WO2024105930A1 - ロータ及び超音波モータ - Google Patents

Abstract

超音波モータの生産性を高めることができる、ロータを提供する。　本発明に係るロータ４は、振動体と、振動体上に設けられている振動発生素子とを有するステータを備える超音波モータに用いられるロータである。ロータ４は、ロータ本体４Ａと、ロータ本体４Ａに設けられており、上記振動体に接触する、複数の摩擦材７とを備える。複数の摩擦材７は樹脂からなる。複数の摩擦材７が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている。

Description

ロータ及び超音波モータ

　本発明は、超音波モータに用いられるロータ、及び当該ロータを用いた超音波モータに関する。

　従来、圧電素子によりステータを振動させる超音波モータが種々提案されている。下記の特許文献１には、超音波モータの一例が開示されている。この超音波モータにおいては、ステータにおいて発生した進行性振動波により、ロータを回転させる。

　特許文献１に記載のステータは、リング状の弾性体及びリング状の圧電体を有する。弾性体の材料として、りん青銅、ステンレス及びインバーが挙げられている。弾性体は、円環状に並ぶ複数の突出部を有する。一方で、ロータは、リング状のロータ母材及びリング状のスライダ材を有する。ロータ母材に、スライダ材が接着されている。ステータの弾性体における複数の突出部に、ロータにおけるスライダ材が接触している。

特開平３－７４１８２号公報

　特許文献１に記載の超音波モータにおいては、駆動中にステータなどが摩耗されることなどによって生じる異物を、複数の突出部の間から好適に排出し得る。しかしながら、弾性体に複数の突出部を形成するに際しては、弾性体を切削することを要する。そのため、生産性を十分に高めることは困難である。

　本発明の目的は、超音波モータの生産性を高めることができる、ロータ及びそれを用いた超音波モータを提供することにある。

　本発明に係るロータは、振動体と、前記振動体上に設けられている振動発生素子とを有するステータを備える超音波モータに用いられるロータであって、ロータ本体と、前記ロータ本体に設けられており、前記振動体に接触する、複数の摩擦材とを備え、前記複数の摩擦材が樹脂からなり、前記複数の摩擦材が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている。

　本発明に係る超音波モータは、本発明に従い構成されているロータと、前記振動体と、前記振動体上に設けられている前記振動発生素子とを有する前記ステータとを備え、前記振動体が、前記複数の摩擦材と接触している接触面を含み、前記接触面が平面状である。

　本発明によれば、超音波モータの生産性を高めることができる、ロータ及びそれを用いた超音波モータを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの模式的正面断面図である。 図２は、本発明の第１の実施形態におけるロータの模式的斜視図である。 図３は、図２の一部を拡大して示す模式的斜視図である。 図４は、図３中のＩ－Ｉ線に沿う模式的断面図である。 図５は、本発明の第１の実施形態においての、ロータの板バネ部における、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す、環状の軌道に沿う模式的断面図である。 図６は、本発明の第１の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態における貫通孔の形状を説明するための、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図８は、本発明の第１の実施形態における圧電素子の正面断面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態の変形例においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図１１は、本発明の第２の実施形態においての、ロータの板バネ部における、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す、環状の軌道に沿う模式的断面図である。 図１２は、本発明の第２の実施形態の変形例においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図１３は、本発明の第３の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。 図１４は、本発明の第３の実施形態の変形例においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。

　以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

　なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

　図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの模式的正面断面図である。

　超音波モータ１は、ステータ２と、ロータ４と、軸部材１０とを有する。ステータ２とロータ４とは接触している。ロータ４は、本発明の一実施形態に係るロータである。ステータ２において生じた進行波により、ロータ４が回転する。ロータ４の回転に伴い、軸部材１０が回転する。超音波モータ１における回転中心軸は、軸部材１０が設けられている部分に位置している。以下において、超音波モータ１の具体的な構成を説明する。

　ステータ２は板状の振動体３を有する。振動体３は円板状の形状を有する。振動体３は第１の主面３ａ及び第２の主面３ｂを有する。第１の主面３ａ及び第２の主面３ｂは互いに対向している。ところで、本明細書において、軸方向Ｚとは、第１の主面３ａ及び第２の主面３ｂを結ぶ方向であって、回転中心軸に沿う方向をいう。本実施形態においては、軸方向Ｚは、軸部材１０が延びる方向と平行である。

　振動体３の中央部には貫通孔３ｃが設けられている。貫通孔３ｃに軸部材１０が挿通されている。なお、貫通孔３ｃの位置は振動体３の中央部に限定されない。貫通孔３ｃは、回転中心軸を含む領域に位置していればよい。さらに、振動体３の形状は円板状に限定されない。軸方向Ｚから見た振動体３の形状は、例えば、正六角形、正八角形または正十角形などの正多角形であってもよい。本明細書において、多角形は、頂点に相当する部分が曲線の形状である場合、及び面取りされた形状である場合も含むものとする。以下においては、軸方向Ｚから見ることを、平面視と記載することがある。

　振動体３は適宜の金属からなる。もっとも、振動体３は必ずしも金属からなっていなくともよい。振動体３は、例えば、セラミックス、シリコン材料または合成樹脂などの他の弾性体により構成されていてもよい。

