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JPS6135176A - Piezoelectric motor - Google Patents

Piezoelectric motor

Info

Publication number
JPS6135176A
JPS6135176A JP15514684A JP15514684A JPS6135176A JP S6135176 A JPS6135176 A JP S6135176A JP 15514684 A JP15514684 A JP 15514684A JP 15514684 A JP15514684 A JP 15514684A JP S6135176 A JPS6135176 A JP S6135176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
piezoelectric
slider
amplitude
piezoelectric motor
Prior art date
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Granted
Application number
JP15514684A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0632569B2 (en
Inventor
Akira Tokushima
晃 徳島
Osamu Kawasaki
修 川崎
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59155146A priority Critical patent/JPH0632569B2/en
Publication of JPS6135176A publication Critical patent/JPS6135176A/en
Publication of JPH0632569B2 publication Critical patent/JPH0632569B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime 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
    • 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
    • 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
    • H02N2/166Motors with disc stator

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a piezoelectric motor which rotates at a high speed efficiently for obtaining a drive force by vibrating a piezoelectric unit by increasing the vibrating displacement generated to the unit specific times of the drive surface roughness. CONSTITUTION:A piezoelectric motor in which a vibration generated at a piezoelectric unit is transmitted to a stator (drive unit) to generate a drive force at a slider contacted with the stator, the vibration displacement generated at the unit is increased by 1.5 times or more of the surface roughness of the stator. Thus, since the magnitude of the amplitude increases larger than the surface roughness of the dynamic surface state time of the stator and the slider, they are contacted only near the crests of the amplitude to readly produce a peak speed.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、圧電体を用いて駆動力を発生するモータに関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a motor that generates driving force using a piezoelectric material.

(従来例の構成とその問題点) 近年、圧電セラミックス等の電気−機械変換子を用いて
種々の超音波振動を励振することにより、回転あるいは
走行運動を得る圧電モータが高いエネルギー密度等を有
することから注目されている。
(Conventional structure and its problems) In recent years, piezoelectric motors that obtain rotational or running motion by exciting various ultrasonic vibrations using electromechanical transducers such as piezoelectric ceramics have a high energy density. It is attracting attention because of this.

以下に図面を参照しながらこれらの超音波振動を利用し
た従来の圧電モータについて説明する。
A conventional piezoelectric motor using these ultrasonic vibrations will be described below with reference to the drawings.

第1図は日経メカニカル(57,2,28)などに掲載
された従来の圧電モータの一例であ、シ、弾性リング1
0表面に圧電素子リング2を貼合わせて一体化し、これ
をステータとする。前記圧電素子リング2は、第2図に
示すようにリングを周方向に、例えば中心角22.5°
あるいは11.、25°の分割比により17個の領域に
分割して電極をつけ分極している。分極の方向は隣シ合
う領域で逆方向とする。その後、圧電素子表面を導電塗
料で覆い電極を斜線で示すように2つにま′とめる。E
はアース端子である。前記弾性リング1の上部にはスラ
イダ3を固着された動体4が位置している。以上の構成
から成る従来の圧電モータは、弾性表面波とも呼ばれる
レーリー波を利用している。この波は物質の表面付近を
伝播する波であシ、波は縦波・横波の両成分をもってい
る。
Figure 1 shows an example of a conventional piezoelectric motor published in Nikkei Mechanical (57, 2, 28).
A piezoelectric element ring 2 is bonded and integrated on the 0 surface, and this is used as a stator. The piezoelectric element ring 2 has a center angle of 22.5° in the circumferential direction, for example, as shown in FIG.
Or 11. , and is divided into 17 regions with a division ratio of 25°, and electrodes are attached and polarized. The direction of polarization is opposite in adjacent regions. Thereafter, the surface of the piezoelectric element is covered with conductive paint and the electrodes are combined into two parts as shown by diagonal lines. E
is the ground terminal. A moving body 4 to which a slider 3 is fixed is located above the elastic ring 1. The conventional piezoelectric motor having the above configuration utilizes Rayleigh waves, which are also called surface acoustic waves. This wave is a wave that propagates near the surface of a material, and the wave has both longitudinal and transverse wave components.

以上のように構成された従来の圧電モータに、2相・3
相モータと同じ原理で移相のずれた交流信号を加えると
、圧電体が周方向に伸縮し、前記ステータに表面波が発
生する。第3図は、従来の圧電モータのステータとその
表面に当接する動体との接触状況を拡大して描いたもの
で、表面波に伴う粒子の楕円運動として周知のように(
たとえば御子柴宣夫著「音波物性」昭和48年三省堂社
発行を参照)、弾性体の表面上の1つの点Aに着目する
と、点Aは長軸2 W %短軸2uO楕円上の軌跡を描
いている。弾性体が動体と゛接触する頂点で、点AはX
軸の負の方向にv−2πfuの速度を持つ。
In addition to the conventional piezoelectric motor configured as described above, two-phase and three-phase
Using the same principle as a phase motor, when an AC signal with a shifted phase is applied, the piezoelectric body expands and contracts in the circumferential direction, and a surface wave is generated in the stator. Figure 3 is an enlarged depiction of the contact situation between the stator of a conventional piezoelectric motor and a moving object that comes into contact with its surface.
For example, see Nobuo Mikoshiba's "Sonic Physics", published by Sanseidosha in 1972), if we focus on one point A on the surface of an elastic body, point A traces a locus on an ellipse with a major axis of 2 W % and a minor axis of 2 uO. There is. At the vertex where the elastic body makes contact with the moving body, point A is
It has a velocity of v-2πfu in the negative direction of the axis.

この結果、動体は弾性体との摩擦力で波の進行と逆方向
に速度■で駆動される。このように弾性体の表面に推力
としての楕円軌跡を描かせることにより、従来の圧電モ
ータは当接する動体(ロータ)に回転を案内している。
As a result, the moving body is driven by the frictional force with the elastic body in the direction opposite to the direction of wave propagation at a speed of ■. By drawing an elliptical locus as a thrust on the surface of the elastic body in this way, the conventional piezoelectric motor guides the rotation of the moving body (rotor) in contact with the piezoelectric motor.

この楕円軌跡の長軸W方向の振幅は最大でも0.5μm
程度であり、短軸+1方向の振幅は、最大でも0.25
μm程度となっている。またこの表面波利用の圧電モー
、夕は2相・3相モータと同じ原理で移相のずれた電源
により、容易に回転方向を切シ換えることができる。
The amplitude of this elliptical trajectory in the long axis W direction is at most 0.5 μm
The amplitude in the minor axis +1 direction is at most 0.25
It is on the order of μm. In addition, this piezoelectric motor using surface waves uses the same principle as a two-phase or three-phase motor, and the direction of rotation can be easily switched using a phase-shifted power supply.

