JPS63283475A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
- Publication number
- JPS63283475A JPS63283475A JP62117350A JP11735087A JPS63283475A JP S63283475 A JPS63283475 A JP S63283475A JP 62117350 A JP62117350 A JP 62117350A JP 11735087 A JP11735087 A JP 11735087A JP S63283475 A JPS63283475 A JP S63283475A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic motor
- contact
- protrusion
- corners
- projecting bodies
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
- H02N2/0065—Friction interface
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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
本発明は圧電体を用いて駆動力を発生する超音波モータ
に関する。
に関する。
従来の技術
近年圧電セラミック等の圧電体を用いた振動体に弾性振
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目さ
れている。
動を励振し、これを駆動力とした超音波モータが注目さ
れている。
以下、図面を参照しながら超音波モータの従来技術につ
いて説明を行う。
いて説明を行う。
第２図は径方向１次、周方向３次以上の円環形超音波モ
ータの切り欠き斜視図であり、円環形の弾性体１に円環
膨圧電体２を貼合せて振動体３を構成している。４は耐
磨耗性材料の摩擦材、５は弾性体であり、互いに貼合せ
られて移動体６を構成している。移動体６は摩擦材４を
介して振動体３と接触している。圧電体２に電界を印加
すると振動体３の周方向に曲げ撮動の進行波が励起され
、移動体６を駆動する。尚、同図中の矢印は移動体６の
回転方向を示す。
ータの切り欠き斜視図であり、円環形の弾性体１に円環
膨圧電体２を貼合せて振動体３を構成している。４は耐
磨耗性材料の摩擦材、５は弾性体であり、互いに貼合せ
られて移動体６を構成している。移動体６は摩擦材４を
介して振動体３と接触している。圧電体２に電界を印加
すると振動体３の周方向に曲げ撮動の進行波が励起され
、移動体６を駆動する。尚、同図中の矢印は移動体６の
回転方向を示す。
第３図は第２図の超音波モータに使用した圧電体２の電
極構造の一例を示している。同図では円周方向に９波の
弾性波がのるようにしである。ＡおよびＢはそれぞれ２
分の１波長相当の小領域から成る電極群で、Ｃは４分の
３波長相当、Ｄは４分の１波長相当の電極である。電極
ＣおよびＤは電極群ＡとＢに位置的に４分の１波長（＝
９０度）の位相差を作るために設けている。電極ＡとＢ
内の隣り合う小電極部は互いに反対に厚み方向に分極さ
れている。圧電体２の弾性体１との接着面は、第３図に
示めされた面と反対の面であり、電極はベタ電極である
。使用時には、電極群ＡおよびＢは同図に斜線で示され
たように、それぞれ短絡して用いられる。
極構造の一例を示している。同図では円周方向に９波の
弾性波がのるようにしである。ＡおよびＢはそれぞれ２
分の１波長相当の小領域から成る電極群で、Ｃは４分の
３波長相当、Ｄは４分の１波長相当の電極である。電極
ＣおよびＤは電極群ＡとＢに位置的に４分の１波長（＝
９０度）の位相差を作るために設けている。電極ＡとＢ
内の隣り合う小電極部は互いに反対に厚み方向に分極さ
れている。圧電体２の弾性体１との接着面は、第３図に
示めされた面と反対の面であり、電極はベタ電極である
。使用時には、電極群ＡおよびＢは同図に斜線で示され
たように、それぞれ短絡して用いられる。
以上のように構成された超音波モータの圧電体２の電極
ＡおよびＢに Ｖ ｔ−Ｖｏｘｓｉｎ（ωｔ） −−−
（１）Ｖ ２−Ｖ Ｏｘｃｏｓ＜ ωｔ ）
−−−（２）ただし、ｖＯ：電圧の瞬時値 ω：角周波数 ｔ：時間 で表される電圧ｖ１およびｖ２をそれぞれ印加すれば、
感動体３には ξ〜ξｏｘ（ｃｏｓ（ωｔ）ｘｃｏｓ（ｋｘ）＋５ｉｎ
（ωｔ）ｘｓｉｎ（ｋｘ）） −ξｏ ｘｃｏｓ（ωｔ−ｋｘ） −−一（
３）ただし ξ：曲げ感動の振幅値 ξ０：曲げ感動の瞬時値 ｋ ・波数（２π／λ） λ：波長 × ：位置 で表せる、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励起
される。
ＡおよびＢに Ｖ ｔ−Ｖｏｘｓｉｎ（ωｔ） −−−
（１）Ｖ ２−Ｖ Ｏｘｃｏｓ＜ ωｔ ）
−−−（２）ただし、ｖＯ：電圧の瞬時値 ω：角周波数 ｔ：時間 で表される電圧ｖ１およびｖ２をそれぞれ印加すれば、
感動体３には ξ〜ξｏｘ（ｃｏｓ（ωｔ）ｘｃｏｓ（ｋｘ）＋５ｉｎ
（ωｔ）ｘｓｉｎ（ｋｘ）） −ξｏ ｘｃｏｓ（ωｔ−ｋｘ） −−一（
３）ただし ξ：曲げ感動の振幅値 ξ０：曲げ感動の瞬時値 ｋ ・波数（２π／λ） λ：波長 × ：位置 で表せる、円周方向に進行する曲げ振動の進行波が励起
される。
第４図は振動体３の表面のＡ点が進行波の励起によって
、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をし、感動体３上に加
圧して設置された移動体６が、楕円の頂点近傍で接触す
ることにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向に
