(57)【要約】【課題】  従来のものよりもさらに冷却効果の向上を図ることが可能となる冷却手段を備えた振動型駆動装置を提供する。【解決手段】  電気−機械エネルギー変換素子と、  前記電気−機械エネルギー変換素子に固定され、前記電気−機械エネルギー変換素子への電圧の印加により振動する振動体と、  前記振動体との加圧接触により摩擦駆動し、該摩擦駆動による回転力を出力軸に伝達する第１の被駆動体及び第２の被駆動体と、  前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体を前記振動体に前記加圧接触させる少なくとも一つの加圧部と、  気流発生手段により生じた気流が、前記加圧部、前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体の間、及び前記振動体を通じて流れることが可能に構成されている通気経路と、を有する振動型駆動装置。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギー変換素子と、
前記電気−機械エネルギー変換素子に固定され、前記電気−機械エネルギー変換素子への電圧の印加により振動する振動体と、
前記振動体との加圧接触により摩擦駆動され、該摩擦駆動による回転力を出力軸に伝達する第１の被駆動体及び第２の被駆動体と、
前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体を前記振動体に前記加圧接触させる少なくとも一つの加圧部と、
を有し、
前記加圧部、前記第１の被駆動体、第２の被駆動体、及び前記振動体は、気流発生手段により生じた気流が、前記加圧部の通気経路、前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体の間、及び前記振動体の通気経路を通じて流れることが可能に配置されている振動型駆動装置。
【請求項２】
前記振動体の通気経路は、前記振動型駆動装置の内部と外部を通じるように構成されている請求項１に記載の振動型駆動装置。
【請求項３】
前記第１の被駆動体及び前記第２の被駆動体は、それぞれ前記振動体と加圧接触するための接触部を備え、
前記第１の被駆動体及び前記第２の被駆動体は、前記振動体の通気経路を通った気流が、
前記第１の被駆動体の接触部と前記第２の被駆動体の接触部との間を通るように配置されている請求項１または２に記載の振動型駆動装置。
【請求項４】
前記振動体の通気経路は、前記被駆動体との間に形成された複数の溝部を含む請求項１乃至３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項５】
前記気流発生手段は、前記通気経路に沿って流れる気流を生じさせる手段である請求項１乃至４のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項６】
前記気流発生手段は、気流が、前記加圧部の外部側で生じるように構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項７】
前記気流発生手段は、気流が、前記振動体の外部側で生じるように構成されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項８】
前記気流発生手段が、ファンである請求項１乃至７のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項９】
前記ファンは、空気を前記加圧部の通気経路に送り込むように構成されている請求項８に記載の振動型駆動装置。
【請求項１０】
前記ファンは、空気を前記加圧部の通気経路に吸い込むように構成されている請求項８に記載の振動型駆動装置。
【請求項１１】
前記加圧部における通気経路は、前記加圧部に設けられた開口部である請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項１２】
前記開口部の形状が、涙滴形状、長丸穴形状、丸穴形状、円弧形状、角形状、のいずれかの形状を有していることを特徴とする請求項１１に記載の振動型駆動装置。
【請求項１３】
前記加圧部における通気経路は、前記加圧部の外部側の方が内部側より大きくなっている開口部を含む請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【請求項１４】
前記振動体との加圧接触により摩擦駆動し、該摩擦駆動による回転力を出力軸に伝達する第３の被駆動体を有し、
