JPS61224883A - 振動波モ−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） 本発明は進行性振動波により移動体を摩擦駆動する、振
動波モータの移動体の構造に関するものである。

（従来技術） 最近実用化されつつある、進行性振動波によって駆動す
る振動波モータの実施例の概略図が第１図に示しである
。同図で、ｌは電歪素子で例えばＰＺＴ　（チタン酸ジ
ルコン鉛）で、２は振動体で弾性物質からなり、電歪素
子ｌを接着しである。振動体２は電歪素子ｌと共にステ
ータ（不図示）側に保持されている。３は移動体で振動
体２に対し押圧接触されていてロータを形成する。電歪
素子ｌは複数個接着されておりそのうちの一部の群に対
し、他の群は振動波の波長入のｌ／４波長分だけずれた
ピッチで配置される。

群内での各電歪素子は１７２波長のピッチで、相隣り合
うものの極性が逆になるように配置されている。

このような構成の振動波モータで一つの群電歪素子にＶ
ｏＳ　ｉ　ｎωＴの交流電圧を印加し、もう一方の群の
電歪素子にＶｏＣｏｓωＴの交流電圧を印加する。従っ
て各電歪素子は相隣り合うものどうし極性が逆向きで二
つの群どうし９０”位相のずれた交流電圧が印加されて
振動をする。この　　　゛振動が伝えられて振動体２は
電歪素子１の配置ピッチに従って曲げ振動をする。振動
体２が一つおきの電歪素子の位置で出っ張ると、他の一
つおきの電歪素子の位置が引っ込む、一方、前記の如く
電歪素子の一群は他の一群に対し、１／４波長ずれた位
置にあるため曲げ振動が進行する。

交流電圧が印加されている間、次々と振動が励起されて
、進行性曲げ振動波となって振動体２を伝わってゆく。

このときの波の進行状態が第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）（
ｄ）に示しである。いま、進行性曲げ振動波が矢示ｘ１
方向に進むとする。０を静止状態における振動体の中心
面とすると振動状態では鎖線示の状態となり、この中立
面６は曲げによる応力が拮抗している。中立面６と直交
する断面７１についてみると、これら二面の交線５１で
は応力がかからず上下振動しているだけである。

同時に断面７Ｉは交線５Ｋを中心として左右の振り子振
動している。断面７□又は７３についても同じように交
線５２又は５３を中心として左右の振り子振動する。

同図（ａ）に示す状態では断面７□と振動体２の移動体
３側の表面との交線上の点ＰＩは左右振動の右死点とな
っており上方向運動だけしている。この振り子振動は交
線５Ｉ・５２又は５３が波の正側では（中心面Ｏの上側
にあるとき）左方向（波の進行方向ｘＩと逆方向）の応
力が加わり、波の負側（同じく下側にあるとき）右方向
の応力が加わる。即ち同図（＆）において、交線５２と
断面７２が前者のときの状態で、点Ｐ２は矢示方向の応
力が加わる。交線５３と断面７３が後者のときの状態で
、点Ｐ３は矢示方向の応力が加わる。波が進行し、（ｂ
）に示すように波の正側に交線５１がくると点Ｐ、は左
方向の運動をすると同時に上方向の運動をする。（Ｃ）
で点ＰＩは上下振動の上死点で左方向の運動だけする。

（ｄ）で点ＰＩは左方向の運動と下方向運動をする。さ
らに波が進行し、右方向と下方向の運動、右方向と上方
向の運動を経て（ａ）の状態に戻る。この一連の運動を
合成すると点Ｐ。

は回転楕円運動をしておりその回転半径は、振動体２の
中立面６から移動体側表面までの長さをＥとすると、ｔ
の関数となる。一方、移動体３は振動体２に加圧接触し
ており、同図（Ｃ）に示すように、振動体２上の点ＰＩ
の回転楕円運動が移動体３をｘ２方向に摩擦駆動する０
点Ｐ２・Ｐ３及びその他振動体２上の全ての点が点Ｐ１
と同じように移動体３を摩擦駆動する。

このようにして駆動される振動波モータの軸受方法につ
いては本出願人からの提案にも開示されている。

例えば特願昭５８−１７０９５４号には軸受を回転型振
動波モータの出力回転軸に設け、また特願昭５！３−２
７１３９２１号には直線駆動型の振動波モータの移動体
の移動方向を規制するための軸受を設けたものが提案さ
れている。

