JPS6339478A - 圧電式モ−タ - Google Patents
圧電式モ−タInfo
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- JPS6339478A JPS6339478A JP61182808A JP18280886A JPS6339478A JP S6339478 A JPS6339478 A JP S6339478A JP 61182808 A JP61182808 A JP 61182808A JP 18280886 A JP18280886 A JP 18280886A JP S6339478 A JPS6339478 A JP S6339478A
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Classifications
-
- 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
- H02N2/105—Cycloid or wobble motors; Harmonic traction motors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H49/00—Other gearings
- F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[発明の技術分野]
本発明は圧電式モータに関し、特に移動子の回転制陣を
容易に行なえるにうにした圧電式モータに関ηる、。 [発明の技術的背量とその問題点] 従来のこの種の圧電式モータの代表的なものとしてv1
間昭58−1/18682号公報及び特開昭5≦)−1
22385@公報に開示されたものがある。 従メ〔のこの種の圧電式モータにあっては、固定子ど移
OJrとが加圧接触された状態で、固定子に装着された
H−電体素子にJ:って固定子と移動子との接触界面に
弾性波が発生され、この弾性波の波頭の楕円運動に、J
、つ゛C弾1/1波の進行方向と逆方向へ移動子が回転
され又は直進される構成である。 このJ、うな構成であれば、従来の電磁モータに比べ、
小型、強力、高効率どイ’t−リ、しが−しノイズや駆
動音等の駆動がほとんどイーい利魚らある。。 しかしながら、この、1、うな従来の圧電式(−−一タ
にあっては、表面弾+!1波の波++n (1′)楕円
運vノ(こj、って移動子が一方向に進行される構成ぐ
あるから、移動子の回転数及び1ヘルクは、圧電係累r
に励振された超音波の周波数、振幅中に(,1固定了の
移動子との接触界面部分に設置J /;菖中性体の弾l
111系数に依存リ−る。 その為、移動子の回転数及びI〜ルクを制御I Lにく
いとともに、この制御時11が周囲雰囲気温度に影響さ
れて不安定と4rり易い、。 従って、従来構成によると、移動子の回転数が20〜3
0 rDm Pi’度しか(!1られないこと6多がっ
た。 イこて、本願発明者C311、この種の圧電j(七−夕
に適用づることができるととえられる種々の機構につい
て検討し、実験を小、1コた結里、ロータギアと変形可
能なステータ1ごアによる減速11・構成される所謂調
和歯車機構(Jズ下!11に調和南中機構と称Jる)の
原理を、この種の圧電式モータに適用して、前述した問
題点を解消することにした。 なお、参考の為に調和歯車機構の概略を第6図に1.」
づいて説明する。 81:ず、この調和歯車機構の構成を説明すると、01
は入力軸であり、この入力軸61は紙面と平(iに段り
られた図示l)ない固定板に回転可能に取1」りられて
いる、、また、62は入力軸61に一体化された偏心カ
ム、63は上記の固定板に固定された弾1/1体の円筒
であり、該周面に歯数nの歯が切っである。また、6/
Iは剛性体の出力軸であり、内周面に歯数m (但し、
m>n)が切っである。 ぞの為、偏心カム62によって円筒63が内側から押さ
れると、円筒63のたわんだ部分の歯が出ノ)r吊6/
′Iの爾とかみ合うことができる。 このよ゛うな構成の調和歯車機構の作用は次の通りとイ
rる。 77 J3、この作用が1明の便宜」こ、円筒63及び
出力軸6/Iの南中の歯に左廻りに順番をつけることと
し、円筒63の方はA+ 、A2 、A3・・・Δnに
−ご3〜 し、出力軸64の方はB+、Iコ2.・・・11
容易に行なえるにうにした圧電式モータに関ηる、。 [発明の技術的背量とその問題点] 従来のこの種の圧電式モータの代表的なものとしてv1
間昭58−1/18682号公報及び特開昭5≦)−1
22385@公報に開示されたものがある。 従メ〔のこの種の圧電式モータにあっては、固定子ど移
OJrとが加圧接触された状態で、固定子に装着された
H−電体素子にJ:って固定子と移動子との接触界面に
弾性波が発生され、この弾性波の波頭の楕円運動に、J
、つ゛C弾1/1波の進行方向と逆方向へ移動子が回転
され又は直進される構成である。 このJ、うな構成であれば、従来の電磁モータに比べ、
小型、強力、高効率どイ’t−リ、しが−しノイズや駆
動音等の駆動がほとんどイーい利魚らある。。 しかしながら、この、1、うな従来の圧電式(−−一タ
にあっては、表面弾+!1波の波++n (1′)楕円