Ｖ−ωＸｕの速度で運動する様子を示している。
、長軸２ｗ、短軸２ｕの楕円運動をし、感動体３上に加
圧して設置された移動体６が、楕円の頂点近傍で接触す
ることにより、摩擦力により波の進行方向とは逆方向に
Ｖ−ωＸｕの速度で運動する様子を示している。
機械出力を大きくとるには、振動体の進行方向の変位成
分Ｕを大きくすればよい。そのために、第５図に示すよ
うに感動体に突起体７を設ける。
分Ｕを大きくすればよい。そのために、第５図に示すよ
うに感動体に突起体７を設ける。
突起体７により、曲げ剛性はあまり増加せず、曲げ振動
による進行方向の成分Ｕは拡大されるので、機械出力を
増大できる。
による進行方向の成分Ｕは拡大されるので、機械出力を
増大できる。
第６図は径方向２次、周方向３次以上の曲げ振動モード
を使用した円板形超音波モータの切り欠き斜視図である
。円板形の弾性体８に円板形圧電体９を貼合せて感動体
１０を構成している。１１は耐磨耗性材料の摩擦材、１
２は弾性体であり、互いに貼合せられて移動体１３を構
成している。
を使用した円板形超音波モータの切り欠き斜視図である
。円板形の弾性体８に円板形圧電体９を貼合せて感動体
１０を構成している。１１は耐磨耗性材料の摩擦材、１
２は弾性体であり、互いに貼合せられて移動体１３を構
成している。
移動体１３は摩擦材１１を介して振動体１０に設けられ
た突起体１５と接触している。圧電体９に電界を印加す
ると振動体１０の周方向に曲げ振動の進行波が励起され
、移動体１３は回転軸１４を中心にして回転する。
た突起体１５と接触している。圧電体９に電界を印加す
ると振動体１０の周方向に曲げ振動の進行波が励起され
、移動体１３は回転軸１４を中心にして回転する。
第７図は円板形超音波モータの振動体の径方向の変位分
布図である。機械出力を大きくとるためには、変位の大
きいところから出力を取り出せばよいので、変位の最大
点に突起体１５を設けている。
布図である。機械出力を大きくとるためには、変位の大
きいところから出力を取り出せばよいので、変位の最大
点に突起体１５を設けている。
発明が解決しようとする問題点
第８図は突起体近傍の超音波モータの動作のモデル図で
ある。突起体１６の先端は摩擦材１７に接触して、摩擦
力で移動体１８を駆動する。突起体１６の先端の接触面
はいつも摩擦材１７と平行ではな（、その角から接触す
る。従って、突起体１６の接触面の角がでていたりバリ
が出ていると、ある瞬間、摩擦材１７が突起体１６の角
と接触するので、摩擦材１７を機械的に損傷したり、接
触面積が小さくなり、動力伝達が効率良（できないとい
う問題がある。
ある。突起体１６の先端は摩擦材１７に接触して、摩擦
力で移動体１８を駆動する。突起体１６の先端の接触面
はいつも摩擦材１７と平行ではな（、その角から接触す
る。従って、突起体１６の接触面の角がでていたりバリ
が出ていると、ある瞬間、摩擦材１７が突起体１６の角
と接触するので、摩擦材１７を機械的に損傷したり、接
触面積が小さくなり、動力伝達が効率良（できないとい
う問題がある。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、出力の太き
（、効率の良い、しかも長寿命で高信頼性の超音波モー
タを提供することを目的としている。
（、効率の良い、しかも長寿命で高信頼性の超音波モー
タを提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段
振動体の移動体との接触面に突起体を設け、突起体の移
動体との接触面の角にアールをとるか面とりをし、接触
面に接触して設置された移動体を駆動する。
動体との接触面の角にアールをとるか面とりをし、接触
面に接触して設置された移動体を駆動する。
作 用
突起体の角の部分による摩擦材の機械的な損傷が軽減さ
れ、しかも効率良（振動体の振動を移動体に伝達するこ
とにより、出力が増大し、効率の良い、しかも長寿命で
高信頼性の超音波モータを実現できる。
れ、しかも効率良（振動体の振動を移動体に伝達するこ
とにより、出力が増大し、効率の良い、しかも長寿命で
高信頼性の超音波モータを実現できる。
実施例
以下、図面に従って本発明の一実施例について詳細な説
明を行う。
明を行う。
第１図は本発明の円環形超音波モータの振動体の斜視図
である。同図において、弾性体２０は圧電体２１と共に
振動体２２を構成している。２３は感動体２２に設けら
れた突起体であり、移動体との接触面の角をすべてアー
ルを取っている。
である。同図において、弾性体２０は圧電体２１と共に
振動体２２を構成している。２３は感動体２２に設けら
れた突起体であり、移動体との接触面の角をすべてアー
ルを取っている。
従って、突起体２３は摩擦材に角から接触しても接触面
積を大きくとれるので、機械出力を太き（きれる。つま
り、振動体２２の曲げ感動による進行方向の成分を効率
良く伝達できる。また突起体の角で摩擦材を機械的に損
傷することもない。本例では、突起体の角にアールを取
ったが、面とりをしても同様の効果が得られる。また、
ここでは詳細に記述しないが、円板形超音波モータに対
しても全く同様である。
積を大きくとれるので、機械出力を太き（きれる。つま
り、振動体２２の曲げ感動による進行方向の成分を効率
良く伝達できる。また突起体の角で摩擦材を機械的に損
傷することもない。本例では、突起体の角にアールを取
ったが、面とりをしても同様の効果が得られる。また、
ここでは詳細に記述しないが、円板形超音波モータに対
しても全く同様である。
発明の効果
本発明によれば、感動体の撮動を移動体に効率良（伝達
することにより、出力を増大し、効率を高め、しかも摩
擦材の機械的損傷を小さくすることにより、長寿命で高
信頼性の超音波モータを提供できる。
することにより、出力を増大し、効率を高め、しかも摩
