KR101080667B1

KR101080667B1 - 초음파 모터

Info

Publication number: KR101080667B1
Application number: KR1020087013891A
Authority: KR
Inventors: 마사키 다카산; 츠요시 고데라; 히로히코 이시카와; 고지 마에다; 가즈오 세이키
Original assignee: 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2011-11-08
Also published as: CN101310433A; KR20100131503A; WO2007055052A1; TW200719571A; KR20080074980A; EP1947760A4; CN101310433B; US7786650B2; EP1947760A1; EP2339740A1; US20090051249A1; TWI314810B; KR101108455B1

Abstract

고토크를 실현할 수 있는 초음파 모터를 제공한다.

진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, 스테이터 진동체 (S) 에 진동이 발생하여, 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 에 각각 타원 진동이 발생한다. 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 가 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성하고 있기 때문에, 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 와 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 는 서로 동일한 진동 모드로 진동하고, 로터 (6) 가 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 와 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 의 쌍방으로부터 회전력이 전달되어 고토크로 회전한다.

Description

초음파 모터{ULTRASONIC MOTOR}

본 발명은 초음파 모터에 관한 것으로, 특히 로터를 스테이터에 가압 접촉시켜 회전시키는 모터에 관한 것이다.

최근 초음파 진동을 이용하여 로터를 회전시키는 초음파 모터가 제안되어 실용화되고 있다. 이 초음파 모터는, 압전 소자를 사용하여 스테이터의 표면에 진행파를 발생시키고, 스테이터에 로터를 가압 접촉시킴으로써 이들 양자간의 마찰력을 통하여 로터를 이동시키는 것이다.

예를 들어, 특허 문헌 1 에는, 베어링을 통해서 스프링에 의해 로터에 예압을 가함으로써 로터를 스테이터에 가압 접촉시키고, 이 상태에서 서로 겹쳐 포개어져 있는 복수의 압전 소자판에 구동 전압을 인가하여 스테이터에 초음파 진동을 발생시킴으로써 로터를 회전시키는 다자유도 초음파 모터가 개시되어 있다. 여기서 예압이란, 적어도 압전 소자에 통전되지 않은 상태에서 로터를 스테이터에 누르는 압력을 말한다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 2004-312809호

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 예압을 가하기 위해서 베어링을 로터에 접촉시키기 때문에, 마찰 손실에 기인하여 토크가 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 고토크를 실현할 수 있는 초음파 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 관련된 제 1 의 초음파 모터는, 서로 대향하여 배치되는 복수의 스테이터와, 이들 복수의 스테이터에 의해 협지되는 대략 구체상의 로터와, 복수의 스테이터에 공통으로 설치됨과 함께 서로 동일 방향의 구동력을 발생시키도록 복수의 스테이터를 진동시켜 로터를 회전시키는 1 개의 스테이터 진동 수단을 구비한 것이다.

본 발명에 관련된 제 2 의 초음파 모터는, 스테이터와, 스테이터에 의해 접촉 지지되는 로터와, 스테이터를 진동시켜 상기 로터를 회전시키는 스테이터 진동 수단과, 적어도 정지시에 로터의 표면에 접촉한 상태로 배치되는 예압부재와, 예압부재를 진동시킴으로써 로터를 스테이터에 대하여 가압하기 위한 예압부재 진동 수단을 구비한 것이다.

본 발명에 관련된 제 3 의 초음파 모터는, 스테이터와, 스테이터에 의해 접촉 지지되는 대략 구체상의 로터와, 스테이터를 진동시킴으로써 로터를 회전시키는 스테이터 진동 수단과, 로터의 표면에 대향하는 예압부재와, 적어도 상기 로터를 회전시킬 때에 예압부재를 진동시켜서 예압부재로부터의 방사압에 의해 로터를 스테이터에 대하여 예압하는 예압력을 발생시키기 위한 예압부재 진동 수단을 구비하는 것이다.

발명의 효과

본 발명에 의하면, 고토크를 실현할 수 있는 초음파 모터가 얻어진다.

도 1 은 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 2 는 실시형태 1 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 3 은 실시형태 1 에서 사용된 진동자의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.

도 4 는 실시형태 1 에서 사용된 진동자의 3 쌍의 압전 소자판의 분극 방향을 나타내는 사시도이다.

도 5 는 실시형태 1 에 관련된 초음파 모터의 부분 확대 단면도이다.

도 6 은 실시형태 1 의 변형예에서의 스테이터 형상을 나타내는 평면 단면도이다.

도 7 은 실시형태 2 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 8 은 실시형태 3 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 9 는 실시형태 4 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 측면도이다.

도 10 은 실시형태 4 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 11 은 실시형태 4 에서 사용된 진동자의 구성을 나타내는 부분 단면도이 다.

도 12 는 실시형태 5 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 13 은 실시형태 5 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 14 는 실시형태 5 에 관련된 초음파 모터의 부분 확대 단면도이다.

도 15 는 실시형태 5 의 변형예에서의 예압부재의 형상을 나타내는 평면 단면도이다.

도 16 은 실시형태 6 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 17 은 실시형태 7 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 18 은 실시형태 7 에서 사용된 진동자의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.

도 19 는 실시형태 7 의 변형예에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 20 은 실시형태 8 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 21 은 본 발명의 실시형태 9 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 22 는 실시형태 9 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 23 은 실시형태 9 에서의 링부재의 형상을 나타내는 사시도이다.

도 24 는 실시형태 9 에서의 링부재를 나타내는 부분 단면도이다.

도 25 는 실시형태 9 에 관련된 초음파 모터의 부분 확대 단면도이다.

도 26 은 실시형태 10 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 27 은 실시형태 10 의 변형예에 관련된 초음파 모터의 부분 확대 단면도이다.

도 28 은 실시형태 11 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 단면도이다.

도 29 는 실시형태 11 에 관련된 초음파 모터를 나타내는 평면도이다.

도 30 은 실시형태 11 에서 사용된 진동자의 구성을 나타내는 부분 단면도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.

실시형태 1.

도 1 및 도 2 에서, 본 발명의 실시형태 1 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 기부 (基部) 블록 (1) 과 제 1 스테이터 (2) 사이에 스테이터 진동 수단이 되는 원통상의 진동자 (3) 가 위치됨과 함께 기부 블록 (1) 과 제 1 스테이터 (2) 가 진동자 (3) 안으로 통과된 연결 볼트 (4) 를 통해서 서로 연결되어 있고, 다자유도 초음파 모터 전체적으로는 대략 원기둥상의 외형을 가지고 있다. 여기서, 설명의 편의상, 기부 블록 (1) 에서 제 1 스테이터 (2) 로 향하는 원기둥상의 외형의 중심축을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

진동자 (3) 는, 각각 XY 평면 상에 위치하며 또한 서로 포개진 평판상의 제 1 내지 제 3 압전 소자부 (31∼33) 를 갖고 있고, 이들 압전 소자부 (31∼33) 는 절연 시트 (34∼37) 를 사이에 두고 스테이터 (2) 및 기부 블록 (1) 으로부터, 또한 서로에 대해 절연된 상태로 배치되어 있다.

제 1 스테이터 (2) 에는, 진동자 (3) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (5) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (5) 내에 대략 구체상의 로터 (6) 가 수용된다. 오목부 (5) 는, 로터 (6) 의 직경보다 작은 내경을 갖는 소경부 (7) 와 로터 (6) 의 직경보다 큰 내경을 갖는 대경부 (8) 로 이루어지며, 이들 소경부 (7) 및 대경부 (8) 의 경계부에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 단차 (9) 가 형성되어 있다.

또, 제 1 스테이터 (2) 의 상부에는 Z 축 방향으로 인접하도록 고리상의 제 2 스테이터 (10) 가 배치되고, 이 제 2 스테이터 (10) 의 내주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 각부 (角部) (11) 가 형성되어 있다. 제 2 스테이터 (10) 는 다수, 예를 들어 12 개의 고정용 볼트 (12) 에 의해 제 1 스테이터 (2) 에 견고하게 고정되어 있고, 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 는 진동자 (3) 로부터 부여되는 진동에 대하여 동일한 진동 모드로 진동하는 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성한다.

