(57)【要約】【課題】扁平で薄型化可能な駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置１０は、回転軸４３に軸止される外径の異なる円盤状のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃを有するローター車４０と、交流電圧を印加することにより面内振動し、ローター車４０を回転する板状の振動体１３０と、ローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃのいずれかの外周側面に振動体１３０を一定の付勢力で当接させる振動体付勢部材７０と、振動体１３０の駆動制御を行う制御回路部６０と、ローター車４０と、振動体１３０と、振動体付勢部材７０と、制御回路部６０とを収納する第１機枠２０と第２機枠３０とからなる筐体とを備えている。複数のローターのいずれかを選択し、振動体１３０を当接させることにより、ローター車４０の回転速度を切換えることができる。【選択図】図９
2010246177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸に軸止される円盤状のローターと、
交流電圧を印加することにより面内振動して前記ローターを回転する板状の振動体と、
前記振動体を一定の付勢力で前記ローターの外周側面に当接させる振動体付勢部材と、
前記振動体の駆動制御を行う制御回路部と、
前記ローターと、前記振動体と、前記振動体付勢部材と、前記制御回路部とを収納する
筐体と、
前記筐体から外部に突設され、且つ前記ローターの回転が伝達される伝達軸と、
が備えられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の駆動装置において、
外径の異なる複数の前記ローターを有し、そのいずれかに前記振動体を当接させること
を特徴とする駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の駆動装置において、
前記複数のローターが、前記筐体の底面方向から外径が小さいものから大きいものに順
次積み重ねて配設されていることを特徴とする駆動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の駆動装置において、
前記複数のローターのうち選択されたローターと、前記振動体との厚さ方向の当接位置
を合わせるスペーサーが設けられていることを特徴とする駆動装置。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置において、
前記振動体付勢部材は、前記複数のローターそれぞれの外径に合わせて平面方向の位置
を移動して配設可能であることを特徴とする駆動装置。
【請求項６】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記伝達軸が、前記ローターの回転軸と共通であることを特徴とする駆動装置。
【請求項７】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記ローターと前記伝達軸との間に、減速機構または増速機構を有することを特徴とす
る駆動装置。
【請求項８】
請求項１に記載の駆動装置において、
前記振動体が、圧電素子と、前記圧電素子に設けられる複数の電極とを有し、
接続切換手段により前記複数の電極を２状態に接続切換えすることで前記振動体の振動
方向を切換え、前記ローターの回転方向を切換えることを特徴とする駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローターを振動体の振動により回転する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転力を取り出す駆動装置としては、電磁モーターを駆動源として減速ギアまた
は増速ギアとを組み合わせた駆動装置が一般的であった。
【０００３】
このような駆動装置に対して、近年、超音波モーターを利用してローターを回転する超
音波モーターが開発されている。このような超音波モーターとしては、ローターに軸方向
の振動を与える第１の圧電素子と、接線方向に振動を与える第２の圧電素子を備え、第１
の圧電素子と第２の圧電素子とを同時に振動することによって、ローターを回転するとい
うものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、面内振動をする板状の振動体をローター外周側面に当接させて、振動体の振動に
よりローターを回転させる駆動装置というものが提案されている（例えば、特許文献２参
照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２０７７６４号公報
【特許文献２】特開２００５−７３４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電磁モーターを用いた駆動装置では、減速ギアまたは増速ギアを有しているため
小型化が困難である。また、駆動時に電磁ノイズを発生する他、外部の電磁ノイズの影響
を受けることがあるという課題を有していた。
【０００７】
特許文献１の駆動装置は、構成部品数が多く複雑な構造であり、形態も筒形状になり小
型化が困難であり、他の機器への取り付けに関してスペース効率が悪いという課題を有し
ている。
【０００８】
また特許文献２の駆動装置は、薄型化が可能であり、電磁ノイズの影響も受けない。し
かしながら、この駆動装置のローター回転速度は振動体の振動周波数とローターの外径に
よって一義的に決定されるため、駆動装置として汎用的に用いるためには、ローターの回
転速度を選択できることが求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態または適用例として実現することが可能である。
【００１０】
［適用例１］本適用例に係る駆動装置は、回転軸に軸止される円盤状のローターと、交
流電圧を印加することにより面内振動して前記ローターを回転する板状の振動体と、前記
