JPS6331479A - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPS6331479A
JPS6331479A JP61172001A JP17200186A JPS6331479A JP S6331479 A JPS6331479 A JP S6331479A JP 61172001 A JP61172001 A JP 61172001A JP 17200186 A JP17200186 A JP 17200186A JP S6331479 A JPS6331479 A JP S6331479A
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JP
Japan
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stator
rotor
cooling
motor
ultrasonic motor
Prior art date
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Pending
Application number
JP61172001A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Harao
則行 原尾
Akira Tokushima
晃 徳島
Yoshio Sugihara
杉原 美穂
Hirozo Tagami
博三 田上
Toshiro Higaki
桧垣 俊郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP61172001A priority Critical patent/JPS6331479A/en
Publication of JPS6331479A publication Critical patent/JPS6331479A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To prevent a stator temperature from rising by providing cooling blades in an air gap between opposed rotor and stator. CONSTITUTION:Piezoelectric units 2 and 3 are bonded to the bottom of an elastic unit 1, and a ringlike projection 1a is formed on the upper surface to form a stator 4. This stator 4 is fixedly bonded to a stationary base 5 in sector circle, and the rotational shaft 7a of a rotor 7 is engaged through a bearing 9 with the center. A vent hole 12 is formed in the rotor 7, a wear resistant lining material 6 is further bonded, and contacted with the projection 1a of the stator 4. In this case, radial cooling blades 8 are formed on the rotor end face in an air gap between opposed stator 4 and rotor 7. Thus, when the rotor 7 is driven, the blades 8 simultaneously perform a cooling function. As a result, it can prevent the stator temperature of the motor from rising to reduce the output of the motor.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電体等の電気−機械変換手段を用いて駆動
力を発生する超音波モータに関するちのである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an ultrasonic motor that generates driving force using electro-mechanical conversion means such as a piezoelectric body.

従来の技術 従来この種の圧電体の電気−機械変換手段を用いた超音
波モータは、例えば、特開昭59−39801号公報に
示されているように、第3図のような構成になっている
。すなわち、2つの円形の圧電体2,3と、円形の弾性
体1とを厚み方向に重ねて構成したステータと、そのス
テータに面接触する円形のロータ7とを備え、前記ステ
ータ表面には振動エネルギを作用させるためのリング状
の突起1aを有しており、圧電体2,3に互いに位相の
ずれた電気信号を印加することにより、回転力を得るよ
うになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an ultrasonic motor using this type of piezoelectric electro-mechanical conversion means has a configuration as shown in FIG. ing. That is, it includes a stator formed by stacking two circular piezoelectric bodies 2 and 3 and a circular elastic body 1 in the thickness direction, and a circular rotor 7 that makes surface contact with the stator. It has a ring-shaped protrusion 1a for applying energy, and by applying electrical signals out of phase with each other to the piezoelectric bodies 2 and 3, rotational force is obtained.

発明が解決しようとする問題点 このように構成された超音波モータは、単位体積当たり
蓄えられるエネルギ密度が大きいため、同じ出力を取り
出す場合、従来の電磁モータに比較して、小形のもので
よいという長所をもっている。しかし、現在のところモ
ータ効率が45%程度であり、モータ人力電力の約半分
程度が損失となり、上述の小形であるという超音波モー
タの温度上昇を大きくして゛しまう。超音波モータは、
ステータの形状及び材質(密度、ヤング率)等で決めら
れるある一定の共振周波数でドライブされる時、最も能
率の良いものであるが、上述の温度上昇により、このド
ライブ周波数が変化し、その結果、モータ出力が低下し
てしまうという問題点があった。
Problems to be Solved by the Invention Since the ultrasonic motor configured in this way has a large energy density stored per unit volume, it can be smaller than a conventional electromagnetic motor to obtain the same output. It has the advantage of However, at present, the motor efficiency is about 45%, and about half of the motor's human power is lost, which increases the temperature rise of the above-mentioned small ultrasonic motor. Ultrasonic motor is
It is most efficient when driven at a certain resonant frequency determined by the stator shape and material (density, Young's modulus), etc. However, due to the temperature rise mentioned above, this drive frequency changes, resulting in However, there was a problem in that the motor output decreased.

そこで本発明は、損失によるステータ温度上昇を、後述
の手段により極力おさえ、ドライブ周波数の変化を少な
(し、モータ出力の低減を防止しようとするものである
Therefore, the present invention aims to suppress the stator temperature rise due to the loss as much as possible by the means described later, to reduce the change in the drive frequency (and to prevent the motor output from decreasing).