運vノ(こj、って移動子が一方向に進行される構成ぐ
あるから、移動子の回転数及び1ヘルクは、圧電係累r
に励振された超音波の周波数、振幅中に(,1固定了の
移動子との接触界面部分に設置J /;菖中性体の弾l
111系数に依存リ−る。 その為、移動子の回転数及びI〜ルクを制御I Lにく
いとともに、この制御時11が周囲雰囲気温度に影響さ
れて不安定と4rり易い、。 従って、従来構成によると、移動子の回転数が20〜3
0 rDm Pi’度しか(!1られないこと6多がっ
た。 イこて、本願発明者C311、この種の圧電j(七−夕
に適用づることができるととえられる種々の機構につい
て検討し、実験を小、1コた結里、ロータギアと変形可
能なステータ1ごアによる減速11・構成される所謂調
和歯車機構(Jズ下!11に調和南中機構と称Jる)の
原理を、この種の圧電式モータに適用して、前述した問
題点を解消することにした。 なお、参考の為に調和歯車機構の概略を第6図に1.」
づいて説明する。 81:ず、この調和歯車機構の構成を説明すると、01
は入力軸であり、この入力軸61は紙面と平(iに段り
られた図示l)ない固定板に回転可能に取1」りられて
いる、、また、62は入力軸61に一体化された偏心カ
ム、63は上記の固定板に固定された弾1/1体の円筒
であり、該周面に歯数nの歯が切っである。また、6/
Iは剛性体の出力軸であり、内周面に歯数m (但し、
m>n)が切っである。 ぞの為、偏心カム62によって円筒63が内側から押さ
れると、円筒63のたわんだ部分の歯が出ノ)r吊6/
′Iの爾とかみ合うことができる。 このよ゛うな構成の調和歯車機構の作用は次の通りとイ
rる。 77 J3、この作用が1明の便宜」こ、円筒63及び
出力軸6/Iの南中の歯に左廻りに順番をつけることと
し、円筒63の方はA+ 、A2 、A3・・・Δnに
−ご3〜 し、出力軸64の方はB+、Iコ2.・・・11
【1に
する。 まず、初期状態で歯Δ1ど歯131 とががみ合ってい
たどりる。ここで、入力軸(51に1iIIJりの回転
を与えると、次に爾Δ2と歯B2どががみ合い、その次
に歯Δ3どVA13・1とかみ合うというJ、うに順次
かみ合って行くが、人力軸61が1回転すると、円筒6
3と出力軸6/Iとの歯数の違いがら歯A1と爾Bn
t−1がかみ合う。 ところが、円筒63はl/、l定板に固定されCいるた
め、歯AIの位置変化がない。即ら、出力軸64が出力
191164の歯数mと円筒6:3の歯数r1どの歯数
差分m−11だ(〕左側へ回転する。 こうして、出力@64が1回転りるには、人力軸61が
(m−n)/m回だ4J回転しなiJればならtTい。 従って、出力軸(3/lにおいで、入力軸(51の回転
数が(m−n ) /m l!’t (円1t’t)6
3の外径dA及び出力軸64の内IYd n 0表4つ
けば(tIn−d A ) /+I n倍)に減速され
る。 [発明の1]的1 本発明の「1的は、」−述した調和歯車機構の原理−4
= を利用して、移動子の回転制御を容易月つ安定に行イ【
える圧電式し一夕を髭供することにある。 1′R,明の概要] 1記の]i的を達成ηるため、本発明の圧電式モータは
、支りl軸を中心として同一平面内で放射状にそれぞれ
が変位されるように当該支持軸の周囲」二に装着された
複数個の積層形圧電体と、前記複数個の積層形圧電体が
内蔵され、且つ前記支持軸と垂直な平面に対して平行移
動可能に配置される剛性体リングと、前記複数個の積層
形圧電体及び前記剛性体リングの組合せが加圧機構とし
て内蔵され、且つ前記支持軸を同軸中心として設置され
る弾性体のステータリングと、前記ステータリングが前
記加圧機構に押圧されて弾性変形される毎に、当該弾性
変形部分が内周面に圧接されるにうに、前記支持軸を同
軸中心として回転可能に設置される剛+Il: (Aの
[]−タタリクとを有し、前記各積層膨圧団体に対して
所定の順序で駆動電圧を逐次印加Jることを特徴とηる
。 [発明の実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づい”c :T l1
llに説明する。 第1図は本発明が適用された一実施例の月−重代モータ
の要部側断面図である。 この圧電式モータは、複数個の積層形月電体1〜8と、
剛性体リング9ど、弾t’1体のステータリング10と
、移動子どしζ構成される剛f11体のr−】−タリン
グ11とを備えている。。 複数個の積層形1[電体1・〜F3は、支ト“1軸21
−I゛に一体化された8角形の固定台22の各辺にデれ
ぞれgiされており、「1′つ各先端部分が剛1(1体
リング9の内周面になめらかに接触されるよ゛)に各キ
ャップ1a〜8aを設りている。この各積層形圧電体1
〜8のうち各積層形月電体1・〜・4は、例えば500
Vプラス電住を印加りると、(i 、 l 1nlll
伸びる方向に分極さけ′Cおり、+ll+−各積層形1
t電体ゴ〜4は、例えば500 V )V/7)スtl
i /−1−+ fil加するとO,imm延びる方向
に分極さl!’(いく)9、なお、支持軸21は紙面と
’I’ ?jに設【Jられだ図示しない固定板に固定さ
れる3、その為、6積層形圧電K 1〜8の各変位方向