振動体を一定の付勢力で前記ローターの外周側面に当接させる振動体付勢部材と、前記振
動体の駆動制御を行う制御回路部と、前記ローターと、前記振動体と、前記振動体付勢部
材と、前記制御回路部とを収納する筐体と、前記筐体から外部に突設され、且つ前記ロー
ターの回転が伝達される伝達軸と、が備えられていることを特徴とする。
【００１１】
本適用例による駆動装置は、振動体の振動によりローターを回転することから、電磁ノ
イズを発生することも、外部の電磁ノイズの影響を受けることがない。
【００１２】
また、本適用例の駆動装置は、ローターと振動体と振動体付勢部材と制御回路部とこれ
らを収納する筐体からなり、構成部品数が少なく構造が簡単であり、薄型化、小型化を実
現できる。
【００１３】
詳しくは実施の形態で説明するが、ローターは振動体との当接部の摩擦力によって回転
される。従って、振動体付勢部材を用いることによって振動体をローターに一定の付勢力
で当接させることから、ローターを安定した回転速度で回転させることができる。
【００１４】
さらに、伝達軸を筐体の外部に突設することにより、ローターの回転力（つまり、動力
）を筐体外部に取出すことができ、他の機器への動力伝達を容易に行うことができる。
【００１５】
［適用例２］上記適用例にかかる駆動装置は、外径の異なる複数の前記ローターを有し
、そのいずれかに前記振動体を当接させることが好ましい。
【００１６】
振動体の振動周波数を一定にした場合、ローターの回転速度はローターの外径によって
決定される。従って、外径が異なる複数のローターを同一軸に設け、所望の回転速度に対
応するローター外径のものを選択して振動体を当接することにより、所望の回転速度を有
する駆動装置を実現することができる。
【００１７】
［適用例３］上記適用例にかかる駆動装置は、前記複数のローターが、前記筐体の底面
方向から外径が小さいものから大きいものに順次積み重ねて配設されていることが望まし
い。
【００１８】
このような構成にすれば、ローター以外の構成要素の一部をローター外径の大きいもの
の下部に交差するように筐体の底面に配設できるため、スペースの効率的な活用が可能で
、小型化に有効である。
【００１９】
［適用例４］上記適用例にかかる駆動装置は、前記複数のローターのうち選択されたロ
ーターと前記振動体との厚さ方向の当接位置を合わせるスペーサーが設けられていること
が望ましい。
【００２０】
このようにすれば、ローター位置に対応した厚さのスペーサーを用意しておくことによ
り、他の構成要素の変更なしに、ローターと振動体との厚さ方向の当接位置を容易に合わ
せることができる。
【００２１】
［適用例５］上記適用例にかかる駆動装置は、前記振動体付勢部材が、前記複数のロー
ターそれぞれの外径に合わせて平面方向の位置を移動して配設可能であることが望ましい
。
【００２２】
このようにすれば、複数のローター外径それぞれに対して共通の振動体付勢部材を用い
、ローター外径それぞれに対応して一定の付勢力を付勢させることができる。
【００２３】
［適用例６］上記適用例にかかる駆動装置は、前記伝達軸が、前記ローターの回転軸と
共通であることが望ましい。
【００２４】
外部に動力を取出す伝達軸とローターの回転軸とを共通にすることで、他の伝達要素が
不要となり、シンプルな構成の駆動装置を実現できる。
【００２５】
［適用例７］上記適用例にかかる駆動装置は、前記ローターと前記伝達軸との間に、減
速機構または増速機構を有することが好ましい。
ここで、減速機構及び増速機構としては、例えば、減速ギアまたは増速ギアを採用でき
る。
【００２６】
このようにすれば、振動体の振動周波数及びローター外径を一定にした状態で、伝達軸
の回転数の異なる駆動装置を提供できる。減速ギアを用いる場合は、伝達軸の回転速度を
遅くすると共に、伝達軸の回転トルクを大きくすることができる。また、増速ギアを用い
る場合には、伝達軸の回転速度を速くすることができる。
【００２７】
［適用例８］上記適用例に係る駆動装置は、前記振動体が、圧電素子と、前記圧電素子
に設けられる複数の電極とを有し、接続切換手段により前記複数の電極を２状態に接続切
換えすることで前記振動体の振動方向を切換え、前記ローターの回転方向を切換えること
が好ましい。
ここで、接続切換手段としては、例えば、２状態切換えスイッチを採用することができ
る。
【００２８】
振動体は、圧電素子の伸縮により振動が励起される。従って、圧電素子に設けられる複
数の電極を選択的に接続することにより、圧電素子の伸縮方向が変わり、そのことにより
振動体の振動方向が変わる。振動体の振動方向を切換えることによって、ローターの回転
方向を容易に変えることができ、正逆回転可能な駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１に係る駆動装置の構成を示す平面図。
【図２】実施形態１に係るローターと振動体の関係を示す断面図。
【図３】実施形態１に係る振動体の保持構造を示す部分断面図。
【図４】実施形態１に係るローターと振動体との当接部を示す部分断面図。
【図５】実施形態１に係る振動体付勢部材を示す部分断面図。
【図６】実施形態１に係る振動体の構成を示す斜視図。
【図７】実施形態１に係る振動体の作用を模式的に示す説明図。
【図８】実施形態２に係る駆動装置を示す平面図。
【図９】実施形態２の実施例１に係る駆動装置を示す部分断面図。
【図１０】実施形態２の実施例２に係る駆動装置のローターと振動体との関係を示す部分断面図。
【図１１】実施形態２の実施例２に係る振動体付勢部材の固定構造について示す部分断面図。
【図１２】実施形態２の実施例３に係る駆動装置のローターと振動体との関係を示す部分断面図。
【図１３】実施形態２の実施例３に係る振動体付勢部材の固定構造について示す部分断面図。
【図１４】実施形態３の実施例１に係る駆動装置の平面図。
【図１５】実施形態３の実施例１に係る駆動装置の部分断面図。
【図１６】実施形態３の実施例２に係る駆動装置を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
なお、以下の説明で参照する図は、図示の便宜上、部材ないし部分の縦横の縮尺は実際