しかじな゛がら、上記のような構成においては、以下の
ような問題点を有していた。
However, the above configuration has the following problems.

(1)駆動原理となる振動姿態を得るに要する応力は、
ステータ表面において最大値を示す。3Wnの厚さのス
テータでは垂直応力は約2000 kg/m2程度とも
なり、これに抗して必要となる電力は・ぐイモルフの通
常理論値の約100〜1000借方度となる。
(1) The stress required to obtain the vibration mode that is the driving principle is:
The maximum value is shown on the stator surface. In a stator with a thickness of 3Wn, the normal stress is about 2000 kg/m2, and the electric power required to resist this is about 100 to 1000 degrees, which is the normal theoretical value of Guimorph.

(2)  まだ振動の中性面がステータを構成する金属
等の弾性体内にあるために、電気−機械変換子としての
圧電体は、効率のよい節駆動とならずに、非能率的な腹
部駆動と力ってお9、駆動源となる圧電体に限っても、
この駆動原理では全エネルギーの5/8以上が無効エネ
ルギーとなっている。
(2) Since the neutral surface of vibration is still inside the elastic body such as the metal that constitutes the stator, the piezoelectric material used as an electro-mechanical transducer does not provide efficient nodal drive, Drive and force9. Even if it is limited to the piezoelectric material that is the drive source,
In this driving principle, more than 5/8 of the total energy is reactive energy.

(3)加えて約0.25μm以下という微小振幅から推
力を取り出すために、動体はステータにおける発生スピ
ード、およびその方向がそれぞれに異なる振幅の山や谷
にも一様に接触しており、動体速度は積分値にちがい低
スピードにガっている。
(3) In addition, in order to extract thrust from a minute amplitude of approximately 0.25 μm or less, the moving object uniformly contacts the peaks and troughs of the stator, which have different amplitudes at different speeds and directions. The speed is lower than the integral value.

このため実用的な回転数及びトルク等を得るためには、
従来モータの10〜100倍程度とい借方電力を必要と
した。
Therefore, in order to obtain practical rotation speed and torque,
It requires about 10 to 100 times more power than conventional motors.

(4)  また従来の表面波形の圧電モータはドライブ
電極が2組に別かれてお)、A電極の励起した波がB電
極側に伝播されるか、反対にB電極の励起した波がA電
極側に縦波成分と横波成分を持つ波として伝播されて、
弾性体の表面に楕円軌跡を発生させる。このような駆動
原理に起因して、ステータがエンドレス構成にならざる
を得す、−次振幅を励起した上で二次振幅を用いるとい
う二次効果利用のきわめて応用範囲が狭い構成と彦って
いる。すなわち空間波あるいはバルク波等による円板や
矩形板のもつ直接・強力な推力の使用が不可能であるな
ど、以上に述べた数多くの問題点を有していた。
(4) In addition, in conventional piezoelectric motors with surface waveforms, the drive electrodes are separated into two sets), so either the wave excited by the A electrode is propagated to the B electrode side, or conversely, the wave excited by the B electrode is propagated to the A electrode side. It is propagated as a wave with a longitudinal wave component and a transverse wave component on the electrode side,
Generates an elliptical trajectory on the surface of an elastic body. Due to this driving principle, the stator has to have an endless configuration, which is a configuration that uses the second-order effect after exciting the -order amplitude and has an extremely narrow range of application. There is. That is, it has many of the problems mentioned above, such as the impossibility of using the direct and powerful thrust of a disk or rectangular plate due to space waves or bulk waves.

(発明の目的) 本発明の目的は、上記諸種の欠点を解決するために1.
圧電セラミック振動子の励起する高効率ガ空間波あるい
はバルク波に着目し、これを直接な駆動力とすることと
、振動伝達部材等によシ振動変位を増大せしめることな
どによってきわめて能率のよい実用的な圧電モータを提
供することにある。
(Objective of the Invention) The object of the present invention is to solve the above-mentioned various drawbacks: 1.
Focusing on the highly efficient space waves or bulk waves excited by piezoelectric ceramic vibrators, we have achieved extremely efficient practical use by using these as direct driving force and by increasing the vibration displacement using vibration transmission members, etc. The purpose of this invention is to provide a piezoelectric motor with a unique design.

(発明の構成) 本発明による圧電モータは、2つの圧電振動子と音響材
料とを含み、それらが厚み方向に重ねられた固定子と、
その固定子に対して厚み方向に重ねられて面接触する摺
動子とを備え、前記固定子表面に振動伝達部材を有して
いる。前記両圧電振動子は、摺動子移動方向に分割され
た一対もしくは複数対の分割領域からなる厚み方向分極
を有し、それらの分極は隣接する領域においては互いに
方向が逆である。両圧電振動子は、一方の各分極領域の
境界が他方の各分極領域の中央近傍に位置するよう配置
される。以上のような構成の圧電振動子を、互いに位相
のずれた所定の強制励振周波数の電圧で駆動すると、両
圧電振動子による固定子の合成振動は前記振動伝達部材
において拡大される効果を得てかつその最大振幅位置が
時間とともに一定方向に移動するものとなり、その頂点
に接する摺動子はその方向の駆動力を受ける。
(Structure of the Invention) A piezoelectric motor according to the present invention includes a stator in which two piezoelectric vibrators and an acoustic material are stacked in the thickness direction;
The slider is provided with a slider that is overlapped with the stator in the thickness direction and makes surface contact with the stator, and has a vibration transmission member on the surface of the stator. Both piezoelectric vibrators have thickness direction polarization consisting of one or more pairs of divided regions divided in the slider movement direction, and the directions of these polarizations are opposite to each other in adjacent regions. Both piezoelectric vibrators are arranged so that the boundary of each polarized region on one side is located near the center of each polarized region on the other side. When the piezoelectric vibrators configured as described above are driven with voltages of predetermined forced excitation frequencies that are out of phase with each other, the combined vibration of the stator caused by both piezoelectric vibrators is expanded in the vibration transmission member. In addition, the maximum amplitude position moves in a certain direction over time, and the slider in contact with the apex receives a driving force in that direction.

(実施例の説明) 本発明の実施例の詳細について図面を用いて説明する。(Explanation of Examples) Details of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

固定子は例えば第4図に示すような構造を有する。円板
形状の第1圧電振動子5の表面には例えば中心角45°
毎の領域に分割された8個の電極5aが設けられている
。この電極5aは銀。
The stator has a structure as shown in FIG. 4, for example. For example, the surface of the disk-shaped first piezoelectric vibrator 5 has a central angle of 45°.
Eight electrodes 5a are provided divided into different regions. This electrode 5a is made of silver.

