JPS6389083A - 電歪モ−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】 「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。