JPH02269481A

JPH02269481A - 超音波モータ

Info

Publication number: JPH02269481A
Application number: JP1048767A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Kyodo; 京藤　康正
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1989-02-28
Publication date: 1990-11-02

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］本考案は位置と位相がずれた定在波を生じる２枚の圧電
体を用いて進行波を発生させる超音波モータに関する。

［発明の概要］本考案は、移動体が圧接された振動体の他面にそれぞれ
駆動用電極が設けられ第１・第２の圧電体を２枚重ねて
固着し、この第２の圧電体に共通電極用切欠部を設け、
これらの圧電体に電圧を印加し、前記振動体に発生する
進行波にて移動体を回転させる超音波モータにおいて、
前記第２の圧電体の駆動用電極をその中心に関し、前記
共通電極用切欠部と対称に切欠くことにより、第２圧電
体の定在波の歪みによるモータの特性の低下を防止する
ものである。

［従来の技術］従来から第６図に示すような超音波モータｌが知られて
いる。

この超音波モータ１は、振動体６と、この振動体６の一
面に圧接された移動体９と、前記振動体６の他面に２枚
重ねられて固着された第１・第２の圧電体７．８とを備
えている。

前記振動体は円盤状の金属からなり、その−面の所定の
半径上には、くし歯状の突起６ａが複数形成されている
。前記移動体９は円盤状に形成され、前記突起６ａの上
面に圧接されている。

第４図に示すように前記第１・第２の圧電体７゜８は円
形に形成され、そのたわみ方向を反転させた領域即ち、
電圧を印加すると伸びる領域（＋）と縮む領域（−）と
が周方向に交互に並ぶように２ｎ個に分極されている（
ｎは振動モード、この従来例ではｎ＝４）。

前記第２の圧電体８は第１の圧電体７に対し、それぞれ
に電圧を印加した際に生じる波長の位置されている。前
記第１・第２の圧電体７，８の両面にはそれぞれ駆動用
電極パターン１４．１５１６．１７が印刷され、前記第
２の圧電体８には共通電極用切欠部１８を設けである。

この共通電極用切欠部１８から露出した第１の圧電体７
の駆動用電極パターン１５を第１・第２の圧電体７゜８
の共通電極としている。そして、金属からなる振動体６
および第２の圧電体８の反搬動体９例の駆動用電極パタ
ーン１７に、それぞれハーネス２１．２０．２２を接続
する。

而して、第４図に示すように、図示を省略した移相装置
にて第１・第２の圧電体７．８に位相がπ −ずれた電圧、即ちｅＯ８波とｓｉｎ波とを印加する。

すると、第１・第２の圧電体７，８には位置と位相がず
れた定在波が発生し、この２種類の定在波が合成され、
前記振動体６には進行波が生じる。

すると第５図に示すように振動体６の突起６ａは楕円運
動を繰り返し、所定の押圧力でこの突起６１に圧接され
た移動体９は摩擦により前記楕円運動の水平方向の分力
が作用して回転する。

［発明が解決しようとする課題］しかし、前記第２の圧電体８には共通電極用切欠部１８
を設けであるので、第２の圧電体８の中心に関する点対
称性が失われて定在波に歪みが生じる。その結果、回転
むら・感度の低下等、モータの特性が低下するという問
題点がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
共通電極用切欠を設けること？こよるモータの特性の低
下を防止することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は振動体と、この振動体の一面に圧接された移動
体と、前記振動体の他面に２枚重ねられて固着され、か
っ、それぞれ枢動用電極か設けられた第１−第２の圧電
体とを備え、前記第２の圧電体に共通電極用切欠部を設
け、この切欠部から露出した駆動用電極を共通電極とし
、これら第■第２の圧電体に電圧を印加して、前記振動
体に発生した進行波にて前記移動体を回転させる超音波
モータにおいて、前記第２の圧電体の駆動用電極をその
中心に関し共通電極用切欠部と対称に切欠いたことを、
その構成とする。

［作用］前記第２の圧電体の枢動用電極を切欠いた部分は逆ピエ
ゾ効果による収縮がおこらずかつ、この電極を切欠いた
部分と共通電極用切欠部とは中心に関し対称に設けであ
るので、前記第２圧電体の撓み変位の中心に関する対称
性が維持され定在波の歪がなくなる。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説
明する。