銀パラジ6ム、ロジウムあるいはニッケルなどの導電材
料を用いて、第1圧電振動子5の表面に印刷、蒸着ある
いはメッキなどの方法により形成されている。裏面に具
備される電極(図示せず)は前記表面電極と同様に分割
されても、されていなくても良い。以上のように構成さ
れた第1圧電振動子5の相隣合う電極毎に、板厚方向に
分極方向が互いに異なるようにして分極を行なう。この
結果第4図において示すように、互い違いにプラス極性
あるいはマイナス極性を有する領域からなる8極、4組
の強制励振振動子が構成される。電極5aは、分極後は
分割されている必要はなく、一括して電圧を印加できる
ように接続される。円板形状の第2圧電振動子6も第1
圧電振動子5と同様の構造であり、互い違いにグラス極
性あるいはマイナス極性を有する8極、4組の強制励振
振動子が構成されている。
It is formed on the surface of the first piezoelectric vibrator 5 by a method such as printing, vapor deposition, or plating using a conductive material such as silver palladium, rhodium, or nickel. The electrode (not shown) provided on the back surface may or may not be divided like the front electrode. Polarization is performed so that the polarization directions of adjacent electrodes of the first piezoelectric vibrator 5 configured as described above are different from each other in the thickness direction. As a result, as shown in FIG. 4, four sets of forced excitation vibrators with eight poles each consisting of regions having alternately positive or negative polarities are constructed. After polarization, the electrodes 5a do not need to be divided and are connected so that a voltage can be applied all at once. The disk-shaped second piezoelectric vibrator 6 also
It has the same structure as the piezoelectric vibrator 5, and includes four sets of forced excitation vibrators with eight poles having alternating glass polarity or negative polarity.

前記第1圧電振動子5あるいは第2圧電振動子6の最小
振幅位置は、各々相隣合う電極どうしの境界位置近傍と
なシ、最大振幅位置は各々の電極の中央近傍位置となる
。そして、両圧電振動子5゜6は、第1圧電振動子5の
最大振幅位置となる電極中央近傍に、第2圧電振動子6
の最小振幅位置となる相隣合う電極どうしの境界が位置
するよう重ね合わされている。
The minimum amplitude position of the first piezoelectric vibrator 5 or the second piezoelectric vibrator 6 is near the boundary between adjacent electrodes, and the maximum amplitude position is near the center of each electrode. Both piezoelectric vibrators 5°6 have a second piezoelectric vibrator 6 located near the center of the electrode, which is the maximum amplitude position of the first piezoelectric vibrator 5.
The electrodes are superimposed so that the boundary between adjacent electrodes is located at the minimum amplitude position.

以上のように構成された第1圧電振動子5及び第2圧電
振動子6は、圧電振動子と同等ないし10倍程度の厚み
を有する固定子基体7に重ね合わせて取付けられる。こ
の固定子基体7は、アルミニウム、黄銅、鉄、ステンレ
ス、焼入鋼、あるいはナイロン等の合成樹脂材料、セラ
ミック材料、ガラス材料、あるいはそれらを複合化した
複合材料等からなる音響材料あるいは摩擦材料等を用い
て形成されている。まだ前記固定子基体7の表面には、
例えば直径の約捧程度となる位置近傍に振動伝達部材で
ある突起8、中心に軸9が形成されている。
The first piezoelectric vibrator 5 and the second piezoelectric vibrator 6 configured as described above are mounted on a stator base 7 having a thickness equal to or about ten times as thick as the piezoelectric vibrator. The stator base 7 is made of an acoustic material or a friction material made of aluminum, brass, iron, stainless steel, hardened steel, synthetic resin material such as nylon, ceramic material, glass material, or a composite material made of these materials. It is formed using Still on the surface of the stator base 7,
For example, a protrusion 8, which is a vibration transmitting member, is formed near a position that is approximately the same as the diameter, and a shaft 9 is formed at the center.

以上のように構成したものを第5図において示す固定子
10として用いる。第5図に示すように、固定子10に
よシ定まる強制励振駆動周波数にて発振器11により発
振された出力信号を分岐し、一方を直接増幅器12に、
他方を移相器13を介して増幅器14に入力する。前記
移相器13では後述するような正方向回転あるいは逆方
向回転に使用する±10’ないし±170°の範囲で位
相シフトした信号が整形される。前記発振器11の出力
信号を直接増幅器12に入力して増幅した信号をリード
線15及び16によシ第1圧電振動子5に印加する。そ
れによシ固電子10には、第1圧電振動子50分極方向
が互いに異なるプラス極性あるいはマイナス極性を有す
る領域の一対を1波長として8極、4組の強制励振振動
子に対応する4波長の強制励損波が発生される。第2圧
電振動子6も増幅器14の出力をリード線16.17を
介して印加することによシ同様に駆動される。
The structure constructed as described above is used as the stator 10 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the output signal oscillated by the oscillator 11 at the forced excitation drive frequency determined by the stator 10 is branched, and one side is directly sent to the amplifier 12.
The other signal is input to the amplifier 14 via the phase shifter 13. The phase shifter 13 shapes a signal whose phase is shifted within a range of ±10' to ±170°, which is used for forward rotation or reverse rotation as will be described later. The output signal of the oscillator 11 is directly input to the amplifier 12 and the amplified signal is applied to the first piezoelectric vibrator 5 through lead wires 15 and 16. Therefore, the solid electron 10 has 8 poles, each having 4 wavelengths corresponding to 4 sets of forced excitation oscillators, with each wavelength being a pair of regions in which the polarization directions of the first piezoelectric oscillator 50 have mutually different positive polarity or negative polarity. A forced excitation wave is generated. The second piezoelectric vibrator 6 is similarly driven by applying the output of the amplifier 14 via the lead wires 16 and 17.

第6図に、第1圧電振動子5及び第2圧電振動子6に電
気信号を印加したときの、たて方向の歪を最大直径に対
して70%程度の位置での周方向位置に対する変化とし
て測定した結果を示す。測定は測定個所にHe−Neガ
スレーザ光を照射し、入射光と反射光との干渉法を用い
て測定した。第6図(、)にはリード線15及び16に
信号を印加して第1圧電振動子5を駆動したときの測定
結果を示した。50V印加時±0.8μm程度の振幅を
示した。最小振幅位置は各々相隣合う電極と電極の境界
位置近傍となシ、最大振幅位置は各々の電極の中央近傍
位置となっている。同様にして第2圧電振動子6を駆動
した場合に測定したたて方向歪の結果を第6図(b)に
示した。50V印加時±0,8μm程度め振幅を示した
。最小振幅位置は各々相隣合う電極と電極の境界位置近
傍となり、最大振幅位置は各々の電極の中央近傍位置と
なっている。
FIG. 6 shows the change in longitudinal strain with respect to the circumferential position at a position of approximately 70% of the maximum diameter when an electric signal is applied to the first piezoelectric vibrator 5 and the second piezoelectric vibrator 6. The results are shown below. The measurement was performed by irradiating the measurement location with a He-Ne gas laser beam and using an interference method between incident light and reflected light. FIG. 6(,) shows the measurement results when the first piezoelectric vibrator 5 was driven by applying signals to the lead wires 15 and 16. When 50V was applied, the amplitude was approximately ±0.8 μm. The minimum amplitude position is near the boundary between adjacent electrodes, and the maximum amplitude position is near the center of each electrode. FIG. 6(b) shows the results of longitudinal strain measured when the second piezoelectric vibrator 6 was driven in the same manner. When 50V was applied, the amplitude was about ±0.8 μm. The minimum amplitude position is near the boundary between adjacent electrodes, and the maximum amplitude position is near the center of each electrode.