問題点を解決するための手段 その手段として、超音波モータを構成するステータとロ
ータが対向する空隙部のロータ端面あるいは、ロータ軸
に放射状の冷却用羽恨等の冷却手段を設けたものである
Means for Solving the Problem As a means, a cooling means such as a radial cooling grating is provided on the end face of the rotor in the gap where the stator and rotor of the ultrasonic motor face each other, or on the rotor shaft. .

作用 本構成では、冷却用羽恨が、ロータと一体に構成されて
いるため、モータに電源が供給され、ロータが駆動され
ると同時に、前記冷却用羽恨が冷却能力を発揮する。従
って、モータのステータ温度上昇を防ぎ、ドライブ周波
数の温度変化を少なくし、モータ出力の低減を小さくす
ることができる。又超音波モータへの入力電力を大きく
すると、モータ回転数も大きくなるため冷却用羽恨によ
る冷却効果も大きくなり、温度上昇はある範囲に抑制さ
れることになる。
In this construction, the cooling shaft is integrated with the rotor, so that the cooling shaft exhibits its cooling ability at the same time as power is supplied to the motor and the rotor is driven. Therefore, it is possible to prevent the stator temperature of the motor from rising, to reduce the temperature change in the drive frequency, and to reduce the reduction in motor output. Furthermore, when the input power to the ultrasonic motor is increased, the motor rotational speed also increases, so that the cooling effect due to the cooling force increases, and the temperature rise is suppressed within a certain range.

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。第1図は第一の実施例を示すものである。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings. FIG. 1 shows a first embodiment.

1は弾性体で、例えば、鉄ステンレス等の金属である。1 is an elastic body, for example, a metal such as iron and stainless steel.

この弾性体1の底面には、圧電体2及び圧電体3が、樹
脂接着剤にて強固に接合されている。又弾性体1の上面
には、リング状の突起部1aが設けられ、機械ひずみの
据幅を拡大し、有効に出力がとりだされる構造になって
いる。これらにより、ステータ4が構成される。尚、円
形の圧電体2及び3は、それぞれ周方向に、正極、負極
、交互にn分極(n:偶数)されている。そして圧電体
2と圧電体3は、機械的に位相が、π/2(電気角〉ず
れた状態で接合されている。(−分極幅を電気角でπと
する。)圧電体2と圧電体3には、電圧が印加できるよ
う、リード線(図示せず)が取り付けられている。
A piezoelectric body 2 and a piezoelectric body 3 are firmly bonded to the bottom surface of the elastic body 1 with a resin adhesive. Further, a ring-shaped protrusion 1a is provided on the upper surface of the elastic body 1, and the structure is such that the range of mechanical strain can be expanded and output can be effectively extracted. These constitute the stator 4. Note that the circular piezoelectric bodies 2 and 3 are each polarized in the circumferential direction with n polarization (n: an even number) alternately as a positive pole and a negative pole. The piezoelectric body 2 and the piezoelectric body 3 are mechanically joined with a phase difference of π/2 (electrical angle). (-The polarization width is assumed to be π in electrical angle.) A lead wire (not shown) is attached to the body 3 so that a voltage can be applied.

ステータ4は、節円にて固定台5に接着固定されている
。そしてステータ4の中心部には、ベアリング9が設け
られ、ロータ7の回転軸7aがはまり込むようになって
いる。一方通虱穴12が設けられたロータ7には、耐磨
耗のライニング材6が接着され、前述のステータ4のリ
ング状の突起部1aと接触するようになっている。又回
転軸7aの先端はネジが切られており、ライニング材6
とリング状突起部1aが適当な荷重で接触し、加圧され
る様スプリングワッシャ10とナツト11で締めつけら
れる構造になっている。又ステータ4とロータ7が対向
する空隙部のロータ端面には、放射状の冷却用羽恨8が
構成されている。
The stator 4 is adhesively fixed to a fixing base 5 at knots. A bearing 9 is provided at the center of the stator 4, into which the rotating shaft 7a of the rotor 7 is fitted. On the other hand, a wear-resistant lining material 6 is adhered to the rotor 7 provided with the through hole 12 so as to come into contact with the ring-shaped protrusion 1a of the stator 4 described above. Also, the tip of the rotating shaft 7a is threaded, and the lining material 6
The structure is such that the ring-shaped protrusion 1a contacts with an appropriate load and is tightened with a spring washer 10 and a nut 11 so as to be pressurized. Further, radial cooling holes 8 are formed on the end face of the rotor in the gap where the stator 4 and the rotor 7 face each other.