のものとは異なる模式図である。
（実施形態１）
【００３１】
図１は、実施形態１に係る駆動装置の構成を示す平面図、図２はローターと振動体の関
係を示す断面図、図３は振動体の保持構造を示す部分断面図、図４はローターと振動体と
の当接部を示す部分断面図、図５は振動体付勢部材を示す部分断面図である。
【００３２】
まず、図１を参照して駆動装置１０の構成について説明する。駆動装置１０は、円盤状
のローター４１を有するローター車４０と、板状の振動体１３０と、ローター４１の外周
側面に振動体１３０の端部に形成される突起部１３３ａを一定の付勢力で当接させる振動
体付勢部材７０と、振動体１３０の駆動制御を行う制御回路部６０と、これらを収納する
筐体としての第１機枠２０及び第２機枠３０とから構成されている。なお、図１は、第２
機枠３０を透視した状態を表している。
【００３３】
ローター車４０、振動体１３０、振動体付勢部材７０及び制御回路部６０は、第１機枠
２０の底面２２に分散して配設されている。なお、振動体１３０は振動体保持部材５０に
よって保持されている。
【００３４】
次に、ローター４１と振動体１３０との関係について図１、図２を参照して説明する。
ローター車４０は、回転軸４３に円盤状のローター４１が軸止されて構成されており、第
１機枠２０に設けられる軸受９７と第２機枠３０に設けられる軸受９６によって軸支され
ている。
【００３５】
振動体１３０は、振動体保持部材５０に腕部１３３ｂを振動体固定軸５５，５６に固定
された状態で、突起部１３３ａがローター４１の外周側面に当接されている。なお、振動
体１３０の保持構造については、図３を参照して後述する。
【００３６】
制御回路部６０は、第１機枠２０の底面２２に固着された回路基板６２（平面形状の図
示は省略する）の表面に接続固定されている。
【００３７】
制御回路部６０には、電圧制御回路や発振回路等（共に図示せず）が含まれる。電圧制
御回路は電源リード６１に接続され、外部の電源からの供給電圧の安定化制御を行う。ま
た、発振回路は振動体１３０の複数の電極（図６、参照）と接続される。
【００３８】
ローター車４０、振動体１３０、振動体付勢部材７０及び制御回路部６０は、第１機枠
２０と第２機枠３０によって形成される空間２１内に収容されている。第２機枠３０は蓋
部材であって、第１機枠２０の縁部２３に密接するよう固定螺子９２によって固定され（
図５も参照する）、駆動装置１０が完成される。
【００３９】
ローター４１の回転軸４３は、第１機枠２０を貫通して外部に突設される。従って、本
実施形態では、回転軸４３は回転力（動力）を外部に取出すための伝達軸である。図１、
図２では、駆動装置１０を他の機器に取り付ける場合の１例を例示している。ここでは、
機器の駆動装置取り付け部材１１０に、固定螺子９１を用いて羅着可能な構造としている
。
【００４０】
回転軸４３には、一部が平面でカットされた連結部４４が形成されており、回転力を歯
車等に伝達可能な構成である。なお、連結部の形状としては、軸方に垂直な断面形状を多
角形、またはローレット形状としてもよい。
【００４１】
次に、振動体の保持構造について図１、図３を参照して説明する。振動体１３０には、
一対の腕部１３３ｂが突設されている。振動体１３０は、この腕部１３３ｂの先端部にお
いて振動体固定軸５５，５６によって振動体保持部材５０に圧入固定される。
【００４２】
なお、振動体固定軸５５は、振動体保持部材５０から突出しない。また、振動体固定軸
５６は振動体保持部材５０に圧入され振動体１３０を固定すると共に、先端部の回動軸部
５７が振動体保持部材５０を貫通して第１機枠２０内に突設される。ここで、回動軸部５
７は第１機枠２０に対して回動可能である。従って、振動体１３０は振動体保持部材５０
と共に振動体保持部材５０に固定された状態で、回動軸部５７を回転軸として回動可能で
ある。
【００４３】
次に、ローター４１と振動体１３０との当接部について図４を参照して説明する。ロー
ター４１の外周側面には溝４２が形成されている。溝４２は図示したように正面視略円弧
形状をしている。この円弧形状部分が振動体（突起部１３３ａ）との当接面である。
【００４４】
突起部１３３ａは、ローター４１の厚さの略中央に配設される。そして、突起部１３３
ａは、溝４２の当接面の断面方向中央に当接される。なお、振動体１３０の総厚さは、ロ
ーター４１の厚さよりも薄くすることがより好ましい。
【００４５】
次に、振動体付勢部材の構造について図１、図５を参照して説明する。図１に示すよう
に、振動体付勢部材７０は、固定部７１と、固定部７１に連続するばね部７２と、ばね部
７２の先端に形成される付勢部７３とから構成されている。
【００４６】
振動体付勢部材７０は、固定部７１において、第１機枠２０に植立された案内軸７５に
よって位置規制されると共に、固定螺子９３によって第１機枠２０の底面２２に固定され
ている。ばね部７２は、湾曲した梁形状をしており平面方向に撓むことが可能であり、先
端部には曲げ起こされた付勢部７３が形成されている。付勢部７３は、振動体固定軸５５
の外周側面に当接する高さに設定されている。
【００４７】
続いて、振動体付勢部材７０の作用について図１を参照して説明する。振動体付勢部材
７０は、第１機枠２０に固定された状態で、付勢部７３が振動体固定軸５５に当接する。
この際、ばね部７２が撓むよう形状設定されていることから、付勢部７３は、ばね部７２
の弾性力で振動体固定軸５５を押動する。
【００４８】
ここで、振動体１３０は振動体保持部材５０に固定された状態で、回動軸部５７を回転
軸として反時計回りに回動される。こうして、振動体１３０（突起部１３３ａ）は、ロー
ター４１の外周側面（溝４２の当接面）に一定の付勢力で付勢される。
【００４９】
続いて、本実施形態に係る駆動装置１０の駆動について説明する。まず、振動体１３０
の構成と、作用について図６、図７を参照して説明する。
図６は、振動体の構成を示す斜視図である。図６に示すように、振動体１３０は、ほぼ
長方形の薄板形状をしている。振動体１３０は、補強板１３３の表面に板状の圧電素子１