が同一平面内で放射状となる、。 剛竹体リング9は、各積層形圧電体1〜8が内蔵され、
口つ支持軸21と垂直な平面に対して平行移動可能に配
置角される。 弾M体のステータリング1oは、各積層形圧電体1〜8
及び剛f/L (Aリング9の組合けが加圧機桐どして
内蔵され、目っ支持軸21を同軸中心として設置占され
る、。 剛19体のロータリング11は、ステータリング10が
上記加圧B14f4に押圧されて弾性変形されるmに、
この弾ゼ1変形部分が内周面に圧接されるように、支L
IfIIII121を同軸中心として回転可能に設置ν
Iされる1゜ 1阿iにaメいC、ステータリング1oどロータリング
′11どの接触両面は、摩擦係数が大ぎくなるJ:う(
に式面処jil+されている1、これは、積層形圧電体
1″−・8の各変位ス1〜「1−夕が0.1mm程度で
あり、これにス・1応させて調和歯車機構のように歯車
を噛合またり、離したりザることか困難であることによ
る。従って、積層形圧電体1へ・8の変位ス1ヘローク
を大きくとることがで、きるのて゛あれ(J【、ステー
タリング10ど【]−タリング11との接触両面を歯車
としてら良い1゜ また、各積層形圧電体1−・8を駆動−りるl、:めに
例えば第2図に示−!J−J、うイ「駆動回路を用いる
。 第2図において、31は正弦波発振器32(ま位相/I
5°Hれ装量、331;lイ1′1411(、)0°ジ
Yれ装置19.34は位相135°yヱれ装置N−cあ
り、積層形用電体1と同5どには正弦波発振器331の
発振出力が直接的に印加される。槓層形几電体3どl1
il 7どには正弦波発振器31の発振出力が位相90
’Mれ装置33を介し゛C印加される。積層形Li2電
(44ど同8とには正弦波発振器31の発振器ツノがイ
o相ジヱれ装置34を介して印加される。 このように、各積層形月−電体1・−8を駆動さけるた
め、4種類の電圧パターンを用意し、これにより支持軸
21を挾んで相対した積層形月雷体に対して同時に同一
の駆動電圧を印ツノ1目−るj:)のである。 次に、第1図及び第2図に基づいで溝成説明を行なった
本発明の一実施例の作用を第3図(A)。 ([3)を参照しつつ説明Jる。 今、第3図(△)に示すJ、うに、正弦波発振器31の
発振出力の電圧パターンを正弦波S+ 、位1(l 4
5°遅れ装置32を介して1↓1られる電圧パターンを
ilE弦波S2、位相90’遅れ装置33を介1)で1
!Iられる電圧パターンを正弦波S3、位相135°評
れ装置34を介して19られる電圧パターンを正弦波S
4と覆る。 これ等正弦波S+〜S4が各積層形圧電体1へ・8に対
して一]二連した関係で印加される際、時刻[1〜[6
の各タイミングにお(Jる各積層形圧電体1へ一ε3の
各変位量を第3図(B)に示す。但し、第3図(B )
においては、ピーク時に1とし、その他の11.1は印
加電圧に比例した値として示しである。 この第3図(B)に示Jように、各gI層形圧電体1−
・8の変位量ピークが時刻t1〜t8ともに順次還移さ
れ、1周期で一巡される。 その為、剛性体リング9が調和歯巾機構の(−心カムと
同様に機能されC、ステータリング10の弾性変形部分
が]]−タリング11に対し−C次々と連続的に圧接さ
れる、。 従って、ステータリング10と[−1−タリング11と
の間にすべりがないときに、1弦波発振器31の発振出
力の電L(−パターンに与えられた周期がfであれば、
ロータリング′11はステータリング10の外径:1で
10、]−]1−タリング1の内径:R11の場合に、 (Rn −R+o ) / Ru X 、f−回転数に
相当すにうに回転される1゜ 例えば、R+o : 49 、9mm、Rh : E)
0 、0mm、正弦波発振器31の発振出力の周波数+
10 K 1−+7であれば、ロータリング11 F
+町1られる出力(31、(50、0−49、9>
/ 50 、0X10X10” =20(+・OS ) = 1200 (rpm ) の回転数となる。 このように本発明の一実施例では、すべりが生じイTい
範囲に(1)いてl−l−タリング11の回転数は、+
1−弦波発振器31の発振出力の周波数と、ステータリ
ング10及び[1−タリング11の直径寸法とに依存η
ることになる。 6(、た、リベリが生じない範囲において、ロータリン
グ11の1゛・ルクはステータリング10とロータリン
グ11どの間の静止摩擦係数μとステータリング10及
び[]−タリング11との間に押しつ(Jる力をりえる
積層形IT−電休電体Bに印加する電Bの振幅とに依存
する。 このようなことから、本発明の一実施例によれば、1丁
1〜タリング11の回転数とその1ヘルクとを、イれぞ
れ正弦波発振器31の発振出力の周波数及びその振幅に
J:って独立に制御することができるので、「1−タリ
ング11の回転制御を容易且つ安定に行イrえイ)。ま
た、このようなことから数100 rlllnllln
間転を容易に得ることができる。 次に本発明が適用された他実施例の圧電式モータに′)
いてその構成及び作用を述べる。 この他実施例にあっては、要部側断1m形状CI第1図
に示す通りであるが、積層形圧電fA 1−8のそれぞ
れは全て同一方向に分極しており、例えば500Vのプ