以上のように構成された冷却手段を備えた超音波モータ
の動作を説明する。
The operation of the ultrasonic motor equipped with the cooling means configured as described above will be explained.

超音波モータは、ステータの形状及び材質(密度、ヤン
グ率)等で決まる、ある一定の共振周波数において駆動
される。今、圧電体2及び3に、π/2位相の異なる前
記共振周波数2相交流電圧を印加すると、ステータ4は
、進行性の機械ひずみの波を発生する。従ってステータ
4と加圧接触しているロータ7は、波の頂点でのみ接触
し、(n/2箇所で接触)、前記波の進行方向とは逆方
向に、波の頂点速度で送られ、ロータ軸7aを中心に回
転することになる。従って、ステータ4とロータ7とが
対面する空隙部のロータ端面に設けられた放射状の冷却
用羽恨8も回転し、ロータの通風穴12を空気の吸入口
として、ステータ4の」二面に強制的に風を送り、冷却
を行い、損失によるステータの温度」1昇を抑制するよ
うに働く。
The ultrasonic motor is driven at a certain resonant frequency, which is determined by the shape and material (density, Young's modulus) of the stator. Now, when the two-phase AC voltages with resonant frequencies different in phase by π/2 are applied to the piezoelectric bodies 2 and 3, the stator 4 generates progressive mechanical strain waves. Therefore, the rotor 7, which is in pressure contact with the stator 4, contacts only at the peak of the wave (contact at n/2 points), and is sent at the wave peak speed in the opposite direction to the direction of travel of the wave, It rotates around the rotor shaft 7a. Therefore, the radial cooling blade 8 provided on the end face of the rotor in the gap where the stator 4 and the rotor 7 face each other also rotates, and the ventilation holes 12 of the rotor are used as air inlets to supply air to the two sides of the stator 4. It works by forcibly blowing air to cool the stator and prevent the stator temperature from rising by 1'' due to loss.

尚、ステータに設けられている突起1aは、スリット入
りの突起であるため、冷却用羽恨8(:よって送られ、
ステータを冷却した暖かい空気は、この溝を通って外部
へ強制的に押し出されるため、熱が前記空隙部に閉じ込
められることはない。このようにして°ステータの温度
上昇が抑制されると、ドライブ周波数の温度による変化
も小さくおさえられ、モータの出力の低減を小さくする
ことが可能となる。
Incidentally, since the protrusion 1a provided on the stator is a protrusion with a slit, the cooling blade 8 (: therefore, it is sent,
The warm air that has cooled the stator is forced out through this groove, so no heat is trapped in the void. When the temperature rise of the stator is suppressed in this way, the change in drive frequency due to temperature is also suppressed, and it becomes possible to reduce the reduction in the output of the motor.

尚、第1図において、放射状の冷却用羽恨8は、8個設
けられているが、これに限定するものではない。又冷却
用羽恨Sが径方向に直線的な形状になっているが、これ
に限定するものではな(、風量を増大するような、各種
形状(例えば、円弧状の羽根が、周方向にい(つも並べ
られているもの。)が考えられる。又ロータの通風穴1
2も8個に限定するものではない。
In FIG. 1, eight radial cooling holes 8 are provided, but the invention is not limited to this. Although the cooling vane S has a linear shape in the radial direction, it is not limited to this. (For example, the cooling blade S has a linear shape in the circumferential direction.) (always arranged side by side).Also, the rotor's ventilation hole 1
2 is not limited to eight.

第2図は、本発明の他の実施例を示すものである。超音
波モータの構成は、第一の実施例とほぼ同様であるが、
ステータに風を送る為の冷却用羽恨8が前述のロータ端
面でなく、ロータ軸7aにボス13を介して放射状に設
けたものである。動作は、第一の実施例で述べたと同様
である。尚、第2図において放射状の冷却用羽恨8は、
8個設けられているが、この数に限定するものではない
FIG. 2 shows another embodiment of the invention. The configuration of the ultrasonic motor is almost the same as the first embodiment, but
Cooling vents 8 for blowing air to the stator are provided radially on the rotor shaft 7a via bosses 13, instead of on the end face of the rotor as described above. The operation is similar to that described in the first embodiment. In addition, in FIG. 2, the radial cooling blades 8 are as follows:
Although eight are provided, the number is not limited to this number.

