JP2569545B2 - 圧電振動モ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野」 本発明はカメラのレンズ駆動装置、自動車の電装品等
広い分野で利用可能な圧電振動モータに関する。

［従来の技術］ 圧電素子による超音波振動を駆動力源とする圧電振動
モータは、従来の電磁力利用のモータに比し構造が簡単
で応答が速い等の長所を有するため、近年その実用化に
向けて研究開発が進められている（例えば特開昭60−20
0779号）。

従来の圧電振動モータの構造を第13図で示すと、１は
円環状の駆動板であり、その下面には圧電体２が一体的
に接合されるとともにハウジング５の底面に設けた支持
体４に支持されている。上記駆動板１の上面には従動板
３が配設され、バネ部材６により駆動板１に押圧密着し
ている。上記圧電体２に交流電圧を印加して進行波振動
を生ぜしめると上記駆動体１の上部表面は楕円運動を行
ない、この周方向成分を受けて駆動板１に密着する上記
従動板３が回転運動を行なう。かくして上記従動板３の
中央部に固定した回転出力軸７により回転力をモータ外
部に取り出すことができる。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、上記従来の圧電振動モータは、振動源であ
る圧電体２が従動板３の直下に位置するために、従動板
３を駆動板１に密着せしめるための押圧力が圧電体２の
振動を規制する方向に作用し、駆動効率の低下をまねく
という欠点がある。

本発明は上記実情に鑑みなされたものであり駆動効率
の高い圧電振動モータを提供することを目的とするもの
である。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の圧電振動モータを第１図で説明すると、環状
の駆動板（１）はその内周面ないし外周面を接触面（1
1）となし、該接触面（11）を周方向等間隔で切込んで
これら切込みにより複数の振動片（12）に区画し、各振
動片（12）の先端を上下に突出する質量部（13）となし
ている。上記接触面（13）を除く駆動板（１）の周面に
は上記各振動片（12）の基端に沿う周方向へ交互に極性
の異なる圧電体（2a、2b）を配設してこれら圧電体に交
流を印加する手段を有している。上記各質量部（13）の
突出端面には、回転出力軸（７）に設けた従動板（3a、
3b）がバネ部材（6a、6b）により押圧接触せしめてあ
る。

［作用］ 上記圧電体に交流電圧を印加して進行波振動を生ぜし
めるとこれと一体に接合された上記駆動板にも同様の進
行波振動が生起する。これに伴なって上記各振動片がね
じり共振し、振動片端部の上記質量部と接する従動板は
ねじれ振動の周方向成分により回転運動する。このよう
にして圧電体の振動は回転運動に変換され、従動板に連
結された回転出力軸を介して回転力がモータ外部に伝達
される。

［発明の効果］ 上記構成によれば圧電体が従動板との接触面を除く駆
動板の周面に設けられていることにより、従動板を駆動
板に押圧する力が振動源である圧電体に直接加わらない
から圧電体の振動が規制されず、従ってモータの駆動効
率を向上させることができる。しかも質量部を有する振
動片にて上記接触面を構成したから、振動片をねじり共
振させることで大きな回転力が得られる。また、上記構
成により容易に積層化が可能であり、積層化により大き
な駆動トルクを得ることができる。

［実施例］ 以下、図示の実施例により本発明を説明する。

第１図において、モータハウジング５は中空の円筒体
であり、ハウジング中心には回転出力軸７が設けてあ
る。該回転出力軸７は上下のハウジング壁に設けたベア
リング8a、8bにより回転自在に支持され、その一端はハ
ウジング外へ突出して図示しないい被駆動体に連結され
ている。

上記ハウジング５内には回転出力軸７のまわりに環状
の駆動板１が配設され、該駆動板１は内周端部を厚肉と
して上下に突出せしめ、各突出端面を接触面11としてあ
る。そして、これら接触面11にそれぞれ従動板3a、3bが
接触せしめてある。

上記駆動板１と従動板3a、3bの詳細を第２図に示す。
図において駆動板１は内周部を等間隔で切込んで、これ
ら切込みにより複数の振動片12としてある。しかして、
これら振動片12は先端が径方向へ突出する質量部13とな
り（第３図）各質量部13の上下の端面が上記接触面11を
構成している。

上記駆動板１の外周部上下面には上記各振動片12の基
端に沿って環状の圧電板2a、2bが接合してあり、これら
圧電板2a、2bは周方向へ等間隔で交互にその分極方向が
異ならしめてある。この際、上下の各圧電板2a、2bは分
極位置が90°の位相差を有するようにずらして接合して
ある（第４図）。上記各圧電板2a、2bにはそれぞれ環状
電極21a、21bが接合され、これら環状電極はリード線を
介してそれぞれ90°位相のずれた出力を発する交流電源
10a、10bに接続されている。駆動板１は共通の電極とし
てアースされている。

駆動板１に接触する上記各従動板3a、3bは環状をな
し、放射状に支持脚を延出せしめた板バネ6a、6bの脚先
端に周面の複数箇所を固定してある。上記板バネ6a、6b
には中心に長円形の取付穴61a、61bがそれぞれ設けてあ
る。そして、従動板3a、3bで上下より駆動板１を挟持し
た状態で上記取付穴61a、61bを回転出力軸７の長円取付
部に嵌装する。

この時、下方の板バネ6bは上記回転出力軸７の受けフ
ランジ71により支持され、一方、上方の板バネ6aは回転
出力軸７外周のネジ部に螺着したアジャステイングナッ
ト９により押さえられる。かくして、上記アジャスティ
ングナット９を回転移動せしめることにより駆動板１と
従動板3a、3bの接触圧を調整することができる。