ラス電圧を印加1Jるど、支ド1I11121と垂直な
方向へQ、1mm伸びる。 従って、各積層形圧電体1〜8を駆動りるための駆動回
路を例えば第4図に示?lJ:うに形成づる。 第4図において、41はパルス発生回路であり、このパ
ルス発生回路41は入力?tf I’i−が11(il
すれば、駆動パルス発生回路42へ入力電圧に化1?l
L、 /こ周波数の正転パルスを送出し、イの入力型
11が【1(゛あれば、駆動パルス発生回路42へ′C
の入力型F1の絶対値に比例した逆転パルスを送出りる
、。 こうして駆V」パルス発生回路/12が11転又は逆転
パルスを受c〕るど、この駆動パルス光11回路12か
らは積層形圧電体1−・8のうら相隣接覆る何れか2個
の積層形汁電体に対して常に正の電圧を加え、他の積層
形圧電体には、電圧を加えないか又負の電圧を加える3
、そし−(、次の正転又は逆転パルスを受ける毎に、そ
の汀、の電圧が加わる相を逐次切換える。 こしtらの様子をタイムヂャ−1へで模式的に示すと第
55図の通りどなる。 第5j図において、波形(A)はパルス発生回路41に
加わる入力波形、波形(B)はパルス発生回路41から
駆動パルス発生回路42へ送出される正転パルス、波形
(C)はその逆転パルスを示1ノ、また波形■〜■は積
層形圧電体1〜8にそれぞしし印加される正の電圧波形
を示す。但し、これ等のタイムヂレ〜I〜において、横
軸は時間軸、縦軸L−L電圧レベルである。 今、パルス発生回路/11に加わる入力電圧を波形(Δ
)に承り−Jこうに設定した場合にあって、その入力型
1■が正の犬サナ電圧に設定されている時間帯では、波
形(B)に示J−ように短いパルス間隔(・パルス発生
回路41から駆動パルス発生回路42へ正転パルスが送
出され、またその入力電圧が正の小さな電圧に設定され
ている時間帯では正転パルスが比較的長いパルス間隔で
送出される。 −’tの為、波形■〜■に示すように正転パルスの送出
タイミング毎に、次々と積層形11電体1・〜ε3のう
Iう相隣接ηる2個の(^層形圧電体にス・1し正の電
圧が逐次印加されることになり、Iυ初は積層形圧電体
1及び同2にり・1し同時に1Fの電j1か印加され、
次に積層形JT電体2及び同J)に対(7回11、Iに
+l−転の電圧が印加され、その次に積層形11電体3
及び同4に対して同!T、’jに11転の?ti I”
iが印加されるという具合に比較的〒いタイミングて゛
印加動v1が実行される。 しかl)、パルス発生回路/′11に加わる人力宵月が
次第に正の小ざな電1fに漸減さねてゆくとく波形△参
照)、波形Bに小!J3」、−)にパルス発生回路21
から駆動パルス発(1回路7′I2へ送出されるi1転
パルスのパルス間隔が長くなるから、積層形■電体1〜
8が逐次駆動されるタイミングが対応りるように遅くな
る。 そし−C、パルス発11回路41に加わφ入力電11が
OVになると(波形△参照)、波形[3に/j1す51
、うに、パルス発生回路41から駆動パルス発生回路4
2への正転パルスの送出が停止りされる。1従つどイf
−)k時魚からその入力電圧が現われるまでの間、tの
入力電圧がOVとなったときに駆動され″(いる積層形
圧電体2及び同3が駆動され続ける。 次いで、パルス発生回ffl/11に加わる入)J電圧
/)< C1の電圧に<iると(波形Δ参照)、波形C
に示1Jl、うにパルス発/l、回路21から駆動パル
ス発生回路/J2へ逆転パルスが送出される。 その為、波形■・〜■に示1J:うに逆転パルスの送出
タイミングfiJに次ノアと積層形圧電体1〜8の−)
り相隣接りる2個の1i層形圧電体に対し正の電圧が逐
次印加されることになり、この場合には、駆動される相
を積層形圧電体2及び同39次に積層形圧電体′1及び
同2、その次に積層形圧電体8及び同1のJ、うに正転
口、1とは逆向きに切換えていく。 このj、うに本発明仙実施例は各積層形圧電体1・−8
(、ニス・1して所定の順序ひ駆動型L「を逐次印力1
する構成である。 次に第1図、第4図及び第5図に基づいて構成説明をI
−i 1.tっだ本発明の他実施例の作用をrl()明
1する。 初1111状態にあって、積層形11電休′1ど同2ど
が駆動されていたと覆る。この状態で+、1ス1−−−
タリング10の積層形圧電体′1及び同3の中間位1N
が剛性体リンク9に押1Fされてとしく弾着ゆ形されて
ロータリング11へ圧接される。 次いでステータリング10の積謂形圧電体2及び同3が
駆動され、この中1771位1dが著しく弾t/I変形
されてロータリング11へ圧)シされる。 その次にステータリング10の積層形I1. ?tff
i体3及び同4が駆動され、この中間位置が著しく弾+
11変形されて[」−クリング11へj「接されるとい
う具合に、ステータリング10の/llIll形される
部分が一巡されて、再び積層形11市体1及び同2が駆
動される。 このvi層形圧電体1及び同2の再駆動状態にあって、
剛刊体リング9の外径とIJ−クリン1)11の内径ど
の相違に応答しく、スラークリング]0とロータリング
11どが、初期状態ど異イする1)γPI部分相!1が
1&触される。 従っ【この(112実施例にあっても剛性体リング9は
1bはり調和歯車機構の偏心カムと同様に開化され(、