로터 (6) 는 오목부 (5) 내의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 의 쌍방에 맞닿아 사이에 끼워지고, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

예를 들어, 기부 블록 (1), 제 1 스테이터 (2) 및 제 2 스테이터 (10) 는 각각 듀랄루민으로 형성되고, 다자유도 초음파 모터 전체가 직경 40㎜ 및 높이 100㎜ 정도의 대략 원기둥체를 형성하고 있다. 로터 (6) 로는, 직경 25.8㎜ 의 강구가 사용된다.

도 3 에 나타낸 바와 같이, 진동자 (3) 의 제 1 압전 소자부 (31) 는, 각각 원판 형상을 갖는 전극판 (31a), 압전 소자판 (31b), 전극판 (31c), 압전 소자판 (31d) 및 전극판 (31e) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고 있다. 동일하게, 제 2 압전 소자부 (32) 는, 각각 원판 형상을 갖는 전극판 (32a), 압전 소자판 (32b), 전극판 (32c), 압전 소자판 (32d) 및 전극판 (32e) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고, 제 3 압전 소자부 (33) 는, 각각 원판 형상을 갖는 전극판 (33a), 압전 소자판 (33b), 전극판 (33c), 압전 소자판 (33d) 및 전극판 (33e) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고 있다.

도 4 에 나타낸 바와 같이, 제 1 압전 소자부 (31) 의 한 쌍의 압전 소자판 (31b, 31d) 은, Y 축 방향으로 2 분할된 부분이 서로 반대 극성을 가지고 각각 Z 축 방향 (두께 방향) 으로 팽창과 수축의 반대 변형 거동을 실시하도록 분극되어 있고, 압전 소자판 (31b) 과 압전 소자판 (31d) 은 서로 뒤집혀 배치되어 있다.

제 2 압전 소자부 (32) 의 한 쌍의 압전 소자판 (32b 및 32d) 은 2 분할되는 일없이 전체가 Z 축 방향 (두께 방향) 으로 팽창 또는 수축의 변형 거동을 실시하도록 분극되어 있고, 압전 소자판 (32b) 과 압전 소자판 (32d) 은 서로 뒤집혀 배치되어 있다.

제 3 압전 소자부 (33) 의 한 쌍의 압전 소자판 (33b 및 33d) 은, X 축 방향으로 2 분할된 부분이 서로 반대 극성을 가지고 각각 Z 축 방향(두께 방향)에 팽창과 수축의 반대의 변형 거동을 하도록 분극되어 있고, 압전 소자판 (33b) 과 압전 소자판 (33d) 은 서로 뒤집혀 배치되어 있다.

도 1 및 도 3 에 나타낸 바와 같이, 제 1 압전 소자부 (31) 의 양면 부분에 배치되어 있는 전극판 (31a) 및 전극판 (31e) 과, 제 2 압전 소자부 (32) 의 양면 부분에 배치되어 있는 전극판 (32a) 및 전극판 (32e) 과, 제 3 압전 소자부 (33) 의 양면 부분에 배치되어 있는 전극판 (33a) 및 전극판 (33e) 이 각각 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 제 1 압전 소자부 (31) 의 한 쌍의 압전 소자판 (31b, 31d) 사이에 배치되어 있는 전극판 (31c) 으로부터 제 1 단자 (31t) 가, 제 2 압전 소자부 (32) 의 한 쌍의 압전 소자판 (32b 및 32d) 사이에 배치되어 있는 전극판 (32c) 으로부터 제 2 단자 (32t) 가, 제 3 압전 소자부 (33) 의 한 쌍의 압전 소자판 (33b 및 33d) 사이에 배치되어 있는 전극판 (33c) 으로부터 제 3 단자 (33t) 가 각각 인출되어 있다.

다음으로, 이 실시형태 1 에 관련된 다자유도 초음파 모터의 동작에 관해서 설명한다.

먼저, 진동자 (3) 에 대하여, 제 1 단자 (31t) 로부터 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 에 의해 형성되는 스테이터 진동체 (S) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 1 압전 소자부 (31) 의 한 쌍의 압전 소자판 (31b, 31d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 진동체 (S) 에 Y 축 방향의 휨진동을 발생시킨다. 또한, 제 2 단자 (32t) 로부터 스테이터 진동체 (S) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 2 압전 소자부 (32) 의 한 쌍의 압전 소자판 (32b 및 32d) 이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 반복하여, 스테이터 진동체 (S) 에 Z 축 방향의 종진동 (縱振動) 을 발생시킨다. 또, 제 3 단자 (33t) 로부터 스테이터 진동체 (S) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 3 압전 소자부 (33) 의 한 쌍의 압전 소자판 (33b 및 33d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 진동체 (S) 에 X 축 방향의 휨진동을 발생시킨다.

그래서, 제 1 단자 (31t) 와 제 2 단자 (32t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, Y 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 에 각각 YZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 X 축 둘레로 회전하게 된다.

동일하게, 제 2 단자 (32t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 에 각각 XZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Y 축 둘레로 회전하게 된다.

또, 제 1 단자 (31t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Y 축 방향의 휨진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 에 각각 XY 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Z 축 둘레로 회전하게 된다.

이와 같이, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, 스테이터 진동체 (S) 에 진동이 발생하여, 도 5 에 파선 화살표로 나타내는 바와 같이, 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 에 각각, 선택된 2 개의 단자에 대응하는 면내의 타원 진동이 발생한다.

이 때, 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 가 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성하고 있기 때문에, 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 와 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 는 서로 동일한 진동 모드로 진동한다. 이 때문에, 로터 (6) 는, 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 와 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 의 쌍방으로부터 회전력이 전달되어, 고토크로 회전하게 된다.

따라서, 고리상의 제 2 스테이터 (10) 를 통해서 노출되는 로터 (6) 의 표면 부분에 도시하지 않은 아암, 촬상 장치 등을 장착함으로써, 다자유도의 액츄에이터, 광시야 범위를 대상으로 하는 카메라 등을 실현할 수 있다.

또, 제 2 스테이터 (10) 를 제 1 스테이터 (2) 에 고정시키기 위한 고정용 볼트 (12) 는 12 개에 한정되지 않으며, 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 가 서로 동일한 진동 모드로 진동하는 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성하도록 제 2 스테이터 (10) 를 고정시킬 수 있으면, 고정용 볼트 (12) 의 개수는 한정되지 않는다. 또한, 로터 (6) 를 사이에 끼운 상태에서 제 2 스테이터 (10) 를 제 1 스테이터 (2) 에 고착시킬 수 있으면, 접착 등 볼트 이외의 고정 방법이어도 된다. 단, 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성하기 위해서는, 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (10) 의 접촉 면적 전체를 이용하여 접착 등을 하는 것이 바람직하다.

또한, 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (10) 의 각부 (11) 중 적어도 일방이 로터 (6) 에 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하는 것이 아니라, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 원주 방향의 복수 지점 예를 들어 4 지점에서만 로터 (6) 의 표면에 접촉하도록 구성할 수도 있다. 이와 같이 하면, 제 1 스테이터 (2) 및 제 2 스테이터 (10) 와 로터 (6) 의 접촉에 의한 마찰 손실을 저감할 수 있어, 더욱 고토크를 실현할 수 있게 된다. 이 경우, 로터 (6) 의 표면에 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 또는 제 2 스테이터 (10) 의 복수의 접촉 지점 C 는, 로터 (6) 에 대하여 서로 대칭 위치에 있는 것이 바람직하다.

실시형태 2.

도 7 에, 본 발명의 실시형태 2 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 이 다자유도 초음파 모터는, 도 1 에 나타낸 실시형태 1 의 다자유도 초음파 모터에 있어서, 고리상의 각부 (11) 가 내주연에 형성된 제 2 스테이터 (10) 대신에, 고리상의 판스프링 (13a) 을 갖는 제 2 스테이터 (13) 를 사용한 것이다. 고리상의 판스프링 (13a) 은 로터 (6) 를 사이에 끼우는 방향으로 탄성을 갖고 있고, 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 XY 평면 상에 위치하여 로터 (6) 의 표면에 맞닿아 있다.

실시형태 1 의 다자유도 초음파 모터와 동일하게, 제 2 스테이터 (13) 는 12 개의 고정용 볼트 (12) 에 의해 제 1 스테이터 (2) 에 견고히 고정되어 있고, 제 1 스테이터 (2) 와 제 2 스테이터 (13) 가 동일한 진동 모드로 진동하는 단일 스테이 터 진동체 (S) 를 형성하고 있다.

