチックをトランスフ１成
形法で一体成形固定して成形加工体を構成した。第４図
において、２は鉄製振動体であり、その端面に圧電体１
が接着固定され、他の端面にプラスチック成形加工体６
が一体成形で固定されている。プラスチック成形加工体
６の表面は、幅１謂の溝が配列して設けられている。３
は永久磁石と鉄とよりなる動体であり、動体３とプラス
チック成形加工体６は加圧接触されている。

以上の実施例１．２のいずれの超音波モータにおいても
、駆動時に大きな摩擦雑音の発生は認められなかった。

また、成形加工体は射出成形およびトランスファ成形に
よって複雑な切シ込み溝を精度良く、また再現性良く、
さらに量産性良く、製造することができた。また、１０
０万回転後のプラスチック成形体の摩耗量はいずれも１
０μｍ以下であり、モータのトルクや回転数の経時劣化
も認められなかった。

発明の効果 金属製振動体の表面に、該金属製振動体と比べて機械的
に柔かいプラスチックを主成分とする成形加工体を固定
して振動体を構成することを特徴とし、該成形加工体と
動体とが接触した構成にすることにより、超音波モータ
の駆動時に大きな摩擦雑音を発生することがなく、騒音
の少ない超音波モータを得ることができる。また、複雑
な形状の切り込み溝を精度良く、再現性良く、さらに量
産性良く製造することができるなどの効果がある。

また、プラスチックを主成分とする成形加工体は、射出
成形、トランスファ成形、圧縮成形および押出成形など
の通常のプラスチック成形加工によって量産性良く、低
コストで製造できる。

また、金属製振動体と一体成形加工することが容易であ
り、接着工程を要することなく工程削減ができ、低コス
ト化が可能である。

【図面の簡単な説明】

例忙おけるプラスチック成形加工体の外観拡大図、第３
図と第４図は本発明の一実施例の超音波モータの主要部
構成を示す一部切欠き斜視図、第６図は従来例の超音波
モータの主要部構成の原理を示す断面図である。 １・・・・・・圧電体、２・・・・・・振動体、３・・
・・・・動体、５・・・・・・プラスチック成形加工体
。 第１図 １１２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （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該振動体によ
   り該動体を駆動する超音波モータにおいて、金属製振動
   体の表面に、該金属製振動体と比べて機械的に柔かいプ
   ラスチックを主成分とする成形加工体を固定して振動体
   を構成し、該プラスチックを主成分とする成形加工体と
   該動体とを接触させた超音波モータ。 （２）プラスチックを主成分とする成形加工体の表面に
   、複数個の切り込み溝が配列加工されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。 （３）プラスチックを主成分とする成形加工体が、有機
   繊維，無機繊維，金属繊維，有機粉末，無機粉末または
   金属粉末の少なくとも一種以上と有機高分子材料よりな
   る複合プラスチック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。 （５）プラスチックを主成分とする成形加工体が、少な
   くとも射出成形，圧縮成形，トランスファー成形，押出
   成形より選ばれる一種以上の方法による成形加工体であ
   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。 （６）プラスチックを主成分とする成形加工体が、金属
   製振動体と一体に成形加工して固定されてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。