次に第1圧電振動子5及び第2圧電振動子6を第4図及
び第5図に示した構成にょシ同時に駆動したときの測定
結果を第6図(c)に示した。たて方向の歪の分布にお
いて、第6図(a)と(b)との中間位置に振幅が最大
を示す位置が移動している。またたて方向型の最大振幅
は約1.3倍程度に大きくなっている。ここで、前述の
ように第2圧電振動子6は第1圧電振動子に対して+1
0°ないし±170゜位相シフトして駆動されるため、
第6図(C)の合成波の最大振幅位置は、時間とともに
一定方向に移動する。
Next, FIG. 6(c) shows the measurement results when the first piezoelectric vibrator 5 and the second piezoelectric vibrator 6 were simultaneously driven in the configuration shown in FIGS. 4 and 5. In the distribution of strain in the vertical direction, the position where the amplitude is maximum has moved to an intermediate position between FIGS. 6(a) and 6(b). Furthermore, the maximum amplitude of the vertical type is approximately 1.3 times larger. Here, as described above, the second piezoelectric vibrator 6 is +1 with respect to the first piezoelectric vibrator.
Since it is driven with a phase shift of 0° to ±170°,
The maximum amplitude position of the composite wave in FIG. 6(C) moves in a constant direction with time.

固定子10の上には、摺動子18が当接している。摺動
子18は、摩擦材料あるいは弾性材料等からなる弾性体
19左それに結合された音響材料20から構成される。
A slider 18 is in contact with the top of the stator 10. The slider 18 is composed of an acoustic material 20 coupled to the left side of an elastic body 19 made of a friction material, an elastic material, or the like.

上述のように固定子10を駆動すると、固定子10にお
ける摺動子18に面する側の振動の頂点が摺動子18に
接触し、しかもその頂点が時間とともに移動するため、
摺動子18には横方向成分を有する力が加えられること
になる。かくして摺動子18は、固定子10によシ定ま
る駆動周波数によシ横方向成分による位置移動を繰り返
す結果、はぼ1分間に数回転ないし数千回転程度の範囲
での回転運動を得ることができる。発生トルクは固定子
を構成するところの音響材料及び固定子等と面接触をな
す摺動子の摩擦係数及び接触面積あるいは受ける荷重の
大きさ等により変化するが、数十gf−mから数千gi
cnの範囲のトルクを得ることができた。また回転の方
向については、基準信号に対して+10°ないし+17
0°の範囲で位相シフトした信号を第2圧電振動子に印
加して駆動したときに得る回転を例えば正方向回転とす
ると、基準信号に対して一10°ないし一170°の範
囲で位相シフトした信号を同時に印加して駆動したとき
に得る回転方向は逆方向の回転となる。また回転数は印
加信号の大きさあるいは位相、あるいは接触部の受ける
荷重等の大きさを選ぶことによシ任意に選定可能である
When the stator 10 is driven as described above, the apex of the vibration on the side of the stator 10 facing the slider 18 comes into contact with the slider 18, and the apex moves with time.
A force having a lateral component is applied to the slider 18. In this way, the slider 18 repeatedly moves in position due to the lateral component according to the drive frequency determined by the stator 10, and as a result, the slider 18 obtains rotational motion in the range of approximately several to several thousand revolutions per minute. I can do it. The generated torque varies depending on the acoustic materials that make up the stator, the friction coefficient and contact area of the slider that makes surface contact with the stator, the magnitude of the load, etc., but it ranges from several tens of gf-m to several thousand gf-m. gi
It was possible to obtain torque in the cn range. Also, regarding the direction of rotation, +10° to +17° relative to the reference signal.
If the rotation obtained when driving the second piezoelectric vibrator by applying a signal with a phase shift in the range of 0° is, for example, positive rotation, then the phase shift will be in the range of 110° to 1170° with respect to the reference signal. The direction of rotation obtained when driving by simultaneously applying these signals is rotation in the opposite direction. Further, the rotation speed can be arbitrarily selected by selecting the magnitude or phase of the applied signal, or the magnitude of the load received by the contact portion.

さらに第4図及び第5図に示した構成によると、従来方
式のヤング率の大きい金属を歪ませるという重負荷が解
消されている。従来方式では、楕円状軌跡の短軸2uを
増すには、貼合わせる金−の厚みをさらに上積して厚み
を加えることにょシ可能と考えられる。共振特性のダイ
ナミックレンジの大きさは、強性な励振のレベルを表わ
すが、前記金属厚みを1■増すごとに共振特性は15 
dB程度減衰するので、実際には推力となる短軸2uを
増すには、大電力による駆動を必要とする。この場合き
わめてリニアリティの悪い構造のため高い発熱をともな
うが、推力の増加は極めて僅がである。
Furthermore, according to the configuration shown in FIGS. 4 and 5, the heavy load of distorting metal with a large Young's modulus in the conventional system is eliminated. In the conventional method, it is considered possible to increase the short axis 2u of the elliptical locus by further increasing the thickness of the gold to be bonded. The size of the dynamic range of the resonance characteristics indicates the level of strong excitation, and for each increase in the metal thickness by 1μ, the resonance characteristics increase by 15
Since the attenuation is about dB, driving with large electric power is required to actually increase the short axis 2u which becomes the thrust. In this case, since the structure has extremely poor linearity, a high amount of heat is generated, but the increase in thrust is extremely small.

第79図に本発明による固定子1oに電気信号を印加し
た駆動時のたて方向の歪を、仮想線にて示す固定子10
′の断面方向に対する変化として測定した結果を示す。
FIG. 79 shows the distortion in the vertical direction of the stator 10 according to the present invention when an electric signal is applied to the stator 10, and the distortion in the vertical direction is shown by a virtual line.
The results are shown as the change in the cross-sectional direction of .