　振動体３の第１の主面３ａには、複数の圧電素子１３が設けられている。圧電素子１３は、本発明における振動発生素子である。平面視において、複数の圧電素子１３は周回方向に分散配置されている。より具体的には、複数の圧電素子１３は、軸方向Ｚに平行な軸を中心として周回する進行波を発生させるように、該進行波の周回方向に沿って分散配置されている。ステータ２において、複数の圧電素子１３を周回方向に分散配置し、駆動することにより進行波を発生させる構造については、例えば国際公開第２０１０／０６１５０８号に開示されている。よって、進行波の発生の詳細な説明は省略することとする。

　図２は、第１の実施形態におけるロータの模式的斜視図である。図３は、図２の一部を拡大して示す模式的斜視図である。

　図２に示すように、ロータ４は、ロータ本体４Ａと、複数の摩擦材７とを有する。ロータ本体４Ａは円板状である。ロータ本体４Ａの中央部には貫通孔４ｃが設けられている。貫通孔４ｃに、図１に示す軸部材１０が挿通されている。もっとも、貫通孔４ｃの位置はロータ本体４Ａの中央部に限定されない。貫通孔４ｃは、回転中心軸を含む領域に位置していればよい。さらに、ロータ本体４Ａの形状は上記に限定されない。ロータ本体４Ａの形状は、平面視において、例えば、正六角形、正八角形または正十角形などの正多角形であってもよい。

　ロータ本体４Ａは、ロータベース部５と、板バネ部６とを有する。ロータ本体４Ａの平面視における外形は、ロータベース部５の平面視における外形である。そして、ロータ本体４Ａの貫通孔４ｃは、ロータベース部５に設けられている。一方で、板バネ部６の平面視における形状はリング状の形状である。板バネ部６は、貫通孔４ｃを囲むように設けられている。ロータベース部５の材料としては、適宜の金属または適宜のセラミックスなどを用いることができる。板バネ部６の材料としては、適宜の金属などを用いることができる。

　上記複数の摩擦材７は、ロータ本体４Ａに設けられている。具体的には、複数の摩擦材７は、ロータ本体４Ａにおける板バネ部６に設けられている。図２及び図３に示すように、複数の摩擦材７は、進行波の周回方向に沿って分散配置されている。よって、複数の摩擦材７は、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている。図３においては、二点鎖線により、環状の軌道Ａを示している。環状の軌道Ａは、本実施形態では、円環状の軌道である。以下においては、環状の軌道と記載する場合、特に断りのない場合には、複数の摩擦材７が分散して配置されている環状の軌道をいうものとする。

　図４は、図３中のＩ－Ｉ線に沿う模式的断面図である。図５は、第１の実施形態においての、ロータの板バネ部における、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す、環状の軌道に沿う模式的断面図である。環状の軌道に沿う部分は曲面状の部分であるが、図５においては、該部分を模式的に平面として示している。

　図４に示すように、ロータベース部５は凹部５ａを有する。図示しないが、凹部５ａの平面視における形状は、リング状の形状である。凹部５ａを覆うように、ロータベース部５上に板バネ部６が設けられている。板バネ部６は、第１の面６ａ及び第２の面６ｂを有する。第１の面６ａ及び第２の面６ｂは互いに対向している。第１の面６ａ及び第２の面６ｂのうち、第１の面６ａが、図１に示すステータ２側に位置している。

　図５に示すように、板バネ部６には、第１の面６ａから第２の面６ｂにかけて、複数の貫通孔６ｃが設けられている。各摩擦材７は、板バネ部６の第１の面６ａ、貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられている。具体的には、各摩擦材７は、第１の面６ａ、２つの貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられている。

　複数の摩擦材７は適宜の樹脂からなる。本実施形態の板バネ部６及び複数の摩擦材７は、一体として構成された、インサートモールド成形体である。すなわち、複数の貫通孔６ｃを有する板バネ部６を用いてインサートモールド成形を行うことによって、板バネ部６に複数の摩擦材７が設けられている。

　なお、各摩擦材７は、第１の面６ａ、３つ以上の貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられていてもよい。あるいは、各摩擦材７は、第１の面６ａ、１つのみの貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられていてもよい。

　図６は、第１の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。図６においては、貫通孔６ｃの部分を、ハッチングを付して示す。

　摩擦材７の平面視における形状は矩形である。なお、矩形の各頂点に相当する部分は曲線状である。一方で、板バネ部６の貫通孔６ｃの平面視における形状は楕円形である。もっとも、摩擦材７及び貫通孔６ｃの平面視における形状は上記に限定されない。

　図２に戻り、本実施形態の特徴は、ロータ４における複数の摩擦材７が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されていることにある。これにより、図１に示す超音波モータ１の駆動に際し、ステータ２やロータ４が摩耗することによって生じる異物を、複数の摩擦材７の間から好適に除去することができる。そのため、従来、異物を除去し易くするために設けられていた、ステータ２の振動体３における凹凸構造を要しない。このことから、ステータ２を得るに際し、振動体３の凹凸構造を形成するための、振動体３の切削を要しない。よって、煩雑な工程を省略することができる。従って、超音波モータ１の生産性を高めることができる。

　さらに、図１に示すように、ロータ４の複数の摩擦材７が、ステータ２の振動体３と接触するため、振動体３とロータ４との間に加わる摩擦力を安定化させることができる。それによって、ロータ４を効率的に回転させることができる。