이 실시형태 2 에 있어서도, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하여 교류 전압을 각각 인가함으로써 스테이터 진동체 (S) 에 진동이 발생하여, 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 서로 동일한 진동 모드로 진동하여, 로터 (6) 가 고토크로 회전한다.

이 때, 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 로터 (6) 의 표면에 탄력적으로 맞닿아 있기 때문에, 로터 (6) 와 제 1 스테이터 (2) 의 단차 (9) 및 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 사이의 마찰력이 증가하여, 로터 (6) 의 회전 토크의 증대가 이루어지게 된다.

실시형태 3.

도 8 에, 본 발명의 실시형태 3 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 이 다자유도 초음파 모터는, 도 7 에 나타낸 실시형태 2 의 다자유도 초음파 모터에 있어서, 오목부 (5) 내에 고리상의 단차 (9) 가 형성된 제 1 스테이터 (2) 대신에, 오목부 (5) 내에 고리상의 판스프링 (14a) 이 형성된 제 1 스테이터 (14) 를 사용한 것이다. 이 제 1 스테이터 (14) 의 판스프링 (14a) 과 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 은 모두 로터 (6) 를 사이에 끼우는 방향으로 탄성을 갖고 있고, 판스프링 (14a) 의 내주연 (14b) 과 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 각각 XY 평면 상에 위치하여 로터 (6) 의 표면에 맞닿아 있다.

실시형태 1 및 2 의 다자유도 초음파 모터와 동일하게, 제 2 스테이터 (13) 는 12 개의 고정용 볼트 (12) 에 의해 제 1 스테이터 (14) 에 견고히 고정되어 있고, 제 1 스테이터 (14) 와 제 2 스테이터 (13) 가 동일한 진동 모드로 진동하는 단일 스테이터 진동체 (S) 를 형성하고 있다.

이 실시형태 3 에 있어서도, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하여 교류 전압을 각각 인가함으로써 스테이터 진동체 (S) 에 진동이 발생하여, 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (14) 의 판스프링 (14a) 의 내주연 (14b) 및 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 서로 동일한 진동 모드로 진동하여, 로터 (6) 가 고토크로 회전한다.

이 때, 제 1 스테이터 (14) 의 판스프링 (14a) 의 내주연 (14b) 과 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 이 각각 로터 (6) 의 표면에 탄력적으로 맞닿아 있기 때문에, 로터 (6) 와 제 1 스테이터 (14) 의 판스프링 (14a) 의 내주연 (14b) 및 제 2 스테이터 (13) 의 판스프링 (13a) 의 내주연 (13b) 사이의 마찰력이 증가하여, 로터 (6) 의 회전 토크의 증대가 이루어진다.

실시형태 4.

도 9 및 10 에, 본 발명의 실시형태 4 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 상기 서술한 실시형태 1∼3 의 다자유도 초음파 모터에서는, 제 1 스테이터 (2 또는 14) 와 제 2 스테이터 (10 또는 13) 가 고정용 볼트 (12) 에 의해서 서로 일체로 형성되고, 진동자 (3) 의 일방측에 배치되어 있지만, 이 실시형태 4 의 다자유도 초음파 모터에서는 제 1 스테이터 (15) 와 제 2 스테이터 (16) 가 진동자 (17) 를 사이에 두고 진동자 (17) 의 양측에 배치되어 있다.

제 1 스테이터 (15) 및 제 2 스테이터 (16) 는, 각각 로터 (6) 를 그 원주 방향을 따라서 고리상으로 둘러싸도록 배치되는 링 형상을 갖고 있고, 로터 (6) 의 직경보다 약간 작은 내경을 갖는 원형의 개구부 (15a, 16a) 가 형성되어 있다. 로터 (6) 는, 제 1 스테이터 (15) 의 개구부 (15a) 및 제 2 스테이터 (16) 의 개구부 (16a) 를 통해서 ＋Z 축 방향 및 －Z 축 방향의 쌍방으로 노출되어 있다.

진동자 (17) 는, XY 평면내에서 원주 방향으로 4 분할되어 있고, 각각 도 11 에 나타낸 바와 같이, 전극판 (17a), 압전 소자판 (17b) 및 전극판 (17c) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고 있다. 4 분할된 진동자 (17) 의 압전 소자판 (17b) 은 각각 Z 축 방향 (두께 방향) 으로 팽창 또는 수축의 변형 거동을 하도록 분극되어 있어, 전극판 (17a, 17c) 사이에 독립된 교류 전압을 인가함으로써 4 분할된 진동자 (17) 는 서로 독립적으로 구동 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 진동자 (17) 가, 절연 시트 (18, 19) 를 사이에 두고 제 1 스테이터 (15) 및 제 2 스테이터 (16) 로부터 절연된 상태로 배치되어 있다.

4 분할된 진동자 (17) 를 각각 독립적으로 구동 제어함으로써, 로터 (6) 와 접촉하는 제 1 스테이터 (15) 의 개구부 (15a) 의 주연부 및 제 2 스테이터 (16) 의 개구부 (16a) 의 주연부에 원하는 면내의 타원 진동을 발생시켜 동일한 진동 모드로 진동시킬 수 있어, 로터 (6) 를 고토크로 회전시키는 것이 가능해진다.

또, 제 1 스테이터 (15) 및 제 2 스테이터 (16) 가 진동자 (17) 에 의해서 진동할 때에 형성되는 노드(node, 節) 위치에서 고정구(具) (20) 에 의해 제 1 스 테이터 (15) 및 제 2 스테이터 (16) 를 지지하면, 이들 제 1 스테이터 (15) 및 제 2 스테이터 (16) 의 진동에 미치는 영향을 최소한으로 억제하면서, 이 실시형태 4 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 지지할 수 있다.

예를 들어, 제 1 스테이터 (15) 의 개구부 (15a) 및 제 2 스테이터 (16) 의 개구부 (16a) 를 통해서 ＋Z 축 방향 및 －Z 축 방향으로 노출되는 로터 (6) 의 표면 부분에 각각 아암, 촬상 장치 등을 장착함으로써, 다자유도이고 복수의 아암을 갖는 액츄에이터, 매우 넓은 시야 범위를 대상으로 하는 카메라 등을 실현할 수 있다.

또, 상기 실시형태 1∼4 에 있어서, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t), 제 3 단자 (33t) 중 2 개를 선택하고 인가하는 교류 전압의 위상은 90 도 시프트시키고 있는데, 90 도에 한정되지 않고 변화시킬 수도 있다. 또한, 인가하는 교류 전압의 전압치를 변화시켜도 된다. 교류 전압을 다양하게 제어함으로써 제 1 스테이터 (2, 14, 15) 및 제 2 스테이터 (10, 13, 16) 에 발생하는 타원 진동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 1∼4 에 있어서, 제 1 스테이터 (2, 15) 및 제 2 스테이터 (10, 13, 16) 와 로터 (6) 의 접촉은 단차 (9) 나 각부 (11) 와 같은 모서리부이지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 타원 운동을 전달할 수 있으면 평면에서 접촉하도록 해도 되고 곡면에서 접촉해도 되며, 고리상이 아니어도 상관없다.

또한, 상기 실시형태 1∼4 에 있어서, 진동자 (3) 는 서로 상이한 3 방향의 진동으로서 Z 방향의 종진동과, X, Y 방향의 휨진동을 발생시키는 진동자를 사용하 고 있는데, 이와 같이 서로 직교하는 진동이 아니어도 된다. 또한, 3 방향의 진동을 발생시키는 진동자는 제 1 압전 소자부 (31), 제 2 압전 소자부 (32), 제 3 압전 소자부 (33) 와 각각의 방향에 대응한 압전 소자를 사용하고 있는데, 각각의 방향의 진동을 발생시키는 데에 복수의 압전 소자부에 의한 진동을 합성시켜도 되고, 하나의 압전 소자부를 3 개 이상으로 분극하여 1 개의 압전 소자부에서 2 개 이상의 방향의 진동을 발생시켜도 된다.

