(57)【要約】【課題】静粛であるとともにエネルギー変換効率の高い超音波モータを提供する。【解決手段】超音波モータ１１は、下側ステータブロック１５と上側ステータブロック１４との間に第１及び第２圧電素子１６，１７を挟持した状態でボルトにて締結され高周波電圧の印加により振動を発生するステータ１２と、ステータ１２に摺動可能に圧接されステータ１２の振動に基づいて回転するロータ１３とを備える。ステータ１２は、外部に固定するための固定用フランジ部２５を備える。固定用フランジ部２５の固有値は、固定用フランジ部２５の軸線方向の厚みＴ１が変更されることで、ロータ１３を駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上離れるように設定される。【選択図】　　　　図１
2004064890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下側ステータブロックと、上側ステータブロックとの間に圧電素子を挟持した状態で締結部材にて締結され、高周波電圧の印加により振動を発生するステータと、
前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータと
を備える超音波モータにおいて、
前記ステータは、外部に固定するための固定部を備え、その固定部の固有値が、前記ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上離れるように設定されたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
下側ステータブロックと、上側ステータブロックとの間に圧電素子を挟持した状態で締結部材にて締結され、高周波電圧の印加により振動を発生するステータと、
前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータと
を備える超音波モータにおいて、
前記ステータは、外部に固定するための固定部を備え、その固定部の固有値が、前記ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲と異なるように、且つ前記駆動周波数範囲より高い前記固有値が、前記駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高くなるように設定されたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、
前記固定部は、前記ステータの外周にフランジ状に設けられるものであって、その軸線方向の厚み、又は径方向の長さが変更されることで前記固有値が変化することを特徴とする超音波モータ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、
前記固定部を、前記ステータの外周に複数突設される突起体とすることで、前記固定値を前記駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高く設定したことを特徴とする超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波モータとしては、図９に示すような定在波型（いわゆるボルト締めランジュバン型）のものがある。この超音波モータ４１は、ステータ４２とロータ４３とを備えている。ステータ４２は、ブロック４４，４５、圧電素子４６，４７、電極板４８，４９、及び図示しないボルトから構成されている。各部材４４〜４９は、図９に示すように略円柱状に積層されて、両ブロック４４，４５がその内部で軸方向に挿通するボルトにて締め付けられることにより連結固定されている。
【０００３】
このステータ４２の下部外周、即ち下側のブロック４５の外周には、縦振動に基づいて捩り振動を発生するスリット４５ａが形成されている。ロータ４３は、略円筒状に形成され、図示しない加圧機構によりステータ４２の上面、即ちブロック４４の上端面４４ａに回転可能に加圧接触されている。このロータ４３の外周には、縦振動に基づいて捩り振動を発生するスリット４３ａが形成されている。
【０００４】
この超音波モータ４１では、電極板４８，４９に、高周波電圧が印加されると、圧電素子４６，４７にて縦振動が発生される。すると、ブロック４５のスリット４５ａにて捩り振動が発生される。このとき、高周波電圧の周波数ｆとステータ４２（ブロック４４の上端面４４ａ）の振動速度ｖとの関係は図１０に示すようになる。図１０では、ブロック４４の上端面４４ａの径方向の振動速度ｖｒを実線で示し、捩り振動速度ｖθを２点鎖線で示し、縦振動速度ｖｚを破線で示している。
【０００５】
図１０に示すように、高周波電圧の周波数ｆが第１周波数ｆ１付近のとき、その捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が大きな値となっていることがわかる。そして、この第１周波数ｆ１付近においては、ステータ４２の縦振動成分による浮力と捩り振動成分による推進力にてロータ４３が一方向に回転するようになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の超音波モータ４１のステータ４２は、図９に示すように、外部に固定するための（ロータ４３から回転力を得るべくステータ４２を保持させるための）固定部５１を備えている。この固定部５１は、図示しないハウジング（外部）にキー溝や、ねじ、かしめ等により結合される。
【０００７】
そして、図９に示すような固定部５１を備えた超音波モータ４１に、高周波電圧を印加すると、高周波電圧の周波数ｆとこの固定部５１における振動速度ｖとの関係は図１１に示すようになる。図１１に示すように、高周波電圧の周波数ｆが第２周波数ｆ２付近のとき、固定部５１の径方向の振動速度ｖｒ、捩り振動速度ｖθ、縦振動速度ｖｚの値が大きくなる。尚、第２周波数ｆ２における固定部５１の形状はＦＥＭを利用して特定すると図１２に示すようになり、固定部５１に大きな振動が生じていることがわかる。
【０００８】
そして、この固定部５１に大きな振動を生ずる第２周波数ｆ２は、前記ステータ４２のロータ４３が回転する時の第１周波数ｆ１（図１０参照）とはほぼ同じ周波数となっている。これは、超音波モータ４１を駆動させるための高周波電圧の周波数と、固定部５１の固有値（共振周波数）とが一致しているためである。
【０００９】
そして、第１周波数ｆ１と第２周波数ｆ２とが重なっていることは、ステータ４２の振動に加えて固定部５１にも振動が発生することを意味しており、超音波モータ４１におけるロータ４３の回転の効率低下や、異音発生等の問題の原因となっている。