　以下において、本実施形態の好ましい構成を説明する。

　図４に示すように、ロータベース部５が凹部５ａを有し、かつ凹部５ａを覆うようにロータベース部５上に板バネ部６が設けられていることが好ましい。そして、板バネ部６に複数の摩擦材７が設けられていることが好ましい。この場合には、図１に示す、ステータ２の振動体３に複数の摩擦材７が接触している構成において、実際には、板バネ部６は弾性変形している。これにより、複数の摩擦材７をより確実に、均一に振動体３と接触させることができる。よって、ロータ４を効率的に回転させることができる。

　加えて、板バネ部６の弾性力により、複数の摩擦材７が振動体３に押し当てられているため、ステータ２及びロータ４の間の摩擦力を高めることができる。よって、ステータ２からロータ４に進行波を効果的に伝搬させることができ、ロータ４を効率的に回転させることができる。従って、超音波モータ１を効率的に回転駆動させることができる。

　図４に示すように、ロータベース部５には、凹部５ａの内周縁と接続されるように、溝部５ｂが設けられている。同様に、ロータベース部５には、凹部５ａの外周縁と接続されるように、溝部５ｃが設けられている。溝部５ｂ及び溝部５ｃの平面視における形状はそれぞれ、リング状である。溝部５ｂから溝部５ｃにかけて、板バネ部６が設けられている。より具体的には、板バネ部６の内周縁は溝部５ｂ内に位置している。板バネ部６の外周縁は溝部５ｃ内に位置している。

　この場合には、板バネ部６の厚みを所望の厚みとした状態において、板バネ部６がロータベース部５から軸方向Ｚに突出している部分の厚みを薄くすることができる。あるいは、溝部５ｂ及び溝部５ｃの深さに相当する寸法が、板バネ部６の厚みに相当する寸法以上である場合には、板バネ部６がロータベース部５から軸方向Ｚに突出していない構成とすることができる。それによって、板バネ部６がロータベース部５から剥離し難い。

　さらに、板バネ部６の厚みが所望の厚みであるため、板バネ部６のバネ定数を十分な大きさとし易い。これにより、摩擦材７を、図１に示すステータ２に好適に押し当てることができる。そのため、ステータ２及びロータ４の間の摩擦力を高めることができる。従って、超音波モータ１を効率的に回転駆動させることができる。なお、溝部５ｂ及び溝部５ｃは必ずしも設けられていなくともよい。

　本実施形態においては、溝部５ｂ及び溝部５ｃを有するロータベース部５と、板バネ部６とが、互いに嵌合している。この場合には、ロータ４の形成に際し、板バネ部６の位置決めを行い易い。よって、ロータ４を効率的に得ることができ、超音波モータ１の生産性を効果的に高めることができる。

　図５に示すように、板バネ部６の第１の面６ａ、貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり、各摩擦材７が設けられていることが好ましい。それによって、摩擦材７をロータ本体４Ａに効果的に固定することができる。例えば、摩擦材７が接着剤により接着されている場合とは異なり、摩擦材７の剥離を効果的に抑制することができる。従って、超音波モータ１の破損を効果的に抑制することができる。

　各摩擦材７が、板バネ部６の第１の面６ａ、複数の貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられていることが好ましい。この場合には、各摩擦材７が設けられている部分において、板バネ部６のバネ定数を一定とし易い。加えて、各摩擦材７の回転を抑制することができる。なお、本実施形態では、環状の軌道Ａに沿って、複数の貫通孔６ｃが並んでいる。もっとも、環状の軌道Ａの法線に沿って、複数の貫通孔６ｃが並んでいてもよい。

　板バネ部６及び複数の摩擦材７が、一体として構成された、インサートモールド成形体であることが好ましい。この場合、板バネ部６の第１の面６ａ、貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり、各摩擦材７が設けられている構成を、インサートモールド成形を行うことによって、容易に得ることができる。よって、生産性をより一層高めることができる。

　加えて、インサートモールド成形を行う場合には、複数の摩擦材７の形状の精度を高めることができる。よって、複数の摩擦材７の間における、高さのばらつきを抑制することができる。さらに、複数の摩擦材７を設ける位置の精度を高めることができる。よって、超音波モータ１の不良率を低くすることができる。従って、生産性をより一層効果的に高めることができる。

　図３に示すように、複数の摩擦材７は、環状の軌道Ａに分散して配置されている。図６に示すように、各摩擦材７の重心Ｇが環状の軌道Ａに位置するように、各摩擦材７が配置されていることが好ましい。それによって、超音波モータ１をより確実に安定して回転駆動させることができる。なお、摩擦材７のいずれかの部分が環状の軌道Ａに位置していればよく、摩擦材７の重心Ｇは環状の軌道Ａに必ずしも位置していなくともよい。

　図６に示すように、本実施形態においては、板バネ部６の貫通孔６ｃの平面視における形状は楕円形である。このように、貫通孔６ｃの平面視における形状は、長さ方向を有する形状であることが好ましい。それによって、摩擦材７が回転し難い。もっとも、本実施形態のように、各摩擦材７が、板バネ部６の第１の面６ａ、複数の貫通孔６ｃ内及び第２の面６ｂにわたり設けられている場合には、貫通孔６ｃの平面視における形状に関わらず、摩擦材７は回転し難い。

