JPS6387184A - 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、圧電振動子によって振動する超音波振動子を
ステータとして用い、該超音波振動子でロータを回転駆
動するようにした超音波モータに関するものである。

〈従来技術〉 圧電振動子等を駆動源として用いてステータを構成し、
該ステータによりロータを回動する超音波モータは、特
開昭５９−９６８８２号等に開示されているように種々
存在するが、それらはいずれも、ステータを円環状等に
構成して、多相の駆動電圧を印加することにより、進行
波を発生させ、該進行波により、ロータを回動するもの
である。

本発明は、進行波によりロータを回動するものとは異な
り、圧電振動子の厚み振動によってもたらされる共振体
の縦振動によりロータを回動させ得る構成の超音波モー
タの提供を目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、共振体の他端面に圧電振動子を備えてなり、
該圧電振動子の厚み振動により半波長もしくはその整数
倍長さで縦方向に共振する超音波振動子の、その一端面
に、該ａ音波！Ｍ！ｈ子の共振と同調して、片振巾の撓
み振動を生ずる１個又は複数個の撓み振動突片を、ロー
タの回転軸の周りに配設し、該ロータを撓み振動突片の
自由端に接触させてなることを特徴とするものである。

ここで片振巾の撓み振動とは、一方向の撓みが他方向の
撓みに比して大きい振動を言い、必ずしも一方向のみに
限定された振動を称するものではない。

く作用〉 圧電振動子に所定周波数の電圧を印加すると、超音波振
動子は縦方向に共振する。そしてこの振動により、撓み
振動突片は周方向への片振巾の撓み振動が誘起される。

すなわち、前記撓み振動突片により超音波振動子の軸方
向振動が、回転方向振動に変換されることとなる。この
振動突片の突端の振動軌跡は、前記縦振動と片振巾の撓
み振動が合成されたものであるから、その振動軌跡の上
端では、周方向の分力が生ずる。このため、前記撓み振
動突片の先端に接触しているロータは周方向の送り力が
付与され、回動することとなる。

〈実施例〉 添付図面について本発明の一実施例を説明する。

２は共振体となる円柱状の振動ホーンであって、その後
端部に形成した径大状の据え付座３の端面には、一対の
環状圧電素子５．５と、該素子の間とその下面に配した
端子板６ａ、６ｂとからなる圧電振動子４が当接し、さ
らにその下面に金属性の環状当接体７が被着されて、ポ
ルト８を前記圧電振動子４．環状当接体７に通して振動
ホーン２に螺締することにより連結されている。前記振
動ホー７２は圧電振動子４からの振動を、その一端面に
おいて増幅する機能を持ち、而て超音波振動子ｌが構成
されている。

前記振動ホーン２の前端面１０の中心には支持孔１１が
形成されている。そして該前端面１０には支持孔１１の
周方向に図中二個の撓み振動突片１２．１２が突成され
ている。

前記振動突片１２，１２は、前端面ｌＯに連成された台
座部１３の周方向−縁から撓み片１４を突設してなるＬ
形をしており、該撓み片１４は、台座部１３の基部保持
作用により、その台座部１３の無い外方（：ｊＩＪ３図
Ｘ方向）へ撓み易くなっている。そして各振動突片１２
．１２は、その配置を円周方向に沿って同一としている
。

前記支持孔１１には、支軸１６を挿入して円板状のロー
タ１５が嵌着され、その円板部１７を前記振動突片１２
，１２の撓み片１４上端に当接するとともに、前記円板
部１７の中央部から上方突成した回転軸１８を、前記振
動ホーン２と同心位置で、上方に突出している。また、
前記振動ボーン２の上端部には、上端を支軸板２１で遮
蔽した下面開放の支持筒２ｏを外嵌し、振動ホーン２の
ノード位置の周面に突成した７ランジ１９により、該支
持筒２０の下端縁を係止し、その上端側の支軸板２１に
内設したベアリング２２内に前記回転輪１８を挿通させ
、さらには前記支持筒２゜の下端をフランジ１９に溶着
して固定し、これにより、該支軸板２１のベアリング２
２で回転軸１８を保持している。また円板部１７と支軸
板２１間には弾性材２４が介装されている。