３４、圧電素子１３４の表面に電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅ
が密着形成されている。
【００５０】
補強板１３３の裏面には、板状の圧電素子１３５が密着され、圧電素子１３５の表面に
電極１３２が密着されている。電極１３１ａは、圧電素子１３４の幅方向中央に長さ方向
全体にわたって形成され、電極１３１ｂ，１３１ｃは電極１３１ａを挟んで対角方向に配
設形成される。また、電極１３１ｄ，１３１ｅは電極１３１ａを挟んで対角方向に、電極
１３１ｂ，１３１ｃに相対するように配設形成される。
【００５１】
図示は省略するが、電極１３２は、補強板１３３を挟んで電極１３１ａ，１３１ｂ，１
３１ｃ，１３１ｄ，１３１ｅに対して面対称となるように形成されている。なお、電極１
３１ａ、１３２は省略してもよい。
【００５２】
圧電素子１３４，１３５の材料としては特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリ
弗化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等を用いることができる。
【００５３】
補強板１３３は、圧電素子１３４，１３５に対する共通電極としての機能と、振動体１
３０の全体を補強する機能を有しており、振動体１３０が過振幅または外力等によって損
傷することを防止する。補強板１３３の材料としては特に限定されないが、例えば、ステ
ンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅
系合金等の金属材料であることが望ましい。
【００５４】
圧電素子１３４，１３５は、補強板１３３よりも厚いものであることが好ましい。これ
により、振動体１３０をより高い効率で振動させることができる。
【００５５】
補強板１３３の長手方向端部には、突起部１３３ａが一体的に形成されている。なお、
突起部１３３ａは、補強板１３３の中央部（中心線Ｇ：図７参照）に略半円形状に形成さ
れている。
【００５６】
また、補強板１３３の長さ方向の中央両側には、一対の腕部１３３ｂが突設されており
、腕部１３３ｂの先端部には固定部１３３ｃが形成されている。振動体１３０は、この固
定部１３３ｃを振動体保持部材５０に振動体固定軸５５，５６を用いて固定される（図３
、参照）。つまり、振動体１３０は、腕部１３３ｂによって支持されている。これにより
、振動体１３０は自由に面内振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。
なお、電極１３１ｂと電極１３１ｃ、電極１３１ｄと電極１３１ｅは、それぞれ電気的
に接続されている。
【００５７】
次に、振動体１３０の作用について図６、図７を参照して説明する。
図６に示すように、電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと、補強板１３３との間に交流
電圧を印加すると、電極１３１ａの下面範囲の圧電素子１３４は矢印Ｘで表すように長手
方向に伸縮し、縦振動を行う。
【００５８】
そして、電極１３１ｂ，１３１ｃの下面範囲の圧電素子１３４も長手方向に伸縮するが
、それぞれが圧電素子１３４の対角方向に配設されているため、矢印Ｙに示すような面内
の屈曲振動を行う。なお、図６では、電極１３１ｄ，１３１ｅには電圧が印加されていな
い場合を表している。
【００５９】
なお、圧電素子１３５においても、電極１３２（電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと
面対称で形成された）に同様の交流電圧が印加される。
【００６０】
従って、振動体１３０は、主に長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを共振さ
せ、突起部１３３ａを楕円振動させる。以下、この点について説明する。
【００６１】
図７は振動体の作用を模式的に示す説明図である。
図７に示すように、振動体１３０がローター４１を回転駆動するとき、突起部１３３ａ
は、ローター４１から反力ｆを受ける。従って、振動体１３０は、この反力ｆによって面
内方向に屈曲するように変形、振動する。なお、図７は、振動体１３０の変形を誇張して
表している。
【００６２】
印加電圧の周波数、振動体１３０の形状・大きさを適宜選択することで、この屈曲振動
の周波数と縦振動の周波数とが共振し、振幅が大きくなると共に、突起部１３３ａは、図
７中の矢印ｒにて表すように、ほぼ楕円に沿って変位（楕円振動）する。
【００６３】
これにより、振動体１３０の１回の振幅において、突起部１３３ａが伸張しローター４
１を回転方向に送るときには、突起部１３３ａがローター４１により強い力で圧接される
。また、突起部１３３ａが収縮し戻るときには、ローター４１との摩擦力を低減または消
滅させることができるため、振動体１３０の振動をローター４１の回転運動により高い効
率で変換することができる。
【００６４】
なお、振動体１３０は、振動体付勢部材７０の弾性力によって、突起部１３３ａがロー
ター４１の外周側面に付勢されている。そこで、圧電素子１３４，１３５に前述したよう
な交流電圧を印加して振動体１３０を振動させると、ローター４１が時計回り方向（矢印
Ｒ方向）に回転する。
【００６５】
つまり、突起部１３３ａの振動変位Ｂの径方向成分Ｂ１によって、突起部１３３ａとロ
ーター４１の接触部との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｂの周方向成分Ｂ２によ
って、ローター４１が時計回り方向に回転する。
【００６６】
圧電素子１３４，１３５に印加する周波数は特に限定されないが、振動体１３０の振動
（縦振動）の共振周波数とほぼ同程度であることが好ましい。これにより、振動体１３０
の振幅が大きくなり、高い効率、高トルクでローター４１を回転駆動することができる。
【００６７】
従って、上述した本実施形態によれば、圧電素子１３４，１３５の伸縮に伴う振動体１
３０の振動によりローター４１（つまり、ローター車４０）を回転することから、電磁ノ
イズを発生することがなく、外部の電磁ノイズの影響を受けることもない。