　図７に示すように、板バネ部６の貫通孔６ｃの平面視における形状は、環状の軌道Ａと平行な線以外により構成されていることが好ましい。より具体的には、平面視において、以下の関係が成立することが好ましい。まず、図７に示す仮想線Ｂは、環状の軌道Ａの中心から貫通孔６ｃを通る直線状の仮想線の一例である。仮想線Ｂと交叉する、貫通孔６ｃの外周縁の部分が、環状の軌道Ａにおける該仮想線Ｂと交叉する部分の接線Ｃと平行な直線以外の線の一部であることが好ましい。なお、環状の軌道Ａの中心からは無数の仮想線Ｂを引くことができるが、貫通孔６ｃの外周縁のいずれの部分においても、上記の関係が成立していることが好ましい。本実施形態においては、貫通孔６ｃの平面視における形状は楕円であるため、貫通孔６ｃの外周縁のいずれの部分においても、上記の関係が成立している。

　この場合には、超音波モータ１を回転駆動させた際に、摩擦材７の貫通孔６ｃ内に設けられている部分から板バネ部６に加わる応力の、局所的な集中が生じ難い。すなわち、摩擦材７の貫通孔６ｃ内に設けられている部分から板バネ部６に加わる応力を緩和することができる。よって、板バネ部６に歪みが生じ難い。従って、超音波モータ１をより確実に安定して回転駆動させることができる。

　本実施形態においては、板バネ部６における１つの摩擦材７が設けられている部分に形成された２つの貫通孔６ｃの平面視における面積が、以下の好ましい範囲とされている。

　貫通孔６ｃの平面視における面積が０．３ｍｍ^２以上であることが好ましい。なお、本実施形態のように、複数の貫通孔６ｃが設けられている場合には、それぞれの貫通孔６ｃの面積が０．３ｍｍ^２以上であることが好ましい。この場合には、摩擦材７を形成するに際し、摩擦材７用の樹脂が、板バネ部６の貫通孔６ｃを通り易い。よって、摩擦材７を容易に形成することができ、摩擦材７の形状の精度をより確実に高くすることができる。

　板バネ部６に設けられた貫通孔６ｃの平面視における総面積が、摩擦材７の平面視における面積の７０％以下であることが好ましい。言い換えれば、全ての貫通孔６ｃの平面視における面積の合計が、摩擦材７の平面視における面積の７０％以下であることが好ましい。この場合には、摩擦材７が形成されている部分において、板バネ部６のバネ定数を十分の大きさとし易い。加えて、摩擦材７及び板バネ部６の接合面積を大きくすることができる。従って、摩擦材７及び板バネ部６の間の接合力を高くすることができる。

　ここで、図５に示すように、板バネ部６における１つの摩擦材７が設けられている部分の、環状の軌道、または該軌道と相似な軌道に沿う最大の寸法をＬ１とする。なお、ここでいう、板バネ部６における１つの摩擦材７が設けられている部分の、環状の軌道、または該軌道と相似な軌道における両端は、板バネ部６における、摩擦材７により挟まれている部分である。一方で、１つの摩擦材７が設けられている部分における１つの貫通孔６ｃの、環状の軌道、または該軌道と相似な軌道に沿う最大の寸法をＬ２とする。各貫通孔６ｃにおいて、（Ｌ２／Ｌ１）×１００≦８４［％］であることが好ましく、（Ｌ２／Ｌ１）×１００≦７０［％］であることがより好ましい。この場合においても、摩擦材７が形成されている部分において、板バネ部６のバネ定数を十分の大きさとし易い。加えて、摩擦材７及び板バネ部６の接合面積を大きくすることができる。従って、摩擦材７及び板バネ部６の間の接合力を高くすることができる。

　なお、本明細書においては、環状の軌道を外形とする形状の重心と、該軌道と相似な軌道を外形とする形状の重心とは、共通であるものとする。本実施形態では、環状の軌道を外形とする形状と、該軌道と相似な軌道を外形とする形状とは、同心円である。

　本実施形態では、寸法Ｌ１は、板バネ部６における１つの摩擦材７が設けられている部分の、環状の軌道に沿う寸法である。もっとも、該部分の環状の軌道に沿う寸法よりも、該部分の環状の軌道と相似な軌道に沿う寸法の方が大きい場合には、寸法Ｌ１は、環状の軌道と相似な軌道に沿う寸法である。

　図５においては、寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２を１つの面上において模式的に示しているが、本実施形態では、厳密には、寸法Ｌ２は、１つの摩擦材７が設けられている部分における１つの貫通孔６ｃの、環状の軌道と相似な軌道に沿う寸法である。具体的には、寸法Ｌ２は、図６に示す環状の軌道Ａよりもわずかに半径が大きい円環の軌道に沿う寸法である。

　寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２は、曲線の長さに相当する。よって、寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２を、環状の軌道、または該軌道と相似な軌道の一部の曲線の長さとして算出すればよい。例えば、本実施形態のように、環状の軌道が円環状の軌道である場合には、寸法Ｌ１及び寸法Ｌ２を、円弧の長さとして弧度法を用いて算出してもよい。

　以下において、本実施形態の構成のさらなる詳細を説明する。

　図１に示すように、超音波モータ１は、第１のケース部材８及び第２のケース部材９を有する。第２のケース部材９はキャップ状であり、第１のケース部材８は蓋状である。第１のケース部材８及び第２のケース部材９により、ケースが構成されている。ケースの内部に、バネ部材１６、ロータ４及びステータ２が配置されている。

　第１のケース部材８は、第１の円筒突出部８ａ及び第２の円筒突出部８ｂを有する。第１の円筒突出部８ａは、ケースの外側に突出している。第２の円筒突出部８ｂは、ケースの内側に突出している。第２の円筒突出部８ｂの一部は、ステータ２の振動体３の貫通孔３ｃ内に位置している。

