JPH0688199U - 超音波モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 超音波モータの構成部材の加工精度の低さを
吸収できるようにするとともに、ロータと固定子との圧
接に供しているバネ力の不均一を吸収するようにしてモ
ータの出力特性を向上するとともに、出力を安定させる
ようにした。 【構成】 超音波モータの回転軸６とロータ４の中心孔
との間にゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からな
る筒状弾性体１５を介在させた。また、回転軸６に設け
た鍔材７と、バネ材８との間に弾性板１０を介在させ
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、固定子に生じさせた進行波により固定子に圧接したロータを回転さ せるようにした超音波モータに関し、特に超音波モータを構成する部材の表面の 加工精度をそれほど高くしなくても、モータの出力特性を向上できるようにした ものである。

【０００２】

【従来の技術】

超音波モータは、圧電体を固定子に接着して圧電体を２つの組に区分し、それ ら２つの圧電体部分に９０°位相差の高周波駆動信号を印加することにより、位 相差のある２種類の定在波による振動を生じさせ、それら振動の合成により進行 波が生じるようにしている。そして固定子に圧接したロータを、固定子の進行波 により回転させるようになっている。 従来、固定子の進行波をロータに有効に作用させて回転させるためには、固定 子とロータとの接触面に適切な摩擦が生じなければならず、そのために固定子と ロータの間に摩擦材を介在させたり、ロータや固定子の接触面の摩擦を改善する 研究がされている。 また、ロータと固定子との圧接力もモータの出力特性に微妙に影響し、両者間 の圧接力を調整することも種々提案されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

従来の超音波モータでは、モータの出力特性の向上のためロータと固定子との 間の摩擦や圧接力を検討した各種の提案が知られているが、回転軸を貫通させて いるロータの中心孔と、回転軸との対向面の加工精度がモータ出力に影響するこ とは知られていない。一般にロータの中心孔を回転軸に固定すると、ロータで直 接回転軸を回転させるために起動性が悪くなり、そのため回転軸とロータとの間 に設けたロータ圧接用のバネ材を介してロータの回転を回転軸に伝達させるよう にしている。しかしこの場合にも本考案者の研究によれば、ロータの中心孔と回 転軸の対向面の加工精度が低いと、モータの回転数を大きくするに従いトルクが 変動しやすく不安定状態になるという問題があった。 この加工精度の低い場合の出力低下やトルク変動は、回転軸がロータの中心孔 面に一部が接触するなどして、起動時の回転負荷が大きくなったり、ロータに回 転軸側から応力を作用させ、あるいはバネ材がロータを固定子に圧接させる圧接 力が微妙に変化して回転特性が低下するものと考えられる。 本提案は、ロータの中心孔と回転軸との間の加工精度がモータ出力に影響のあ ることを知り、その加工精度の影響を少なくしてモータ出力を向上させることを 研究し、その結果本考案がなされた。 すなわち本考案は、超音波モータの構成部材の加工精度の低さを吸収できるよ うにするとともに、ロータと固定子との圧接に供しているばね力の不均一を吸収 してモータの出力特性を向上し、かつ出力を安定させることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、超音波モータにおける上記目的を達成したものであり、そのため、 回転軸とロータの中心孔との間の環状の隙間にゴム、樹脂、金属等又はそれらの 複合材からなる筒状弾性体を介在させた。 また回転軸の基板側とは反対側に鍔材を設け、鍔材とロータとの間にロータを 固定子に圧接させるバネ材を設け、バネ材と鍔材との接触部に厚さ０．０１〜２ ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる弾性板を介在させた。

【０００５】

【作用】

上記の超音波モータでは、回転軸とロータの中心孔との間の加工精度が低いと 、起動時にロータと共に回転軸をも回転させなければならないため、ロータに大 きな負荷が作用して起動性が低下し易いが、回転軸とロータの中心孔との間に筒 状弾性体を介在させているので、加工精度の低さは筒状弾性体に吸収される。ま た筒状弾性体が介在されているので、回転軸がロータに応力を作用させることが なく、ロータと固定子との摩擦状態は所定のものに保たれる。よって起動時の最 初にロータに負荷が作用することはないために起動性は良いものとなり、またモ ータ出力も安定したものとなる。 またロータを固定子に圧接させるバネ材と、回転軸に設けた鍔材との間に弾性 板を介在させているので、鍔材やバネ材の加工精度が低い場合でもその加工精度 の低い部分を弾性板で吸収でき、モータの出力特性が低下することはない。