測定は周方向の測定と同様に、レーザ光による干渉法を
用いて測定した。5’OV印加時、第4図において示し
た振動伝達部材である突起8近傍において1.8μm程
度の最大振幅を示した。振幅の移相折シ返し点いわゆる
振動の節は、直径を100%とすると、80〜85チの
位置となシはぼ直線的に変化してかり終端は2.5μm
程度の振幅となった。また前記振動の節近傍がら電気信
号印加用リード線15,16.17をとりだすと振動疲
労による断線が皆無となった。また、後述の第13図に
おいて示したように、実用的な構造としては、固定子1
oの下部に、緩衝体35が設けられる。その場合、前記
固定子1oは1記緩衝体35を基体として第7図に示す
ように湾曲するので、みかけ上根幅が拡大される効果を
得る。
The measurement was carried out using the interferometry method using laser light, similar to the measurement in the circumferential direction. When 5'OV was applied, a maximum amplitude of about 1.8 μm was exhibited near the protrusion 8, which is the vibration transmission member shown in FIG. The phase shift turning point of the amplitude, the so-called vibration node, changes almost linearly from 80 to 85 inches, assuming the diameter is 100%, and the end is 2.5 μm.
The amplitude was about the same level. Furthermore, when the lead wires 15, 16, and 17 for applying electrical signals were taken out near the vibration nodes, there was no disconnection due to vibration fatigue. In addition, as shown in FIG. 13 described later, as a practical structure, the stator 1
A buffer body 35 is provided at the bottom of o. In that case, the stator 1o is curved as shown in FIG. 7 using the buffer body 35 as a base, so that the apparent root width is expanded.

また支持位置を振動の節近傍とすると、より損失の少な
いドライブが実現できる。この結果突起8において摺動
子18の推力となる横方向成分が増して、前記摺動子1
8がきわめて能率よく一定方向に移動する。
Furthermore, if the support position is located near the vibration node, a drive with less loss can be realized. As a result, the lateral component that becomes the thrust of the slider 18 increases in the protrusion 8, and the slider 1
8 moves in a certain direction extremely efficiently.

第8図に、本発明によって成る圧電モータの駆動電圧と
回転数の関係を示した。比較のため、aに従来の表面波
形圧電モータの特性を示した。bは、本発明によって成
る圧電モータの突起無しにおける特性、Cは、本発明に
よって成る圧電モータの突起の上下方向長さが4篩の場
合の特性、dは、本発明によって成る圧電モータの突起
の」=下方向の長さが8咽の場合の特性をそれぞれ示し
ている。このように固定子の突起8の上下方向長さを変
化させることにょシ、所望の走行スピードを得ることが
できた。これらのことから本発明によって成る圧電モー
タがきわめて能率のよいことがわかる。第8図において
、最大スピードが36Orpmとなっているが、直径を
大きくした試作機あるいは前記突起8の直径を小さくし
たモデルなどでは、11000rp程度のスピードが測
定できた。
FIG. 8 shows the relationship between the driving voltage and the rotation speed of the piezoelectric motor according to the present invention. For comparison, characteristics of a conventional surface waveform piezoelectric motor are shown in a. b is the characteristic of the piezoelectric motor according to the present invention without the protrusions, C is the characteristic when the vertical length of the protrusion of the piezoelectric motor according to the present invention is 4 sieves, and d is the protrusion of the piezoelectric motor according to the present invention. The characteristics are shown when the length in the downward direction is 8 times. By changing the vertical length of the protrusion 8 of the stator in this manner, the desired running speed could be obtained. From these facts, it can be seen that the piezoelectric motor according to the present invention is extremely efficient. In FIG. 8, the maximum speed is 36 rpm, but in a prototype machine with a larger diameter or a model with a smaller diameter of the protrusion 8, a speed of about 11,000 rpm could be measured.

またこのときの消費電力は、従来の圧電モータに比べて
1/10〜1/100程度となった。さらに電力効率も
DCマイクロモータ等よシも比較的良い値と々つた〇 一方、従来の圧電モータの回転数は数回転から30 r
pm程度と限られている。これはサブミクロンという微
小な振幅を用いる表面波形の駆動原理によっておシ、従
来の圧電モータは低速を特長として、カメラレンズ等の
駆動を目的としたものである。
Moreover, the power consumption at this time was about 1/10 to 1/100 of that of a conventional piezoelectric motor. Furthermore, the power efficiency and DC micro motors have relatively good values.On the other hand, the rotation speed of conventional piezoelectric motors ranges from a few revolutions to 30 r.
It is limited to about pm. This is based on the drive principle of a surface waveform using a minute amplitude of submicron. Conventional piezoelectric motors are characterized by low speed and are intended for driving camera lenses and the like.

本発明による、強性な振動となる空間波あるいはバルク
波を直接に用いた圧電モータは、第4図において示しだ
突起8が例えば8明方度の高さのときに、みかけ上の振
幅は4μm程度となシ振動振幅の山のみで固定子と摺動
子が当接するので50Vの駆動電圧では220 rpm
程度の回転数を得ている。前記突起8の直径を変化した
ときの、前記直径と回転数の関係を第9図に示した。本
発明による圧電モータは、第9図から明らかなように1
分間に数回転から千回転程度捷で、突起8の直径あるい
は高さを選定することにょシ任意に希望とする回転数を
得ることができる。さらに駆動電圧200V程度までリ
ニアな特性となっているので電圧のアップによっても回
転数を増すことができる。また構成原理あるいは構成部
品に磁石やコイル等という一切の磁気的手段を有してい
ないので、例えば400 rpmあるいは700 rp
m程度の圧電モータでは、フロッピーディスクあるいは
ビデオテーゾレコーダ等の磁気記録・再生機器モータと
しては、磁気的影響が皆無であるという理想的なモータ
を得ることができる。
In the piezoelectric motor according to the present invention, which directly uses spatial waves or bulk waves that produce strong vibrations, when the protrusion 8 is at a height of, for example, 8 brightness, as shown in FIG. 4, the apparent amplitude is The stator and slider come into contact only at the peak of the vibration amplitude, which is about 4 μm, so at a driving voltage of 50 V, the speed is 220 rpm.
It is getting a certain number of rotations. FIG. 9 shows the relationship between the diameter and the number of rotations when the diameter of the protrusion 8 is changed. As is clear from FIG. 9, the piezoelectric motor according to the present invention has 1
The desired rotation speed can be obtained by selecting the diameter or height of the protrusion 8, ranging from several rotations per minute to about 1,000 rotations per minute. Furthermore, since the characteristics are linear up to a drive voltage of about 200V, the number of rotations can be increased by increasing the voltage. In addition, since the construction principle or component parts do not have any magnetic means such as magnets or coils, for example, 400 rpm or 700 rpm.
A piezoelectric motor of about 100 m in diameter can be ideally used as a motor for magnetic recording/reproducing equipment such as floppy disks or video Teso recorders, as it has no magnetic influence.

第10図に別の構成から成る固定子を示した。FIG. 10 shows a stator with another configuration.