前記加圧部、前記第前記第２の被駆動体、第３の被駆動体、及び前記振動体が、前記気流発生手段により生じた気流が、前記加圧部の通気経路、前記第２の被駆動体及び第３の被駆動体の間、及び前記振動体の通気経路を通じて流れることが可能に配置されている請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の振動型駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体と被駆動体とを有し前記被駆動体を駆動する振動型駆動装置に関するものであり、特に振動型駆動装置の冷却手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動体で発生した振動により移動体（被駆動体）を駆動する振動型駆動装置が知られている。振動体は一般に弾性体と、この弾性体上に配置された電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子とで構成されている。
【０００３】
振動体上に二つの位置的に位相のずれた定在波を時間的に位相をずらして励振することにより発生する進行波によって、振動体に加圧接触する被駆動体を駆動させる。
振動型駆動装置は小型化・高出力化が求められているが、その際には発熱及び温度上昇に対する対策が重要となる。
【０００４】
すなわち、振動型駆動装置の入力エネルギーのうち出力とならない損失分のエネルギーは熱に変化すると考えられる。
【０００５】
しかし、小型化・高出力化を求めていくと、体積当たりの損失エネルギー発生量及び表面積あたりの損失エネルギー発生量が大きくなる。
【０００６】
これらのエネルギーが振動型駆動装置の構成部材の機能を劣化させ、性能へ影響を及ぼすほどの温度上昇を生じることにより、磨耗が促進されやすくなる等の現象が起こる。そのため、冷却手段などによる対策が必要となる。
【０００７】
このような冷却手段として、例えば特許文献１のように、振動体と被駆動体とを加圧接触している加圧バネをファンのような形状とし、駆動時に気流が生じるようにした構造がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−０９８５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の加圧バネの一部を変形させてファン構造とした構成では小型化・高出力化に対して、振動型駆動装置の冷却効果が必ずしも満足の得られるものではなく、十分な冷却が難しいという課題がある。
【００１０】
また、振動型駆動装置で求められている高出力化については図１１に示すような複数の被駆動体を使った構成が考えられる。
【００１１】
図１１において、振動体１０１に被駆動部材１０３ａと１０３ｂとが接触しており、これらが共通の出力軸１０６に接続されることで複数の被駆動部で発生した出力を一つの出力軸から取り出すことができるため、高出力化が可能となる。
【００１２】
しかし、このような構成で同様の構成をとると、加圧バネファン１１７から生じた気流は図１１に示す矢印１８のように流れ、内側の被駆動体のみが冷却されるため振動型駆動装置全体に対して充分な冷却をすることが難しい。
【００１３】
本発明の一様態は、従来のものよりもさらに冷却効果の向上を図ることが可能となる冷却手段を備えた振動型駆動装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一様態は、
電気−機械エネルギー変換素子と、
前記電気−機械エネルギー変換素子に固定され、前記電気−機械エネルギー変換素子への電圧の印加により振動する振動体と、
前記振動体との加圧接触により摩擦駆動され、該摩擦駆動による回転力を出力軸に伝達する第１の被駆動体及び第２の被駆動体と、
前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体を前記振動体に前記加圧接触させる少なくとも一つの加圧部と、
を有し、
前記加圧部、前記第１の被駆動体、第２の被駆動体、及び前記振動体は、気流発生手段により生じた気流が、前記加圧部の通気経路、前記第１の被駆動体及び第２の被駆動体の間、及び前記振動体の通気経路を通じて流れることが可能に配置されている振動型駆動装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来のものよりもさらに冷却効果の向上を図ることが可能となる冷却手段を備えた振動型駆動装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】振動型駆動装置の構成を示す図である。
【図２】振動型駆動装置の振動体と被駆動体の構成を示した図である。
【図３】振動型駆動装置の俯瞰図でありバネ形状を示した図である。
