JPS6091874A - 超音波モ−タ - Google Patents
超音波モ−タInfo
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- JPS6091874A JPS6091874A JP58197386A JP19738683A JPS6091874A JP S6091874 A JPS6091874 A JP S6091874A JP 58197386 A JP58197386 A JP 58197386A JP 19738683 A JP19738683 A JP 19738683A JP S6091874 A JPS6091874 A JP S6091874A
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- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
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- 229910021523 barium zirconate Inorganic materials 0.000 description 1
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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
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
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】
［発明の技術分野］
本発明は、超音波モータに関し、特に高出力を図った超
音波モータに係わる。
音波モータに係わる。
［発明の技術的背景］
従来から、第１図（ａ）、（ｂ）に示すような超音波モ
ータが知られている。この種モータは、圧電振動子２０
と、波動伝播媒体２１と、動体２２とから構成されてい
る。圧電振動子２０は強誘電体、例えばチタン酸バリウ
ムやチタン酸ジルコン酸釦から成り、高電圧を印加して
分極し、その分極方向に交番電圧を印加すると電歪によ
る振動を生じる。この振動子は、媒体２１の一端に、そ
の長手方向に隣接配置された各振動子２０ａ、、２０ｂ
から成る。媒体２１は１弾性体であり、かつ電気導体で
ある。超音波信号源２３をリード線２３，２４により振
動子２０ａ、２ Ｑ ｂに印加すると、例えば一方の振
動子２０ａは媒体の長手方向に伸長するように、他方の
振動子２０ｂは圧縮するように、それぞれ分極方向が異
なって設定されているので、媒体２１は第１図（ｃ）に
示す如く加振さＪしる。この波動は、いわば縦波と横波
との複合波とも称すべき撓み振動である。振動子２０ａ
’−ｂの長手方向の寸法によって規定される波長λ中の
頂点Ｐは、第１図（ｄ）に示すように短軸２ｕ、長軸２
ｗの楕円軌跡または円軌跡（ｕ＝ｗ）を描く。媒体２１
が動体２２と接触する頂点Ｐで、波動は方向２６にＶ＝
２πｆｕの速度で伝播する。
ータが知られている。この種モータは、圧電振動子２０
と、波動伝播媒体２１と、動体２２とから構成されてい
る。圧電振動子２０は強誘電体、例えばチタン酸バリウ
ムやチタン酸ジルコン酸釦から成り、高電圧を印加して
分極し、その分極方向に交番電圧を印加すると電歪によ
る振動を生じる。この振動子は、媒体２１の一端に、そ
の長手方向に隣接配置された各振動子２０ａ、、２０ｂ
から成る。媒体２１は１弾性体であり、かつ電気導体で
ある。超音波信号源２３をリード線２３，２４により振
動子２０ａ、２ Ｑ ｂに印加すると、例えば一方の振
動子２０ａは媒体の長手方向に伸長するように、他方の
振動子２０ｂは圧縮するように、それぞれ分極方向が異
なって設定されているので、媒体２１は第１図（ｃ）に
示す如く加振さＪしる。この波動は、いわば縦波と横波
との複合波とも称すべき撓み振動である。振動子２０ａ
’−ｂの長手方向の寸法によって規定される波長λ中の
頂点Ｐは、第１図（ｄ）に示すように短軸２ｕ、長軸２
ｗの楕円軌跡または円軌跡（ｕ＝ｗ）を描く。媒体２１
が動体２２と接触する頂点Ｐで、波動は方向２６にＶ＝
２πｆｕの速度で伝播する。
この結果、動体２２は媒体２１との摩擦力で波動の進行
と逆方向２７に速度Ｖで駆動され１表面波モータが構成
される。なお、振動子に印加する交番電圧の位相を変更
すると、撓み振動の波動は逆方向になるので、動体の進
行方向を変えることができる。この撓み振動は、媒体の
変位をＷ、媒体の長手方向の座標をＸ、時間を１とする
とその波動方程式は。
