(57)【要約】【課題】高負荷時に於いても、圧電体の励振が不安定になり制御性が失われることのない超音波モータを提供する。【解決手段】圧電体の励振に２枚の圧電体を張り合わせて用い２枚の圧電体の電極をΔ結線することにより、積層された夫々の圧電体が、互いに６０°の位相差をもって励振するようにして、固定子の励振を安定化させる。さらに積層しΔ結線したことにより、圧電体の印加電圧を下げることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された回転子と、圧電作用に依り超音波振動を発生する励振手段を備え前記回転子に振動部を加圧接触されることにより回転力を発生させる固定子と、該固定子の励振手段に電力を供給する駆動回路を備えた超音波モータに於いて、前記励振手段は、厚み方向に分極された2枚の圧電体を3相の電極群に分けΔ結線された構成であることを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記固定子の励振手段は、厚み方向に単一に分極された第一の圧電体と、同様に厚み方向に分極された第2の圧電体を互いに分極方向が逆になるように貼り合わせたことを特徴とする第1項記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記固定子の励振手段は、第一の圧電体と、第2の圧電体との間に電極の配線手段を挟んで貼り合わせたことを特徴とする第1項記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子により超音波振動を発生させ回転力を得る超音波モータの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の進行波型超音波モータの構造は、特開昭63-73887号に開示されているものが、知られている。これを図８に示し、以下同図について説明をする。
【０００３】
金属でできた固定子１は、多極に分極されたリング形状の圧電体２を貼り合わされる。回転子３は、固定子１との接触面に、ライニング材４が貼られている。回転子３は、皿バネ５により、固定子１に設定された加圧力で、押し付けられる。皿バネ５は、バネ金具６でシャフト７に固定される。シャフト７は、ベアリング８の内径リングにＥリング９で固定される。スペーサ１０は、皿バネ５の圧力の調整用で、スペーサ１０の厚みが増すとバネ金具６が、下に押し下げられ、皿バネ５の圧力が増し回転子３が固定子１により強く押し付けられるようになる。ここで、適度な圧力で回転子３と固定子１は、接触するように設定される。
【０００４】
図９は、圧電体２の電極構造を示した図で、周方向に多極に分極され、ＳＩＮＥ波を発生する分極部と、ＣＯＳ波を発生させる分極部に分かれていることを示している。
【０００５】
図１０は、図９の圧電体２の円周を直線に展開したときの図で、圧電体２の電極に交流電圧を印加し所定の振動波を発生させたときの振動の状態を示している。
【０００６】
リングの半分にＳＩＮＥ波状の振動、残り半分にＣＯＳ波状の振動を発生させ、このＳＩＮＥ波とＣＯＳ波の合成により時間とともに波高点が移動する波、すなわち進行波を作り出そうとするものである。この突起部に接触する回転子は、進行波を発生させることで駆動力を得ることができる。
【特許文献１】特開昭63-73887号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、以上の技術によれば、固定子に進行波を発生させるには、ＳＩＮＥ波とＣＯＳ波がちょうど１：１の比率で駆動されなけばならず、さらに進行波としてＳＩＮＥ波ＣＯＳ波が合成するには、円周方向の振動の減衰が少なくなくてはならなかった。
【０００８】
モータとして、負荷が重くなった状態では、固定子の損失が増えＳＩＮＥ波、ＣＯＳ波が合成する前に減衰するため、進行波が発生できず、トルク出力が急に低下する問題を抱えていた。
【０００９】
そこで、この発明は、高負荷に於いてもトルクの低下のない安定した進行波を発生する固定子を有するモータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するために、本発明は、圧電体を2枚用い1番目の圧電体と2番目の圧電体を、互いに分極方向を逆にさらに位相角をずらして貼り合わせることにより、互いに60°の位相角を持たせた圧電体の電極群をΔ結線し3相の交流電源で駆動する構成により、より細かな位相差の振動を固定子全体より駆動する構成にするものである。
【発明の効果】
【００１１】