또한, 상기 실시형태 1∼4 에서는 3 방향 중 2 방향을 선택하여 진동을 발생시키고 있는데, 3 방향에 대응한 압전 소자 전체에 교류 전압을 인가하고, 각 방향의 진동의 위상이나 진폭을 제어하여 합성 진동을 발생시켜도 된다.

실시형태 5.

도 12 및 도 13 에, 본 발명의 실시형태 5 에 관련된 초음파 모터를 나타낸다. 기부 블록 (1) 과 스테이터 (41) 사이에 스테이터 진동 수단이 되는 원통상의 진동자 (3) 가 위치됨과 함께 기부 블록 (1) 과 스테이터 (41) 가 진동자 (3) 안으로 통과된 연결 볼트 (4) 를 통해서 서로 연결되어 있고, 초음파 모터 전체적으로 대략 원기둥상의 외형을 갖고 있다. 여기서 설명의 편의상, 기부 블록 (1) 으로부터 스테이터 (41) 로 향하는 원기둥상 외형의 중심축을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

진동자 (3) 는, 각각 XY 평면 상에 위치하고 또한 서로 포개진 평판상의 제 1 내지 제 3 압전 소자부 (31∼33) 를 갖고 있고, 이들 압전 소자부 (31∼33) 가 절연 시트 (34∼37) 를 사이에 두고 스테이터 (41) 및 기부 블록 (1) 으로부터, 또한 서로에 대해 절연된 상태로 배치되어 있다.

스테이터 (41) 에는, 진동자 (3) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (42) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (42) 내에 구체상의 로터 (6) 가 수용된다. 오목부 (42) 는, 로터 (6) 의 직경보다 작은 내경을 갖는 소경부 (43) 와 로터 (6) 의 직경보다 큰 내경을 갖는 대경부 (44) 로 이루어지고, 이들 소경부 (43) 및 대경부 (44) 의 경계부에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 단차 (45) 가 형성되어 있다.

또한, 스테이터 (41) 의 상부에는 Z 축 방향에 인접하도록 고리상의 판스프링 (46) 을 통해서 링 형상의 예압부재 (47) 가 탄력적으로 연결되어 있다. 이 예압부재 (47) 의 내주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 각부 (48) 가 형성되어 있어, 로터 (6) 가 스테이터 (41) 의 단차 (45) 및 예압부재 (47) 의 각부 (48) 의 쌍방에 맞닿아 사이에 끼워지고, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

여기서, 판스프링 (46) 에 의해 예압부재 (47) 가 스테이터 (41) 의 방향으로 탄성 지지되어 있고, 예압부재 (47) 의 각부 (48) 를 통해서 로터 (6) 에 예압이 작용하고 있다.

또, 스테이터 (41) 와 예압부재 (47) 사이에 판스프링 (46) 이 개재되어 있기 때문에, 진동자 (3) 에 의해서 스테이터 (41) 에 진동이 발생하였을 때에, 예압부재 (47) 가 스테이터 (41) 의 진동 모드와는 상이한 진동 모드로 진동하도록 구성되어 있다.

예를 들어, 기부 블록 (1), 스테이터 (41) 및 예압부재 (47) 는 각각 듀랄루 민으로 형성되고, 초음파 모터 전체가 직경 40㎜ 및 높이 100㎜ 정도의 대략 원기둥체를 형성하고 있다. 로터 (6) 로는, 직경 25.8㎜ 의 강구 (鋼球) 가 사용된다.

또, 여기서, 예를 들어 진동자 (3) 와 같이, 상기 서술한 실시형태 1 에서의 부분과 동일한 번호가 부여되어 있는 것은, 실시형태 1 의 대응하는 번호의 부분과 동일한 구성을 갖고 있다.

다음으로, 이 실시형태 5 에 관련된 초음파 모터의 동작에 관해서 설명한다.

먼저 진동자 (3) 에 대하여, 제 1 단자 (31t) 로부터 스테이터 (41) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 1 압전 소자부 (31) 의 한 쌍의 압전 소자판 (31b 및 31d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 (41) 에 Y 축 방향의 휨진동을 발생한다. 또한, 제 2 단자 (32t) 로부터 스테이터 (41) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 2 압전 소자부 (32) 의 한 쌍의 압전 소자판 (32b 및 32d) 이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 반복하여, 스테이터 (41) 에 Z 축 방향의 종진동을 발생한다. 그리고, 제 3 단자 (33t) 로부터 스테이터 (41) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 3 압전 소자부 (33) 의 한 쌍의 압전 소자판 (33b 및 33d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 (41) 에 X 축 방향의 휨진동을 발생한다.

그래서, 제 1 단자 (31t) 와 제 2 단자 (32t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, Y 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동 이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (41) 의 단차 (45) 에 YZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 X 축 둘레로 회전하게 된다.

동일하게, 제 2 단자 (32t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (41) 의 단차 (45) 에 XZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Y 축 둘레로 회전하게 된다.

또, 제 1 단자 (31t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Y 축 방향의 휨진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (41) 의 단차 (45) 에 XY 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Z 축 둘레로 회전하게 된다.

이와 같이, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개의 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, 스테이터 (41) 에 진동이 발생하여, 도 14 에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (41) 의 단차 (45) 에 선택된 2 개의 단자에 대응하는 면내의 타원 진동이 발생한다.

여기서, 판스프링 (46) 의 탄성 지지력에 의해 예압부재 (47) 의 각부 (48) 를 거쳐 로터 (6) 에 예압이 작용하고, 로터 (6) 가 스테이터 (41) 의 단차 (45) 에 대하여 가압되어 있기 때문에, 이들 로터 (6) 와 단차 (45) 사이의 마찰력에 의해서 로터 (6) 에 회전력이 전달된다.

이 때, 예압부재 (47) 와 스테이터 (41) 사이에 개재되는 판스프링 (46) 에 의해 예압부재 (47) 는 도 14 에 실선 화살표로 나타낸 바와 같이 스테이터 (41) 의 진동 모드와는 상이한 진동 모드로 진동하기 때문에, 예압부재 (47) 의 각부 (48) 와 로터 (6) 의 표면의 접촉에 기인하는 마찰 손실이 대폭 저감되어, 로터 (6) 가 고토크로 회전하게 된다.

또한, 예압부재 (47) 는 판스프링 (46) 을 사이에 두고 스테이터 (41) 에 연결되고, 진동자 (3) 에 의한 스테이터 (41) 의 진동을 이용하여 예압부재 (47) 를 진동시키기 때문에, 단순한 구성의 초음파 모터를 얻을 수 있다.

또한, 진동자 (3) 가 정지되어 예압부재 (47) 가 진동하지 않을 때에는, 예압부재 (47) 의 각부 (48) 와 로터 (6) 의 표면 사이의 마찰력이 증가함으로써 이 로터 (6) 를 유지할 수 있다.

따라서, 링 형상의 예압부재 (47) 를 통해서 노출되는 로터 (6) 의 표면 부분에 도시하지 않은 아암, 촬상 장치 등을 장착함으로써, 다자유도의 액츄에이터, 광시야 범위를 대상으로 하는 카메라 등을 실현할 수 있다.

또, 링 형상의 예압부재 (47) 의 각부 (48) 가 로터 (6) 에 전체 둘레에 걸쳐서 접촉하는 것은 아니고, 도 15 에 나타낸 바와 같이, 원주 방향의 복수 지점, 예를 들어 4 지점에서만 로터 (6) 의 표면에 접촉하도록 구성할 수도 있다. 이렇게 하면, 예압부재 (47) 와 로터 (6) 의 접촉에 의한 마찰 손실이 더욱 저감되어, 한층 더 고토크를 실현하는 것이 가능해진다. 이 경우, 로터 (6) 의 표면에 접촉하는 예압부재 (47) 의 복수의 접촉 지점 C 는, 로터 (6) 에 대하여 서로 대칭 위치에 있는 것이 바람직하다.

실시형태 6.

도 16 에, 본 발명의 실시형태 6 에 관련된 초음파 모터를 나타낸다. 이 초음파 모터는, 도 12 에 나타낸 실시형태 5 의 초음파 모터에 있어서, 링 형상의 예압부재 (47) 의 내주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 맞닿음부재 (49) 가 장착된 것이다. 맞닿음부재 (49) 는 테플론 (등록 상표) 등의 저마찰재로 형성되며, 로터 (6) 가 맞닿음부재 (49) 에 의해 형성되는 각부 (50) 와 스테이터 (41) 의 단차 (45) 쌍방에 맞닿아 사이에 끼워지고, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

저마찰재로 형성된 맞닿음부재 (49) 를 통해서 로터 (6) 에 예압을 작용시키기 때문에, 맞닿음부재 (49) 와 로터 (6) 의 접촉에 의한 마찰 손실이 더욱 저감되어, 고토크의 초음파 모터가 실현된다.