【図４】振動型駆動装置の気流を示した図である。
【図５】振動型駆動装置を説明する図であり、（ａ）は振動体と被駆動体の構成を示した図、（ｂ）は加圧部の構造を示した図である。
【図６】振動型駆動装置の気流を示した図である。
【図７】振動型駆動装置の構成を示す図である。
【図８】振動型駆動装置の振動体と被駆動体の構成を示した図である。
【図９】振動型駆動装置の俯瞰図でありバネ形状と穴位置を示した図である。
【図１０】振動型駆動装置の気流を示した図である。
【図１１】振動型駆動装置における気流を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態における振動型駆動装置について説明する。
【００１８】
本実施形態の振動型駆動装置は、複数の被駆動体を冷却するための通気経路を備え、
前記通気経路は、気流発生手段により生じた気流が、加圧部、複数の被駆動体の間、及び振動体を通じて流れることが可能に構成されている。
【００１９】
したがって、この気流発生手段により生じた気流が、前記通気経路を通じて複数の被駆動体に接するように流れる。
【００２０】
この気流により、複数の被駆動体を同時に冷却することが可能となり、複数の被駆動体の温度を一定に保つことが可能となる。
【００２１】
そのため、振動型駆動装置の駆動特性を一定に保ち、複数の被駆動体における耐久性の差異の発生を防ぐことが可能となる。
【実施例】
【００２２】
以下に、本発明の実施例について説明する。
【００２３】
［実施例１］
実施例１では、本発明を適用した振動型駆動装置の例として、超音波モータの構成例を、図１を用いて説明する。
【００２４】
本実施例の振動型駆動装置は、電気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子に固定され、前記電気−機械エネルギー変換素子への電圧の印加により振動する振動体と、前記振動体との加圧接触により摩擦駆動し、該摩擦駆動による回転力を出力軸に伝達する複数の被駆動体と、前記複数の被駆動体を前記振動体に前記加圧接触させる少なくとも一つの加圧部とを備えている。具体的には、図１に示すように円環状に形成されており、１は振動体、２は電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子、３は被駆動体、４は加圧部、５は振動体支持部、６は出力軸、７は転がり軸受けである。
【００２５】
８は気流発生手段である。前記振動体１に接合された前記圧電素子２に所定の位相差で二つの交流電圧を印加し、前記振動体１及び前記圧電素子２からなる振動子に進行性の振動波を励振させる。
【００２６】
この振動波により、前記振動体１の突起部上面に楕円軌道上の送り運動が発生する。
【００２７】
この送り運動により、前記加圧部４により前記振動体１に加圧接触された前記被駆動体３が前記振動体１に対して出力軸６を中心として回転しながら相対駆動される。
【００２８】
前記気流発生手段８として、例えば、振動型駆動装置の外部側から該振動型駆動装置に風を送るように構成されたファンが考えられる。
【００２９】
また、同様に、振動型駆動装置内部の空気を吸い込むことで振動体から加圧部に向かう風を起こすファンを前記気流発生手段８として用いても良い。そのほか、振動型駆動装置内部に与圧あるいは負圧を与えることでも同様の効果を達成することが可能である。
【００３０】
図２は、本実施例における振動型駆動装置の振動子及び被駆動体を拡大したものである。
【００３１】
前記被駆動体３は、円環状に形成されており、二つの被駆動体から構成されている。被駆動体３は、第一の本体部３ａ及び第二の本体部３ｂ、第一の本体受けゴム３ｃ及び第二の本体受けゴム３ｄ、第一の加圧受部３ｅ及び第二の加圧受部３ｆとからなっている。
【００３２】
すなわち、前記第一の本体部３ａ、前記第一の本体受けゴム３ｃ、前記第一の加圧受部３ｅとからなる第一の被駆動体３ｇと、前記第二の本体部３ｂ、前記第二の本体受けゴム３ｄ、前記第二の加圧受部３ｆとからなる第二の被駆動体３ｈとで構成されている。
【００３３】
さらに、前記第一の被駆動体３ｇと前記第二の被駆動体３ｈとの間に隙間が設けられている。
【００３４】
前記第一の加圧受部３ｅ、第二の加圧受部３ｆの上面には加圧部４が取り付けられており、前記加圧部４は、第一の加圧バネ４ａ、第一の加圧バネゴム４ｃ、第一のディスク４ｅとからなる第一の加圧部４ｇと、第二の加圧バネ４ｂ、第二の加圧バネゴム４ｄ、第二のディスク４ｆとからなる第二の加圧部４ｈとで構成されている。
【００３５】
前記第一の加圧部４ｇは前記第一の被駆動体３ｇを前記振動体１に加圧接触させており、前記第二の加圧部４ｈは前記第二の被駆動体３ｈを前記振動体１に加圧接触させている。