スJ−タリング10の弾性変形部分が1コータリング1
1に対し次//と連続的に圧接される。 この上・)すことから、本発明の他実施例によねば、[
−1−クリング1′1の回転数とその]ヘルクどを、パ
ルス発生回路41に加わる入力電圧のレベルに応答さけ
−(独立に制御1づることができる。 [発明の効!ll! 1 以上説明した」−うに、本発明にあっては、調和歯車機
構の(−1心カムの機能を、放用状に配置した積層形1
1電体によって実現づる構成としたため、f’j−クリ
ングの回転数及びその出力1−ルクを、各積層形1[電
体への印加電圧の周波数お」:びその振幅によ−)て独
立に制御することができる。従って、[1−クリングの
回転制御を容易に口つ安定に行なえる。
する。 まず、初期状態で歯Δ1ど歯131 とががみ合ってい
たどりる。ここで、入力軸(51に1iIIJりの回転
を与えると、次に爾Δ2と歯B2どががみ合い、その次
に歯Δ3どVA13・1とかみ合うというJ、うに順次
かみ合って行くが、人力軸61が1回転すると、円筒6
3と出力軸6/Iとの歯数の違いがら歯A1と爾Bn
t−1がかみ合う。 ところが、円筒63はl/、l定板に固定されCいるた
め、歯AIの位置変化がない。即ら、出力軸64が出力
191164の歯数mと円筒6:3の歯数r1どの歯数
差分m−11だ(〕左側へ回転する。 こうして、出力@64が1回転りるには、人力軸61が
(m−n)/m回だ4J回転しなiJればならtTい。 従って、出力軸(3/lにおいで、入力軸(51の回転
数が(m−n ) /m l!’t (円1t’t)6
3の外径dA及び出力軸64の内IYd n 0表4つ
けば(tIn−d A ) /+I n倍)に減速され
る。 [発明の1]的1 本発明の「1的は、」−述した調和歯車機構の原理−4
= を利用して、移動子の回転制御を容易月つ安定に行イ【
える圧電式し一夕を髭供することにある。 1′R,明の概要] 1記の]i的を達成ηるため、本発明の圧電式モータは
、支りl軸を中心として同一平面内で放射状にそれぞれ
が変位されるように当該支持軸の周囲」二に装着された
複数個の積層形圧電体と、前記複数個の積層形圧電体が
内蔵され、且つ前記支持軸と垂直な平面に対して平行移
動可能に配置される剛性体リングと、前記複数個の積層
形圧電体及び前記剛性体リングの組合せが加圧機構とし
て内蔵され、且つ前記支持軸を同軸中心として設置され
る弾性体のステータリングと、前記ステータリングが前
記加圧機構に押圧されて弾性変形される毎に、当該弾性
変形部分が内周面に圧接されるにうに、前記支持軸を同
軸中心として回転可能に設置される剛+Il: (Aの
[]−タタリクとを有し、前記各積層膨圧団体に対して
所定の順序で駆動電圧を逐次印加Jることを特徴とηる
。 [発明の実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づい”c :T l1
llに説明する。 第1図は本発明が適用された一実施例の月−重代モータ
の要部側断面図である。 この圧電式モータは、複数個の積層形月電体1〜8と、
剛性体リング9ど、弾t’1体のステータリング10と
、移動子どしζ構成される剛f11体のr−】−タリン
グ11とを備えている。。 複数個の積層形1[電体1・〜F3は、支ト“1軸21
−I゛に一体化された8角形の固定台22の各辺にデれ
ぞれgiされており、「1′つ各先端部分が剛1(1体
リング9の内周面になめらかに接触されるよ゛)に各キ
ャップ1a〜8aを設りている。この各積層形圧電体1
〜8のうち各積層形月電体1・〜・4は、例えば500
Vプラス電住を印加りると、(i 、 l 1nlll
伸びる方向に分極さけ′Cおり、+ll+−各積層形1
t電体ゴ〜4は、例えば500 V )V/7)スtl
i /−1−+ fil加するとO,imm延びる方向
に分極さl!’(いく)9、なお、支持軸21は紙面と
’I’ ?jに設【Jられだ図示しない固定板に固定さ
れる3、その為、6積層形圧電K 1〜8の各変位方向
が同一平面内で放射状となる、。 剛竹体リング9は、各積層形圧電体1〜8が内蔵され、
口つ支持軸21と垂直な平面に対して平行移動可能に配
置角される。 弾M体のステータリング1oは、各積層形圧電体1〜8
及び剛f/L (Aリング9の組合けが加圧機桐どして
内蔵され、目っ支持軸21を同軸中心として設置占され
る、。 剛19体のロータリング11は、ステータリング10が
上記加圧B14f4に押圧されて弾性変形されるmに、
この弾ゼ1変形部分が内周面に圧接されるように、支L
IfIIII121を同軸中心として回転可能に設置ν
Iされる1゜ 1阿iにaメいC、ステータリング1oどロータリング
′11どの接触両面は、摩擦係数が大ぎくなるJ:う(
に式面処jil+されている1、これは、積層形圧電体
1″−・8の各変位ス1〜「1−夕が0.1mm程度で
あり、これにス・1応させて調和歯車機構のように歯車
を噛合またり、離したりザることか困難であることによ
る。従って、積層形圧電体1へ・8の変位ス1ヘローク
を大きくとることがで、きるのて゛あれ(J【、ステー
タリング10ど【]−タリング11との接触両面を歯車
としてら良い1゜ また、各積層形圧電体1−・8を駆動−りるl、:めに