第１図および第２図において、超音波モータｌのベース
２にはブラケット嵌合孔２ａが形成され、このブラケッ
ト嵌合孔２ａにブラケット３が嵌合している。このブラ
ケット３の軸挿通孔３ａには回転軸４が回転自在に挿通
し、この回転軸４とブラケット３との間にはベアリング
５が設けられている。前記ブラケット３の外周には、振
動体６とこの振動体６の下面に固着された第１・第２の
圧電体７．８のブラケット嵌合孔６ａ、７ａ、８ａが嵌
合している。前記振動体６は円盤状の金属がらなり、そ
の−面（図中上面）の所定半径上には放射方向にくし歯
状の複数の突起６ａが形成されている。この突起６ａの
上面には円盤状に形成された移動体９の外周部９ａが当
接するとともにその中心部９ｂの軸嵌合孔９ｃには前記
回転軸４が嵌合している。前記移動体９の外周部９ａ下
面には摩擦材１０を設けである。前記移動体９の中心部
９ｂと外周部９ａとの中間部はバネ座収納凹部９ｄが形
成されている。このバネ座収納凹部９ｄにはバネ座！ｌ
が収納され、このバネ座１１の上面には前記回転軸４に
嵌合したバネ押え１２が当接している。このバネ押え１
２の上面は回転軸４に固着されたＥリング１３にて上方
への移動が規制され、前記移動体９は前記バネ座ＩＩに
て所定の圧力で前記振動体６の突起６ａの上面に押圧さ
れている。

第１図および第４図に示すように、前記振動体６の他面
（第１図中下面）には第１・第２の圧電体７．８か２枚
重ねられ、互いに接着剤にて接着されている。この第１
・第２の圧電体７．８は中央にブラケット嵌合孔７ａ、
８ａを有する円形に形成され、たわみ方向を反転させた
領域、即ち、電圧を印加すると伸びる領域（＋）と縮む
領域（−）とが周方向にに所定角度−で交互に並ぶよう
に２ｎ個（この実施例ではｎ＝４、ｎ＝振動モード）に
分極されている。これら第１・第２の圧電体７．８の振
動体６側の一面には第１・第２の圧電体７．８に通電す
るための駆動用電極パターン１４．１６が前記分極され
た各領域（＋、　−）に対応して扇形に印刷されている
。また、前記第１・第２の圧電体７．８の他面には、こ
れらの圧電体７．８に通電するための電極パターン１５
１７が略全面に渡って印刷されている。

第１図および第３図において前記第２の圧電体８の外周
縁の一部には円弧状の共通電極用切欠部Ｉ８が設けであ
る。この共通電極用切欠部１８は、該切欠部１８から露
出した第１の圧電体７の駆動用電極パターン！５を共通
電極としてこれに通電することにより、第１の圧電体７
および駆動用電極パターン１６を介して第２の圧電体８
の両者に電圧を印加するためのもである。

第３図に示すように、前記第２の圧電体８の他面（反搬
動体６側）の駆動用電極パターン１７を、中心Ｏに関し
前記共通電極用切欠部１８と形状および位置を点対称に
切欠いた駆動用電極切欠部１７ａを設けである。この駆
動用電極切欠部１７ａには前記駆動用電極パターン１７
と分極した状態で円弧状のセンサー電極パターン１９を
印刷しである。このセンサー電極パターン１９には図示
を省略した振動変位を検出するためのセンサーが電気的
に接続されている。

また、前記振動体６、共通電極用切欠部１８から露出し
た駆動用電極パターン１５および第２の圧電体８の反搬
動体６側の駆動用電極パターン１７にはそれぞれハーネ
ス２０，２１．２２が電気的に接続されている。前記振
動体６にハーネス２０を電気的に接続したのは、振動体
６が金属からなっており、前記第１の圧電体７の振動体
６側の駆動用電極パターン１４に導通するからである。

これらのハーネス２０，２１．２２には第４図に示すよ
うに電源が接続され、第１の圧電体７にはがずれだ電圧
を印加する。

次に、前記実施例の作用を第４図および第５図に基づい
て説明する。

一般的には進行波の基本式はＺ（θ、　　ｔ）＝ａ　　５ｉｎ（ｎθ＋ωｔ　）−・
−■（ｎ＝振動７モード）で表される。この弐〇を変形すると、Ｚ（θ、　　ｔ）　＝ａ　ｓｉｎ　ｎθ　ｃｏｓ　（１
）　ｔ　−−−−−・■π ＋ａｓｉｎｎ（θ）ｓｉｎ　（１５ｔ　−■−ｎとなる。即ち、■式で表されるＣＯＳ波と０式で表され
るｓｉｎ波の２つの定在波を合成すれば進行波が得られ
る。このｓｉｎ波は０式で示されるようにいることを示
している。

