JPS63220777A - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motorInfo
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- JPS63220777A JPS63220777A JP62054453A JP5445387A JPS63220777A JP S63220777 A JPS63220777 A JP S63220777A JP 62054453 A JP62054453 A JP 62054453A JP 5445387 A JP5445387 A JP 5445387A JP S63220777 A JPS63220777 A JP S63220777A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的1
(産業上の利用分野)
この発明は、屈曲振動を利用した超音波モータに関する
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention 1 (Industrial Application Field) The present invention relates to an ultrasonic motor that utilizes bending vibration.
(従来の技術)
圧電素手を用いた超音波モータの研究、開発が行われて
いるが、その原理、構造もさまざまである。たとえば、
弾性進行波を利用し回転運動を行う超音波モータは、第
22図および第23図に示すように複数個の圧電素子6
1を弾性体リングに取付け、該圧電素子61を位相の箕
なる信号で順次駆動すると弾性体リング62には楕円運
動を行う弾性進行波63が発生する。(Prior Art) Ultrasonic motors using piezoelectric bare hands are being researched and developed, but their principles and structures vary. for example,
An ultrasonic motor that performs rotational motion using elastic traveling waves has a plurality of piezoelectric elements 6 as shown in FIGS. 22 and 23.
1 is attached to an elastic ring and the piezoelectric elements 61 are sequentially driven with a signal having a small phase, an elastic traveling wave 63 that performs an elliptical motion is generated in the elastic ring 62.
この楕円運動を利用して弾性体リング62に加圧接触さ
せたロータ64を回転させていたが、この構成からなる
超音波モータでは多数個の圧電素子61を要し、かつこ
れらの圧電素子61をそれぞれ位相の異なる信号で駆動
しなければならず、このため駆動回路が複雑となり大形
化せざるを得なかった。また弾性体リング62に発生す
る弾性進行波63の楕円運動を利用して回転運動を得て
いるため、入力する電気エネルギーに対し出力される機
械的エネルギーが小さく効率が低い問題点があった。This elliptical motion was used to rotate the rotor 64 which was brought into pressure contact with the elastic ring 62, but the ultrasonic motor with this configuration requires a large number of piezoelectric elements 61, and these piezoelectric elements 61 The drive circuits had to be driven by signals with different phases, which made the drive circuits complicated and large in size. Further, since rotational motion is obtained using the elliptical motion of the elastic traveling wave 63 generated in the elastic ring 62, there is a problem in that the mechanical energy output is small relative to the input electrical energy and the efficiency is low.
(発明が解決しようとする問題点)
この発明では、長さ方向振動を行う圧電素子を使用して
駆動回路構成が簡易であり、出力効率の高い、かつ小形
化できる超音波モータを提供するものである。(Problems to be Solved by the Invention) The present invention provides an ultrasonic motor that uses a piezoelectric element that vibrates in the longitudinal direction, has a simple drive circuit configuration, has high output efficiency, and can be made compact. It is.
[発明の構成1
(問題点を解決するための手段)
この発明になる超音波モータは、ステータの一面からス
リットを設けるとともに、該スリットを設けた面に形成
した段差によって接触面を形成し、該接触面にロータを
接触させ、または接触なるようにし、前記スリットによ
り区分されたステータの側面に固着した圧電素子を駆動
させることによりステータを屈曲撮動させロータを回転
させるものである。[Configuration 1 of the Invention (Means for Solving Problems) The ultrasonic motor according to the present invention has a slit provided from one side of the stator, and a contact surface formed by a step formed on the surface provided with the slit, The rotor is brought into contact with or brought into contact with the contact surface, and a piezoelectric element fixed to the side surface of the stator divided by the slit is driven, thereby bending the stator and rotating the rotor.
