JPS6389083A - 電歪モ−タ - Google Patents

電歪モ−タ

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Publication number
JPS6389083A
JPS6389083A JP61233456A JP23345686A JPS6389083A JP S6389083 A JPS6389083 A JP S6389083A JP 61233456 A JP61233456 A JP 61233456A JP 23345686 A JP23345686 A JP 23345686A JP S6389083 A JPS6389083 A JP S6389083A
Authority
JP
Japan
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electrostrictive
pole
electrostrictive element
rotor
elastic body
Prior art date
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Pending
Application number
JP61233456A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazumasa Onishi
一正 大西
Mikio Umeda
梅田 幹雄
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.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1019870004083A priority patent/KR900005761B1/ko
Priority to DE19873723030 priority patent/DE3723030A1/de
Priority to US07/083,799 priority patent/US4779019A/en
Priority to GB8721474A priority patent/GB2196190B/en
Publication of JPS6389083A publication Critical patent/JPS6389083A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

Landscapes

  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、電歪モータに間し、特に単一位相の周波電圧
で振動波(定在波)を発生させで駆動することができる
電歪モータに間する。
「従来技術およびその問題点」 電歪素子を利用したモータは、従来各fi提案されてい
るが、そのうち超音波振動子の界面に励振される横波と
縦波の合成された進行波によって、直線運動(リニアモ
ーフ)または回転運動を得るものは、特開昭58−14
8682号で最初に提案された。この超音波振17Jを
利用したモータは、横波と縦波の合成波による進行波を
発生させるため、位相の異なる二つ以上の周波電圧を電
歪素子に加えなければならない。しかし位相の異なる周
波電圧を得るためには、禮雅な電源回路を必要とし、か
つこれを特定の方向に分極処理した電歪素子に印加する
ための複雑な配線を必要とする。
「発明の目的」 本発明は、単一位相の周波電圧で駆動することかできる
電歪モータを提案し、電源回路および配線処理を単純化
することを目的とする。
「発明の概要」 本発明の電歪モータは、弾性体に接合した電歪素子を有
する振動子と、この振動子の弾性体の界面に援触する移
動子とを備えでいる。そしてこの電歪素子は、移動子の
移動方向に間隔を置いて、周波電圧を印加する直接伸縮
極と、この直接伸縮極の左右に位置する付随伸縮板とを
含むように分極処理されでおり、かつこれらの伸縮極の
分極処理方向は、直接伸縮極とその左右のいずれか一方
の付随伸縮板が同一の極性で、他方の付随伸縮板か異な
る極在とされている。
このような分極処理を施した電歪素子によると、これに
接合された弾性体に、定在波てありながら、移動子に移
動力を付与する振動波が生し、移動子を回転または直線
移動させることができる。
「発明の実施例」 以下図示実施例について本発明を説明する。第1図、菌
2図は本発明による電歪モータを回転モータに適用した
場合の機械的構成例を示すもので、固定される振動子1
0は、環状または円板状の電歪素子11と、この電歪素
子11上に接合した環状の弾性体12かうなっている0
弾性体12は例えばA1合金、ステンレス等の金属材料
から構成され、その上面は、電歪素子11による振動波
を拡大するため、鋸歯状に形成されている。