【００３６】
前記第一の加圧部４ｇにおいて、前記第一の加圧バネ４ａの内周部は前記出力軸６に嵌合されたディスク４ｅに取り付けられており、第一の被駆動体３ｇの駆動力を前記出力軸６に伝達している。
【００３７】
同様に、第二の加圧部４ｈにおいて、前記第二の加圧バネ４ｂの内周部は前記出力軸６に嵌合されたディスク４ｆに取り付けられており、第二の被駆動体３ｈの駆動力を前記出力軸６に伝達している。
【００３８】
これらの第一の被駆動体３ｇの駆動力と第二の被駆動体３ｈの駆動力を合成して駆動することにより、小型・高出力化を達成することが可能となる。
【００３９】
また、前記第一、第二の加圧バネ４ａ、４ｂは図３に示すように開口部を設けてあり振動型駆動装置の内部と外部との間における軸方向の通気経路となっている。すなわち、加圧部４は、通気経路である開口を有する。
【００４０】
また、前記振動体１は径方向に伸びた複数の溝部が設けられ、振動型駆動装置の内部と外部との間の径方向の通気経路を兼ねている。すなわち、振動体１の通気経路は、複数の溝部を含む。
【００４１】
このような構成となっているため、複数の被駆動体における一方の被駆動体と他方の被駆動体との間を気流が流れることが可能となる。
【００４２】
具体的には、図４に示すように気流発生手段（風力発生手段）８により生じた気流が第二の被駆動体３ｈの内周側（矢印９ａ）と、第一の被駆動体３ｇと第二の被駆動体３ｈとの間（矢印９ｂ）を流れることが可能となる。
【００４３】
この時、気流発生手段８としてファンを用いた時は、前記第一の被駆動体３ｇと前記第二の被駆動体３ｈ及び前記第一の加圧バネ４ａと第二の加圧バネ４ｂ付近においてファンの気流が強い所を使える。そのため、接触部に近く発熱源となりやすい複数の被駆動体を偏りなく冷却することが可能となる。この場合、ファンは、空気を前記加圧部の通気経路に送り込むように構成されている。
【００４４】
加圧部４、第一の被駆動体３ｇ、第二の被駆動体３ｈ、及び振動体１は、前記気流発生手段８で発生された気流が、加圧部４の通気経路、第一の被駆動体３ｇ及び第二の被駆動体３ｈの間、及び振動体１の通気経路を通じて流れることが可能なように配置されている。
【００４５】
ファンを逆方向につけて、振動体の外部側で風を生じさせるように構成して、矢印の方向を逆としてもよい。つまり、前記ファンは、空気を前記加圧部の通気経路に吸い込むように構成されていてもよい。このときはより温度が高いと考えられる振動体付近から冷却されるため、冷却効果をより高められることが期待される。
【００４６】
本実施例では加圧バネに設けられた開口部は、加圧部の外側部が内側部より大きくなる形状でもよい。例えば、開口部は、図３に示すような、外側に向かうほど開口部が拡大されている涙滴形状となっていてもよい。また、開口部は、長丸穴形状、丸穴形状の他、円弧形状の穴や角形状の穴等、軸方向への通風口が確保できれば任意の形状で良い。
【００４７】
［実施例２］
実施例２として、実施例１と異なる形態の振動型駆動装置の構成例を、図５を用いて説明する。
【００４８】
本実施例の振動型駆動装置は、図５に示すように円環状に形成されており、１は振動体、２は電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子、１０は被駆動体、１１は加圧部、６は出力軸である。振動体支持部や出力軸などの構成は実施例１と同様である。
【００４９】
このように、振動体の数が三つ以上であっても実施例１と同様の効果が得られる。
【００５０】
加圧部１１は、第一の加圧バネ１１ａ、及び第一のディスク１１ｄを含む第一の加圧部１１ｇと、第二の加圧バネ１１ｂ、及び第二のディスク１１ｅを含む第二の加圧部１１ｈと、及び、第三の加圧バネ１１ｃ、及び第三のディスク１１ｆを含む第三の加圧部１１ｉを含む。
【００５１】
被駆動体１０は、前記第一の本体部１０ａ及び前記第一の加圧受部１０ｄを含む第一の被駆動体１０ｇと、前記第二の本体部１０ｂ及び前記第二の加圧受部１０ｅを含む第二の被駆動体１０ｈと、前記第三の本体部１０ｃ及び前記第三の加圧受部１０ｆを含む第三の被駆動体１０ｉと、を含む。
【００５２】
前記第一の被駆動体１０ｇと前記第二の被駆動体１０ｈとの間、前記第二の被駆動体１０ｈと前記第三の被駆動体１０ｉとの間には、それぞれ隙間が設けられている。
【００５３】
第一の加圧バネ１１ａは最も外径側に位置する第一の被駆動体１０ｇを加圧しており、第二の加圧バネ１１ｂは真ん中に位置する第二の被駆動体１０ｈを加圧しており、第三の加圧バネ１１ｃは最も内径側に位置する第三の被駆動体１０ｉを加圧している。
【００５４】