(作用)
この発明になる超音波モータは、長さ方向振動を行う圧
電素子を駆動することによりステータに屈曲振動を生じ
させ、該屈曲振動を直接ロータに伝達するものであるか
ら、ステータからロータへの伝は効率が高くなるもので
ある。(Function) The ultrasonic motor of the present invention generates bending vibration in the stator by driving a piezoelectric element that vibrates in the longitudinal direction, and directly transmits the bending vibration to the rotor. Transferring information to others is more efficient.
(実施例)
実施例1
第1図に分解斜視図、第2図に組立図を示すように、長
さ方向振動を行う圧電素子1はスΣ〜−タ2の一表面か
ら形成したスリット3によって区分された側面に接着な
どにより固着されており、該ステータ2の前記スリット
3を形成した面にはロータ4がベアリング5.ワッシ1
/6゜スプリング7などを介してビス8によりステータ
2に加圧状態のまま取着される。前記ステータ2は図示
のように、前記2本のスリット3を形成したほか段差9
を設け、該段差9によって接触面10を形成しである。(Example) Example 1 As shown in an exploded perspective view in FIG. 1 and an assembled view in FIG. The rotor 4 is attached to the side surface of the stator 2 with the slit 3 formed thereon by means of adhesive or the like. Washi 1
/6° It is attached to the stator 2 in a pressurized state by screws 8 via a spring 7 or the like. As shown in the figure, the stator 2 has the two slits 3 formed therein and also has a step 9.
A contact surface 10 is formed by the step 9.
このような構成からなる超音波上−夕において、圧電素
子1に電圧を印加して駆動させると、ステータ2は2本
のスリット3を形成しであるために、図示のような屈曲
振動11を行うので接触面10には12なるベクトルが
働き、これによってロータ4は回転する。このステータ
2の他の例を第3図〜第6図に示すが、それぞれ10a
、10b。When the piezoelectric element 1 is driven by applying a voltage in an ultrasonic wave having such a configuration, the stator 2 forms two slits 3, so that the bending vibration 11 as shown in the figure is generated. As a result, a vector of 12 acts on the contact surface 10, causing the rotor 4 to rotate. Other examples of this stator 2 are shown in FIGS. 3 to 6, each with 10a
, 10b.
10c、10dが接触面で、ロータに接する部分であり
、9a、9b、9c、9dは段差である。なお、第3図
〜第5図ではスリブl−3a 。10c and 10d are contact surfaces that contact the rotor, and 9a, 9b, 9c, and 9d are steps. In addition, in FIGS. 3 to 5, the sleeve 1-3a is shown.
3b、3cを直線的平行状のものを示したが、第6図に
示すように曲線的なスリット3dを湾曲状にしたもので
もよい。第2図においてステータ2は一次の屈曲振動1
1を行う旨述べたが、駆動周波数を変えて高次の屈曲振
動を行なわμてもよい。また第7図〜第10図にステー
タの接触面の拡大図を示すが、第7図、第8図に示すよ
うに接触面10e、10fは外から内に下がった勾配を
右した41を造でもよく、この場合ステータが屈曲した
とき、ロータに接する面積を大きくとれるため、より大
ぎなトルクを有し、伝達効率がすぐれていることが確認
された。なお、第9図に示すように接触面10qは外か
ら内に上がった勾配、第10図に示すように曲線からな
る勾配の接触面10hでもよい。このような勾配を用い
て超音波の回転方向を任意に定めることら可能である。Although the slits 3b and 3c are straight and parallel, the slits 3d may be curved as shown in FIG. In Fig. 2, the stator 2 undergoes first-order bending vibration 1.
Although it has been described that 1 is performed, it is also possible to perform high-order bending vibration by changing the driving frequency. Furthermore, enlarged views of the contact surfaces of the stator are shown in FIGS. 7 to 10. As shown in FIGS. In this case, when the stator is bent, the area in contact with the rotor can be increased, so it has been confirmed that it has a larger torque and has excellent transmission efficiency. The contact surface 10q may have a slope rising from the outside to the inside as shown in FIG. 9, or the contact surface 10h may have a curved slope as shown in FIG. It is possible to arbitrarily determine the rotational direction of the ultrasonic wave using such a gradient.
