JPS63265574A - 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、圧電体を用いて進行波からなる超音波振動を
発生させることにより駆動することのできるモータに関
する。

従来の技術 進行波方式からなる超音波モータにおいては、固定体と
移動体が相互に接触加圧され、前記固定体に圧電体を装
着した構造を有する。時間差と位相差をつけ圧電体の両
端に電圧を印加することにより、進行波からなる固定体
の振動が、摩擦力を介して移動体へと伝えられ移動体が
駆動される。

その固定体と移動体の接触加圧状態により超音波モータ
としての起動トルク、無負荷回転数、モー夕効率、寿命
などの緒特性を決定する一つの要因となる。圧電体を装
着してなる固定体に移動体を加圧接触させ、圧電体の進
行波からなる微少振動により移動体が移動する超音波モ
ータにおいて、従来移動体は金属により構成されていた
。別法として、スライダーというゴムなどの摩擦係数の
大きな第三の物体を移動部に装着し、固定部に加圧接触
させるという方法も提案されていた。

発明が解決しようとする問題点 超音波モータにおいて、固定体と移動体の接触面におい
て、モータとしての良好な性能を得、実用に耐えうるも
のは、いまだ存在しない。固定体をステンレス、アルミ
ニウム、鉄鋼などの金属材料で構成し、金属の移動体を
用いる金属どうしの接触では、固定体および移動体の接
触面は、超精密加工を施す必要があった。さらに、超音
波振動下では金属どうしの接触による騒音が発生し実用
上問題であった。

金属以外の接触として、ゴムなどの摩擦係数の大きなス
ライダーなどの提案が成されているが、通常の市販のそ
のような材料を用いると、接触面が摩擦することによっ
て生じる磨耗などが原因で、起動トルク、無負荷回転数
、効率等の諸性能の劣化が起こり、モータの寿命が非常
に短くなるという欠点を有していた。

実用に供しうる超音波モータの要件としては、（１）モ
ータ駆動時に騒音がでにくいこと、ｃ２）加圧接触する
ことによって生じる駆動力（トルク）が大きいこと、０
）モータの駆動時に接触面が摩擦することにより発生す
る磨耗量が極力少な（、長時間安定に性能が維持できる
こと１、の３点が挙げら圧電体を装着してなる固定体に
移動体を加圧接触させ、前記圧電体の進行波からなる微
少振動により摩擦力を介して前記移動体が移動する超音
波モータにおいて、前記移動体の接触表面をフルオロカ
ーボン重合体を含有するプラスチック材から構成する。

作用 移動体の接触表面を、少なくともフルオロカーボン重合
体を含有するプラスチック材で構成することにより、金
属どうしの接触による騒音は発生しない。フルオロカー
ボン重合体は、摩擦接触表面において固体潤滑剤として
作用し固定体と移動体間の円滑な滑りを実現することが
できる。さらに、フルオロカーボン重合体は、耐熱性が
比較的高（超音波の振動を伴うような過酷な摩擦状態で
も焼き付けのような現象あるいは溶融することなく安定
に使用することができる。また、フルオロカーボン重合
体は、硬度的にみても、固定体として構成される金属材
料に比べ軟らかいので固定体の摩擦接触面を損傷するこ
とは少な（固定体の摩擦接触面の状態を常に安定に維持
する役目をさせることができる。

実施例 本発明の超音波モータの基本構成を第１図に示す。超音
波モータは、圧電体１を装着した固定体２に移動体３を
加圧接触させる構成をとる。移動体３は、少なくともフ
ルオロカーボン重合体を含有するプラスチック材からな
る摩擦接触部４と動力伝達部５とから構成する。移動体
と接触する固定体はステンレス材などの金属材料からな
る。動力伝達部は、外部に出力を供給するする役目をす
るもので、ある程度の機械的強度の有するものであれば
いずれでもよい。本発明を実際に超音波モータとして構
成した例として円盤状の超音波モータ（第２図）および
円環状の超音波モータ（第３図）が挙げられる。

本発明に使用し得るフルオロカーボン重合体は、ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリテトラフルオロエチレン−
ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリトリクロロフ
ルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロアルキルビニルエーテル共重合体などがある。これら
のなかで特にポリテトラフルオロエチレンの粉末状のも
のが好ましい。以下、フルオロカーボン重合体を含有す
るプラスチック材からなる摩擦接触部について詳細にそ
の具体的実施例を述べる。

実施例１ ビスマレイミド−トリアジン樹脂に約３０ｆｆｉ量％の
可とう性付与材を添加してなる樹脂ＢＴ２１１２を固形
分にて５重量部と、ポリテトラフルオロエチレン粉末（
平均粒径１０μ請）５重量部を混練することにより、ポ
リテトラフルオロエチレン粉末を樹脂中に均一に分散さ
せた。圧縮成型機により金型を使用し、この混練物を温
度２００℃、圧力１００　ｋｓ　／　ｃｊの条件で２時
間放置することにより、樹脂を硬化させ、複合プラスチ
ックからなる厚さ０．２麟−のシート状成型物を得た。