【００６８】
また、駆動装置１０は、ローター車４０と振動体１３０と振動体付勢部材７０と制御回
路部６０とこれらを収納する筐体（第１機枠２０と第２機枠３０）からなり、構成部品数
が少なく構造が簡単で薄型化、小型化を実現できる。
【００６９】
具体的には、ローター４１の外径を４ｍｍ、厚さ０．４ｍｍ、振動体の平面サイズを２
ｍｍ×７ｍｍとしたときに、駆動装置の平面サイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
程度の大きさで、筐体から突出物がない箱型の駆動装置を実現できる。
【００７０】
また、ローター４１は振動体１３０との当接部の摩擦によって回転される。従って、振
動体付勢部材７０によって振動体１３０をローター４１に一定の付勢力で圧接することに
より、ローター４１を安定した回転速度で回転させることができる。
【００７１】
また、ローター４１の回転軸４３の先端部と外部に動力を取り出す伝達軸とを共通にす
ることで、他の伝達要素が不要となり、シンプルな構成の駆動装置を実現できる。
【００７２】
また、回転軸４３の一部（伝達軸）を筐体の外部に突設することにより、ローター４１
の回転力（つまり、動力）を筐体外部に取出すことができ、他の機器の回転伝達機構への
連結を容易に行うことができる。さらに、第１機枠２０と第２機枠３０をプラスチック製
とすれば、軽量化も実現できる。
（実施形態２）
【００７３】
続いて、実施形態２に係る駆動装置について図面を参照して説明する。実施形態２は、
ローター車が、回転軸と外径の異なる複数のローターを有し、複数のローターのいずれか
を選択して振動体を当接させ、複数の回転速度を得ることを特徴とする。実施形態１と異
なる箇所を中心に説明する。なお、同じ機能を有する構成要素には同じ符号を付して説明
する。
【００７４】
図８は、実施形態２に係る駆動装置を示す平面図である。なお、図８は第２機枠を透視
した状態を表し、以降説明する実施例１〜実施例３を併せて図示している。
（実施形態２の実施例１）
【００７５】
図９は、実施例１に係る駆動装置を示す部分断面図である。図８、図９において、ロー
ター車４０は、３個のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃと回転軸４３とから構成されてい
る。そして、３個のローターそれぞれが筐体の一部である第１機枠２０の底面２２方向か
ら外径が小さいものから大きいものに順次積み重ねて配設されている。本実施例では、各
ローターの外径は、４１ａ＜４１ｂ＜４１ｃとなるように設定され、第１機枠２０の底面
２２からローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃの順に回転軸４３に軸止されている。
【００７６】
実施例１は、最も外径が小さいローター４１ａに振動体１３０を当接させた状態である
。ローター４１ａの外周側面には振動体１３０の突起部１３３ａ（図示１３３ａ‐１）が
当接されている。ここで、振動体１３０と振動体保持部材５０の形状、及び固定構造は実
施形態１（図１，３、参照）と同じであり、ローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃの外周部に
は、実施例１と同様な溝４２（図４、参照）が形成されている。
【００７７】
また、振動体付勢部材７０（図示７０‐１）の各部は、実施形態１とはスペースを有効
に活用するために形状は異なるが、同様な機能を有している。具体的には、振動体付勢部
材７０は、固定部７１と、固定部７１に連続するばね部７２と、ばね部７２の先端に形成
される付勢部７３（図示７３‐１）とから構成されている。
【００７８】
振動体付勢部材７０の固定構造は実施形態１（図５、参照）と同じであり説明を省略す
るが、固定部７１において、第１機枠２０に植立された案内軸７５（図示７５‐１）によ
って位置規制されると共に、固定螺子９３（図示９３‐１）によって第１機枠２０に固定
されている。
【００７９】
そして、振動体付勢部材７０の付勢部７３（図示７３‐１）が振動体固定軸５５（図示
５５‐１）に押動して振動体１３０を、振動体固定軸５６（図示５６−１）を回転軸とし
て回動し、ローター４１ａに付勢する。
つまり、この実施例１は、前述した実施形態１と同じ構成といえる。
【００８０】
なお、図示したように、制御回路部６０の一部は、ローター４１ｃの下部に交差する位
置に配設されているが、このように配設すれば駆動装置１０の厚さには影響させることが
なく、スペースを有効に活用でき、小型化に寄与する。
（実施形態２の実施例２）
【００８１】
図１０は、実施例２に係る駆動装置のローターと振動体との関係を示す部分断面図であ
る。図８，１０を参照して説明する。実施例２は、ローター外径が中間サイズのローター
４１ｂに振動体１３０の突起部１３３ａ（図示１３３ａ‐２）を当接させた状態を例示し
ている。振動体１３０と振動体保持部材５０の構成、及び両者の固定構造は実施形態１と
同じであるため説明を省略する。
【００８２】
実施例２では、複数のローターのうち選択されたローター４１ｂと振動体１３０との厚
さ方向の当接位置を合わせるためのスペーサー１００が設けられている。このスペーサー
１００を設けることにより、ローター４１ｂと振動体１３０との当接高さを調整する。
【００８３】
スペーサー１００は板部材であって、２本の案内軸９５によってローターに対する平面
位置を正確に規制し、２本の固定螺子９４によって第１機枠２０に固定されている（図１
１も参照する）。
【００８４】
また、ローターの外径は、４１ａ＜４１ｂの関係にあるため、実施例１と同じ付勢力を
得るために、振動体１３０はその径差に相当する分移動させる。具体的には、振動体１３
０は振動体保持部材５０と共に、振動体１３０の中心線Ｇがローターの回転中心Ｐ方向に
向かう直線上に移動させる。従って、振動体付勢部材７０（図示７０‐２）も振動体１３
０と同じ方向に同じ距離を平行移動させることで、振動体１３０のローター付勢力を実施
例１の場合と同じにすることができる。
【００８５】