また第2図においてステータ2は接触面10にてロータ
4に接触している旨述べたが、屈曲振動を行ったとぎの
みロータ4が接触面10に接触するようにしてもよい。Although it has been described in FIG. 2 that the stator 2 is in contact with the rotor 4 at the contact surface 10, the rotor 4 may be brought into contact with the contact surface 10 only when bending vibration is performed.
実施例2
第11図に斜視図、第12図に平面図を示すように、ス
テータ22に3本以上のスリブ[・23を形成し、該ス
リット23に相当する数の段差29および接触面30を
設け、その他番、1実施例1の第1図および第2図と同
じような部品を用いて超音波モータを構成する。なお2
1は圧電素子を固着する部分を示す。このようなステー
タの他の実施例として第13図の如く段差29aによっ
て形成した接触面30aを円周状に細分したり、あるい
は第14図の如く段差29bによって形成した接触面3
0bを径方向に細分したものでもよい。この円周状と径
方向とを組合せたものからなる段差および接触而を設け
たものも同様の効果を得ることができるし、接触面に勾
配を形成したものでもよい。Embodiment 2 As shown in a perspective view in FIG. 11 and a plan view in FIG. An ultrasonic motor is constructed using other parts similar to those shown in FIGS. 1 and 2 of the first embodiment. Note 2
1 indicates a portion to which the piezoelectric element is fixed. As other embodiments of such a stator, the contact surface 30a formed by the step 29a is subdivided into circumferential parts as shown in FIG. 13, or the contact surface 30a formed by the step 29b as shown in FIG.
0b may be subdivided in the radial direction. A similar effect can be obtained by providing a step and a contact surface which are a combination of circumferential and radial directions, or a contact surface having a slope may be used.
実施例3
第15図に斜視図、第16図〜第18図に平面図を示i
jらので構成し、長さ方向振動を行う1F電素子を用い
、他は実施例1とIi′g様の部品を使用した超音波モ
ータの実施例を示す。すなわら第15図および第16図
は、スリット33゜段差39および接触面40を形成し
たものであり、第17図は接触面40aを直線状に細分
したものである。またステータの形を第18図の如く6
角形として接触面40b1段差39 b ;J3よびス
リット33bを形成したものなど、ステータの形を多角
形としたものち同効である。Example 3 Fig. 15 shows a perspective view, and Figs. 16 to 18 show plan views.
An example of an ultrasonic motor using a 1F electric element that vibrates in the longitudinal direction, and other components similar to those of Example 1 and Ii'g is shown. That is, FIGS. 15 and 16 show the slit 33 degree step 39 and the contact surface 40 formed, and FIG. 17 shows the contact surface 40a subdivided into linear shapes. Also, change the shape of the stator to 6 as shown in Figure 18.
The same effect is obtained when the stator has a polygonal shape, such as one in which the contact surface 40b1 step 39b; J3 and slit 33b are formed as a rectangular shape.
実施例4
第19図に分解斜視図、第20図および第21図にステ
ータの平面図を示す。すなわち長さ方向振動を行う圧電
索子41はステータ42のスリット43によって区分さ
れた側面に取付けられており、ロータ44はベアリング
45゜プレート46を介してスプリング47.ビス48
により前記ステータ42に加圧されている。Embodiment 4 FIG. 19 shows an exploded perspective view, and FIGS. 20 and 21 show plan views of the stator. That is, a piezoelectric cord 41 that vibrates in the longitudinal direction is attached to a side surface of a stator 42 separated by a slit 43, and a rotor 44 is connected to a spring 47 through a bearing 45° plate 46. screw 48
The stator 42 is pressurized by the stator 42.
第20図において接触面は60で段差は59である。ま
た第21図にJ3いでは接触而は60a。In FIG. 20, the contact surface is 60 and the height difference is 59. Also, in Figure 21, in J3, the contact point is 60a.