ポリテトラフルオロエチレン粉末は、平均粒径２０μ−
未満の滑材縁のポリテトラフルオロエチレン粉末を用い
るのが好ましい。

これを摩擦接触部６として動力伝達部７に接着し、さら
に、摩擦接触部の表面を研摩した後、第２図に示すよう
な直径４０−の円盤型の超音波モータに組み込み、移動
体８を回転させた。加圧力としてバネ力により４　ｋｔ
　／　ｃｄを与えた状態で回転させたところ、入力電力
的８Ｗの条件で、起動トルクとして８００ｇｆ−ｃ−１
無負荷回転数１１００ｒｐ■の性能を有するモータが得
られた。超音波モータの経時変化を調べるため実際に超
音波モータを１００万回転駆動させた。駆動条件として
は、連続回転にて負荷を３００ｇｆ−Ｃ１１とし、回転
数が５００　ｒｐｍで行った。その間、回転数、トルク
、効率などの超音波モータの諸性能はほとんど変化しな
かった。さらに、駆動前後の固定体の摩擦接触面の表面
状態を観察したところ変化がみられなかった。一方、プ
ラスチック材からなる摩擦接触部の磨耗した深さを表面
形状測定器にて測定したところ、その磨耗量は１００万
回後でも１０μｍとなった。これは同条件でおこなった
金属どうしの摩擦接触による磨耗量よりはるかに少ない
。また、金属どうしの摩擦にみられた駆動中の騒音の発
生は全くなかった。さらに比較のため、樹脂のみを摩擦
接触部に用い、同様の条件で超音波モータの経時変化を
調べるため実際に超音波モータを駆動させた。比較例の
場合には時間とともに回転数が低下してゆき、約２万回
回転したところで停止した。これは、固定体と移動体に
潤滑作用をするものが全く存在しなかったためであると
考えられる。

実施例２ フェノール樹脂５重量部と、ポリテトラフルオロエチレ
ン粉末（平均粒径５μ麟）４重量部と、繊維として２１
に切断された芳香族ポリアミド繊維のバルブ状のもの１
重量部とを加圧式の混練機を用い、室温にて１時間混練
した。この操作により繊維とポリテトラフルオロエチレ
ン粉末がマトリックス樹脂中に均一に分散した。この混
線物を温度１５０℃、圧力１００ｋｇ／ｃ−の条件で２
時間放置することにより、樹脂を硬化させ、複合プラス
チックからなる厚さ０．２ｍｍのシート状成型物を得た
。

このようにして得られたシート状成型物を実施例１と同
様の方法でそのモータ性能を評価した結果を第１表に示
した。

（以下余白） り、へ 芳香族ポリアミド繊維以外の各種繊維を用いた場合も併
せて示したがいずれも良好な結果が得られた。

また、樹脂として熱硬化性樹脂であるポリイミド系樹脂
やフェノール樹脂を用いたが、熱可そ性樹脂およびその
他の熱硬化性樹脂を用いることができる。さらに、摩擦
性能をさらに調整するために、鉄粉、銅粉、亜鉛粉、ス
ズ粉、ステンレス粉およびそれらの合金粉、黒鉛粉、ア
ルミナ粉、硫化モリブデン粉、マイカ粉、炭化けい素粉
、ぶつ化炭素粉をプラスチック材の中に加えることもで
きる。

発明の効果 本発明によれば、磨耗によるモータ諸性能の低下および
劣化がほとんど起こらず円滑に回転し、トルクも太き（
、モータ回転時に全く騒音がです、実用に提供しつる超
音波モータを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、超音波モータの基本構成を示す断面図、第２
図は、円盤状の超音波モータの構成を示す斜視図、第３
図は、円環状の超音波モータの構成を示す斜視図である
。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　圧電体を装着してなる固定体に移動体を加圧接
   触させ、前記圧電体の進行波からなる微少振動により摩
   擦力を介して前記移動体が移動する超音波モータにおい
   て、前記移動体の接触表面が少なくともフルオロカーボ
   ン重合体を含有するプラスチック材から構成されている
   ことを特徴とする超音波モータ。
2. （２）　フルオロカーボン重合体が、粉末状である特許
   請求の範囲第１項記載の超音波モータ。
3. （３）　フルオロカーボン重合体の粉末が平均粒径２０
   μｍ未満である特許請求の範囲第２項記載の超音波モー
   タ。
4. （４）　プラスチック材が、芳香族ポリアミド繊維、炭
   素繊維、ガラス繊維、炭化けい素繊維、アルミナ繊維、
   石英繊維、石綿からなる群から選択された少なくとも一
   種を含む特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。
5. （５）　固定体がステンレス材からなる特許請求の範囲
   第１項記載の超音波モータ。
6. （６）　超音波モータの形状が円盤状あるいは円環状で
   ある特許請求の範囲第１項記載の超音波モータ。