실시형태 7.

도 17 에, 본 발명의 실시형태 7 에 관련된 초음파 모터를 나타낸다. 이 초음파 모터는, 도 12 에 나타낸 실시형태 5 의 초음파 모터에 있어서, 스테이터 (41) 에 판스프링 (46) 을 사이에 두고 탄력적으로 연결된 예압부재 (47) 대신에, 스테이터 (51) 로부터 Z 축 방향으로 이간시켜 예압부재 (52) 를 배치하는 것이다. 예압부재 (52) 에 진동자 (53) 를 통해서 유지부재 (54) 가 연결되어 있고, 유지부재 (54) 가 스테이터 (51) 의 방향으로 탄성 지지되도록, 도시되지 않은 스프링 등에 의해 스테이터 (51) 또는 기부 블록 (1) 에 대하여 탄력적으로 지지되어 있다.

예압부재 (52), 진동자 (53) 및 유지부재 (54) 는 모두 중앙에 개구부를 갖는 링 형상으로 형성되어 있고, 이들 개구부를 통해서 로터 (6) 가 노출되어 있다. 또한, 예압부재 (52) 의 내주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 각부 (55) 가 형성되어 있다.

도 18 에 나타낸 바와 같이, 진동자 (53) 는, 전극판 (53a), 압전 소자판 (53b) 및 전극판 (53c) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고 있다. 압전 소자판 (53b) 은 그 두께 방향으로 팽창 또는 수축의 변형 거동을 실시하도록 분극되어 있고, 전극판 (53a, 53c) 사이에 교류 전압을 인가함으로써 이 진동자 (53) 를 구동 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 진동자 (53) 의 양면에 각각 절연 시트 (56, 57) 가 배치되어, 진동자 (53) 는 이들 절연 시트 (56, 57) 를 사이에 두고 예압부재 (52) 및 유지부재 (54) 로부터 절연된 상태로 배치되어 있다.

또, 스테이터 (51) 는, 실시형태 5 에 있어서의 스테이터 (41) 와 동일하게, 기부 블록 (1) 과의 사이에 진동자 (3) 를 위치시킨 상태로 연결 볼트 (4) 에 의해 서로 연결되어 있고, 스테이터 (51) 의 진동자 (3) 에 접하는 면과는 반대측에, 로터 (6) 의 직경보다 작은 내경을 갖는 오목부 (58) 가 형성되어 있다. 이 오목부 (58) 의 개구단 주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 각부 (59) 가 형성되어 있고, 로터 (6) 가 이 스테이터 (51) 의 각부 (59) 와 예압부재 (52) 의 각부 (55) 쌍방에 맞닿아 사이에 끼워지고, 자유롭게 회전할 수 있도록 유지되어 있다.

이러한 구성으로 하여도, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개의 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면 스테이터 (51) 에 진동이 발생하여, 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (51) 의 각부 (59) 에 선택된 2 개의 단자에 대응하는 면내의 타원 진동이 발생한다.

이 때, 도시되지 않은 스프링 등에 의해 유지부재 (54) 가 스테이터 (51) 방향으로 탄성 지지되고, 예압부재 (52) 의 각부 (55) 를 통해서 로터 (6) 에 예압이 작용하여, 로터 (6) 가 스테이터 (51) 의 각부 (59) 에 대하여 가압되어 있기 때문에, 이들 로터 (6) 와 각부 (59) 사이의 마찰력에 의해서 로터 (6) 에 회전력이 전달된다.

여기서, 진동자 (53) 를 구동 제어하면, 예압부재 (52) 가 진동자 (3) 에 의한 스테이터 (51) 의 진동으로부터 독립적으로 진동하고, 이것에 의해 예압부재 (52) 의 각부 (55) 와 로터 (6) 표면과의 접촉에 기인하는 마찰 손실이 대폭 저감되어, 로터 (6) 가 고토크로 회전하게 된다.

도 19 에 나타낸 바와 같이, 예압부재 (52) 및 유지부재 (54) 가 진동자 (53) 에 의해서 진동할 때에 형성되는 노드 위치에서 고정구 (60) 에 의해 이들 예압부재 (52) 및 유지부재 (54) 를 지지하면, 예압부재 (52) 의 진동에 미치는 영향을 최소한으로 억제하면서, 예압부재 (52) 를 지지할 수 있다.

실시형태 8.

도 20 에, 본 발명의 실시형태 8 에 관련된 초음파 모터를 나타낸다. 이 초음파 모터는, 도 17 에 나타낸 실시형태 7 의 초음파 모터에 있어서, 링 형상의 예압부재 (52) 의 내주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 맞닿음부재 (61) 가 장착된 것이다. 맞닿음부재 (61) 는 테플론 (등록 상표) 등의 저마찰재로 형성되며, 로터 (6) 가 맞닿음부재 (61) 에 의해 형성되는 각부 (62) 와 스테이터 (51) 의 각부 (59) 쌍방에 맞닿아 사이에 끼워지고, 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다.

저마찰재로 형성된 맞닿음부재 (61) 를 통해서 로터 (6) 에 예압을 작용시키기 때문에, 맞닿음부재 (61) 와 로터 (6) 의 접촉에 의한 마찰 손실이 더욱 저감되어, 고토크의 초음파 모터가 실현된다.

상기한 실시형태 5∼8 은, 로터 (6) 가 구체상이고, 진동자 (3) 에 의해 스테이터 (41, 51) 를 진동시켜 로터 (6) 를 복수의 축 둘레로 회전시키는 다자유도 초음파 모터에 적용되고 있는데, 그 대신, 로터를 단일한 축의 둘레로 회전시키는 1 자유도 초음파 모터에도 적용할 수 있다.

또, 상기 실시형태 5∼8 에 있어서, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t), 제 3 단자 (33t) 중 2 개를 선택하여 인가하는 교류 전압의 위상은 90 도 시프트시키고 있었지만, 90 도에 한정되지 않고 변화시킬 수도 있다. 또한, 인가하는 교류 전압의 전압치를 변화시켜도 된다. 교류 전압을 다양하게 제어함으로써 스테이터 (41, 51) 에 발생하는 타원 진동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 5∼8 에 있어서 스테이터 (41, 51) 와 로터 (6) 의 접촉은 단차 (45) 나 각부 (59) 와 같은 모서리부이지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 타원 운동을 전달할 수 있으면 평면에서 접촉하도록 해도 되고 곡면에서 접촉해도 되며, 고리상이 아니어도 상관없다.

또한, 상기 실시형태 5∼8 에 있어서, 진동자 (3) 는 서로 상이한 3 방향의 진동으로서 Z 방향의 종진동과, X, Y 방향의 휨진동을 발생시키는 진동자를 사용하고 있는데, 이와 같이 서로 직교하는 진동이 아니어도 된다. 또한, 3 방향의 진동을 발생시키는 진동자는 제 1 압전 소자부 (31), 제 2 압전 소자부 (32), 제 3 압전 소자부 (33) 와 각각의 방향에 대응한 압전 소자를 사용하고 있는데, 각각의 방향의 진동을 발생시키는 데에 복수의 압전 소자부에 의한 진동을 합성시켜도 되고, 하나의 압전 소자부를 3 개 이상으로 분극하여 1 개의 압전 소자부에서 2 개 이상의 방향의 진동을 발생시켜도 된다.

또한, 상기 실시형태에서는 3 방향 중 2 방향을 선택하여 진동을 발생시키고 있는데, 3 방향에 대응한 압전 소자 전체에 교류 전압을 인가하고, 각 방향의 진동의 위상이나 진폭을 제어하여 합성 진동을 발생시켜도 된다.

실시형태 9.