この時、図５（ｂ）に示すように、第一の加圧バネ１１ｇに設けられた第一の開口部１９ａは第二の加圧バネ１１ｈに設けられた第二の開口部１９ｂよりも外径側に設けられており、前記第二の開口部１９ｂは第三の加圧バネ１１ｃに設けられた第三の開口部１９ｃよりも外径側に設けられた構造となっている。
【００５５】
このように、外径側に位置する被駆動体を加圧する加圧バネの開口部ほど外径側に位置するようにずらすことで図６に示す矢印２０のように、各加圧バネの開口部外径側付近で風が分断されるため、各被駆動体が効率よく気流に接するようになる。つまり、加圧部１１、第一の被駆動体１０ｇ、第二の被駆動体１０ｈ、第三の被駆動体１０ｉ、及び振動体１は、気流発生手段８で発生した気流が、加圧部１１の通気経路、第一の被駆動体１０ｇと第二の被駆動体１０ｈの間、第二の被駆動体１０ｈと第三の被駆動体１０ｉの間、及び前記振動体１の通気経路を通じて流れることが可能なように配置されている。
【００５６】
このような構成とすることで、実施例１の時よりも高出力化を狙うことが可能となる。さらに、冷却効率を高めることも可能となる。
【００５７】
なお、本実施例では振動体の個数を３個で構成しているが、４個以上としても良い。また、２個であっても同様の構成とすることで冷却効率を高めることが可能となる。
【００５８】
［実施例３］
実施例３として、実施例１、２と異なる形態の振動型駆動装置の構成例を、図７を用いて説明する。
【００５９】
本実施例の振動型駆動装置は、図７に示すように円環状に形成されており、１は振動体、２は電気−機械エネルギー変換素子である圧電素子、１２は被駆動体、１３は加圧部、１４は出力軸、１５は振動体支持部、７は転がり軸受け、８は気流発生手段である。
【００６０】
図８は、本実施例における振動型駆動装置の振動子及び被駆動体を拡大したものである。
【００６１】
前記被駆動体１２は、円環状に形成されており、二つの被駆動体と一つの加圧受部とから構成されている。
【００６２】
すなわち、第一の本体部１２ａ、第二の本体部１２ｂ、第一の本体受けゴム部１２ｃ、第二の本体受けゴム１２ｄとからなっている。
【００６３】
前記第一の本体受けゴム１２ｃ、第二の本体受けゴム１２ｄの上面には加圧部１３が取り付けられており、前記加圧部１３は、加圧バネ１３ａ、加圧バネゴム１３ｂ、ディスク１３ｃ、加圧受部１３ｄとからなる。
【００６４】
前記加圧受部１３ｄには開口部１６が設けられている。加圧バネ１３ａの内周部は出力軸１４に嵌合されたディスク１３ｃに取り付けられており、被駆動体１２の駆動力を前記出力軸１４に伝達している。
【００６５】
図９に示すように、加圧バネ１３ａには涙滴状の穴が設けられているが、実施例１と同様任意の形状の穴でも良い。
【００６６】
また、本実施例では前記開口部１６として円弧上の穴を複数設けているが、丸穴、長丸穴等の任意の形状の穴でよい。
【００６７】
この構成でも第一の本体部１２ａにおける駆動力と第二の本体部１２ｂにおける駆動力を合成して駆動することにより、小型・高出力化を達成することが可能となっている。
【００６８】
また、実施例１の時よりも薄く小型化を達成することが可能となる。
【００６９】
前記加圧バネ１３ａには実施例１と同様の開口部を設けてあり振動型駆動装置の内部と外部との間における軸方向の通気経路となっている。
【００７０】
また、振動体１は径方向に伸びた複数の溝部が設けられ、振動型駆動装置の内部と外部との間の径方向の通気経路を兼ねている。
【００７１】
このような構成となっているため、図１０に示すように風力発生手段８により生じた気流が第二の本体部１２ｂの内周側（矢印１７ａ）を通る気流と、開口部１６を通り第一の本体部１２ａと第二の本体部１２ｂとの間（矢印１７ｂ）を通る気流とに分けることが可能となる。
【００７２】
なお、気流の発生方向を逆向きとし、矢印の向きを逆にしてもよい。
【００７３】
また、本実施例においても本体部は三つ以上設けてもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  振動体
２  電気−機械エネルギー変換素子
３ａ  第一の本体部
３ｂ  第二の本体部
３ｇ  第一の被駆動体
３ｆ  第二の被駆動体
４  加圧部
６  出力軸
８  気流発生手段
【図１】
2014220988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014220988.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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