【０００６】

【実施例】

以下、図に示す実施例により本考案をさらに詳細に説明する。なお、本考案は この実施例に限定されるものではない。 超音波モータは、基板１に円盤状の固定子２を取付け、固定子２の基板側に面 した外周部に圧電体３を接着し、その圧電体３により固定子２に進行波を生じさ せ、固定子２の基板１とは逆側に圧接したロータ４を回転させるようになってい る。なお固定子２に進行波を生じさせるためには、接着した圧電体３を２つの組 に区分し、各区分に９０°位相差のある高周波駆動信号を印加することにより２ 種類の定在波による振動を生じさせ、それらの合成により進行波を生じさせるよ うになっている。なお、基板１の中央部は突出部１ａに形成され、その突出部１ ａの上面に固定子２の中央部が固定され、また固定子２のロータ４側の外周部に 放射状の突起２ａが設けられ、進行波を大きくしてロータ４に作用させられるよ うにしている。また固定子２の外周部と接するロータ４の外周部に摩擦材４ａが 接着され、固定子２の進行波がロータ４に有効に作用するようにしている。

【０００７】 基板１と固定子２とロータ４の各中心孔に回転軸６が貫通され、回転軸６のロ ータ４側の端部に鍔材７が設けられる。そして鍔材７とロータ４との間に皿形の バネ材８を配置して、ロータ４を固定子２に圧接させるようになっている。バネ 材８は鍔材７に突起９により固定され、バネ材８と鍔材７との間に厚さ０．０１ 〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材からなる弾性板１０が介在さ れて、両者の加工精度の低い部分を吸収するようにした。なお、バネ材８とロー タ４との間に摩擦材１１が介在され、ロータ４が回転されたときに、バネ材８と 鍔材７とを介して回転軸６が一体に回転されるようになっている。

【０００８】 また回転軸６の一端は基板１の中央孔に設けた軸受１２に保持され、回転軸６ の他端はケーシング１３に設けた軸受１４に保持されるとともに、その軸受１４ により回転軸６が軸方向に移動しないように保持されている。なおケーシング１ ３はロータ４や固定子２を覆い、基板１に固定されている。 さらにロータ４の中央孔と回転軸との間の隙間に、筒状弾性体１５が介在され 、両者の対向する部分の加工精度を吸収するようになっている。筒状弾性体１５ は、周壁の厚さが０．１〜５ｍｍのゴムや樹脂、金属等又はそれらの複合材から なり、筒状弾性体１５の軸方向の一端を鍔部７とロータ４との間に係止させるた めに外周が突出するように肉圧に形成されている。なお本実施例では、ロータ４ と回転軸６とは直接連結されていないが、回転軸６をロータ４の中心孔に固定し てロータ４の回転を直接回転軸６に伝達させるように構成してもよい。 また前記ではロータ４を固定子２に圧接させるためにバネ材８を設けていたが 、バネ材８を設けることなく、回転軸６の軸方向位置を規制することによりロー タ４を固定子２に圧接させるタイプの超音波モータに本考案を適用できる。なお 前記の弾性板１０や筒状弾性体１５は、熱伝導性のよいゴム、樹脂、金属等又は それらの複合材から形成するのが望ましい。

【０００９】 上記実施例の超音波モータにおいて、回転軸６とロータ４の中心孔との間に周 壁厚さ１ｍｍのゴム製の筒状弾性体１５を介在させて（弾性板１０は設けていな い）、負荷トルクに対する回転数（ｒｐｍ）と、出力（Ｗ）とを測定して図２に 示した。また比較のため、弾性板１０と筒状弾性体１５とを設けない従来例の超 音波モータについても同様の特性を測定して図２に示した。図２より負荷トルク が大きくなるに従い、本考案の方が出力が大きくなり、また回転数も本考案の方 が大きいことがわかる。

【００１０】

【考案の効果】

本考案の超音波モータによれば、回転軸とロータの中心孔との隙間に、あるい は回転軸に設けた鍔材とバネ材との間に筒状弾性体やゴム状弾性板を介在させて いるので、各部材の加工精度の低い部分を吸収でき、ロータの起動負荷を増すこ とがなく、また回転軸がロータに応力を作用させることがなく、さらにロータと 固定子との圧接力が所定値に保たれ、モータ出力が向上するとともに、回転数変 化に対するトルクが安定したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の超音波モータの断面図である。

【図２】本考案と従来の超音波モータにおける負荷トル
クに対する回転数と出力とを示す特性図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 固定子 ４ ロータ ６ 回転軸 １０ 弾性板 １５ 筒状弾性体

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に固定した円盤状の固定子の一方の
   面に圧電素子を接着し、固定子の他方の面に円盤状ロー
   タを圧接して、固定子に生じる進行波によりロータを回
   転させるとともに、基板と固定子とロータとの各中心孔
   に貫通させた回転軸をロータと一体に回転するように構
   成した超音波モータにおいて、回転軸とロータの中心孔
   との間の環状の隙間にゴム、樹脂、金属等又はそれらの
   複合材からなる筒状弾性体を介在させたことを特徴とす
   る超音波モータ。
2. 【請求項２】 回転軸の基板側とは反対側に鍔材を設
   け、鍔材とロータとの間にロータを固定子に圧接させる
   バネ材を設け、バネ材と鍔材との接触部に厚さ０．０１
   〜２ｍｍのゴム、樹脂、金属等又はそれらの複合材から
   なる弾性板を介在させた請求項１に記載の超音波モー
   タ。