この構成においては、第1圧電振動子21 、21’及
び第2圧電振動子22のあいだに前記圧電振動子と同等
ないし10倍程度の厚みからなる固定子基体23を装着
したことを基本構成としている。
In this configuration, the basic configuration is that a stator base 23 having a thickness equal to or about 10 times that of the piezoelectric vibrators is mounted between the first piezoelectric vibrators 21 and 21' and the second piezoelectric vibrator 22. There is.

また前記固定子基体23の表面には、直径の約A稗度と
なる位置近傍に突起24、中心に軸25が形成されてい
る。各々の部材の材料・構造は第4図の実施例と同様で
ある。第1圧電振動子21゜21′及び第2圧電振動子
22の分極の相対配置は、第4図及び第5図に示す構成
の固定子1oと全く同様である。第1圧電振動子2’l
 、 21’が2枚に分かれ、かつ小孔を有するのは突
起24及び軸25貫通のためである。またこの固定子の
駆動回路としては、第5図において示した回路と全く同
じ構成を用いることができるので詳細な説明は省略する
Further, on the surface of the stator base body 23, a protrusion 24 is formed near a position where the diameter is approximately A consistency, and a shaft 25 is formed at the center. The materials and structures of each member are the same as those in the embodiment shown in FIG. The relative polarization arrangement of the first piezoelectric vibrator 21° 21' and the second piezoelectric vibrator 22 is exactly the same as that of the stator 1o having the structure shown in FIGS. 4 and 5. First piezoelectric vibrator 2'l
, 21' is divided into two pieces and has a small hole in order to allow the protrusion 24 and shaft 25 to pass through. Further, as the drive circuit for this stator, the same structure as the circuit shown in FIG. 5 can be used, so a detailed explanation will be omitted.

第11図に更に他の実施例における固定子を示した。こ
の実施例においては、第1圧電振動子電極26及び第2
圧電振動子電極27を有する圧電振動子28と前記圧電
振動子と同等ないし10倍程度の厚みからなる固定子基
体29を装着したことを基本構成としている。また前記
固定子基体29の表面には、直径の約捧程度となる位置
近傍にリング状の突起(図示せず)及び軸30が形成さ
れている。各々の部材の材料・構造は第4図の実施例と
同様である。第1圧電振動子電極26及び第2圧電振動
子電極27等の分極の相対配置は、第4図及び第5図に
示す構成の固定子10と全く同様である。またこの固定
子の駆動回路としては、第5図において示した回路と全
く同じ構成を用いることができるので詳細な説明は省略
する。
FIG. 11 shows a stator in yet another embodiment. In this embodiment, the first piezoelectric vibrator electrode 26 and the second
The basic configuration includes a piezoelectric vibrator 28 having a piezoelectric vibrator electrode 27 and a stator base body 29 having a thickness equal to or about 10 times that of the piezoelectric vibrator. Furthermore, a ring-shaped projection (not shown) and a shaft 30 are formed on the surface of the stator base body 29 in the vicinity of a position that is about the same diameter. The materials and structures of each member are the same as those in the embodiment shown in FIG. The relative polarization arrangement of the first piezoelectric vibrator electrode 26, the second piezoelectric vibrator electrode 27, etc. is exactly the same as that of the stator 10 having the configuration shown in FIGS. 4 and 5. Further, as the drive circuit for this stator, the same structure as the circuit shown in FIG. 5 can be used, so a detailed explanation will be omitted.

第12図に更に他の実施例における固定子を示しだ。こ
の実施例においては、円環形の第1圧電振動子31及び
円環形の第2圧電振動子32の上部に前記圧電振動子と
同等ないし10倍程度の厚みからなる円環形の固定子基
体33を装着したことを基本構成としている。また前記
固定子基体33の表面の縦方向振幅最大近傍に突起34
が形成されている。各々の部材の材料・構造は第4図の
実施例と同様である。第1圧電振動子31及び第2圧電
振動子320分極の相対配置は、第4図及び第5図に示
す構成の固定子10と全く同様である。まだこの固定子
の駆動回路としては、第5図において示した回路と全く
同じ構成を用いることができるので詳細な説明は省略す
る。
FIG. 12 shows a stator in yet another embodiment. In this embodiment, an annular stator base 33 having a thickness equal to or about 10 times that of the piezoelectric vibrator is provided on top of a first annular piezoelectric vibrator 31 and a second annular piezoelectric vibrator 32. The basic configuration is that it is installed. Further, a protrusion 34 is formed near the maximum vertical amplitude on the surface of the stator base 33.
is formed. The materials and structures of each member are the same as those in the embodiment shown in FIG. The relative arrangement of the polarizations of the first piezoelectric vibrator 31 and the second piezoelectric vibrator 320 is exactly the same as that of the stator 10 having the configuration shown in FIGS. 4 and 5. As the drive circuit for this stator, the same structure as the circuit shown in FIG. 5 can be used, so a detailed explanation will be omitted.

第5図の駆動回路を用いて第10図〜第12図の固定子
に、各々の固定子によシ定まる強制励振周波数にて50
V印加した時のたて方向の歪を測定したところ、たて方
向歪は第6図及び第7図にて示したものと全く同じ結果
が得られた。後述する第13図に示す本発明による圧電
モータの構成とほぼ同様の構成によシそれらの固定子を
装着して駆動したところ、はぼ1分間に数回転ないし数
千回転程度の範囲での回転運動を得ることができた。発
生トルクは固定子を構成するところの前記音響材料及び
前記固定子等と面接触をなす摺動子等の摩擦係数及び接
触面積あるいは受ける荷重の大きさによシ変化するが、
数十gf−αから数千gf−口の範囲のトルクを得るこ
とができだ。
Using the drive circuit shown in Fig. 5, the stators shown in Figs.
When the strain in the vertical direction was measured when V was applied, the results obtained were exactly the same as those shown in FIGS. 6 and 7. When these stators were installed and driven in a structure similar to that of the piezoelectric motor according to the present invention shown in FIG. We were able to obtain rotational motion. The generated torque varies depending on the acoustic material forming the stator, the friction coefficient and contact area of the slider etc. that makes surface contact with the stator, etc., or the magnitude of the load received.
It is possible to obtain torque ranging from several tens of gf-α to several thousand gf-α.