　第１の円筒突出部８ａ及び第２の円筒突出部８ｂには、連続して貫通孔８ｃが設けられている。貫通孔８ｃ内における、第１の円筒突出部８ａに位置する部分に、第１の軸受け部１８が設けられている。軸部材１０は、貫通孔８ｃ及び第１の軸受け部１８に挿通されている。軸部材１０は、第１のケース部材８の貫通孔８ｃから、ケースの外側に突出している。なお、第１のケース部材８の構成は上記に限定されない。

　第２のケース部材９は円筒突出部９ａを有する。円筒突出部９ａはケースの外側に突出している。円筒突出部９ａには貫通孔９ｃが設けられている。貫通孔９ｃ内に第２の軸受け部１９が設けられている。軸部材１０は、貫通孔９ｃ及び第２の軸受け部１９に挿通されている。軸部材１０は、第２のケース部材９の貫通孔９ｃから、ケースの外側に突出している。なお、第２のケース部材９の構成は上記に限定されない。第１の軸受け部１８及び第２の軸受け部１９には、例えば、滑り軸受けまたはベアリングなどを用いてもよい。

　図１に示すように、ステータ２における振動体３の第２の主面３ｂに、ロータ４の複数の摩擦材７が接触している。第２の主面３ｂは接触面３ｄを含む。接触面３ｄは、第２の主面３ｂにおける、ロータ４に接触している部分である。接触面３ｄは平面状である。より具体的には、接触面３ｄには、凹凸構造は設けられていない。接触面３ｄは、第２の主面３ｂにおける接触面３ｄ以外の部分と同様に構成されている。そのため、本実施形態のステータ２を得るに際しては、振動体３における第２の主面３ｂの切削を要しない。よって、上記のように、超音波モータ１の生産性を高めることができる。

　ロータ４のロータベース部５上には弾性部材１２が設けられている。より具体的には、弾性部材１２は、軸方向Ｚにおいて、ステータ２と共にロータ４を挟んでいる。弾性部材１２は円環状の形状を有する。なお、弾性部材１２の形状は上記に限定されない。弾性部材１２の材料としては、例えば、ゴムまたは樹脂などを用いることができる。もっとも、弾性部材１２は設けられていなくともよい。

　弾性部材１２の第２の軸受け部１９側には、バネ部材１６が配置されている。より具体的には、本実施形態のバネ部材１６は金属からなる板バネである。バネ部材１６の中央部には、貫通孔１６ｃが設けられている。貫通孔１６ｃに軸部材１０が挿通されている。軸部材１０は幅広部１０ａを有する。軸部材１０の幅広部１０ａにおける幅は、軸部材１０における他の部分の幅よりも広い。なお、軸部材１０の幅は、軸部材１０の軸方向Ｚと直交する方向に沿う寸法である。幅広部１０ａに、バネ部材１６の内周端縁部が当接している。これにより、バネ部材１６及び軸部材１０の間の位置ずれを抑制することができる。もっとも、バネ部材１６の材料及び構成は上記に限定されない。軸部材１０の構成も上記に限定されるものではない。

　バネ部材１６から弾性部材１２を介して、ロータ４に弾性力が付与されている。これにより、ロータ４がステータ２に押し当てられている。この場合には、ステータ２及びロータ４の間の摩擦力を高めることができる。よって、ステータ２からロータ４に進行波を効果的に伝搬させることができ、ロータ４を効率的に回転させることができる。従って、超音波モータ１を効率的に回転駆動させることができる。

　図１に示すように、軸部材１０には止め輪１７が設けられている。止め輪１７は円環状の形状を有する。平面視において、止め輪１７は軸部材１０を囲んでいる。より詳細には、止め輪１７の内周端縁部は軸部材１０内に位置する。止め輪１７は第１の軸受け部１８に、軸方向Ｚにおける外側から当接している。これにより、止め輪１７と、軸部材１０の幅広部１０ａとの間の長さが規定され、バネ部材１６のたわみ量が決定される。それによって、上記のように、バネ部材１６による弾性力をロータ４に付与させることができる。軸部材１０及び止め輪１７の材料としては、例えば、金属または樹脂などを用いることができる。

　上述したように、ステータ２は、複数の圧電素子１３を有する。以下において、圧電素子１３の具体的な構成を示す。

　図８は、第１の実施形態における圧電素子の正面断面図である。

　圧電素子１３は圧電体１４を有する。圧電体１４は第３の主面１４ａ及び第４の主面１４ｂを有する。第３の主面１４ａ及び第４の主面１４ｂは互いに対向している。圧電素子１３は、第１の電極１５Ａ及び第２の電極１５Ｂを有する。圧電体１４の第３の主面１４ａに第１の電極１５Ａが設けられており、第４の主面１４ｂに第２の電極１５Ｂが設けられている。圧電素子１３の平面視における形状は矩形である。なお、圧電素子１３の平面視における形状は上記に限定されず、例えば楕円形などであってもよい。

　あるいは、ステータ２は、複数の領域に分割された、１個の圧電素子を有していてもよい。この場合、例えば、圧電素子の各領域が互いに異なる方向に分極されていてもよい。該圧電素子の平面視における形状は、例えば、円環状である。

　ここで、図８に示す第１の電極１５Ａは、振動体３の第１の主面３ａに接着剤により貼り付けられている。この接着剤の厚みは非常に薄い。従って、第１の電極１５Ａは振動体３に電気的に接続される。