従って、第４図の原理図に示すように、前記第位置をず
らすとともに、・第１の圧電体７にはｃｏｓ波、第２の
圧電体８にはｓｉｎ波（位相がＬだけｃＯＩ１波に対し
ずれている。）の電圧を印加するので、第１の圧電体７
には０式・・・ａ　ｓｉｎ　ｎθ　ｃｏｓωｔの定在波が発
生し、第２の圧電体にはの定在波が発生する。

前記第１・第２の圧電体７．８は振動体６の下面に２枚
重ねられて固着しであるので、前記振動体６には、前記
０式と■式で表された定在波が合成され、■式の進行波
が生じる。すると、第５図に示すように、前記振動体６
の突起６ａの上面は楕円運動を繰り返し、この突起６ａ
に所定の圧力で押圧された移動体９には摩擦により水平
方向の分力Ｆが作用して回転運動する。そしてこの移動
体９が嵌合した回転軸４が回転する。

この際、前記共通電極用切欠部Ｉ８と形状および位置が
中心Ｏに関し点対称に前記第２の圧電体８の駆動用電極
パターン！７を切欠いた駆動用電極切欠部Ｉ７λを設け
たので、この駆動用電極切欠部１７ａには、前記共通電
極用切欠部１８と同様に逆ピエゾ効果による伸縮がおこ
らないため、第２の圧電体８の中心０に対する対称性が
失われず、定在波の歪みを防止できる。

従って、共通電極用切欠部１８を設けることによる定在
波の歪みを防止し、回転むら・感度の低下等、モータの
特性の低下を防止できるという効果がある。

また、前記駆動用電極切欠部１７ａには前記駆動用電極
パターン１７と分極してセンサー電極パターン１９を印
刷し、図示を省略したセンサーにより振動変位を検出す
ることができるので容易にモータを制御できるという効
果もある。

なお、前記実施例において、第２の圧電体８の駆動電極
切欠部１７ａにセンサー電極パターン１９を設けない構
成としてもよいことはもちろんである。また、第１、第
２の圧電体７・８の振動体６側の駆動電極パターン＋４
・１６を設けなくともよい。

また、前記実施例は、円形の移動板、振動板および第１
１第２の圧電体を用いたが、円環状のものでもよい。さ
らに短円筒状の移動板の内側に順次中心軸を共通にして
振動板および第１１第２の圧電体が嵌合した構造のもの
でもよい。この場合は、前記共通電極用切欠と、駆動用
電極切欠部とは前記中心軸に関し線対称となっている。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように本発明によれば、移動体
が圧接された振動体の他面に、それぞれ駆動用電極が設
けられた第１・第２の圧電体を２枚重ねて固着し、この
第２の圧電体に共通電極用切欠部を設け、これらの圧電
体に電圧を印加し、前記振動体に発生ずる進行波にて移
動体を回転させる超音波モータにおいて、前記第２の圧
電体の駆動用電極をその中心に関し、前記共通電極用切
欠部と対称に切欠いたので、前記・共通電極用切欠部を
設けたことによる第２圧電体の定在波の歪みをな（シ、
モータの特性の低下を防止するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は超音波モータの分解斜視図、第２図は第１図の断面
図、第３図は要部を示す斜視図、第４図および第５図は
本発明および従来例の原理説明図、第６図は従来例を示
すもので、要部の斜視図である。１・・・超音波モータ、６・・・振動体、７・・・第１
の圧電体、８・・・第２の圧電体、９・・・移動体、１
４，１５．１６．１７・・・駆動用電極（パターン）、
１７λ・・・駆動用電極切欠部、１８・・・共通電極用
切欠部。外ｌる第１図の１１“面　因　（史）政そ４ダリ）第２図１ヒ音ｐθ）４１斗８　Ｄ４　（史旋イタリ）第３図第５図４ｇ子ＨシのくＦ″＋　半艶　ｒｉａ　　　＜従’＋イ
タリ　）第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）振動体と、この振動体の一面に圧接された移動体
と、前記振動体の他面に２枚重ねられて固着され、かつ
、それぞれ枢動用電極が設けられた第１・第２の圧電体
とを備え、前記第２の圧電体に共通電極用切欠部を設け
、この切欠部から露出した駆動用電極を共通電極とし、
これら第１・第２の圧電体に電圧を印加して、前記振動
体に発生した進行波に前記移動体を回転させる超音波モ
ータにおいて、前記第２の圧電体の駆動用電極をその中心に関し共通電
極用切欠部と対称に切欠いたことを特徴とする超音波モ
ータ。