かかる構成にあって、ノードの位置に相当する前記据え
付座３の前縁と、フランジ１９の周縁を支持部２５．２
５とし、前記フランジ１９から振動突片１２，１２の撓
み片１４先端までの距離を、四分の一波長の長さに設定
するとともに、全長で一波長の長さに設定している。

次に前記実施例の作用について説明する。

前記端子板６ａ、６ｂに、超音波振動子ｌの共振周波数
と一致する周波数の交番電圧を印加すると、第１図で、
該超音波振動子ｌの軸方向に沿って示す振巾分布曲線の
ように、支持部２５．２５をノード位置とし、半波長で
縦方向に共振する。

そして振動突片１２，１２の先端位置で最大振巾となる
縦振動が発生する。

そしてこの超音波振動子の共振と同調して、振動突片１
２において、台座部１３の基部保持作用により、撓み片
１４に第３図の矢線Ｘ方向への片振１０の撓み振動が誘
起される。この撓み片１４の先端は、振動ホーン２の軸
方向振動と合成されて、同図に示すように弓型または楕
円型の振動執跡ｙを生じ、該軌跡ｙの頂端で、振動ホー
ン２の周方向の分力ｆが発生する。このため、前記ロー
タ１５は撓み片１４の上端に円板部１７下面を接触して
いるから分力ｆにより回動力が付与され、支軸１６を中
心に回転する。そして回転軸１８から回動力が取出され
得ることとなる。

第１図に示した外形にあって、超音波振動子ｌの全長寸
法を２７１層ｌとし、振動ホーン２の主要部の外形を４
０ｓ脂φとした寸法の下で、共振周波数２０．５ＫＨｚ
　、入力１０Ｗの条件で端子板６ａ、６ｂに電圧を印加
したら、ロータ１５は２５０ｒｐｍで回転した。

前記実施例にあって、径大の据え付座３を除去して円柱
状の共振体としてもよい。

また振動突片１２，１２の形状は、片振巾を生ずるもの
であればよく、片方向の撓みが他方向の撓みに比して大
きく湾曲振動するような形態を有する片持梁を適用する
ことができる。そしてその先端の軌跡は頂端で周方向の
分力を生ずればよし）。

さらにまた振動突片１２は、周方向に適数個設けること
ができる。

〈発明の効果〉 本発明は、上述のように、超音波振動子の端面に、片振
１１の撓み振動を生ずる振動突片を配設し、前記超音波
振動子の軸方向振動を撓み振動に変換し、その振動軌跡
の頂端に生ずる円周方向の送り力で、ロータを回転する
ようにしたものである。

このため、 イ）圧電振動子の厚み振動を駆動源とする、新たな超音
波モータを提供し得た。

口）圧電振動子の厚み振動を利用するものであるから、
円環状ステータのように多相の電圧を要するものと異な
り電圧制御が容易となる。

ハ）前記の振巾のノード位置で支持することにより、振
動突片の振動を阻害せずにモータを保持することができ
、組付けが容易である。

二）共振体の外形を変えることにより、所望の回転数の
出力を発生できる。

等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の実施例を示し、第１図は軸方向に縦
振動の振巾分布曲線を付記した縦断側面図、第２図Ａ−
Ａ線断面図、第３図は振動突片１２．１２の振動軌跡を
付記したロータ１５等の分離斜視図である。 ｌ；ａ音波振動子　２；振動ホーン　３；据え付座　４
；圧電振動子　１２．振動突片　１３：台座部　１４：
撓み片　１５；ロータ　１８：回転軸 出願人　　　　　日木特殊陶業株式会社上　　羽　　貞
　　行 黒　　澤　　　　　実 ４．４．、．１′、’ ！”−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）　共振体の一端面に圧電振動子を備えてなり、該圧
   電振動子の厚み振動により半波長もしくはその整数倍長
   さで縦方向に共振する超音波振動子の、その他端面に、
   該超音波振動子の共振と同調して、片振巾の撓み振動を
   生ずる１個又は複数個の撓み振動突片を、ロータの回転
   軸の周りに配設し、該ロータを撓み振動突片の自由端に
   接触させてなることを特徴とする超音波モータ。 ２）　前記超音波振動子の共振体を、振巾拡大用振動ホ
   ーンで構成したこ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。