例えば第2図に示−!J−J、うイ「駆動回路を用いる
。 第2図において、31は正弦波発振器32(ま位相/I
5°Hれ装量、331;lイ1′1411(、)0°ジ
Yれ装置19.34は位相135°yヱれ装置N−cあ
り、積層形用電体1と同5どには正弦波発振器331の
発振出力が直接的に印加される。槓層形几電体3どl1
il 7どには正弦波発振器31の発振出力が位相90
’Mれ装置33を介し゛C印加される。積層形Li2電
(44ど同8とには正弦波発振器31の発振器ツノがイ
o相ジヱれ装置34を介して印加される。 このように、各積層形月−電体1・−8を駆動さけるた
め、4種類の電圧パターンを用意し、これにより支持軸
21を挾んで相対した積層形月雷体に対して同時に同一
の駆動電圧を印ツノ1目−るj:)のである。 次に、第1図及び第2図に基づいで溝成説明を行なった
本発明の一実施例の作用を第3図(A)。 ([3)を参照しつつ説明Jる。 今、第3図(△)に示すJ、うに、正弦波発振器31の
発振出力の電圧パターンを正弦波S+ 、位1(l 4
5°遅れ装置32を介して1↓1られる電圧パターンを
ilE弦波S2、位相90’遅れ装置33を介1)で1
!Iられる電圧パターンを正弦波S3、位相135°評
れ装置34を介して19られる電圧パターンを正弦波S
4と覆る。 これ等正弦波S+〜S4が各積層形圧電体1へ・8に対
して一]二連した関係で印加される際、時刻[1〜[6
の各タイミングにお(Jる各積層形圧電体1へ一ε3の
各変位量を第3図(B)に示す。但し、第3図(B )
においては、ピーク時に1とし、その他の11.1は印
加電圧に比例した値として示しである。 この第3図(B)に示Jように、各gI層形圧電体1−
・8の変位量ピークが時刻t1〜t8ともに順次還移さ
れ、1周期で一巡される。 その為、剛性体リング9が調和歯巾機構の(−心カムと
同様に機能されC、ステータリング10の弾性変形部分
が]]−タリング11に対し−C次々と連続的に圧接さ
れる、。 従って、ステータリング10と[−1−タリング11と
の間にすべりがないときに、1弦波発振器31の発振出
力の電L(−パターンに与えられた周期がfであれば、
ロータリング′11はステータリング10の外径:1で
10、]−]1−タリング1の内径:R11の場合に、 (Rn −R+o ) / Ru X 、f−回転数に
相当すにうに回転される1゜ 例えば、R+o : 49 、9mm、Rh : E)
0 、0mm、正弦波発振器31の発振出力の周波数+
10 K 1−+7であれば、ロータリング11 F
+町1られる出力(31、(50、0−49、9>
/ 50 、0X10X10” =20(+・OS ) = 1200 (rpm ) の回転数となる。 このように本発明の一実施例では、すべりが生じイTい
範囲に(1)いてl−l−タリング11の回転数は、+
1−弦波発振器31の発振出力の周波数と、ステータリ
ング10及び[1−タリング11の直径寸法とに依存η
ることになる。 6(、た、リベリが生じない範囲において、ロータリン
グ11の1゛・ルクはステータリング10とロータリン
グ11どの間の静止摩擦係数μとステータリング10及
び[]−タリング11との間に押しつ(Jる力をりえる
積層形IT−電休電体Bに印加する電Bの振幅とに依存
する。 このようなことから、本発明の一実施例によれば、1丁
1〜タリング11の回転数とその1ヘルクとを、イれぞ
れ正弦波発振器31の発振出力の周波数及びその振幅に
J:って独立に制御することができるので、「1−タリ
ング11の回転制御を容易且つ安定に行イrえイ)。ま
た、このようなことから数100 rlllnllln
間転を容易に得ることができる。 次に本発明が適用された他実施例の圧電式モータに′)
いてその構成及び作用を述べる。 この他実施例にあっては、要部側断1m形状CI第1図
に示す通りであるが、積層形圧電fA 1−8のそれぞ
れは全て同一方向に分極しており、例えば500Vのプ
ラス電圧を印加1Jるど、支ド1I11121と垂直な
方向へQ、1mm伸びる。 従って、各積層形圧電体1〜8を駆動りるための駆動回
路を例えば第4図に示?lJ:うに形成づる。 第4図において、41はパルス発生回路であり、このパ
ルス発生回路41は入力?tf I’i−が11(il
すれば、駆動パルス発生回路42へ入力電圧に化1?l
L、 /こ周波数の正転パルスを送出し、イの入力型
11が【1(゛あれば、駆動パルス発生回路42へ′C
の入力型F1の絶対値に比例した逆転パルスを送出りる
、。 こうして駆V」パルス発生回路/12が11転又は逆転
パルスを受c〕るど、この駆動パルス光11回路12か
らは積層形圧電体1−・8のうら相隣接覆る何れか2個
の積層形汁電体に対して常に正の電圧を加え、他の積層
形圧電体には、電圧を加えないか又負の電圧を加える3
、そし−(、次の正転又は逆転パルスを受ける毎に、そ
の汀、の電圧が加わる相を逐次切換える。 こしtらの様子をタイムヂャ−1へで模式的に示すと第
55図の通りどなる。 第5j図において、波形(A)はパルス発生回路41に
加わる入力波形、波形(B)はパルス発生回路41から
駆動パルス発生回路42へ送出される正転パルス、波形