段差は59aである。なお53はスリットである。この
実施例でもステータの形は円形に限らず、4角形など多
角形のものを用いてもよい。The step is 59a. Note that 53 is a slit. In this embodiment as well, the shape of the stator is not limited to a circular shape, but a polygonal shape such as a quadrangular shape may be used.
なお、以上述べた実施例などのほか、接触而が勾配を有
するもの、または接触面を細分化し勾配を有する段差と
したものでもよい。またステータに形成したスリットは
2本以上のものを実施例としたが、中心または中心をは
ずした1本のスリットでも、スリットの側面および底面
を段差状としたものやスリット幅を変化させたものでも
かまわない。なお、スリット描造およびスリット形状に
ついては、上記で個々に述べたちのそれぞれに限定され
ることなく、必要に応じそれぞれの組合せから構成する
か、あるいは設計変更の範躊で適宜に考えられる構成と
しても屈曲振動を得ることができ、実施例と同じ効果を
(qることができる。ざらに、圧電素子の駆動18号は
交流信号はもとより、パルス信号の如きものでもよい。In addition to the embodiments described above, the contact surface may have a slope, or the contact surface may be subdivided into steps having a slope. In addition, although two or more slits were formed in the stator in the example, a single slit in the center or off-center may be used, the sides and bottom of the slit may be stepped, or the width of the slit may be varied. But it doesn't matter. Note that the slit drawing and slit shape are not limited to each of the above individually described, but may be constructed from a combination of each as necessary, or may be constructed as appropriate within the scope of design changes. It is also possible to obtain bending vibration, and the same effect as in the embodiment can be obtained (q).Roughly speaking, the drive number 18 of the piezoelectric element may be not only an alternating current signal but also a pulse signal.
また、ロータおよび/または接触面にはゴム。Also, rubber on the rotor and/or contact surfaces.
JliM、高分子材料またはこれらの複合材料などから
なる11!擦材などを設けてもよい。11 made of JliM, polymeric materials or composite materials thereof, etc. A rubbing material or the like may be provided.
[発明の効果]
この発明になる超音波モータによれば、従来のように複
数の圧電素子にそれぞれ位相の妥なる駆動信号を必要と
せず、長さ方向!&勅を行う圧電素rに単相の駆動信号
を印加するだけで、構造的にも回路的にもシンプルにな
り、また直接屈曲振動を利用するためステータからロー
タへの伝達効率が非常に1ぐれている効果を右する。[Effects of the Invention] According to the ultrasonic motor of the present invention, there is no need for driving signals with appropriate phases for each of the plurality of piezoelectric elements as in the conventional case, and the ultrasonic motor can be used in the longitudinal direction! By simply applying a single-phase drive signal to the piezoelectric element r that performs the vibration, the structure and circuit are simple, and since direct bending vibration is used, the transmission efficiency from the stator to the rotor is extremely high. Correct the effect that is out of place.
