JPS63277481A - 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駆動力を発生する超音波モータ
に関する。

従来の技術 近年圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性振
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目さ
れている。

以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術につ
いて説明を行う。

第４図は従来の円環形超音波モータの切り欠き斜視図で
あり、円環形の弾性体１の円環面の一方に圧電体として
円環形の圧電セラミック２を貼合せて振動体３を構成し
ている。４は耐磨耗性材料の摩擦材、５は弾性体であり
、互いに貼合せられて移動体６を構成している。移動体
６は摩擦材４を介して振動体３と接触している。圧電体
２に電界を印加すると振動体３の周方向に曲げ振動の進
行波が励起され、移動体６を駆動する。尚、同図中の矢
印は移動体６の回転方向を示す。

第５図は第４図の超音波モータに使用した圧電セラミッ
ク２の電極構造の一例を示している。同図では、円周方
向に９波の弾性波がのるようにしである。同図において
、ＡおよびＢはそれぞれ２分の１波長相当の小領域から
成る電極群で、Ｃは４分の３波長、Ｄは４分の１波長の
長さの電極である。電極ＣおよびＤは電極群ＡとＢに位
置的に４分の１波長相当（＝９０度）の位相差を作って
いる。電極ＡとＢ内の隣り合う小電極部は互いに反対に
厚み方向に分極されている。圧電体２の弾性体１との接
着面は、第５図に示めされた面と反対の面であり、電極
はベタ電極・である。使用時には、電極群ＡおよびＢは
第５図に斜線で示されたように、それぞれ短絡して用い
られる。

以上のように構成された超音波モータの圧電体２の電極
ＡおよびＢに Ｖ　ｘ　−Ｖ　ｏ　ｘｓｉｎ（ωｔ）　　　　　　　　
−−−（１）Ｖ２−Ｖｏｘｃｏｓ（ωｔ）　　　　　　
　　−＜２）ただし、ｖｏ：電圧の瞬時値 ω：角周波数 ｔ：時間 で表される電圧ｖ１およびｖ２を、それぞれ印加すれば
、振動体３には ξ−ξｏｘ（ｃｏｓ（ωｔ）ｘｃｏｓ（ｋｘ）＋５ｉｎ
（ωｔ）ｘｓｉｎ（ｋｘ）） −ξＯＸＣ０８（ωｔ−ｋｘ）　　　　　　−−−（２
）ただし　ξ：曲げ振動の振幅値 ξ０：曲げ振動の瞬時値 ｋ　：波数（２π／λ） λ；波長 Ｘ　：位置 で表せる、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励起
される。

第６図は振動体３の表面のＡ点が進行波の励起によって
、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をし、振動体３上に加
圧して設置された移動体６が、楕円の頂点近傍で接触す
ることにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向に
Ｖ−ω×ｕの速度で運動する様子を示している。

円環形振動体モータの振動体は、第７図に示すように全
体が振動しているので、振動体の位置固定が困難である
。また、固定によって機械的な損失は避けられない。

発明が解決し参つとする問題点 従来の円環の曲げ振動を使用した超音波モータは、固定
により機械的な損失を伴い効率が低下し、また、確実な
位置固定が困難であるという問題点がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、機械的損失
が小さい振動体固定により、確実な位置固定ができ、ま
た、効率の良い超音波モータを提供することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段 円環形振動体の内周部に同心円状に薄板を設け、該薄板
を同心円状に固定して、該振動体を固定支持する。

作　　用 上記構成により、振動体の曲げ振動を極力妨げないで確
実に位置固定し、固定による損失を小さくして効率の良
い超音波モータを実現できる。

実施例 以下、図面に従って本発明の一実施例について詳細な説
明を行う。

第１図は本発明の超音波モータの１実施例の振動体の断
面図である。同図において、弾性体１と圧電体２で構成
された円環形振動体３の内周部の曲げ振動の中性面近傍
に、薄板７が設置されている。第２図は本発明の別の実
施例の振動体の断面図である。同図において、弾性体ｌ
と圧電体２の間に同心円状に薄板７を挟んで、円環形振
動体３を構成している。ともに、薄板７は振動体３に比
べ充分に薄いので、振動体３の曲げ振動に対して極めて
影響が小さい。

第３図は超音波モータの構成を示す断面図である。弾性
体１と圧電体２を貼合せて構成した振動体３の内周部に
設置された薄板７を、同心円状に固定具８で固定してい
る。耐磨耗性材料の摩擦材４と弾性体５で構成された移
動体６を、振動体３に接触して設置する。圧電体２に電
界を印加すると振動体３の周方向に曲げ振動の進行波が
励起され、移動体６を摩擦力により駆動する。移動体６
は回転運動を始める。薄板７は振動体３よりも充分に薄
いので、曲げ振動を妨げることはなく、従って、機械的
損失を小さくできる。また、同心円状に固定具８で固定
しているので、確実な位置固定ができる。

発明の効果 本発明によれば、振動体の内周部に同心円状に薄板を設
け、該薄板を同心円状に固定することにより、位置固定
が確実で、効率の良い超音波モータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の円環形超音波モータの１実施例の振動
体の断面図、第２図は本発明の円環形超音波モータの別
の実施例の振動体の断面図、第３図は本発明の円環形超
音波で−タの１実施例の断面図、第４図は円環形超音波
モータの切り欠き斜視図、第５図は第４図の超音波モー
タに用いた圧電体の形状と電極構造を示す平面図、第６
図は超音波モータの動作原理の説明図、第７図は振動モ
ードとして径方向１次、周方向９次の曲げ振動を用いた
時の振動体の撮動状態と径方向の変位分布図である。 １・・・・・・弾性体、２・・・・・・圧電体、３・・
・・・・振動体４・・・・・・摩擦材、５・・・・・・
弾性体、６・・・・・・移動体７・・・・・・薄板、８
・・・・・・固定具。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第　１　図 第２図 第３図 同突其 ７薄板 第４図 第　６　図 ；◇ 、＊。、、、、−１−１ 第７図 り一一一一〜−一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電体を交流電圧で駆動して、該圧電体と弾性体とか
   ら構成される円環形振動体に径方向１次、周方向３次以
   上の曲げ振動の進行波を励振することにより、該振動体
   上に接触して設置された移動体を移動させる超音波モー
   タにおいて、該振動体の内周部に同心円状に薄板を固定
   して設け、該薄板を同心円状に固定することにより、該
   振動体を固定支持したことを特徴とする超音波モータ。