도 21 및 22 에, 본 발명의 실시형태 9 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 기부 블록 (1) 과 스테이터 (71) 사이에 스테이터 진동 수단이 되는 원통상의 진동자 (3) 가 위치됨과 함께 기부 블록 (1) 과 스테이터 (71) 가 진동자 (3) 안으로 통과된 연결 볼트 (4) 를 통해서 서로 연결되어 있고, 다자유도 초음파 모터 전체적으로는 대략 원기둥상의 외형을 갖고 있다. 여기서 설명의 편의상, 기부 블록 (1) 으로부터 스테이터 (71) 로 향하는 원기둥상 외형의 중심축을 Z 축으로 규정하고, Z 축에 대하여 수직 방향으로 X 축이, Z 축 및 X 축에 대하여 수직으로 Y 축이 각각 연장되어 있는 것으로 한다.

진동자 (3) 는, 각각 XY 평면 상에 위치하며 또한 서로 포개진 평판상의 제 1 내지 제 3 압전 소자부 (31∼33) 를 갖고 있고, 이들 압전 소자부 (31∼33) 가 절연 시트 (34∼37) 를 사이에 두고 스테이터 (71) 및 기부 블록 (1) 으로부터 또한 서로 절연된 상태로 배치되어 있다.

스테이터 (71) 에는, 진동자 (3) 에 접하는 면과는 반대측에 오목부 (72) 가 형성되어 있고, 이 오목부 (72) 내에 구체상의 로터 (6) 가 수용된다. 오목부 (72) 는, 로터 (6) 의 직경보다 작은 내경을 갖는 소경부 (73) 와 로터 (6) 의 직경보다 큰 내경을 갖는 대경부 (74) 로 이루어지며, 이들 소경부 (73) 및 대경부 (74) 의 경계부에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 단차 (75) 가 형성되어 있다. 로터 (6) 는 오목부 (72) 내의 단차 (75) 맞닿음으로써 자유롭게 회전할 수 있도록 지지되어 있다. 또, 스테이터 (71) 는, 오목부 (72) 의 개구 주연부로부터 대략 Z 축 방향으로 돌출하도록 형성된 고리상의 링부재 (76) 를 갖고 있다. 링부재 (76) 는, 로터 (6) 를 원주 방향, 즉 로터의 XY 평면 방향 단면의 원주 방향을 따라서 둘러싸도록 배치되고, 링부재 (76) 의 선단부 (76a) 로부터 로터 (6) 의 일부가 노출되어 있다. 또한, 링부재 (76) 의 내면이 로터 (6) 의 표면에 근접하여 대향하고 있다.

도 23 에 나타낸 바와 같이, 링부재 (76) 는, 오목부 (72) 의 개구 주연부에 위치하는 기단부 (76b) 로부터 선단부 (76a) 를 향할수록 즉 Z 축 방향을 향할수록 서서히 직경이 축소되도록 형성됨과 함께, 도 24 에 나타낸 바와 같이, 링부재 (76) 의 단면은, 로터 (6) 표면의 형상 즉 구면 형상에 대응하여 만곡된 원호 형상 을 갖고 있다.

예를 들어, 기부 블록 (1) 과 스테이터 (71) 는 듀랄루민으로 형성되고, 다자유도 초음파 모터 전체적으로 직경 40㎜ 및 높이 100㎜ 정도의 대략 원기둥체를 형성하고 있다. 로터 (6) 로는 직경 25.8㎜ 의 강구가 사용되고, 스테이터 (71) 의 링부재 (76) 는, 내경 25.4㎜, 두께 1.5㎜ 이며, 내면이 곡률반경 12.7㎜ 및 각도 23 도의 원호를 그리도록 세워져 있다.

다음으로, 이 실시형태 9 에 관련된 다자유도 초음파 모터의 동작에 관해서 설명한다.

먼저 진동자 (3) 에 대하여, 제 1 단자 (31t) 로부터 스테이터 (41) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 1 압전 소자부 (31) 의 한 쌍의 압전 소자판 (31b, 31d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 (71) 에 Y 축 방향의 휨진동을 발생한다. 또한, 제 2 단자 (32t) 로부터 스테이터 (71) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 2 압전 소자부 (32) 의 한 쌍의 압전 소자판 (32b, 32d) 이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 반복하여, 스테이터 (71) 에 Z 축 방향의 종진동을 발생한다. 그리고, 제 3 단자 (33t) 로부터 스테이터 (71) 의 고유 진동수에 가까운 주파수의 교류 전압을 인가하면, 제 3 압전 소자부 (33) 의 한 쌍의 압전 소자판 (33b, 33d) 의 2 분할된 부분이 Z 축 방향으로 팽창과 수축을 번갈아 반복하여, 스테이터 (71) 에 X 축 방향의 휨진동을 발생한다.

그래서, 제 1 단자 (31t) 와 제 2 단자 (32t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, Y 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (71) 의 단차 (75) 에 YZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 X 축 둘레로 회전하게 된다.

동일하게, 제 2 단자 (32t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Z 축 방향의 종진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (71) 의 단차 (75) 에 XZ 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Y 축 둘레로 회전하게 된다.

또, 제 1 단자 (31t) 와 제 3 단자 (33t) 의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, X 축 방향의 휨진동과 Y 축 방향의 휨진동이 조합되어 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (71) 의 단차 (75) 에 XY 면내의 타원 진동이 발생하여, 마찰력에 의해서 로터 (6) 가 Z 축 둘레로 회전하게 된다.

이와 같이, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개의 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면, 스테이터 (71) 에 진동이 발생하여, 도 25 에 파선 화살표로 나타낸 바와 같이, 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (71) 의 단차 (75) 에 선택된 2 개의 단자에 대응하는 면내의 타원 진동이 발생한다.

여기서, 스테이터 (71) 는 일체로 형성된 링부재 (76) 를 갖고 있기 때문에, 스테이터 (71) 의 진동에 따라 도 25 에 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 링부재 (76) 도 로터 (6) 에 비접촉 상태로 진동하게 된다. 이것에 의해, 링부재 (76) 로부터 방사되는 음파의 방사압에 의해서 로터 (6) 가 스테이터 (71) 의 단차 (75) 에 대하여 가압된다. 그 결과, 이들 로터 (6) 와 단차 (75) 사이의 마찰력이 커져, 로터 (6) 에 효과적으로 회전력이 전달된다.

전술한 바와 같이, 링부재 (76) 에 의해 로터 (6) 에 비접촉 상태에서 예압을 가할 수 있기 때문에, 링부재 (76) 와 로터 (6) 표면 사이에서 마찰 손실을 일으키는 일이 없고, 이것에 의해 고토크 및 고효율의 다자유도 초음파 모터를 실현할 수 있다.

또한, 링부재 (76) 와 로터 (6) 가 접촉하여 소음 등을 일으키는 일도 없다.

또한, 링부재 (76) 는 스테이터 (71) 와 일체로 형성되고, 진동자 (3) 에 의한 스테이터 (71) 의 진동을 이용하여 링부재 (76) 를 진동시키기 때문에, 단순한 구성의 다자유도 초음파 모터를 얻을 수 있다.

또한, 진동자 (3) 의 3 개의 단자 (31t, 32t, 33t) 중 2 개를 선택하여 전압을 인가하는 것만으로 스테이터 (71) 가 진동하여 단차 (75) 에 로터 (6) 를 회전시키기 위한 타원 운동이 발생함과 함께 링부재 (76) 에 의해 로터 (6) 에 비접촉 상태에서 예압이 가해져, 로터 (6) 를 다자유도로 회전시킬 수 있다.

또한, 에어나 정전력, 전자력을 사용하여 로터 (6) 에 비접촉으로 예압을 가하는 것도 가능한데, 에어의 경우에는 흡인 장치 등을 형성할 필요가 있기 때문에 구성이 복잡해질 우려가 있고, 정전력 또는 전자력의 경우에는 정전력 또는 전자력 이 주위의 기기에 영향을 미칠 우려가 있어 사용이 바람직하지 못한 경우가 있다. 이에 대하여, 이 다자유도 초음파 모터는, 단순한 구성이면서, 정전력이나 전자력의 사용이 적합하지 않은 환경에서도 사용할 수 있다.

또한, 진동자 (3) 의 구동에 의해 링부재 (76) 의 진폭을 제어하면, 링부재 (76) 로부터 방사되는 방사압의 크기를 변화시켜 단차 (75) 에 대한로터 (6) 의 가압력을 변화시킴으로써, 이 다자유도 초음파 모터의 토크 제어, 위치 제어, 회전수 제어 등을 실시할 수 있다.