第13図に、本発明の一実施例における圧電モータのよ
シ具体的な構造を示す。第5図と同様の部分については
同一番号を付した。リード線゛15゜16.17を付与
された固定子10は、緩衝体35を介してフレーム(図
示せず)に振動自由に装着されている。固定子10の上
には軸9に挿入された軸受36を介して摺動子18が当
接している。押圧力調整ネジ37は軸9の上端部に装着
され、これを締め付けると、画形板バネ38が撓み、任
意の押圧力で前記固定子10と前記摺動子18を当接さ
せることができる。この結果数十gf−αから数千gi
zの範囲のトルクを得ることができだ。また摺動子18
の上には、固定リング39が固着されておシ、仮想線で
示したガイドリング40との間に被回転体を挾み込むこ
とによシ、被回転体に回転が伝達される。
FIG. 13 shows a more specific structure of a piezoelectric motor in an embodiment of the present invention. The same parts as in FIG. 5 are given the same numbers. The stator 10 provided with lead wires 15, 16, and 17 is attached to a frame (not shown) via a buffer 35 so as to be able to vibrate freely. A slider 18 is in contact with the top of the stator 10 via a bearing 36 inserted into the shaft 9. The pressing force adjustment screw 37 is attached to the upper end of the shaft 9, and when it is tightened, the picture leaf spring 38 is bent, and the stator 10 and the slider 18 can be brought into contact with each other with an arbitrary pressing force. . As a result, tens of gf-α to several thousand gi
It is possible to obtain torque in the range of z. Also, slider 18
A fixing ring 39 is fixed on top of the rotating body, and rotation is transmitted to the rotating body by sandwiching the rotating body between the fixing ring 39 and a guide ring 40 shown in phantom lines.

以上の構成から成る本発明の圧電モータと、従来の圧電
モータの、実駆動時の固定子(ステータ)と摺動子(ロ
ータ)の接触状況を、第14図に拡大して示した。第1
4図(a)は、従来の圧電モータの周方向1波長の接触
状況を示したものである。
FIG. 14 shows an enlarged view of the state of contact between the stator and the slider (rotor) of the piezoelectric motor of the present invention constructed as described above and the conventional piezoelectric motor during actual driving. 1st
FIG. 4(a) shows the contact situation of a conventional piezoelectric motor for one wavelength in the circumferential direction.

0.5μm程度の微小な振幅では、実駆動時においても
振幅の山や谷は回転あるいは走行にょシ現われるダイナ
ミックな表面状態としての固定子表面のアラサ約1μm
あるいは摺動子当接表面のアラサ約10μmなどよシも
小さいために摺動子に推力を有効に作用することができ
ない。第14図(b)は、本発明によって成る圧電モー
タの、固定子(ステータ)と摺動子(ロータ)の周方向
1波長の接触状況を示したものである。2μm程度の振
幅になると、前記固定子(ステータ)・摺動子(ロータ
)等のダイナミックな表面状態時の前記値よシも振幅の
大きさが大きくなるので、前記固定子(ステーク)の振
幅の山近傍において摺動子(ロータ)が当接しておシ、
摺動子(ロータ)へのカの作用方向が逆方向となる振幅
の谷近傍では、接触点は皆無となっている。さらに固定
子(ステータ)の径方向分布でも、従来方式では固定子
(ステータ)と摺動子(ロータ)は、実駆動時にも一様
に接触したままで変化がないが、本発明による圧電モー
タは、経方向においても実駆動時振幅の山近傍において
のみ固定子(ステータ)と摺動子(ロータ)が当接して
おシ、固定子(ステータ)の幅方向に発生スピードの異
なる、前記固定子(ステータ)上のピーク速度を容易に
出力することができる。このことによシ一定入力では、
従来圧電モータに比べて数十倍以上の高速度を得ること
ができた。
With a minute amplitude of about 0.5 μm, even during actual driving, the peaks and valleys of the amplitude are a dynamic surface condition that appears during rotation or running, and the roughness of the stator surface is approximately 1 μm.
Alternatively, the roughness of the slider contacting surface is small, such as about 10 μm, so that thrust cannot be effectively applied to the slider. FIG. 14(b) shows the state of contact between the stator and the slider (rotor) in one wavelength in the circumferential direction of the piezoelectric motor according to the present invention. When the amplitude becomes about 2 μm, the magnitude of the amplitude becomes larger than the above value when the stator/slider (rotor) is in a dynamic surface state, so the amplitude of the stator (stake) becomes larger. The slider (rotor) comes into contact near the peak of
There are no contact points near the amplitude valley where the force acting on the slider (rotor) is in the opposite direction. Furthermore, in the radial distribution of the stator, in the conventional method, the stator and slider (rotor) remain in uniform contact even during actual driving, but the piezoelectric motor according to the present invention The stator and slider (rotor) contact each other only in the vicinity of the peak of the amplitude during actual driving even in the longitudinal direction, and the generated speed differs in the width direction of the stator (stator). The peak speed on the child (stator) can be easily output. Due to this, for a constant input,
Compared to conventional piezoelectric motors, we were able to achieve speeds several dozen times higher.

第15図に、表面アラサ及びステータ変位と走行速度特
性を示した。圧電モータにおいては、固定子(ステータ
)と摺動子(ロータ)間は、回転・摩耗が行なわれて、
該当接面の表面アラサは固定子(ステータ)側では約1
μm、摩擦係数の大きい材料等を用いる摺動子(ロータ
)側では約10 p、m程度に、第4図、第5図におい
て述べた振動伝達部材8などによ多回転あるいは走行時
に一定の値に保たれる。
FIG. 15 shows surface roughness, stator displacement, and running speed characteristics. In a piezoelectric motor, the space between the stator and slider (rotor) rotates and wears out.
The surface roughness of the contact surface is approximately 1 on the stator side.
On the slider (rotor) side, which uses a material with a large coefficient of friction (μm), the friction coefficient is approximately 10 p, m, and the vibration transmission member 8 described in Figs. value is kept.

このときの固定子(ステータ)変位の大きさが、前記表
面アラサ(例えば約1μm)の1.5〜2.5倍以内(
振幅値で約0,75〜1.25μm以内)では摺動子(
ロータ)は、固定子(ステータ)における発生スピード
及びその方向がそれぞれに異なる振幅の山や谷にも一様
に接触しU $−,9、当接する摺動子(ロータ)速度
は積分値にちがい低スピードになっている。ステータの
変位の大きさが、前記表面アラサ(例えば約1μm)の
1.5〜2.5倍程度以上では、固定子(ステータ)・
摺動子(ロータ)等のダイナミックな表面状態時の前記
値よりも振幅の大きさが大きくなるので、振幅の山近傍
においてのみ互いに当接しておシ、ピーク速度を容易に
出力することができるものである。
The magnitude of the stator displacement at this time is within 1.5 to 2.5 times the surface roughness (for example, about 1 μm) (
If the amplitude value is within about 0.75 to 1.25 μm), the slider (
The rotor) uniformly contacts the peaks and troughs of different amplitudes in the speed and direction of the generated speed in the stator (stator), and the speed of the slider (rotor) in contact is the integral value. The difference is that the speed is lower. If the displacement of the stator is about 1.5 to 2.5 times or more than the surface roughness (for example, about 1 μm), the stator
Since the magnitude of the amplitude is larger than the above value in the dynamic surface condition of the slider (rotor), etc., the two contact each other only near the peak of the amplitude, and the peak speed can be easily output. It is something.