このように突起の谷部（屈曲点）を位相が移行することで、進行波が全突起について発生する為、図８で示した、ＳＩＮ波、ＣＯＳ波の合成によって発生する進行波と異なり、固定子の共振特性に依存しない、安定な進行波の発生が可能になる。
【００１２】
圧電体を貼り合わせた事により、発生力が合成されるため印加電圧を低くすることができ、さらにΔ結線することで三相交流電源の電圧値を低くすることが可能になる。
【実施例１】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図１に示す。
図において、ベアリングＡ１１とベアリングＢ１２は、内径をシャフト１３にEリングＡ１４とEリングＢ１５で固定され、ベアリングＡ１１の外径は、ハウジング１６を介して固定子１７に、ベアリングＢ１２の外径は、直接固定子１７に固定される。これにより、シャフト８は、固定子１７に回転自在に支持される。回転子１８は、固定子１７の接合面にランニング材１９を貼付し板バネ２０と、バネ押えA２１とバネ押えB２２とバネ金具２３とで、シャフト１３に固定される。
バネ２４は、ベアリング押え２５とともに、ベアリングＡ１１とベアリングＢ１２に側圧をかけベアリングのスラスト方向のがたを取り除く。これにより、回転子１９は、固定子１７に対し、軸方向に加圧されながら、回転自在に支持される。
【００１４】
圧電体A２６と圧電体B２７は、フレキシブル基板A２８とフレキシブル基板B２９とフレキシブル基板C３０に交互に挟まれた状態で、接着剤で積層に貼りあわされる。
【００１５】
図２は、図１で示した実施例を理解しやすくする為、分解図にした図である。図中部品記号は図１と共通であるので、説明を省く。
【００１６】
図３は、図１、図２で示した本実施例に於ける圧電体の電極構造と固定子の突起部を円周から直線に展開してみたときの図である。
【００１７】
図３中圧電体Ａ２６と圧電体Ｂ２７は厚み方向に単一に分極され、互いに分極方向が逆になるように貼り合わされている。図３中ａ、ｂ、ｃ、は３相の電極群で、！ａ、！ｂ、！ｃ、は分極が逆になる電極群を表している。フレキシブル基板２８、２９，３０は、電極の接続が、図３に示す配線になるように、接続子をプリントされている。
【００１８】
図４は、電極群を、三相交流電源にΔ結線する結線図を示している。
【００１９】
ＵＶＷは、三相交流電源の各端子で、Ｕは、ａと！ｃの電極に接続し、Ｖは、ｃと！ｂの電極に接続し、Ｗは、ｂと！ａの電極に接続されている。
【００２０】
図５は、Δ結線された三相交流電源の位相ベクトルを示している。
【００２１】
図中ａの電極群には、Ｕ−Ｖ間の電圧が、ｂの電極群には、Ｖ−Ｗの電圧が、ｃの電極群には、Ｗ−Ｕの電圧が夫々１２０°の位相差をもって印加されることを示している。
【００２２】
図６は、図３のα部に於ける印加電圧のベクトルと発生力のベクトルを表している。
【００２３】
図６中ＱとＲは、夫々圧電体の一部分を示し、Ｑの圧電体の発生力は、ａの電極群と！ｂの電極群の印加電圧に比例するため、互いに６０°の位相差を持っており、発生力は、ＡとＢバーの合成ベクトルになることを表している。
【００２４】
図７は、固定子の屈曲点（振動で曲る点）における発生力のベクトルを表し、屈曲点毎に６０°づつ位相が移行していくことを表している。
【実施例２】
【００２５】
図１の実施形態では、圧電体の結線にフレキシブル基板を使用したが、圧電体の電極そのものに配線機能をもたせた構成でもよく、配線手段によって本発明が限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す構造図である。
【図２】図１で示した実施例の構造を示す分解図である。
【図３】本発明の圧電体の分極構造を表す展開図である。
【図４】電極群と三相交流電源の接続図である。
【図５】三相交流電源の位相ベクトル図である。
【図６】図２のＡ部に於ける印加電圧と発生力のベクトル図である。
【図７】固定子の各突起部に於ける発生力のベクトル図である。
【図８】従来技術を示す断面図である。
【図９】従来技術の圧電体の電極構造を示した図である。
【図１０】従来技術での振動の発生状態を表す展開図である。
【符号の説明】
【００２７】
１１ベアリングＡ
１２ベアリングＢ
１３シャフト
１７固定子
１８回転子
１９ライニング材
２６圧電体Ａ
２７圧電体Ｂ
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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