振動体１３０及び振動体保持部材５０とは、実施形態１と共通に用いることができ、ス
ペーサー１００の上面に載置され、振動体固定軸５６（図示５６−２）においてスペーサ
ー１００に固定される。この際、振動体１３０及び振動体保持部材５０は、振動体固定軸
５６（回動軸部５７）に対して回動可能である。
【００８６】
次に、振動体付勢部材について説明する。
図１１は、振動体付勢部材の固定構造について示す部分断面図である。図８、図１１に
おいて、本実施例における振動体付勢部材７０は、上述した実施例１と共通使用が可能で
あって、スペーサー１００の上面に載置された状態で、付勢部７３（図示７３−２）は振
動体固定軸５５（図示５５−２）の側面に当接している。
【００８７】
そして、第１機枠２０に植立された案内軸７５（図示７５−２）によって位置規制され
たうえ、固定螺子９３（図示９３−２）にて第１機枠２０に固定されている。
続いて、本実施形態の実施例３について図面を参照して説明する。
（実施形態２の実施例３）
【００８８】
図１２は、実施例３に係る駆動装置のローターと振動体との関係を示す部分断面図であ
る。実施例３は、外径の大きさが最大のローター４１ｃに振動体１３０の突起部１３３ａ
（図示１３３ａ‐３）を当接させた状態である。図８，１２を参照して説明する。振動体
１３０と振動体保持部材５０の構成、及び両者の固定構造は実施形態１と同じであるため
説明を省略する。
【００８９】
実施例３では、複数のローターのうち選択されたローター４１ｃと振動体１３０との厚
さ方向の当接位置を合わせるためのスペーサー１０１が設けられている。このスペーサー
１０１を設けることにより、ローター４１ｃと振動体１３０との当接高さを調整する。
【００９０】
スペーサー１０１は、実施例２のスペーサー１００に対して厚さのみが異なる板部材で
あって、実施例２と同様に、２本の案内軸９５によってローターに対する平面位置を正確
に規制し、２本の固定螺子９４によって第１機枠２０に固定されている（図１３も参照す
る）。
【００９１】
また、ローターの外径は、４１ａ＜４１ｂ＜４１ｃの関係にあるため、実施例１と同じ
付勢力を得るために、振動体１３０はその径差に相当する分移動させる。具体的には、振
動体１３０は振動体保持部材５０と共に、振動体１３０の中心線Ｇがローターの回転中心
Ｐ方向に向かう直線上に移動させる。従って、振動体付勢部材７０（図示７０‐３）も振
動体１３０と同じ方向に同じ距離を平行移動させることで、振動体１３０のローター付勢
力を実施例１の場合と同じにすることができる。
【００９２】
振動体１３０及び振動体保持部材５０とは、実施形態１と共通に用いることができ、ス
ペーサー１０１の上面に載置され、振動体固定軸５６（図示５６−３）においてスペーサ
ー１０１に固定される。この際、振動体１３０及び振動体保持部材５０は、振動体固定軸
５６（回動軸部５７）に対して回動可能である。
【００９３】
次に、振動体付勢部材について説明する。
図１３は、振動体付勢部材の固定構造について示す部分断面図である。図８、図１３に
おいて、本実施例における振動体付勢部材７０は、上述した実施例１、実施例２と共通使
用が可能であって、スペーサー１０１の上面に載置された状態で、付勢部７３（図示７３
−３）は振動体固定軸５５（図示５５−３）の側面に当接している。
【００９４】
そして、第１機枠２０に植立された案内軸７５（図示７５‐３）に位置規制されたうえ
、固定螺子９３（図示９３−３）にて第１機枠２０に固定されている。
【００９５】
以上説明した実施形態２では、外径の異なる３個のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃを
有し、そのいずれかのローターを選択して振動体１３０にて回転する構成である。ここで
、ローター４１ａの外径を４ｍｍ、ローター４１ｂの外径を６ｍｍ、ローター４１ｃの外
径を８ｍｍとしたときに、振動体の振動周波数を一定にした場合において、ローター４１
ｃの回転速度＝（４／８）×ローター４１ａの回転速度＝（６／８）×ローター４１ｂの
回転速度の関係となる。
【００９６】
また、実施形態２による駆動装置１０のサイズは、実施形態１のサイズに対して、外径
の異なるローター３個で構成されていることから若干大きくなるものの、平面サイズは２
０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ程度にすることが可能である。
【００９７】
従って、実施形態２による駆動装置１０は、ローター車４０が、回転軸４３と、外径の
異なる複数のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃとを有し、ローター４１ａ，４１ｂ，４１
ｃのいずれかに振動体１３０を当接させる構成である。
【００９８】
振動体１３０の振動周波数を一定にした場合、ローターの回転速度はローターの外径に
よって決定される。従って、外径が異なる複数のローターを同一回転軸に設け、所望の回
転速度に対応するローターを選択して振動体１３０を当接することにより、所望の回転速
度を有する駆動装置１０を実現することができる。
【００９９】
振動体の振動周波数は、振動体の縦振動の共振周波数に合わせるため、発振回路の構成
にも影響することから簡単に変更することは難しい。従って、ローターの外径寸法を変え
ることでローターの回転速度を変えられることは駆動装置として有効な手段である。
【０１００】
また、ローター車４０は、複数のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃを、第１機枠２０の
底面２２方向から外径が小さいものから大きいものに順次積み重ねて配設している。この
ような構成にすれば、ローター以外の構成要素（例えば、制御回路部６０）の一部をロー
ター外径の大きいものの下部に交差するよう配設できるため、スペースの効率的な活用が
可能で、小型化に有効である。
【０１０１】
また、スペーサー１００（またはスペーサー１０１）により、複数のローター４１ａ，
４１ｂ，４１ｃのうち選択されたローターと振動体１３０との厚さ方向の当接位置を合わ