この振動子10上には、電歪素子11および弾性体12
と同軸の回転子20が位置しでいる。この回転子20は
、その軸21を振動子10の軸受13に挿入し、その下
端面を弾性体]2の界面(上端面)14に援触させでい
る。電歪素子11に加える周波電圧によって界面14に
生じる振動波(定在波)により、回転子2oを回転させ
る構成である。
そこで次に、電歪素子]1に与える分極処理についで説
明する。第3図(A)および第4図は本発明による電歪
素子11の分極処理を最も単純にしで示したもので、電
歪素子11は周方向に3柵に分極処理されている。この
分極処理は、電歪素子1]の表面に、共通電極15を付
す一方、裏面に、互いに分離された分離電極16.17
.18を付し、これらの電極を利用して、図に示す+、
−の極性にしたものである。+は周波電圧の十が印加さ
れたとき縮小し、−が印加されたとき伸張する粧震、逆
に−は+か印加されたとき伸張し、−か印加されたとき
縮小する極在を示しでいる。
そして本発明は、これらの+、−の極性ヲ次のように設
定している。すなわちこれらの3極の分極処理電極のう
ち、例えば、十に分極処理された分M電極17を有する
極を周波電圧を印加する直接伸縮極Aとしたとき、その
左右のいずれが一方の分離電極16M有する極Bは直接
伸縮極へと同極在の+、他方の分離電極18を有する極
Cは直接伸縮極Aと異極′注の−となるように極性を設
定するのである。この分離電極16と分離電極18を有
する極を付随伸縮板8.Cとする。
第5図(A)、(B)は、以上の電歪素子11の直接伸
縮極Aの共通電極15と分離電極17間に、周波電圧を
加えたときの電歪素子11の伸縮による変形、および弾
性体12の界面14に生しる変形を誇張して模式的に描
いたものである。まず分離電極17(直接伸縮極A)に
十が印加されたときには、M接伸縮極Aは縮む、このと
き、付随伸縮板Bと付随伸縮板Cには、分層電極17と
共通電柵15間に印加した中電圧の幾分かの漏れ電圧が
加わるため、付随伸縮板Bは若干縮み、付随伸縮板Cは
若干伸びて、電歪素子]1は曲線aのように変形する。
つまり直接伸縮極Aを中心に考えると、この極の中心を
センタとして、電歪素子11の変形は非対称に生し、付
随伸縮極B側に縮みか偏ることになる。このため、弾性
体12は、第5図(A)のように変形Tることとなる。
そして次の瞬間に直接伸縮極Aに−が印加されると、今
度は以上と逆に、直接伸縮極Aが最も伸び、付随伸縮極
Bが若干伸び、付随伸縮極Cが若干縮むため、電歪素子
1]の表面は曲線すで示すように変形する。すると、電
歪素子11に投合されている弾性体12は、第5図(8
)のように変形することとなる。その結果、第5図(8
)から明らかなように、回転子20に矢印方向に力が加
わり、この方向の力の界面14の平面方向の分力により
回転子20が回転する。回転子20の回転方向は、常に
M接伸縮極Aと異極の付随伸縮極C側である。なお直接
伸縮極Aに+か印加される際には、回転子2oには回転
力は付与されない。そして以上の定在波が連続して弾性
体12の界面14に生じる結果、回転子20が連続的に
回転する。
したがって仮に、分離電極16(付随伸縮極B)に周波
電圧を与えると、電圧印加極の左右の極性が反転するた
め、周波電圧を印加する極と異極の付随伸縮極C方向、
つまり以上と逆の方向に回転子20が回転することとな
る。また第3図(B)のように、電歪素子11に与える
分極処理を、−2−1十とし、二つの一極のいずれかに
周波電圧を加えでも、全く同様に回転子20が回転する
。ざらに分極処理は、以上のように+、+、−または−
1−1十が効率的であるが、効率が若干下がるのを許容
すれば、+、+、+、−のように同一極性の極数を増や
しても、回転力を得ることができる。要は、周波電圧を
印加する直接伸縮極の左右の一方をこれと同一極性、他
方を異極性とするという関係が成立すれば、本発明の電
歪モータは成立する。
第6図(A)、(B)は、第3図(A)、(B)の二種
類のパターンを組合せて連続させて形成した実際的な実
施例である。この実施例の場合、分極処理は、十、+、
−1−の連続となり、この分極処理によっても回転子2
oを回転させることができる。
同図(A)、(8)は、それぞれ互いに異なる方向に回
転子20を回転させる場合に、周波電圧源30によって
駆動電圧を与える電圧印加極の反転の様子を示す結線例
である。矢印は回転子2oの回転方向を示す。M3図(
A)、(8)の例は、本発明の原理を示したもので、分
極数は、電歪素子11と弾性体]2かうなる振動子10
を最も効率よく共振させる周波数が望ましい。
ざらにこの第6図の実施例において、電歪素子11を画
線状に展開すれば、リニアモータが得られる。この場合
回転子は、直線移動子となる。このリニアモータの場合
には、さらtこ利点がある。