と逆方向２７に速度Ｖで駆動され１表面波モータが構成
される。なお、振動子に印加する交番電圧の位相を変更
すると、撓み振動の波動は逆方向になるので、動体の進
行方向を変えることができる。この撓み振動は、媒体の
変位をＷ、媒体の長手方向の座標をＸ、時間を１とする
とその波動方程式は。
媒体の断面積、ρは密度、■は断面２次モーメントであ
る。
る。
上式の一般解を。
ｗ（ｘ 、 ｔ） ＝ Ｗ（ｘ）（Ａｓｉｎ ωｔ＋Ｂ
ｃｏｓｃ＋＋ｔ）とすると、波の伝播速度Ｖ、波長λは
、を駆動する接触点は１波長λについて一点である。
ｃｏｓｃ＋＋ｔ）とすると、波の伝播速度Ｖ、波長λは
、を駆動する接触点は１波長λについて一点である。
大きな駆動力を得るためには、定まった長さの中に数多
くの接触点が存在すればよい。従って波長λは短い方が
よい。上式から明らかなように、撓み振動では、媒体の
断面積Ａや断面２次モーメン１− Ｉを変えることによ
り、波長λを短かくすることができる。
くの接触点が存在すればよい。従って波長λは短い方が
よい。上式から明らかなように、撓み振動では、媒体の
断面積Ａや断面２次モーメン１− Ｉを変えることによ
り、波長λを短かくすることができる。
第１図に示すモータはリニア型であり、媒体２１の端で
弾性波が反射すると、進行波と反射波が重畳されて定在
波になって、波動は進行せず、動体は左右何れにも駆動
されない。このため、表面波リニアモータは媒体２１の
他端に、振動子２０と同様の構成の振動子２０ｃ （２
０ｄ、２０ｅ）を設け、弾性波エネルギーを素子Ｒで吸
収する。
弾性波が反射すると、進行波と反射波が重畳されて定在
波になって、波動は進行せず、動体は左右何れにも駆動
されない。このため、表面波リニアモータは媒体２１の
他端に、振動子２０と同様の構成の振動子２０ｃ （２
０ｄ、２０ｅ）を設け、弾性波エネルギーを素子Ｒで吸
収する。
別法として、リング状に形成された回転型表面波モータ
のように媒体を無端形状にするとよい（特公昭５７−２
１９３号、特開昭５４−１１４２０２号、特開昭５５−
１２５（１５２号、特開昭５６−１３８４６９号、特開
昭５７−７８３７８号、特開昭５８−９３４７８号各公
報およびＮＩＫＫＨＩ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ １９８
３ 、２．２８、第４４ル４９動焦点カメラで実用化へ
」）。
のように媒体を無端形状にするとよい（特公昭５７−２
１９３号、特開昭５４−１１４２０２号、特開昭５５−
１２５（１５２号、特開昭５６−１３８４６９号、特開
昭５７−７８３７８号、特開昭５８−９３４７８号各公
報およびＮＩＫＫＨＩ ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ １９８
３ 、２．２８、第４４ル４９動焦点カメラで実用化へ
」）。
而して、この種超音波モータは、従来の電磁力を利用し
たモータに比べて低速回転するので，減速機が不要で機
構が簡素化されるという利点がある反面、出力が比較的
小さいという難点がある。
たモータに比べて低速回転するので，減速機が不要で機
構が簡素化されるという利点がある反面、出力が比較的
小さいという難点がある。
このため、前述のように、波長を短かくすることも考え
られるが、媒体の断面積や断面２次モーメントとの相関
により規定されるので、この手法には限界がある。
られるが、媒体の断面積や断面２次モーメントとの相関
により規定されるので、この手法には限界がある。
［発明の目的］
本発明は成上の従前の難点を解消するためになされたも
ので、振動子を波動媒体の両側に設置することにより、
高出力を図った超音波モータを提供せんとするものであ
る。
ので、振動子を波動媒体の両側に設置することにより、
高出力を図った超音波モータを提供せんとするものであ
る。
［発明の好ましい実施例］
以下、本発明の好ましい実施例を図面に沿って詳述する
。
。
第３図において，リニア型超音波モータは、超音波信号
源２３により超音波信号が印加される圧電振動子２０と
、振動子によって加振されて撓み振動を発生する弾性波
動伝播媒体２１と，媒体の波動により駆動される動体２
２とを備えている。
源２３により超音波信号が印加される圧電振動子２０と
、振動子によって加振されて撓み振動を発生する弾性波
動伝播媒体２１と，媒体の波動により駆動される動体２
２とを備えている。
振動子２０は、媒体２１を挟んで両側に２０ａ、ｂおよ
び２０ｆ．、ｇ’ として設けられている。これらの両
側の振動子２０ａ−ｂおよび２Ｏｆ−ｇは互いにその撓
み方向が同一（第４図にＸ−Ｘ．Ｙ−Ｙとして示す）と