第1図〜第21図は本発明の実施例を示し4.第1図は
超音波モータの分解斜視図、第2図は超音波F−夕の正
面図、第3図〜第6図はステータの実施例を示す平面図
、第7図〜第10図は接触面を勾配としたステータを示
す一部拡大正面図、第11図はステータの他の実施例を
示す斜視図、第12図〜第14図はステータの他の実施
例を示す平面図、第15図はステータの他の実施例を示
す斜視図、第16図〜第18図はステータの伯の実施例
を示す平面図、第19図は他の実施例になる超音波モー
タの分解斜視図、第20図および第21図は他の実施例
に係るステータの平面図、第22図は従来の超音波モー
タを示り°分解斜視図、第23図は従来の超音波モータ
の構成を示す斜視図である。
1・・・圧電素子、2・・・ステータ、3・・・スリッ
ト。
4・・・ロータ、9・・・段差、10・・・接触面。
11・・・屈曲振動、12・・・ベクトル特 許
出 願 人
マル゛コン電子株式会社
超音波モータの分解斜視図
第 1 図
超音波モータの正面図
第 3 図 第
4 図ステータの平面図 ステータの平面
同第 5 図
第 6 同第 7 図
第 8 同第 9 図
第 10 同第 13
図 第 14 図ス
テータの他の実施例の斜視図
第 15 図
ステータの他の実施例の平面図
第 16 図
ステータの他の実施例の平面図
第 17 図
ステータの他の実施例の平面図
第 18 図
他の実施例の超音波モータの分解斜視図筒 19
図
他の実施例のステータの平面図
第 20 図
他の実施例のステータの平面図
第 21 図4. FIGS. 1 to 21 show embodiments of the present invention. Fig. 1 is an exploded perspective view of the ultrasonic motor, Fig. 2 is a front view of the ultrasonic motor, Figs. 3 to 6 are plan views showing examples of the stator, and Figs. 7 to 10 are FIG. 11 is a partially enlarged front view showing a stator with a sloped contact surface; FIG. 11 is a perspective view showing another embodiment of the stator; FIGS. 12 to 14 are plan views showing other embodiments of the stator; FIG. 15 is a perspective view showing another embodiment of the stator, FIGS. 16 to 18 are plan views showing another embodiment of the stator, and FIG. 19 is an exploded perspective view of an ultrasonic motor according to another embodiment. , FIG. 20 and FIG. 21 are plan views of stators according to other embodiments, FIG. 22 is an exploded perspective view of a conventional ultrasonic motor, and FIG. 23 is a diagram showing the configuration of a conventional ultrasonic motor. FIG. 1...Piezoelectric element, 2...Stator, 3...Slit. 4... Rotor, 9... Step, 10... Contact surface. 11...Bending vibration, 12...Vector patent
Applicant: Hito Marukon Electronics Co., Ltd. Exploded perspective view of the ultrasonic motor Figure 1 Front view of the ultrasonic motor Figure 3 Figure 4 Plan view of the stator Figure 5 Plan view of the stator
Figure 6 Figure 7
No. 8 Figure 9
No. 10 No. 13
Figure 14: Perspective view of another embodiment of the stator Figure 15: Plan view of another embodiment of the stator Figure 16: Plan view of another embodiment of the stator Figure 17: Plane view of another embodiment of the stator 18 Figure 19 Disassembled perspective view of ultrasonic motor of another embodiment
FIG. 20 A plan view of a stator according to another embodiment. FIG. 21 A plan view of a stator according to another embodiment.
Claims (3)
を形成した面に設けた段差を有するステータと、前記ス
リツトにより区分された前記ステータの側面に固着した
長さ方向振動を行う圧電素子と、前記ステータに当接す
るロータとを具備し、該ロータが前記ステータの段差に
より形成された接触面に接触する構成からなる超音波モ
ータ。(1) a stator having one or more slits from one surface and a step provided on the surface where the slits are formed; a piezoelectric element that vibrates in the longitudinal direction and is fixed to a side surface of the stator divided by the slits; An ultrasonic motor comprising: a rotor that abuts the stator; the rotor contacts a contact surface formed by steps of the stator.
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。(2) The ultrasonic motor according to claim (1), wherein the contact surface formed by the steps is subdivided.
請求の範囲(1)項または第(2)項記載の超音波モー
タ。(3) The ultrasonic motor according to claim (1) or (2), wherein the contact surface has a slope.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62054453A JPS63220777A (en) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | Ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62054453A JPS63220777A (en) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | Ultrasonic motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63220777A true JPS63220777A (en) | 1988-09-14 |
Family
ID=12971104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62054453A Pending JPS63220777A (en) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | Ultrasonic motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63220777A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102195517A (en) * | 2010-03-16 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | Vibration wave driving device and manufacture method of vibrating body thereof |
-
1987
- 1987-03-09 JP JP62054453A patent/JPS63220777A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102195517A (en) * | 2010-03-16 | 2011-09-21 | 佳能株式会社 | Vibration wave driving device and manufacture method of vibrating body thereof |
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