以上の構成から成る圧電モータは見掛けの収納面積を感
じさせ々いばかシか駆動信号の位相を変化させるだけで
正転・逆転駆動が任意に可能となシ、かつ約1000 
rpm以内の低・中速回転において数千gf −ffl
程度内のトルクが発生できる。まだ回転数は印加信号の
大きさあるいは位相、ちるいは接触部の受ける荷重等の
大きさあるいは突起の長さ直径等を選ぶことによシ約数
千回転程度迄任意に選定可能である。したがって減速機
等が全く不要である。かつ常に接触摩擦対偶をなすので
慣性モーメントが無く、微小なパルス動作性に富むうえ
にコン/eクト性に優れている。また構造が至って簡単
であるので低価格である。
The piezoelectric motor with the above configuration has a small apparent storage area, and can be driven in forward or reverse directions at will by simply changing the phase of the drive signal.
Thousands of gf-ffl at low and medium speeds within rpm
Torque within a certain range can be generated. However, the rotation speed can be arbitrarily selected up to about several thousand rotations by selecting the magnitude or phase of the applied signal, the magnitude of the load received by the contact portion, the length and diameter of the protrusion, etc. Therefore, there is no need for a speed reducer or the like. Moreover, since it always forms a contact friction pair, there is no moment of inertia, and it is rich in minute pulse operation and has excellent contact properties. Furthermore, since the structure is extremely simple, the price is low.

(発明の効果) 以上のように本発明による圧電モータは、固定子に2個
の圧電振動子を備え、その両圧電振動子は摺動子移動方
向において交互に分極の向きの逆転した少くとも一対の
領域に分割されるとともに、互いにほぼ半領域ずらして
配置され、その固定子には振動伝達部材を介して摺動子
が当接させられた構成であシ、両圧電振動子に互いに位
相のずれた所定周波数の電圧を印加することにより、一
定方向に移動する振動波が固定子中に発生し、前記振動
伝達部材において変位が拡大される効果を得ることによ
シ摺動子が能率良く駆動されるものである。したがって
極めて簡単な構造でモータを構成することができ、小型
で応答の良いモータを実現することができる。しかも、
円板形状のバルク波を直接左手段で励振する構造に、1
:り、推力となる横方向成分を得る構造となっているの
で、一定電圧では機械的変位が数倍となシ、かつ断面方
向の撓みの全域を出力しているので、スピードが平均化
されずにピーク速度を取シ出すことが可能である。
(Effects of the Invention) As described above, the piezoelectric motor according to the present invention includes two piezoelectric vibrators in the stator, and both piezoelectric vibrators have at least polarization directions reversed alternately in the slider movement direction. The piezoelectric vibrator is divided into a pair of regions, which are arranged approximately half a region apart from each other, and a slider is brought into contact with the stator via a vibration transmission member. By applying a voltage with a predetermined frequency that is shifted from the above, a vibration wave moving in a fixed direction is generated in the stator, and the effect of expanding the displacement in the vibration transmission member increases the efficiency of the slider. It is well driven. Therefore, the motor can be configured with an extremely simple structure, and a small and responsive motor can be realized. Moreover,
1 in a structure in which a disk-shaped bulk wave is directly excited by the left means.
The structure is such that the lateral component that becomes the thrust is obtained, so the mechanical displacement is several times greater at a constant voltage, and the entire deflection in the cross-sectional direction is output, so the speed is averaged. It is possible to achieve peak speed without

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は各々従来例の圧電モータの構成を示
す断面図及び平面図、第3図は、その動作を示す斜視図
、第4図は本発明の一実施例における圧電モータの固定
子の分解斜視図、第5図は、同固定子を用いた圧電モー
タの断面とその駆動回路を示す図、第6図及び第7図は
、第5図の圧電モータ固定子の駆動時における歪分布を
示す図、第8図は、本発明による圧電モータの駆動電圧
に対する回転数の特性を示す図、第9図は、本発明によ
る圧電モータの固定子要部の直径に対する回転数の特性
を示す図、第10図、第11図及び第12図は、それぞ
れ本発明による他の実施例における圧電モータの固定子
の分解斜視図、第13図は、本発明の一実施例における
圧電モータのよシ具体的な構造を示す断面図、第14図
は、従来例の圧電モータと本発明による圧電モータのそ
れぞれ接触状態を示す図、第15図は、圧電モータの表
面アラサ及びステータ変位と走行速度特性を示す図であ
る。 5.6,21.21’、22.28,31,32・・・
圧電振動子、51L r 26 + 27・・・電極、
10・・・固定子、18・・・摺動子、11・・・発振
器、12゜14・・・増幅器、13・・・移相器。 B 第3図 第4図 第5図 第6図 第7図 第8図 第9図 第10図 第11図 第12図 第13図
1 and 2 are a sectional view and a plan view showing the configuration of a conventional piezoelectric motor, respectively, FIG. 3 is a perspective view showing its operation, and FIG. 4 is a piezoelectric motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is an exploded perspective view of the stator. FIG. 5 is a diagram showing a cross section of a piezoelectric motor using the same stator and its drive circuit. FIGS. 6 and 7 are diagrams showing the piezoelectric motor stator shown in FIG. FIG. 8 is a graph showing the characteristics of the rotation speed versus drive voltage of the piezoelectric motor according to the present invention, and FIG. 9 is a graph showing the rotation speed versus the diameter of the main part of the stator of the piezoelectric motor according to the present invention. 10, 11, and 12 are exploded perspective views of a stator of a piezoelectric motor according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a diagram showing characteristics of a piezoelectric motor according to an embodiment of the present invention. FIG. 14 is a cross-sectional view showing the specific structure of the motor, FIG. 14 is a diagram showing the contact states of a conventional piezoelectric motor and a piezoelectric motor according to the present invention, and FIG. 15 is a diagram showing surface roughness and stator displacement of the piezoelectric motor. FIG. 3 is a diagram showing the traveling speed characteristics. 5.6, 21.21', 22.28, 31, 32...
Piezoelectric vibrator, 51L r 26 + 27... electrode,
10... Stator, 18... Slider, 11... Oscillator, 12° 14... Amplifier, 13... Phase shifter. B Figure 3 Figure 4 Figure 5 Figure 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Figure 10 Figure 11 Figure 12 Figure 13

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  圧電体等を用いて駆動力を発生する圧電モータにおい
て、前記圧電体等を用いて発生する振動変位が、前記圧
電体等から成る駆動体表面アラサの1.5倍程度以上で
あることを特徴とする圧電モータ。
A piezoelectric motor that generates driving force using a piezoelectric material or the like, characterized in that the vibrational displacement generated by the piezoelectric material or the like is about 1.5 times or more the surface roughness of the drive body made of the piezoelectric material or the like. piezoelectric motor.
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