しかしながら上述の提案に係る軸受を設けるとかかる軸
受のために振動波モータを小型化することが難しくなる
という欠点があった。また回転型振動波モータのリング
状振動体の内径面にテーパをつけ、該内径面にリング状
移動体を摩擦接触させることによってリング状移動体を
かかるテーパで安定して回転運動させる振動波モータが
特願昭５９−８５４０２号に提案されている。

該提案においてはテーパにより安定にリング状移動体を
回転運動させることができるが、振動体に生じる振動波
が大きくなるとリング状移動体がとび出るなどして必ら
ずしも安定性が充分であるといえなかった。

（発明の目的） 本発明はこのような事態に鑑みなされたもので、振動体
に凸状の突起あるいは凹状くぼみを設け、該突起あるい
はくぼみにおいて振動体と移動体とを嵌合させることで
、両者の位置決めを行うことができ軸受などの機構が不
用になり部品点数を減らしコンパクトにすることができ
る振動波モータを提供することを目的とする。

（実施例） 第３図、第４図は各々本発明の第１．第２の実施例の振
動波モータにおける振動体２とロータ３の、該ロータ３
の移動する方向に対して垂直な面における断面図である
。

第３図に示した実施例においては振動体が凸状の突起を
有し、第４図に示した実施例においては振動体が凹状の
くぼみを有している。したがって、かかる実施例におい
てはロータ３が振動体２の表面の少なくとも２点で安定
して接触し、かつラジアル方向に位置が規制されながら
駆動される。

第５図、第６図は各々、本発明の第３．第４の実施例の
振動波モータにおける第３図、第４図と同様の断面図で
ある。かかる実施例においては振動体２に設けられた凸
状の突起、凹状のくぼみによってロータ３が振動体２の
少なくとも２点で安定して接触し、かつラジアル方向に
位置が規制されながら駆動される。

また本実施例の振動体２の凸状の突起、凹状のクボミは
加工し易い形状となっている。

第７図は本発明の第５の実施例の第３図と同様な断面図
、ロータ３を下方からみた平面ｒＩ！Ｊ（右半分を示す
）であり、かかる第５の実施例は第３図に示した実施例
のロータ３の表面に半球を複数段は振動体２との面接触
を点接触にしたものである。

第８図は本発明の第６の実施例を第７図と同様に示した
断面図、平面図（右半分を示す）であり、かかる第６の
実施例はロータ３の表面に線状の突起を設は線接触とし
たものである。

第３図、第４図に示した実施例の様に振動体とロータと
の面接触では振動波の振幅量を考慮すると振動体および
ロータの接触面の加工精度がきびしくなるが、第７図お
よび第８図に示されるようめ に点又は線接触を行いせしむると加工精度が多少緩和さ
れる。

以上説明した本発明の実施例においては回転型の振動波
モータを示したが直線駆動型の振動波モータに本発明を
応用できるのは勿論である。

また本実施例においては電気−機械変換素子として電歪
素子を設けたが他の圧電素子、磁歪素子でもよい。

（発明の効果） 本発明に依れば、振動波モータの振動体に移動体の移動
方向に対して垂直な面における振動体の断面を凸状の突
起、凹状のくぼみを有する形状としたので、従来の様に
軸受が不必要で更にテーパ部で移動体を支える方法に比
して移動体が振動体からとび出すこともなく安定して移
動体を支持できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は振動波モータの主要部の概略を示す構成図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は振動波モータの駆動原理を説明
する説明図、 第３図〜第６図は本発明の第１〜第４の実施例の振動波
モータのロータ３の移動する方向に対して垂直な面にお
ける振動体２とロータ３の断面図、 第７図、第８図は本発明の第５．第６の実施例の振動波
モータの第３図と同様の断面図、″ロータ３を下方から
みた平面図である。 １−−一電歪素子 ２−ｍ−振動体 ３−ｍ−ロータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　電気−機械変換素子を含む振動体の該素子に周波電圧
   を印加することによって振動体に生じる進行性振動波に
   よって該振動体と接触する移動体を駆動する振動波モー
   タにおいて、移動体の移動方向に対して垂直な面におけ
   る前記振動体の断面を、移動体の移動方向以外に該移動
   体が移動しない様に凸状の突起あるいは凹状のくぼみを
   有する形状としたことを特徴とする振動波モータ。