擦材の機械的損傷を小さくすることにより、長寿命で高
信頼性の超音波モータを提供できる。
第１図は本発明の円環形超音波モータの振動体の斜視図
、第２図は従来の円環形超音波モータの切り欠き斜視図
、第３図は第２図の超音波モータに用いた圧電体の形状
と電極構造を示す平面図、第４図は超音波モータの動作
原理の説明図、第５図は感動体に突起体を設けた円環形
超音波モータの切り欠き斜視図、第６図は従来の円板形
超音波モータの切り欠き斜視図、第７図は円板形振動体
の径方向の変位分布図、第８図は突起体近傍の超音波モ
ータの動作のモデル図である。 ２０・・・・・・弾性体、２１・・・・・・圧電体、２
２・・・・・・感動体、２３・・・・・・突起体。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第２図 第３図 第５図 第 ７ 図 第８図
、第２図は従来の円環形超音波モータの切り欠き斜視図
、第３図は第２図の超音波モータに用いた圧電体の形状
と電極構造を示す平面図、第４図は超音波モータの動作
原理の説明図、第５図は感動体に突起体を設けた円環形
超音波モータの切り欠き斜視図、第６図は従来の円板形
超音波モータの切り欠き斜視図、第７図は円板形振動体
の径方向の変位分布図、第８図は突起体近傍の超音波モ
ータの動作のモデル図である。 ２０・・・・・・弾性体、２１・・・・・・圧電体、２
２・・・・・・感動体、２３・・・・・・突起体。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか１名第１図 第２図 第３図 第５図 第 ７ 図 第８図
Claims (1)
- 圧電体を交流電圧で駆動して、前記圧電体と弾性体と
から構成される振動体に弾性進行波を励振することによ
り、前記振動体上に接触して設置された移動体を移動さ
せる超音波モータにおいて、前記振動体の前記移動体と
の接触面側に突起体を設け、前記突起体の前記移動体と
の接触面の角にアールをとるか面とりをしたことを特徴
とする超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117350A JPS63283475A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117350A JPS63283475A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283475A true JPS63283475A (ja) | 1988-11-21 |
Family
ID=14709516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117350A Pending JPS63283475A (ja) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283475A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055732A (en) * | 1988-04-05 | 1991-10-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor |
| US5229678A (en) * | 1989-10-20 | 1993-07-20 | Seiko Epson Corporation | Drive control unit for an ultrasonic step motor |
| US5247220A (en) * | 1989-10-20 | 1993-09-21 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor |
| US5479380A (en) * | 1989-10-20 | 1995-12-26 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor for driving an analog electronic watch |
-
1987
- 1987-05-14 JP JP62117350A patent/JPS63283475A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5055732A (en) * | 1988-04-05 | 1991-10-08 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Ultrasonic motor |
| US5229678A (en) * | 1989-10-20 | 1993-07-20 | Seiko Epson Corporation | Drive control unit for an ultrasonic step motor |
| US5247220A (en) * | 1989-10-20 | 1993-09-21 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor |
| US5479380A (en) * | 1989-10-20 | 1995-12-26 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor for driving an analog electronic watch |
| US5521455A (en) * | 1989-10-20 | 1996-05-28 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor |
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