따라서, 링부재 (76) 의 선단부 (76a) 를 통해서 노출되는 로터 (6) 의 표면 부분에 도시하지 않은 아암, 촬상 장치 등을 장착함으로써, 다자유도의 액츄에이터, 광시야 범위를 대상으로 하는 카메라 등을 실현할 수 있다.

실시형태 10.

도 26 을 참조하여, 본 발명의 실시형태 10 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 이 실시형태 10 은, 실시형태 9 에서의 고리상의 링부재 (76) 를 그 원주 방향을 따라서 4 개의 만곡부재 (77) 로 분할한 것이다. 즉, 스테이터 (71) 는 일체로 형성되는 4 개의 만곡부재 (77) 를 가짐과 함께, 이들 4 개의 만곡부재 (77) 는 로터 (6) 의 원주 방향을 따라서 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 각각의 만곡부재 (77) 는 로터 (6) 의 표면에 따른 만곡 형상을 가지고 있고, 각 만곡부재 (77) 의 내면이 로터 (6) 의 표면에 근접하여 대향하고 있다.

이러한 구성으로 하면, 4 개의 만곡부재 (77) 는 서로 분할되어 각각 독립되어 있기 때문에 진동하기 쉬워진다. 따라서, 진동자 (3) 의 구동에 의해 각각 의 만곡부재 (77) 를 로터 (6) 에 비접촉 상태로 진동시킴으로써, 로터 (6) 에 효과적으로 예압을 가할 수 있다.

또, 만곡부재 (77) 는, 진동할 때에나 진동하지 않을 때에나 로터 (6) 에 대하여 비접촉 상태로 할 수 있지만, 도 27 에 나타낸 바와 같이, 진동자 (3) 가 정지되어 진동하지 않을 때에는, 그 선단부 (77a) 가 로터 (6) 의 표면에 접촉하는 구성으로 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 진동자 (3) 의 정지시에 회전하고 있지 않은 로터 (6) 의 표면에 만곡부재 (77) 의 선단부 (77a) 를 접촉시켜 이 로터 (6) 를 유지할 수 있다. 이 경우에도, 진동시에는 만곡부재 (77) 가 로터 (6) 의 표면으로부터 떨어진 상태가 되어야 한다. 진동 정지시에 로터 (6) 에 접촉하고 있는 만곡부재 (77) 도, 진동시에는 만곡부재 (77) 로부터 방사되는 음파의 방사압에 의해서 만곡부재 (77) 자체가 로터 (6) 로부터 떠오르도록 하면 된다.

또, 4 개의 만곡부재 (77) 에 한정되지 않고, 3 개 이하, 또는 5 개 이상의 만곡부재로 분할되어도 된다.

실시형태 11.

도 28 을 참조하여, 본 발명의 실시형태 11 에 관련된 다자유도 초음파 모터를 나타낸다. 이 실시형태 11 은, 실시형태 9 에 있어서 스테이터 (71) 에 일체로 형성되는 링부재 (76) 대신에, 스테이터 (78) 로부터 이간시켜 링부재 (79) 를 배치하는 것이다. 즉, 링부재 (79) 와 스테이터 (78) 는, 서로 독립된 부재로서 각각 형성됨과 함께 Z 축 방향으로 서로 간격을 두고 배치되어 있다. 링부재 (79) 는, 실시형태 9 의 링부재 (76) 와 동일하게 Z 축 방향을 향할수록 직경 이 축소되는 형상을 가짐과 함께, 그 내면이 로터 (6) 의 표면에 근접하여 대향한 상태로 배치되고, 도 29 에 파선으로 나타내는 바와 같이 지지부재 (80) 에 의해 지지되어 있다. 또한, 링부재 (79) 의 외면에는, 링부재 (79) 를 진동시키기 위한 4 개의 진동자 (81) 가 부착되어 있다. 또, 링부재 (79) 가 진동자 (81) 에 의해서 진동한 경우의 진동 모드에 있어서, 노드가 되는 부분에서 지지부재 (80) 에 의해 지지하거나 진동자 (81) 를 부착하거나 하는 것이 바람직하다.

도 30 에 나타낸 바와 같이, 각 진동자 (81) 는, 전극판 (81a), 압전 소자판 (81b) 및 전극판 (81c) 이 순차적으로 포개진 구조를 갖고 있다. 각 진동자 (81) 의 압전 소자판 (81b) 은 그 두께 방향으로 팽창 또는 수축의 변형 거동을 실시하도록 분극되어 있고, 전극판 (81a, 81c) 사이에 독립된 교류 전압을 인가함으로써 이 진동자 (81) 를 구동 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 진동자 (81) 의 양면에 각각 절연 시트 (82, 83) 가 배치되어, 진동자 (81) 는 일방의 절연 시트 (83) 를 사이에 두고 링부재 (79) 로부터 절연된 상태로 배치되어 있다.

또, 스테이터 (78) 는, 실시형태 9 에서의 스테이터 (71) 과 동일하게, 기부 블록 (1) 과의 사이에서 진동자 (3) 를 위치시킨 상태로 연결 볼트 (4) 에 의해 서로 연결되어 있고, 스테이터 (78) 의 진동자 (3) 에 접하는 면과는 반대측에 로터 (6) 의 직경보다 작은 내경을 갖는 오목부 (84) 가 형성되어 있다. 이 오목부 (84) 의 개구단 주연에 XY 평면 상에 위치하는 고리상의 각부 (85) 가 형성되고, 이 각부 (85) 에 로터 (6) 가 맞닿아 자유롭게 회전할 수 있도록 유지되어 있다.

이러한 구성으로 하여도, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t) 및 제 3 단자 (33t) 중 2 개의 단자를 선택하고, 이들 2 개 단자의 쌍방으로부터 위상을 90 도 시프트시킨 교류 전압을 각각 인가하면 스테이터 (78) 에 진동이 발생하여, 로터 (6) 와 접촉하는 스테이터 (78) 의 각부 (85) 에 선택된 2 개의 단자에 대응하는 면내의 타원 진동이 발생한다.

이 때, 진동자 (81) 를 구동 제어하면, 진동자 (81) 의 두께 방향, 즉 로터 (6) 의 표면에 직교하는 방향의 종진동이 링부재 (79) 에 발생하고, 링부재 (79) 가 로터 (6) 에 비접촉 상태에서 진동한다. 이것에 의해, 링부재 (79) 로부터 방사되는 음파의 방사압에 의해서 로터 (6) 가 스테이터 (78) 의 각부 (85) 에 대하여 가압된다. 따라서, 상기 서술한 실시형태 9 와 동일하게, 고토크 및 고효율의 다자유도 초음파 모터를 실현할 수 있음과 동시에 링부재 (79) 와 로터 (6) 의 접촉에 의한 소음 등을 방지할 수 있다.

추가로, 이 실시형태 11 에서는, 링부재 (79) 는 진동자 (81) 에 의해 구동됨과 함께 스테이터 (78) 는 진동자 (3) 에 의해 구동되고, 링부재 (79) 를 스테이터 (78) 와 독립적으로 진동시킬 수 있기 때문에, 진동자 (81) 의 구동에 의해 링부재 (79) 의 진폭을 제어함으로써, 이 다자유도 초음파 모터의 토크 제어, 위치 제어, 회전수 제어 등을 용이하게 실시할 수 있다.

또한, 링부재 (79) 가 진동자 (81) 에 의해서 진동할 때에 형성되는 노드 위치에서 지지부재 (80) 에 의해 링부재 (79) 를 지지할 수 있어, 이와 같이 하면 링부재 (79) 의 진동에 미치는 영향을 최소한으로 억제하면서 링부재 (79) 를 지지할 수 있다.

그리고, 도시하지 않은 스프링 등을 사용하여 스테이터 (78) 또는 기부 블록 (1) 에 대하여 탄력적으로 지지부재 (80) 를 유지할 수도 있다.