又、冷却用羽恨が径方向にM線的な形状になっているが
、これに限定するものではなく、円弧状のもの等、風量
を増大する各種形状のものが考えられる。通風穴12も
8個に限定するものではない。
Further, although the cooling blade has an M-line shape in the radial direction, it is not limited to this, and various shapes such as a circular arc shape can be considered to increase the air volume. The number of ventilation holes 12 is not limited to eight either.

発明の効果 以上の(清に、本発明は弾性体とこの弾性体を励振させ
る為の圧電体とで構成されたステータと、ある適当な荷
重で、前記ステータに加圧接触されたロータとで構成さ
れる超音波モータにおいて、前記モータを冷却するよう
、ロータとステータの対向する空隙部に、冷却用羽恨等
の冷却手段を設け、モータに電源が供給され、ロータが
駆動されたとき、冷却用羽恨により送風を行い、モータ
のステータ温度上昇を防ぎ、ドライブ周波数の温度によ
る変化を少なくシ、モータ出力の低減を小さくすること
ができる。
(Clearly, the present invention has a stator composed of an elastic body and a piezoelectric body for exciting the elastic body, and a rotor that is brought into pressure contact with the stator under a certain appropriate load.) In the ultrasonic motor configured, a cooling means such as a cooling mechanism is provided in a gap where the rotor and stator face each other so as to cool the motor, and when power is supplied to the motor and the rotor is driven, By blowing air using the cooling force, it is possible to prevent the temperature of the motor stator from rising, to reduce changes in the drive frequency due to temperature, and to reduce the reduction in motor output.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の第一の実施例における冷却手段を備え
た超音波モータの上面図および正面断面図、第2図は本
発明の第二の実施例における冷却手段を備えた超音波モ
ータの上面図および正面断面図、第3図は従来例の超音
波モータの分解斜視図である。 1・・・・・・弾性体、2.3・・・・・・圧電体、4
・・・・・・ステータ、7・・・・・・ロータ、7a・
・・・・・回転軸、8,14・・・・・・冷却用羽恨。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図  
    7−ローフ 8−;+却訂剖梗 la−一安起 第  2  図                  
         12−m−通風・友12.    
         14−一一玲咳F刑扶第3図
FIG. 1 is a top view and a front sectional view of an ultrasonic motor equipped with a cooling means according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a top view and a front sectional view of an ultrasonic motor equipped with a cooling means according to a second embodiment of the present invention. 3 is a top view and a front sectional view, and FIG. 3 is an exploded perspective view of a conventional ultrasonic motor. 1...Elastic body, 2.3...Piezoelectric body, 4
...Stator, 7...Rotor, 7a.
... Rotating shaft, 8, 14 ... Cooling shaft. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 1
7-loaf 8-;
12-m-ventilation/friend 12.
14-11 Lingke F Criminal Aid Diagram 3

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 弾性体と、この弾性体を励振させる圧電体とで
構成されたステータと、ある適当な荷重で前記ステータ
に加圧接触されたロータとを備え、前記ロータとステー
タの対向する空隙部に冷却手段を設けた超音波モータ。
(1) A stator comprising an elastic body and a piezoelectric body that excites the elastic body, and a rotor that is brought into pressure contact with the stator under a certain appropriate load, and a gap portion where the rotor and the stator face each other. Ultrasonic motor equipped with cooling means.
(2) 冷却手段は、ロータとステータの対向する空隙
部のロータ端面に放射状に冷却用羽根を設けて構成した
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 cooling means is configured by providing cooling vanes radially on the end face of the rotor in the gap where the rotor and the stator face each other.
(3) 冷却手段は、ロータのロータ軸に放射状に冷却
用羽恨を設けて構成した特許請求の範囲第1項記載の超
音波モータ。
(3) The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the cooling means is constructed by providing cooling holes radially on the rotor shaft of the rotor.
JP61172001A 1986-07-22 1986-07-22 Ultrasonic motor Pending JPS6331479A (en)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4983874A (en) * 1988-07-05 1991-01-08 Brother Kogyo Kabushiki Kaisha Vibrator and ultrasonic motor employing the same
US5025186A (en) * 1989-06-26 1991-06-18 Seiko Instruments Inc. Ultrasonic motor
JP2012050320A (en) * 2010-07-26 2012-03-08 Canon Inc Vibration wave motor

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