せている。具体的には、ローター４１ａの場合はスペーサーを必要とせず、ローター４１
ｂの場合はスペーサー１００、ローター４１ｃの場合はスペーサー１０１というように、
平面形状は同じで、厚さのみ異なるスペーサーを使用すればよい。このことにより、他の
構成要素の変更なしに、ローターと振動体との厚さ方向の当接位置を容易に合わせること
ができる。
【０１０２】
また、振動体付勢部材７０を、複数のローター４１ａ，４１ｂ，４１ｃそれぞれの外径
寸法に対応して、その径差分だけ移動させた位置に配設可能な構成としている。従って、
複数のローター外径に対して共通の振動体付勢部材を用い、ローター外径それぞれに対応
して一定の付勢力を付勢させることができる。
【０１０３】
さらに、駆動装置１０の外部の回転力（駆動力）を取り出すための伝達軸を、ローター
車４０の回転軸４３と共通軸とすることにより、他の伝達要素が不要となり、シンプルな
構成の駆動装置を実現できる。
【０１０４】
このように、本実施形態によれば、スペーサーにより振動体１３０及び振動体付勢部材
７０の高さ、及び平面位置を調整でき、複数のローター回転速度に切換え可能な、扁平で
小型の駆動装置１０を提供することができる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、３個の外径の異なるローターを有する駆動装置を例示して説明
したが、ローターの数はこれに限定されず、２個でも３個以上であってもよい。
また、ローターの回転軸への配設順序もローター外径小から大へ順次配設しなくても任
意の順序に配設することができる。
（実施形態３）
【０１０６】
続いて、実施形態３に係る駆動装置について図面を参照して説明する。実施形態３は、
ローター車と伝達軸との間に、減速機構または増速機構を有することを特徴としている。
実施形態３は、減速機構及び増速機構に係る構成以外は前述した実施形態１及び実施形態
２の構造に適合可能であるが、実施形態１を例示して説明する。
（実施形態３の実施例１）
【０１０７】
図１４は、本実施形態の実施例１に係る駆動装置の平面図、図１５は部分断面図であり
、減速機構として減速ギアを用いた１実施例である。実施形態１との相違箇所を中心に説
明する。図１４、図１５において、ローター車４０は、回転軸４５とローター４１とから
構成されている。そして、回転軸４５には、ピニオン４５ａが形成されている。
【０１０８】
ローター車４０は、ピニオン４５ａが、第１機枠２０の貫通孔３１を貫通して突設され
、第１機枠２０の裏面側に設けられる第３機枠３６に設けられる軸受９７と第２機枠３０
に設けられる軸受９６により軸支されている。貫通孔３１は、実施形態１（図２、参照）
に図示する軸受９７を第１機枠２０から取り除くことで開口できる。
【０１０９】
さらに、ローター車４０に隣接して駆動車１０２が設けられている。駆動車１０２は、
駆動車軸１０４と、駆動車軸１０４に軸止される駆動歯車１０３とから構成されている。
そして、第１機枠２０に設けられる軸受９９と第３機枠３６に設けられる軸受９８によっ
て軸支されている。
【０１１０】
ピニオン４５ａと駆動歯車１０３とは互いに歯合して、ローター４１の回転力を駆動車
１０２に伝達する。駆動車軸１０４には、一部が平面でカットされた連結部１０５が形成
され第３機枠３６から突出されている。そして、駆動車軸１０４は駆動装置１０から外部
の歯車等の伝達機構に回転力を伝達するための連結部となる伝達軸である。なお、連結部
の形状としては、断面形状を多角形、またはローレット形状であってもよい。
なお、第３機枠３６は、図示しない固定螺子によって第１機枠２０の周縁部に固定され
る。
【０１１１】
ここで、仮にピニオン４５ａのピッチ円径に対して駆動歯車１０３のピッチ円径を３倍
にすれば、駆動車１０２の回転速度はローター４１の回転速度に対して１／３減速となる
。
なお、ピニオン４５ａと駆動歯車１０３の減速比は任意に設定することができる。また
、ローター４１と駆動車１０２の間に複数の減速ギアを設ける構造とすることができる。
（実施形態３の実施例２）
【０１１２】
続いて、ローターと伝達軸との間に増速ギアを用いた１実施例について図面を参照して
説明する。
図１６は、実施例２に係る駆動装置を示す断面図である。上述した実施例１との相違箇
所を中心に説明する。図１６において、ローター車４０は、回転軸４５とローター４１と
ローター歯車４６とから構成されている。
【０１１３】
ローター歯車４６は、回転軸４５の段部とＥリング４７（またはＣリング）によって回
転軸４５に軸止されている。Ｅリング４７は、回転軸４５の段部からローター歯車４６の
厚さ分離間した位置に形成される溝４５ｂに嵌着することでローター歯車４６の軸方向の
位置規制を行う。
【０１１４】
また、回転軸４５とローター歯車４６には互いに嵌着し合う凹凸が設けられており、回
転軸４５にローター歯車４６を嵌着することで、回転軸４５とローター歯車４６とは一体
で回転する。なお、回転軸４５とローター歯車４６とは軸方向に着脱可能である。つまり
、回転軸４５にＥリング４７を取り付け、または取り外しすることで着脱可能である。
【０１１５】
そして、ローター車４０は、第２機枠３０に設けられる軸受９６と、第３機枠３６に設
けられる軸受９７によって軸支されている。
【０１１６】
さらに、ローター車４０に隣接して駆動車１０２が設けられている。駆動車１０２は、
駆動車軸１０４と、駆動車軸１０４に形成されるピニオン１０６とから構成されている。
そして、第１機枠２０と第３機枠３６に設けられる軸受９８によって軸支されている。
【０１１７】
ローター歯車４６とピニオン１０６とは互いに歯合して、ローター４１の回転力を駆動
車１０２に伝達する。駆動車軸１０４には、一部が平面でカットされた連結部１０５が形
成され第３機枠３６から突出されている。従って、駆動車軸１０４は駆動装置１０から外
部の歯車等の伝達機構に回転力を伝達するための連結部となる伝達軸である。なお、連結
部の形状としては、断面形状を多角形、またはローレット形状であってもよい。
【０１１８】
ここで、仮にローター歯車４６のピッチ円径に対してピニオン１０６のピッチ円径を（