(C)はその逆転パルスを示1ノ、また波形■〜■は積
層形圧電体1〜8にそれぞしし印加される正の電圧波形
を示す。但し、これ等のタイムヂレ〜I〜において、横
軸は時間軸、縦軸L−L電圧レベルである。 今、パルス発生回路/11に加わる入力電圧を波形(Δ
)に承り−Jこうに設定した場合にあって、その入力型
1■が正の犬サナ電圧に設定されている時間帯では、波
形(B)に示J−ように短いパルス間隔(・パルス発生
回路41から駆動パルス発生回路42へ正転パルスが送
出され、またその入力電圧が正の小さな電圧に設定され
ている時間帯では正転パルスが比較的長いパルス間隔で
送出される。 −’tの為、波形■〜■に示すように正転パルスの送出
タイミング毎に、次々と積層形11電体1・〜ε3のう
Iう相隣接ηる2個の(^層形圧電体にス・1し正の電
圧が逐次印加されることになり、Iυ初は積層形圧電体
1及び同2にり・1し同時に1Fの電j1か印加され、
次に積層形JT電体2及び同J)に対(7回11、Iに
+l−転の電圧が印加され、その次に積層形11電体3
及び同4に対して同!T、’jに11転の?ti I”
iが印加されるという具合に比較的〒いタイミングて゛
印加動v1が実行される。 しかl)、パルス発生回路/′11に加わる人力宵月が
次第に正の小ざな電1fに漸減さねてゆくとく波形△参
照)、波形Bに小!J3」、−)にパルス発生回路21
から駆動パルス発(1回路7′I2へ送出されるi1転
パルスのパルス間隔が長くなるから、積層形■電体1〜
8が逐次駆動されるタイミングが対応りるように遅くな
る。 そし−C、パルス発11回路41に加わφ入力電11が
OVになると(波形△参照)、波形[3に/j1す51
、うに、パルス発生回路41から駆動パルス発生回路4
2への正転パルスの送出が停止りされる。1従つどイf
−)k時魚からその入力電圧が現われるまでの間、tの
入力電圧がOVとなったときに駆動され″(いる積層形
圧電体2及び同3が駆動され続ける。 次いで、パルス発生回ffl/11に加わる入)J電圧
/)< C1の電圧に<iると(波形Δ参照)、波形C
に示1Jl、うにパルス発/l、回路21から駆動パル
ス発生回路/J2へ逆転パルスが送出される。 その為、波形■・〜■に示1J:うに逆転パルスの送出
タイミングfiJに次ノアと積層形圧電体1〜8の−)
り相隣接りる2個の1i層形圧電体に対し正の電圧が逐
次印加されることになり、この場合には、駆動される相
を積層形圧電体2及び同39次に積層形圧電体′1及び
同2、その次に積層形圧電体8及び同1のJ、うに正転
口、1とは逆向きに切換えていく。 このj、うに本発明仙実施例は各積層形圧電体1・−8
(、ニス・1して所定の順序ひ駆動型L「を逐次印力1
する構成である。 次に第1図、第4図及び第5図に基づいて構成説明をI
−i 1.tっだ本発明の他実施例の作用をrl()明
1する。 初1111状態にあって、積層形11電休′1ど同2ど
が駆動されていたと覆る。この状態で+、1ス1−−−
タリング10の積層形圧電体′1及び同3の中間位1N
が剛性体リンク9に押1Fされてとしく弾着ゆ形されて
ロータリング11へ圧接される。 次いでステータリング10の積謂形圧電体2及び同3が
駆動され、この中1771位1dが著しく弾t/I変形
されてロータリング11へ圧)シされる。 その次にステータリング10の積層形I1. ?tff
i体3及び同4が駆動され、この中間位置が著しく弾+
11変形されて[」−クリング11へj「接されるとい
う具合に、ステータリング10の/llIll形される
部分が一巡されて、再び積層形11市体1及び同2が駆
動される。 このvi層形圧電体1及び同2の再駆動状態にあって、
剛刊体リング9の外径とIJ−クリン1)11の内径ど
の相違に応答しく、スラークリング]0とロータリング
11どが、初期状態ど異イする1)γPI部分相!1が
1&触される。 従っ【この(112実施例にあっても剛性体リング9は
1bはり調和歯車機構の偏心カムと同様に開化され(、
スJ−タリング10の弾性変形部分が1コータリング1
1に対し次//と連続的に圧接される。 この上・)すことから、本発明の他実施例によねば、[
−1−クリング1′1の回転数とその]ヘルクどを、パ
ルス発生回路41に加わる入力電圧のレベルに応答さけ
−(独立に制御1づることができる。 [発明の効!ll! 1 以上説明した」−うに、本発明にあっては、調和歯車機
構の(−1心カムの機能を、放用状に配置した積層形1
1電体によって実現づる構成としたため、f’j−クリ
ングの回転数及びその出力1−ルクを、各積層形1[電
体への印加電圧の周波数お」:びその振幅によ−)て独
立に制御することができる。従って、[1−クリングの
回転制御を容易に口つ安定に行なえる。
第1図1.L本発明が適用された一実施例の圧電式モー
タの要部側所内図、第2図#Jぞの圧電」℃[−夕の駆
動回路を示J図、第3図は各積層形圧電体への駆動電圧
印加パターンを小J図、第4図は本発明が適用された他
実施例のn本式七−りの駆動回路を承り図、第5図は−
fの駆WJ+回路の各部分の信号波形を模式的に示1ノ
タイl\ブ]・−1−1第6図は本発明の開発段階で試