　ところで、図６に示すように、第１の実施形態においては、摩擦材７の平面視における形状は矩形である。もっとも、例えば、摩擦材７の平面視における形状は、環状の軌道Ａに応じた形状であってもよい。図９に示す第１の実施形態の変形例においては、各摩擦材７Ａの平面視における形状は、略扇形である。具体的には、摩擦材７Ａの平面視における形状は、環状の軌道Ａと中心が一致しており、かつ環状の軌道Ａよりも半径が小さい同心円の弧と、半径が大きい同心円の弧とが接続された形状である。なお、該形状における４つの頂点に相当する部分は曲線状である。半径が小さい同心円の弧に相当する部分は、半径が大きい同心円の弧に相当する部分よりも、ロータの中央側に位置している。半径が小さい同心円の弧に相当する部分の長さは、半径が大きい同心円の弧に相当する部分の長さよりも短い。

　本変形例においても、第１の実施形態と同様に、ロータにおける複数の摩擦材７が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている。よって、超音波モータの生産性を高めることができる。そして、第１の実施形態と同様に、本変形例の板バネ部６及び複数の摩擦材７Ａは、一体として構成された、インサートモールド成形体である。よって、摩擦材７Ａの剥離が生じ難く、摩擦材７Ａの形状の精度及び位置の精度をより確実に高くすることができる。

　なお、本変形例においては、摩擦材７Ａの寸法Ｌ１は、板バネ部６における１つの摩擦材７Ａが設けられている部分の、環状の軌道Ａと相似な軌道Ａ１に沿う寸法である。

　以下において、ロータの板バネ部における貫通孔の形状が第１の実施形態と異なる、第２の実施形態及び第３の実施形態、並びに各変形例を示す。なお、第２の実施形態及び第３の実施形態、並びに各変形例においては、１つの摩擦材が設けられている部分に形成されている貫通孔が１つのみである点においても、第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、第２の実施形態及び第３の実施形態、並びに各変形例の超音波モータは第１の実施形態の超音波モータ１と同様に構成されている。第２の実施形態及び第３の実施形態、並びに各変形例においても、第１の実施形態と同様に、摩擦材の剥離が生じ難く、摩擦材の形状の精度及び位置の精度をより確実に高くすることができ、かつ超音波モータの生産性を高めることができる。

　図１０は、第２の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。図１１は、第２の実施形態においての、ロータの板バネ部における、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す、環状の軌道に沿う模式的断面図である。

　図１０に示すように、本実施形態では、板バネ部２６の貫通孔２６ｃの平面視における形状は、長円形である。図１１に示すように、１つの摩擦材７が設けられている部分において、１つのみの貫通孔２６ｃが設けられている場合、貫通孔２６ｃの寸法Ｌ２を大きくし易い。それによって、摩擦材７を形成するに際し、摩擦材７用の樹脂が、板バネ部２６の貫通孔２６ｃを通り易い。よって、摩擦材７を容易に形成することができ、摩擦材７の形状の精度をより確実に高くすることができる。

　上記のように、貫通孔２６ｃの平面視における形状は長円形である。よって、該形状は長さ方向を有する形状である。これにより、１つの摩擦材７が設けられている部分において、１つのみの貫通孔２６ｃが設けられている場合においても、摩擦材７が回転し難い。

　なお、貫通孔２６ｃの平面視における形状は、例えば楕円や多角形などであってもよい。図１２に示す第２の実施形態の変形例においては、貫通孔２６ｘの平面視における形状は正方形である。より具体的には、正方形の頂点に相当する部分が曲線の形状である。貫通孔２６ｘの平面視における形状は、長さ方向を有しない形状である。もっとも、貫通孔２６ｘの形状は、回転体の形状ではない。この場合においても、第２の実施形態と同様に、板バネ部に１つのみの貫通孔２６ｘが設けられている場合であっても、摩擦材７が回転し難い。

　本変形例のように、板バネ部に設けられた貫通孔２６ｘの平面視における形状が、正多角形、あるいは長さ方向を有する多角形である場合、貫通孔の平面視における形状は、多角形における頂点に相当する部分が曲線状とされた形状であることが好ましい。それによって、摩擦材７を貫通孔２６ｘ内の全ての部分に、より確実に充填することができる。これにより、板バネ部及び摩擦材７の間の接合力をより確実に高めることができる。

　あるいは、貫通孔の平面視における形状は、複数の頂点に相当する部分が曲線により接続されており、かつ複数の頂点に相当する部分が曲線状である形状であってもよい。この場合には、上記第１の実施形態と同様に、平面視において、環状の軌道の中心から貫通孔を通る直線を引いたときに、貫通孔の外周縁における該仮想線と交叉する部分が、環状の軌道における該仮想線と交叉する部分の接線と平行な直線以外の線の一部である。これにより、超音波モータを回転駆動させた際に、摩擦材の貫通孔内に設けられている部分から板バネ部に加わる応力の、局所的な集中が生じ難い。

　なお、板バネ部には、ここで挙げた例における形状の貫通孔が、複数設けられていてもよい。同様に、板バネ部には、第２の実施形態またはその変形例における形状の貫通孔が、複数設けられていてもよい。そして、摩擦材が、板バネ部の第１の面、複数の貫通孔内及び第２の面にわたり設けられていてもよい。