なお、駆動板１外周端をハウジング５内周壁に設けた
クッション材51に当接せしめて、その位置決めと回転防
止を図っている。

上記圧電体2a、2bに90°位相のずれた正弦波電圧を印
加すると、駆動板１の周面には第５図の波線で示す如き
進行波振動が生じる。図の（１）、（２）は進行波振動
の時間的推移を示す。これに伴って駆動板１の内周部に
形成された振動片12は進行波と位相が180°ずれたねじ
れ振動を行なう（第５図矢印）。このねじれ振動の共振
振動数は振動片12の弾性係数と断面形状と質量部13の慣
性モーメントにより決定され、これらを適当に設定する
ことにより上記駆動板１の進行波振動に応じて振動片12
は大きく共振振動する。質量部13の振動変位を第５図の
波線に沿う縦線で示す。

かくして、上記質量部13の上下端は周期的に上下の従
動板3a、3bに接触し、ねじれ振動の周方向成分により図
の矢印方向へ押圧回転せしめられる。

上記構造によれば、駆動板１と従動板3a、3bを密着せ
しめるための押圧力が駆動源たる圧電体2a、2bに直接印
加されないため圧電体の振動は規制されず、駆動効率の
向上が図れる。また質量部13を設けた振動片12により接
触面11を構成して、これら振動片12をねじり共振せしめ
るようになしたからより大きな回転力を得ることができ
る。

第６図、第７図に本発明の他の実施例を示す。第６図
において回転出力軸７のまわりには複数の駆動板1a、1b
が配設され、該駆動板1a、1bの内周部にはこれらを挟ん
で交互に従動板3a、3b、3cが配されている。従動板3aお
よび3cは板バネ6a、6bに挟持されており、回転出力軸７
外周部に設けたアジャステイングナツト９を調整するこ
とにより駆動板1a、1bと従動板3a、3b、3cの押圧力が調
整できる。第７図はこの実施例の部分的な分解斜視図を
示す。このように駆動板および従動板を多板構成とする
ことにより、さらに大きな回転出力を得ることができ
る。

なお、本実施例では振動片12は梁の部分が見かけ上存
在せず、質量部13はその中心部まわりにねじれ振動す
る。

第８図に示す如く、従動板３と駆動板１の上面にのみ
接触せしめた構成としてもよい。図において回転出力軸
７のまわりに配設された駆動板１は、内周端部を厚肉と
して上方に突出せしめ、この突出端面を従動板３との接
触面11とするとともに該接触面11を周方向等間隔で切込
んで先端に質量部13を持つ振動片12としてある。（第９
図）。上記駆動板１は外周部をハウジング５の底面およ
び内周面に設けたクッション材51に支持せしめてある。

かかる構造によればモータを偏平な形状とすることが
でき、モータの設置スペースが限られている場合に有利
である。

上記振動片12は第10図ないし第11図で示す形状として
もよい。すなわち、前者は質量部13を中央でえぐってそ
の質量を調整するもので、かかる形状によれば質量部13
の上下方向への突出量を一定に維持して質量の変更調整
が可能である。また後者は振動片12の両側面に半円溝を
形成したもので、かかる形状によればねじれ振動を容易
に生起せしめることが可能である。

上記接触面11を駆動板１の外周部に設けてもよい。第
12図において回転出力軸７のまわりには環状の駆動板1
a、1bが配され、上記駆動板1a、1bは外周端部を厚肉と
して上下に突出せしめて従動板3a、3b、3cとの接触面11
としてあり、該接触面11は周方向等間隔で切込んで多数
の振動子としてある。上記駆動板1a、1bの内周部上下面
には環状の圧電板2a、2bが接合され、駆動板1a、1bの内
周端部は回転出力軸７との間に設けたクッション材51に
当接せしめてある。

上記駆動板1a、1bは外周面の複数箇所に棒状ストッパ
ー14を立設して、各ストッパー先端を対向するハウジン
グ５側壁に設けた係止穴52内に挿入してある。上記係止
穴52は上下方向に延びる長穴状としてあり、かくして駆
動板１は上下振動可能であるとともに回転は阻止され
る。

かかる構造によれば、接触面11の加工が容易であり、
比較的高価な圧電体を小さくできるのでコストの低減が
図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例を示し、第１図は圧
電振動モータの全体断面図、第２図は部分分解斜視図、
第３図は要部拡大図、第４図は駆動板斜視図、第５図は
作動説明図であり、第６図、第７図は本発明の第２の実
施例を示し、第６図は全体断面図、第７図は部分分解斜
視図、第８図〜第９図は本発明の第３の実施例を示し、
第８図は全体断面図、第９図は要部拡大図であり、第10
図、第11図はそれぞれ本発明の第４、第５の実施例を示
す要部拡大図、第12図は本発明の第６の実施例を示す全
体断面図、第13図は従来例を示す全体断面図である。 １、1a、1b……駆動板 11……接触面 ２、2a、2b……圧電板（圧電体） ３、3a、3b、3c……従動板 ６、6a、6b……板バネ ７……回転出力軸 10a、10b……交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−43082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−277384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−196085（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動板を環状となしてその内周面ないし外
   周面を従動板との接触面となし、上記接触面を周方向等
   間隔で切込んでこれら切込みにより複数の振動片に区画
   するとともに、各振動片の先端を上下に突出する質量部
   として、回転出力軸に設けた上記従動板を上記各質量部
   の突出端面に弾性的に接触せしめ、かつ上記接触面を除
   く駆動板の周面には上記各振動片の基端に沿う周方向へ
   交互に極性の異なる圧電体を配設して、これら圧電体に
   交流電圧を印加する手段を設けたことを特徴とする圧電
   振動モータ。
2. 【請求項２】上記駆動板および従動板を複数段積層化し
   た積層構造を有する特許請求の範囲第１項記載の圧電振
   動モータ。