験した機構の説明図である。 1〜8・・・積層形圧電体 1a〜8a・・・ギ1!ツブ 9・・・剛VI体リング 10・・・ステータリング 11・・・ロータリング 21・・・支1ご■軸 22・・・固定f? 31・・・正弦波梵振器 32・・・イ)7相/15°近れ装置 33・・・イイl相90″;Ilj 4’L菰胃34・
・・IC1相135°Hれ装置 41・・・パルス発生回路 42・・・駆動パルス発生回路 代理人 弁L!l土 三 好 保 男−1紛’t
:?+li if Nl2 (白丘)111rllに
l jl (2+1tI114j+1:′17−if
*T’t’ 黒III l!II kit I#
1 、11’lの!、小 昭和(31’l i’
l i+’l頽第H(2FNOllシ(2、丘1η1の
名相Ift: ’+tt’ rc L 〜
り3、補1)をりるr 代入名 久米 1:′) 虎ノ門第 じル5)階 (介送日 11r1和 イ1 月 1−1)6
、補1「の幻3! 明細−4のブを明の訂$111な説明の欄、。 t、ン+li ifの内容 (1) 111国11J(、第3ミ1:、!、第2
#jI’lに、1の駆動か1 と(1りるのを、 1の騒)′Iか1 ど袖1し1と)1゜ (2) nrl#Iflj;、’)T 6 j’l、
第18行1−1に、1層形月団体I とあるの4、 H?ill幻ド11召木1
タの要部側所内図、第2図#Jぞの圧電」℃[−夕の駆
動回路を示J図、第3図は各積層形圧電体への駆動電圧
印加パターンを小J図、第4図は本発明が適用された他
実施例のn本式七−りの駆動回路を承り図、第5図は−
fの駆WJ+回路の各部分の信号波形を模式的に示1ノ
タイl\ブ]・−1−1第6図は本発明の開発段階で試
験した機構の説明図である。 1〜8・・・積層形圧電体 1a〜8a・・・ギ1!ツブ 9・・・剛VI体リング 10・・・ステータリング 11・・・ロータリング 21・・・支1ご■軸 22・・・固定f? 31・・・正弦波梵振器 32・・・イ)7相/15°近れ装置 33・・・イイl相90″;Ilj 4’L菰胃34・
・・IC1相135°Hれ装置 41・・・パルス発生回路 42・・・駆動パルス発生回路 代理人 弁L!l土 三 好 保 男−1紛’t
:?+li if Nl2 (白丘)111rllに
l jl (2+1tI114j+1:′17−if
*T’t’ 黒III l!II kit I#
1 、11’lの!、小 昭和(31’l i’
l i+’l頽第H(2FNOllシ(2、丘1η1の
名相Ift: ’+tt’ rc L 〜
り3、補1)をりるr 代入名 久米 1:′) 虎ノ門第 じル5)階 (介送日 11r1和 イ1 月 1−1)6
、補1「の幻3! 明細−4のブを明の訂$111な説明の欄、。 t、ン+li ifの内容 (1) 111国11J(、第3ミ1:、!、第2
#jI’lに、1の駆動か1 と(1りるのを、 1の騒)′Iか1 ど袖1し1と)1゜ (2) nrl#Iflj;、’)T 6 j’l、
第18行1−1に、1層形月団体I とあるの4、 H?ill幻ド11召木1
Claims (1)
- (1)支持軸を中心として同一平面内で放射状にそれぞ
れが変位されるように当該支持軸の周囲上に装着された
複数個の積層形圧電体と、 前記複数個の積層形圧電体が内蔵され、且つ前記支持軸
と垂直な平面に対して平行移動可能に配置される剛性体
リングと、 前記複数個の積層形圧電体及び前記剛性体リングの組合
せが加圧機構どして内蔵され、且つ前記支持軸を同軸中
心とし設置される弾牲体のステータリングと、 前記ステータリングが前記加圧機構に押圧されて弾性変
形される毎に、当該弾性変形部分が内周面に圧接される
ように、前記支持軸を同軸中心として回転可能に設置さ
れる剛性体のロータリングとを有し、 前記各積層形圧電体に対して所定の順序で駆動電圧を逐
次印加することを特徴とする圧電式モータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61182808A JPS6339478A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 圧電式モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61182808A JPS6339478A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 圧電式モ−タ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6339478A true JPS6339478A (ja) | 1988-02-19 |
Family
ID=16124797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61182808A Pending JPS6339478A (ja) | 1986-08-05 | 1986-08-05 | 圧電式モ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6339478A (ja) |
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