　図１３は、第３の実施形態においての、ロータの板バネ部における第１の面上の、１つの摩擦材が設けられている部分付近を示す模式的平面図である。

　本実施形態では、板バネ部３６の貫通孔３６ｃの平面視における形状は、瓢箪状の形状である。具体的には、貫通孔３６ｃは、第１の部分３７及び第２の部分３８と、連結部３９とを有する。第１の部分３７及び第２の部分３８の平面視における形状は円形である。連結部３９の平面視における形状は矩形である。第１の部分３７及び第２の部分３８は、連結部３９により接続されている。すなわち、本実施形態では、連結部３９が、第１の部分３７及び第２の部分３８が接続されている部分である。連結部３９の環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法は、第１の部分３７及び第２の部分３８のそれぞれの、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法よりも小さい。

　これにより、摩擦材７及び板バネ部３６の接合面積を大きくすることができる。よって、摩擦材７及び板バネ部３６の間の接合力を高くすることができる。さらに、板バネ部６のバネ定数を十分な大きさとし易い。それによって、摩擦材７を、ステータに好適に押し当てることができる。そのため、ステータ及びロータの間の摩擦力を高めることができる。従って、超音波モータを効率的に回転駆動させることができる。

　一方で、第１の部分３７及び第２の部分３８のそれぞれの、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法は、連結部３９の環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法よりも大きい。さらに、１つの摩擦材７が設けられている部分において、１つのみの貫通孔３６ｃが設けられている。そのため、貫通孔３６ｃの寸法Ｌ２を大きくし易い。よって、摩擦材７を形成するに際し、摩擦材７用の樹脂が、板バネ部３６の貫通孔３６ｃを通り易い。従って、摩擦材７を容易に形成することができ、摩擦材７の形状の精度をより確実に高くすることができる。

　なお、第１の部分３７の平面視における形状は円形に限定されない。例えば、該形状は楕円、三角形や多角形などであってもよい。第２の部分３８においても同様である。連結部３９の平面視における形状は矩形に限定されない。例えば、砂時計状のような、中央部における、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う寸法が狭くなっている形状であってもよい。

　第３の実施形態における貫通孔３６ｃにおいては、第１の部分３７及び第２の部分３８は、連結部３９により間接的に接続されている。もっとも、これに限定されるものではない。例えば、図１４に示す第３の実施形態の変形例においては、板バネに設けられた貫通孔３６ｘは連結部を有しない。貫通孔３６ｘにおいては、第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａが直接的に接続されている。本変形例では、第１の部分３７及び第２の部分３８の間の境界が、第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａが接続されている部分である。貫通孔３６ｘの平面視における形状は、連結部を有しない瓢箪状の形状である。

　第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａが接続されている部分の、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う寸法は、第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａの間の境界が含まれる部分の、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う寸法であるとする。本変形例においては、第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａが接続されている部分の、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法は、第１の部分３７Ａ及び第２の部分３８Ａのそれぞれの、環状の軌道Ａの法線の方向に沿う最大の寸法よりも小さい。

　本変形例においても、第３の実施形態と同様に、摩擦材７及び板バネ部の間の接合力を高くすることができる。さらに、板バネ部のバネ定数を十分な大きさとし易い。加えて、摩擦材７を形成するに際し、摩擦材７用の樹脂が、板バネ部３６の貫通孔３６ｃを通り易い。従って、摩擦材７を容易に形成することができ、摩擦材７の形状の精度をより確実に高くすることができる。

　なお、板バネ部には、第３の実施形態またはその変形例における形状の貫通孔が、複数設けられていてもよい。そして、摩擦材が、板バネ部の第１の面、複数の貫通孔内及び第２の面にわたり設けられていてもよい。

　以下において、本発明に係るロータ及び超音波モータの形態の例をまとめて記載する。

　＜１＞振動体と、前記振動体上に設けられている振動発生素子と、を有するステータを備える超音波モータに用いられるロータであって、ロータ本体と、前記ロータ本体に設けられており、前記振動体に接触する、複数の摩擦材と、を備え、前記複数の摩擦材が樹脂からなり、前記複数の摩擦材が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている、ロータ。

　＜２＞前記ロータ本体が、凹部を有するロータベース部と、前記凹部を覆うように前記ロータベース部上に設けられている板バネ部と、を有し、前記板バネ部が、互いに対向する第１の面及び第２の面を含み、前記第１の面から前記第２の面にかけて複数の貫通孔が設けられており、前記板バネ部の前記第１の面、前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり、各前記摩擦材が設けられている、＜１＞に記載のロータ。

　＜３＞各前記摩擦材が、前記板バネ部の前記第１の面、１つのみの前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり設けられている、＜２＞に記載のロータ。

　＜４＞各前記摩擦材が、前記板バネ部の前記第１の面、複数の前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり設けられている、＜２＞に記載のロータ。

　＜５＞平面視において、前記環状の軌道の中心から前記貫通孔を通る直線状の仮想線と交叉する、前記貫通孔の外周縁の部分が、前記環状の軌道における該仮想線と交叉する部分の接線と平行な直線以外の線の一部である、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜６＞前記貫通孔の平面視における形状が、長さ方向を有する形状である、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜７＞前記貫通孔の平面視における形状が、楕円形または長円形である、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜８＞前記貫通孔の平面視における形状が、多角形における頂点に相当する部分の形状が曲線状とされた形状である、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜９＞前記貫通孔が、第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分及び前記第２の部分が接続されており、前記第１の部分及び前記第２の部分が接続されている部分の、前記環状の軌道の法線の方向に沿う最大の寸法が、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの、前記環状の軌道の法線の方向に沿う最大の寸法よりも小さい、＜２＞～＜４＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜１０＞前記板バネ部における１つの前記摩擦材が設けられている部分における１つの前記貫通孔の平面視における面積が、０．３ｍｍ^２以上である、＜２＞～＜９＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜１１＞前記板バネ部における１つの前記摩擦材が設けられている部分における前記貫通孔の平面視における総面積が、前記摩擦材の平面視における面積の７０％以下である、＜２＞～＜１０＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜１２＞前記板バネ部及び複数の前記摩擦材が、一体として構成された、インサートモールド成形体である、＜２＞～＜１１＞のいずれか１つに記載のロータ。