１／３）倍にすれば、駆動車１０２の回転速度はローター４１の回転速度に対して３倍の
増速となる。
なお、ローター歯車４６とピニオン１０６の増速比は任意に設定することができる。ま
た、ローター歯車４６とピニオン１０６の間に複数の増速ギアを設ける構造とすることが
できる。
【０１１９】
本実施形態によれば、振動体１３０の振動周波数及びローター外径を一定にした状態で
、伝達軸（駆動車軸１０４）の回転数の異なる駆動装置１０を提供できる。減速ギアを用
いる場合は、伝達軸の回転速度を遅くすると共に、伝達軸の回転トルクを大きくすること
ができる。また、増速ギアを用いる場合には、伝達軸の回転速度を速くすることができる
。
【０１２０】
また、実施形態１に比べ、駆動車１０２及び第３機枠３６を加えた分だけ厚さが増すが
、平面サイズは実施形態１と同等の１５ｍｍ×１５ｍｍ、厚さは２．５ｍｍ程度の扁平で
小型の駆動装置を実現できる。
（実施形態４）
【０１２１】
続いて、実施形態４に係る駆動装置について図６、図７を参照して説明する。実施形態
４は、圧電素子の表面に設けられる複数の電極を選択的に２状態に接続する接続切換手段
により、振動体の振動方向を切換えることでローターの回転方向を切換えることを特徴と
する。
【０１２２】
図６に示すように、圧電素子１３４の表面には、電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ，
１３１ｄ，１３１ｅが形成されている。電極１３１ｂと電極１３１ｃ、電極１３１ｄと１
３１ｅ、は、それぞれ電気的に接続されている。そして、各電極の接続を切換えるための
接続切換手段８０を備えられている。
【０１２３】
接続切換手段８０は、本実施形態では２状態切換えスイッチを例示しており、交流電源
（具体的には、制御回路部６０の発振回路）に接続される端子８１を共通端子として、ス
イッチ８５，８６とを有している。スイッチ８５は端子８２，８３との接続を、スイッチ
８６は端子８３，８４との接続を切換えることができる。
【０１２４】
なお、電極１３１ａは端子８３に接続、電極１３１ｂは端子８２に接続、電極１３１ｅ
は端子８４に接続されている。
【０１２５】
実施形態１で説明したように、スイッチ８５が端子８２，８３に接続された状態では、
電極１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃと、補強板１３３との間に交流電圧が印加される。す
ると、電極１３１ａの下面範囲の圧電素子１３４は矢印Ｘで表すように長手方向に伸縮し
、縦振動を行う。
【０１２６】
そして、電極１３１ｂ，１３１ｃの下面範囲の圧電素子１３４も長手方向に伸縮するが
、それぞれが圧電素子１３４の対角方向に配設されているため、矢印Ｙに示すような面内
の屈曲振動を行う。
【０１２７】
このような状態では、実施形態１（図７、参照）に示すように、振動体１３０の振動に
よりローター４１は図示Ｒ方向に回転する。
【０１２８】
次に、接続切換手段８０にてスイッチ８６を端子８３，８４に接続する。この際、スイ
ッチ８５と端子８２，８３との接続は切断される。このような状態では、電極１３１ａ，
１３１ｄ，１３１ｅと、補強板１３３との間に交流電圧が印加される。すると、電極１３
１ａの下面範囲の圧電素子１３４は矢印Ｘで表すように長手方向に伸縮し、縦振動を行う
。
【０１２９】
そして、電極１３１ｄ，１３１ｅの下面範囲の圧電素子１３４も長手方向に伸縮するが
、それぞれが圧電素子１３４の対角方向に配設されているため、矢印ｙに示すような面内
の屈曲振動を行う。なお、このとき、電極１３１ｂ，１３１ｃには電圧が印加されていな
い場合を表している。
【０１３０】
このような状態では、振動体１３０の振動によりローター４１は実施形態１（図７、参
照）に示すよう方向とは逆方向（反時計回り）に回転する。
【０１３１】
振動体１３０は、圧電素子の伸縮により振動が励起される。従って、電極１３１ａ、３
１ｂ、１３１ｃの接続と、電極１３１ａ、１３１ｄ，１３１ｅの接続を選択的に接続する
ことで、圧電素子１３４（圧電素子１３５も含む）の伸縮方向を変えることにより振動方
向が変わる。このように振動体１３０の振動方向を切換えることによって、回転方向を容
易に変えることができ、正逆回転可能な駆動装置１０を実現することができる。
【０１３２】
なお、ローター４１の正転、逆転の切換えは、筐体外部に操作部材を設けて随時切換え
る構成とすることができる。または、タイマーを備え、まず正転させ、一定時間経過後に
逆転させること、または正転と逆転とを一定の時間間隔で繰り返すことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の駆動装置は、薄型化及び小型化が可能であり、精密機器の駆動源として活用で
きる他、電磁ノイズを発生しないこと、電磁ノイズの影響を受けないことから、通信機器
との組み合わせ、医療機器として使用することに高い利便性を有する。
【符号の説明】
【０１３４】
１０…駆動装置、２０…第１機枠、３０…第２機枠、４０…ローター車、４１ａ，４１
ｂ，４１ｃ…ローター、４３…回転軸、６０…制御回路部、７０…振動体付勢部材、１３
０…振動体。
【図１】
2010246177.tif 000003
【図２】
2010246177.tif 000004
【図３】
2010246177.tif 000005
【図４】
2010246177.tif 000006
【図５】
2010246177.tif 000007
【図６】
2010246177.tif 000008
【図７】
2010246177.tif 000009
【図８】
2010246177.tif 000010
【図９】
2010246177.tif 000011
【図１０】
2010246177.tif 000012
【図１１】
2010246177.tif 000013
【図１２】
2010246177.tif 000014
【図１３】
2010246177.tif 000015
【図１４】
2010246177.tif 000016
【図１５】
2010246177.tif 000017
【図１６】
2010246177.tif 000018