なるように分極方向が設定されている。即ち、第４図に
おいて、例えば、振動子２ ０’ ａと２０ｇが媒体の
長手方向に圧縮されるときは、振動子２０ｂと２Ｏｆが
伸長されるように分極方向が設定されている。吸収用振
動子２０ｃ（２０ｄ ｅ、２０ｈ−ｉ）も加振用振動子
２０と同様に構成されている。
び２０ｆ．、ｇ’ として設けられている。これらの両
側の振動子２０ａ−ｂおよび２Ｏｆ−ｇは互いにその撓
み方向が同一（第４図にＸ−Ｘ．Ｙ−Ｙとして示す）と
なるように分極方向が設定されている。即ち、第４図に
おいて、例えば、振動子２ ０’ ａと２０ｇが媒体の
長手方向に圧縮されるときは、振動子２０ｂと２Ｏｆが
伸長されるように分極方向が設定されている。吸収用振
動子２０ｃ（２０ｄ ｅ、２０ｈ−ｉ）も加振用振動子
２０と同様に構成されている。
このように振動子を構成することにより、従来の振動子
によって発生する撓み振動（第２図）に比べて、媒体２
１は大きなうねりで振動し、媒体２１には大きな波動が
伝播する（第４図）。実験によれば，第１図に示すリニ
アモータに比べて本発明に従う第３図に示すリニアモー
タでは２倍の出力が得られた。
によって発生する撓み振動（第２図）に比べて、媒体２
１は大きなうねりで振動し、媒体２１には大きな波動が
伝播する（第４図）。実験によれば，第１図に示すリニ
アモータに比べて本発明に従う第３図に示すリニアモー
タでは２倍の出力が得られた。
以上の実施例では、振動子として圧電型トランスジュー
サを用いたが、磁歪型素子を使用することができ、何れ
の場合にも、リニア型モータのみならず１回転型モータ
にも等しく適用できるものである。
サを用いたが、磁歪型素子を使用することができ、何れ
の場合にも、リニア型モータのみならず１回転型モータ
にも等しく適用できるものである。
［発明の効果］
以上の実施例からも明らかなように、本発明によれば、
振動子を分極方向を整えて波動伝播媒体の両側に設置し
たから、波動のうねりが大きくなり、高い駆動出力のモ
ータが得られる。
振動子を分極方向を整えて波動伝播媒体の両側に設置し
たから、波動のうねりが大きくなり、高い駆動出力のモ
ータが得られる。
第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞ九従来のリニア型超音波
モータの平面図、側面図、 第１図（Ｃ）、（ｄ）は第１図（ａ）、（ｂ）に示すモ
ータの波動伝播媒体における波動の説明図、第２図は第
１図（ａ）、（ｂ）に示すモータにおける振動の説明図
。 第３図（ａ）、（ｂ）は本発明によるモータの平面図、
側面図、 第４図は第３図に示すモータにおける振動の説明図であ
る。 ２０ （２０ａ−ｂ、 ｆ−ｇ） ”””・振動子２１
・・・・・・・・波動伝播媒体 ２２ ・・・・・・・・動体 Ｘ ・・・・・・・・撓み方向 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第２図 第３図 （ａ） （ｂ） 第４図 手続補正喘；（自発） 昭和５９年２角′昆日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 特願昭５８−１９７３８６号 ２、発明の名称 超音波モータ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （２２５）昭和電線電纜株式会社 ４、代理人〒１０３ 東京都中央区日本橋本町３−９−５ ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第３頁第１６行の式 特許請求の範囲 超音波信号が印加される振動ｒ−と、前記振動Ｐによっ
て加振される波動伝播媒体と、前記媒体の波動により駆
動さ４しる１ｌｉＩＩ体とを備え、前記振動子を前記媒
体を挟んで両側に設けると共に、両側に設けられた振動
ｆ−は互いにその撓み方向が同一となるように分極方向
を設定したことを特徴とする超音波モータ。
モータの平面図、側面図、 第１図（Ｃ）、（ｄ）は第１図（ａ）、（ｂ）に示すモ
ータの波動伝播媒体における波動の説明図、第２図は第
１図（ａ）、（ｂ）に示すモータにおける振動の説明図
。 第３図（ａ）、（ｂ）は本発明によるモータの平面図、
側面図、 第４図は第３図に示すモータにおける振動の説明図であ
る。 ２０ （２０ａ−ｂ、 ｆ−ｇ） ”””・振動子２１