すなわち従来の進行波による電歪モータは、原理的には
りニアモータにも適用可能であるが、実際に適用すると
、進行波の反射の問題が生じる。振動子の総点が必ず存
在するため、この終点において、進行波が反射するので
ある。この反射波は、明らかにリニアモータの駆動力で
ある進行波と合成され、最適な駆動力が得られなくなる
から、なんらかの進行波の吸収製雪が必要となる。これ
に対し、本発明は定在波によって駆動力を得ているため
、このような反射波の問題は基本的に生しない、よって
より1純な構成のりニアモータが得られる。
なお電歪素子11の共通電極15と分離電極16.17
.18の表裏の関係は勿論逆にしでもよい。
以上は本発明の電歪モータの回転原理についての一つの
推論であるが、以上の説明によると、正転、逆転が金〈
無理なく説明できる。実際に以上の分極処理でないと、
回転子2oは回転しない。
また直接伸縮極Aと、付随伸縮極BおよびCそ構成する
電歪素子11を分断しでしまうと回転子20が回転しな
い事芙は、付随伸縮極B、Cに、直接伸縮極Aに加える
周波電圧の漏れ電圧による伸縮が生していることを裏付
けている。
「発明の効果」 以上のように本発明の電歪モータによると、単一位相の
周波電圧によって移動子を電歪素子の分極処理の連続す
る方向に移動させることができる。よって電歪素子の分
極方向を環状とすれば回転モータが、直線状とすればリ
ニアモータが得られる。そしで電歪素子には、単一位相
の周波電圧を与えればよいから、駆動電源回路および電
歪素子に対する結線を単純化し、全体としてより安価な
電歪モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の電歪モータの実施例を示す断面図、第
2図は第1図のII −II 8mに沿う断面図、M3
図(A)、(8)は電歪素子に対する分極処理の最も単
純な例を示す平面図、菓4図は第3図(A)の展開断面
図、第5図(A)、(B)は本発明の電歪モータの動作
原理を示す図、第6図(A)、(8)は本発明による電
歪素子の分極処理および回転方向の逆転のための電圧印
加極の反転の様子を示す平面図である。 A・・・直接伸縮極、B、C・・・付随伸縮極、10・
・・振動子、]1・・・電歪素子、12・・・弾性体、
14・・・界面、]5・・・共通電極、16.17、]
8・・・分離電極、20・・・回転子(移動子)、21
・・・軸、30・・・周波電圧源。 J 第1図 第2図 B(A)11 (A) (B) 第3図 (A) −jり煽改ヒ芝 (B) 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)弾性体に接合した電歪素子を有する振動子と、こ
    の振動子の弾性体の界面に援触する移動子とを備えた電
    歪モータであって、上記電歪素子は、移動子の移動方向
    に間隔を置いて、周波電圧を印加する直援伸縮極と、こ
    の直接伸縮極の左右に位置する付隨伸縮極とを含むよう
    に分極処理されており、かつこれらの伸縮極の分極処理
    方向は、直援伸縮極とその左右のいすれか一方の付随伸
    縮極が同一の極性で、他方の付随伸縮極が異なる極性と
    されていることを特徴とする電歪モータ。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、電歪素子の分極
    処理は環状になされており、移動子は回転子である電歪
    モータ。
  3. (3)特許請求の範囲第1項において、電歪素子の分極
    処理は直線状になされており、移動子は直線移動子であ
    る電歪モータ。
  4. (4)特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか一
    において、周波電圧を印加する直接伸縮極は、移動子の
    移動方向を反転するために、その左右の付随伸縮極の極
    性が異なるように、選択される電歪モータ。
JP61233456A 1986-10-01 1986-10-01 電歪モ−タ Pending JPS6389083A (ja)

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DE19873723030 DE3723030A1 (de) 1986-10-01 1987-07-11 Elektrostriktiv angetriebener motor
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GB8721474A GB2196190B (en) 1986-10-01 1987-09-11 Electrostriction motor

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