또, 링부재 (79) 는, 상기 서술한 실시형태 10 과 동일하게, 그 원주 방향을 따라서 복수의 만곡부재로 분할되어도 되고, 이 경우, 복수의 만곡부재는 각각 진동시의 노드 위치에서 지지부재 (80) 에 의해 지지됨과 함께, 각 만곡부재에 1 개의 진동자 (81) 가 부착되도록 구성할 수 있다. 이러한 구성으로 하면, 복수의 만곡부재는 서로 분할되고 각각 독립되어 있기 때문에 진동하기 쉬워져, 로터 (6) 에 효과적으로 예압을 가할 수 있다.

링부재는 로터의 원주 방향에 배치되었는데, 방사압에 의해서 예압력을 발생시킬 수 있는 것이면, 원주 방향으로 한정되지 않는다.

또한, 링부재 (79) 는, 상기 서술한 실시형태 10 의 변형예와 같이, 로터 (6) 정지시에 접촉시키도록 탄성적으로 유지하도록 하고, 로터 (6) 회전시에는 진동자 (81) 를 진동시켜, 링부재 (79) 로부터 방사되는 음파의 방사압에 의해서 링부재 (79) 자체가 로터 (6) 로부터 떠오르도록 해도 된다.

또, 상기 실시형태 9∼11 에 있어서, 진동자 (3) 의 제 1 단자 (31t), 제 2 단자 (32t), 제 3 단자 (33t) 중 2 개를 선택하고 인가하는 교류 전압의 위상은 90 도 시프트시키고 있는데, 90 도에 한정되지 않고 변화시킬 수도 있다. 또한, 인가하는 교류 전압의 전압치를 변화시킬 수도 있다. 교류 전압을 다양하게 제어함으로써 스테이터 (71, 78) 에 발생하는 타원 진동을 제어할 수 있다.

또한, 상기 실시형태 9∼11 에 있어서 스테이터 (71, 78) 와 로터 (6) 의 접 촉은 단차 (75) 나 각부 (85) 와 같은 모서리부이지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 타원 운동을 전달할 수 있으면 평면에서 접촉하도록 해도 되고 곡면에서 접촉해도 되며, 고리상이 아니어도 상관없다.

또한, 상기 실시형태 9∼11 에 있어서 진동자 (3) 는 서로 상이한 3 방향의 진동으로서 Z 방향의 종진동과, X, Y 방향의 휨진동을 발생시키는 진동자를 사용하고 있는데, 이와 같이 서로 직교하는 진동이 아니어도 된다. 또한, 3 방향의 진동을 발생시키는 진동자는 제 1 압전 소자부 (31), 제 2 압전 소자부 (32), 제 3 압전 소자부 (33) 와 각각의 방향에 대응한 압전 소자를 사용하고 있는데, 각각의 방향의 진동을 발생시키는 데에 복수의 압전 소자부에 의한 진동을 합성시켜도 되고, 하나의 압전 소자부를 3 개 이상으로 분극하여 1 개의 압전 소자부에서 2 개 이상의 방향의 진동을 발생시켜도 된다.

Claims

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서로 대향하여 배치되는 복수의 스테이터와,

상기 복수의 스테이터에 의해 협지되는 구체상의 로터와,

상기 복수의 스테이터에 공통으로 설치됨과 함께, 서로 동일 방향의 구동력을 발생시키도록 상기 복수의 스테이터를 진동시켜 상기 로터를 회전시키는 1 개의 스테이터 진동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터에 있어서,

상기 복수의 스테이터는 상기 스테이터 진동 수단을 사이에 두고 상기 스테이터 진동 수단의 양측에 배치된 초음파 모터.
제 3 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터는 각각 상기 로터를 그 원주 방향을 따라 고리상으로 둘러싸도록 배치되는 링 형상을 갖는 초음파 모터.
제 3 항에 있어서,

상기 복수의 스테이터가 상기 스테이터 진동 수단에 의해 진동할 때에 형성되는 노드 위치에서, 상기 스테이터를 지지하는 초음파 모터.
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스테이터와,

상기 스테이터에 의해 접촉 지지되는 로터와,

상기 스테이터를 진동시켜 상기 로터를 회전시키는 스테이터 진동 수단과,

적어도 정지시에 상기 로터의 표면에 접촉한 상태로 배치되는 예압부재와,

상기 예압부재를 진동시킴으로써 상기 로터를 상기 스테이터에 대하여 예압하기 위한 예압부재 진동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
제 10 항에 있어서,

상기 예압부재 진동 수단은, 상기 예압부재를 상기 스테이터의 진동 모드와는 상이한 진동 모드로 진동시킴으로써 상기 로터를 상기 스테이터에 대하여 예압하는 초음파 모터.
제 10 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 스테이터에 탄력적으로 지지되고,

상기 스테이터 진동 수단은 상기 예압부재 진동 수단을 겸하고 있는 초음파 모터.
제 12 항에 있어서,

상기 예압부재는 스프링을 통하여 상기 스테이터에 지지되어 있는 초음파 모터.
제 10 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 스테이터로부터 이간되어 배치되고,

상기 예압부재 진동 수단은 상기 예압부재에 장착된 압전 소자판을 갖는 초음파 모터.
제 14 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 압전 소자판에 의해 진동할 때에 형성되는 노드 위치에서 지지되는 초음파 모터.
제 10 항에 있어서,

상기 로터는 구체상이고,

상기 스테이터 진동 수단은 상기 스테이터를 진동시켜 상기 로터를 복수의 축 둘레로 회전시키는 초음파 모터.
제 16 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 로터를 그 원주 방향을 따라 고리상으로 둘러싸도록 배치되는 링 형상을 갖는 초음파 모터.
제 16 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 로터의 표면에 접촉하는 부위에 저마찰재로 이루어지는 맞닿음부재를 갖는 초음파 모터.
제 16 항에 있어서,

상기 스테이터는 원주 방향의 복수 지점에서만 상기 로터의 표면에 접촉하는 초음파 모터.
제 19 항에 있어서,

상기 복수 지점은 상기 로터에 대하여 서로 대칭의 위치에 있는 초음파 모터.
제 16 항에 있어서,

상기 스테이터 진동 수단은 서로 상이한 3 방향의 진동을 발생시키는 3 쌍의 압전 소자판을 갖고, 이들 3 방향의 진동 중 적어도 2 방향의 진동을 서로 위상이 어긋나게 조합한 합성 진동을 발생시킴으로써, 상기 스테이터의 상기 로터에 대한 접촉 부분에 타원 운동을 형성하는 초음파 모터.
스테이터와,

상기 스테이터에 의해 접촉 지지되는 구체상의 로터와,

상기 스테이터를 진동시킴으로써 상기 로터를 회전시키는 스테이터 진동 수단과,

상기 로터의 표면에 대향하는 예압부재와,

적어도 상기 로터를 회전시킬 때에 상기 예압부재를 진동시켜서 상기 예압부재로부터의 방사압에 의해 상기 로터를 상기 스테이터에 대하여 예압하는 예압력을 발생시키기 위한 예압부재 진동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 로터의 표면에 대응한 만곡 형상을 갖는 링부재로 이루어지는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재는 각각 상기 로터의 표면에 대응한 만곡 형상을 갖는 복수의 만곡부재로 이루어지는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 스테이터로부터 이간되어 배치되고, 상기 예압부재 진동 수단은 상기 예압부재에 장착되는 압전 소자판을 갖는 초음파 모터.
제 25 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 압전 소자판에 의해 진동할 때에 형성되는 노드 위치에서 지지되는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 스테이터와 일체로 형성되고, 상기 스테이터 진동 수단은 상기 예압부재 진동 수단을 겸하고 있는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재는 상기 예압부재 진동 수단에 의해 진동할 때에는 상기 로터의 표면으로부터 떨어진 상태에 있고, 진동하지 않을 때에는 상기 로터의 표면에 접촉하여 상기 로터를 유지하는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 예압부재 진동 수단에 의해 진동되는 상기 예압부재의 진폭을 제어함으로써, 상기 로터를 상기 스테이터에 대하여 예압하는 예압력의 크기를 변화시키는 초음파 모터.
제 22 항에 있어서,

상기 스테이터 진동 수단은 서로 상이한 3 방향의 진동을 발생시키는 3 쌍의 압전 소자판을 갖고, 이들 3 방향의 진동 중 적어도 2 방향의 진동을 서로 위상이 어긋나게 조합한 합성 진동을 발생시킴으로써, 상기 스테이터의 상기 로터에 대한 접촉 부분에 타원 운동을 형성하는 초음파 모터.