・・・・・・・・波動伝播媒体 ２２ ・・・・・・・・動体 Ｘ ・・・・・・・・撓み方向 第１図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第２図 第３図 （ａ） （ｂ） 第４図 手続補正喘；（自発） 昭和５９年２角′昆日 特許庁長官 若 杉 和 夫 殿 ■、事件の表示 特願昭５８−１９７３８６号 ２、発明の名称 超音波モータ ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 （２２５）昭和電線電纜株式会社 ４、代理人〒１０３ 東京都中央区日本橋本町３−９−５ ５、補正の対象 ６、補正の内容 （１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。 （２）明細書第３頁第１６行の式 特許請求の範囲 超音波信号が印加される振動ｒ−と、前記振動Ｐによっ
て加振される波動伝播媒体と、前記媒体の波動により駆
動さ４しる１ｌｉＩＩ体とを備え、前記振動子を前記媒
体を挟んで両側に設けると共に、両側に設けられた振動
ｆ−は互いにその撓み方向が同一となるように分極方向
を設定したことを特徴とする超音波モータ。
Claims (1)
- 超音波信号が印加される振動子と、前記振動子によって
加振される波動伝播媒体と、前記媒体の波動により駆動
される動体とを備え、前記振動子を前記媒体を挟んで両
側に設けると共に１両側に設けられた振動子は互いにそ
の撓み方向が同一となるように分極方向を設定したこと
を特徴とする超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197386A JPS6091874A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58197386A JPS6091874A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6091874A true JPS6091874A (ja) | 1985-05-23 |
Family
ID=16373643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58197386A Pending JPS6091874A (ja) | 1983-10-20 | 1983-10-20 | 超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6091874A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135278A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波振動子の駆動方法 |
| JPS62135279A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波モ−タ |
| JPS62239875A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-20 | Taga Electric Co Ltd | 超音波振動子の駆動制御方法 |
| US5006749A (en) * | 1989-10-03 | 1991-04-09 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for using ultrasonic energy for moving microminiature elements |
-
1983
- 1983-10-20 JP JP58197386A patent/JPS6091874A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135278A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波振動子の駆動方法 |
| JPS62135279A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波モ−タ |
| JPS62239875A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-20 | Taga Electric Co Ltd | 超音波振動子の駆動制御方法 |
| US5006749A (en) * | 1989-10-03 | 1991-04-09 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for using ultrasonic energy for moving microminiature elements |
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