　＜１３＞＜１＞～＜１２＞のいずれか１つに記載のロータと、前記振動体と、前記振動体上に設けられている前記振動発生素子と、を有する前記ステータと、を備え、前記振動体が、前記複数の摩擦材と接触している接触面を含み、前記接触面が平面状である、超音波モータ。

１…超音波モータ
２…ステータ
３…振動体
３ａ，３ｂ…第１，第２の主面
３ｃ…貫通孔
３ｄ…接触面
４…ロータ
４Ａ…ロータ本体
４ｃ…貫通孔
５…ロータベース部
５ａ…凹部
５ｂ，５ｃ…溝部
６…板バネ部
６ａ，６ｂ…第１，第２の面
６ｃ…貫通孔
７，７Ａ…摩擦材
８…第１のケース部材
８ａ，８ｂ…第１，第２の円筒突出部
８ｃ…貫通孔
９…第２のケース部材
９ａ…円筒突出部
９ｃ…貫通孔
１０…軸部材
１０ａ…幅広部
１２…弾性部材
１３…圧電素子
１４…圧電体
１４ａ，１４ｂ…第３，第４の主面
１５Ａ，１５Ｂ…第１，第２の電極
１６…バネ部材
１６ｃ…貫通孔
１７…止め輪
１８，１９…第１，第２の軸受け部
２６，３６…板バネ部
２６ｃ，２６ｘ，３６ｃ，３６ｘ…貫通孔
３７，３８…第１，第２の部分
３７Ａ，３８Ａ…第１，第２の部分
３９…連結部
Ａ…環状の軌道
Ａ１…軌道
Ｂ…仮想線
Ｃ…接線

Claims (13)

1. 　振動体と、前記振動体上に設けられている振動発生素子と、を有するステータを備える超音波モータに用いられるロータであって、
   　ロータ本体と、
   　前記ロータ本体に設けられており、前記振動体に接触する、複数の摩擦材と、
   を備え、
   　前記複数の摩擦材が樹脂からなり、
   　前記複数の摩擦材が、平面視において、環状の軌道に分散して配置されている、ロータ。
2. 　前記ロータ本体が、凹部を有するロータベース部と、前記凹部を覆うように前記ロータベース部上に設けられている板バネ部と、を有し、
   　前記板バネ部が、互いに対向する第１の面及び第２の面を含み、前記第１の面から前記第２の面にかけて複数の貫通孔が設けられており、
   　前記板バネ部の前記第１の面、前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり、各前記摩擦材が設けられている、請求項１に記載のロータ。
3. 　各前記摩擦材が、前記板バネ部の前記第１の面、１つのみの前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり設けられている、請求項２に記載のロータ。
4. 　各前記摩擦材が、前記板バネ部の前記第１の面、複数の前記貫通孔内及び前記第２の面にわたり設けられている、請求項２に記載のロータ。
5. 　平面視において、前記環状の軌道の中心から前記貫通孔を通る直線状の仮想線と交叉する、前記貫通孔の外周縁の部分が、前記環状の軌道における該仮想線と交叉する部分の接線と平行な直線以外の線の一部である、請求項２～４のいずれか１項に記載のロータ。
6. 　前記貫通孔の平面視における形状が、長さ方向を有する形状である、請求項２～４のいずれか１項に記載のロータ。
7. 　前記貫通孔の平面視における形状が、楕円形または長円形である、請求項２～４のいずれか１項に記載のロータ。
8. 　前記貫通孔の平面視における形状が、多角形における頂点に相当する部分の形状が曲線状とされた形状である、請求項２～４のいずれか１項に記載のロータ。
9. 　前記貫通孔が、第１の部分及び第２の部分を有し、前記第１の部分及び前記第２の部分が接続されており、
   　前記第１の部分及び前記第２の部分が接続されている部分の、前記環状の軌道の法線の方向に沿う最大の寸法が、前記第１の部分及び前記第２の部分のそれぞれの、前記環状の軌道の法線の方向に沿う最大の寸法よりも小さい、請求項２～４のいずれか１項に記載のロータ。
10. 　前記板バネ部における１つの前記摩擦材が設けられている部分における１つの前記貫通孔の平面視における面積が、０．３ｍｍ^２以上である、請求項２～９のいずれか１項に記載のロータ。
11. 　前記板バネ部における１つの前記摩擦材が設けられている部分における前記貫通孔の平面視における総面積が、前記摩擦材の平面視における面積の７０％以下である、請求項２～１０のいずれか１項に記載のロータ。
12. 　前記板バネ部及び複数の前記摩擦材が、一体として構成された、インサートモールド成形体である、請求項２～１１のいずれか１項に記載のロータ。
13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載のロータと、
    　前記振動体と、前記振動体上に設けられている前記振動発生素子と、を有する前記ステータと、
    を備え、
    　前記振動体が、前記複数の摩擦材と接触している接触面を含み、
    　前記接触面が平面状である、超音波モータ。

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