【００１０】
本発明の目的は、静粛であるとともにエネルギー変換効率の高い超音波モータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、下側ステータブロックと、上側ステータブロックとの間に圧電素子を挟持した状態で締結部材にて締結され、高周波電圧の印加により振動を発生するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備える超音波モータにおいて、前記ステータは、外部に固定するための固定部を備え、その固定部の固有値が、前記ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上離れるように設定された。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、下側ステータブロックと、上側ステータブロックとの間に圧電素子を挟持した状態で締結部材にて締結され、高周波電圧の印加により振動を発生するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備える超音波モータにおいて、前記ステータは、外部に固定するための固定部を備え、その固定部の固有値が、前記ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲と異なるように、且つ前記駆動周波数範囲より高い前記固有値が、前記駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高くなるように設定された。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、前記固定部は、前記ステータの外周にフランジ状に設けられるものであって、その軸線方向の厚み、又は径方向の長さが変更されることで前記固有値が変化する。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、前記固定部を、前記ステータの外周に複数突設される突起体とすることで、前記固定値を前記駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高く設定した。
【００１５】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、固定部の固有値は、ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上離れるように設定されるため、固定部がロータの回転に影響を与え難くなる。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、固定部の固有値は、ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲と異なるように、且つ駆動周波数範囲より高い前記固有値が、駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高くなるように設定されるため、固定部がロータの回転に影響を与え難くなる。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ステータの外周にフランジ状に設けられた固定部の軸線方向の厚み、又は径方向の長さが変更されることで前記固有値が設定される。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、固定部を、前記ステータの外周に複数突設される突起体とすることで、固有値を容易に駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高く設定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。図１及び図２は第１実施形態における超音波モータ１１の斜視図及び断面図を示す。
【００２０】
図１及び図２に示すように、超音波モータ１１は、ステータ１２とロータ１３とを備えている。
ステータ１２は、上側ステータブロック１４、下側ステータブロック１５、第１及び第２圧電素子１６，１７、第１及び第２電極板１８，１９、締結部材としてのボルト２１（図２参照）、及び絶縁カラー２２（図２参照）を備えている。そして、ステータ１２は、第１及び第２電極板１８，１９の間に高周波電圧が印加されることによって複合振動を発生し、ロータ１３を回転させるものである。
【００２１】
上側及び下側ステータブロック１４，１５は、導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。上側ステータブロック１４は、略円筒状に形成され、その内周面には、雌ネジ１４ａが形成され、上端面には薄肉の摩擦材２３が貼付されている。
【００２２】
下側ステータブロック１５は、内外径が上側ステータブロック１４と同じ略円筒状に形成されている。下側ステータブロック１５の内周面（図２中、破線で示す）には、雌ネジ１５ａが形成されている。又、下側ステータブロック１５の上部外周には、励起される縦振動に基づいて捩り振動を発生するスリット２４が形成されている。このスリット２４は、周方向に複数（図１及び図２中、１つのみ図示する）形成され、それぞれ軸線方向に対して傾斜している。又、下側ステータブロック１５の軸線方向中央の前記スリット２４の下側には、径方向外側に延びる固定部としての固定用フランジ部２５が形成されている。
【００２３】
第１及び第２圧電素子１６，１７は円板状に形成され、その中心部に貫通孔がそれぞれ形成されている。この第１及び第２圧電素子１６，１７の内径は、上側及び下側ステータブロック１４，１５の内径より大きく設定されている。
【００２４】
第１及び第２電極板１８，１９は円板状に形成され、その中心部には貫通孔がそれぞれ形成されている。この第１及び第２電極板１８，１９の内径は、第１及び第２圧電素子１６，１７の内径と同じに設定されている。
【００２５】
ボルト２１は、その外周に雄ネジ２１ａが形成された略円柱形状のものであって、前記雌ネジ１４ａ，１５ａに螺合可能とされている。
絶縁カラー２２は、絶縁性樹脂にて円筒状に形成されている。この絶縁カラー２２は、その外径が前記第１及び第２圧電素子１６，１７、第１及び第２電極板１８，１９の内径と同じに設定され、その内径がボルト２１の雄ネジ２１ａの外径と同じ（ボルト２１を内嵌可能）に設定されている。
【００２６】
そして、第１及び第２圧電素子１６，１７と第１及び第２電極板１８，１９とを挟んだ上側及び下側ステータブロック１４，１５は、その内部を軸線方向に挿通するボルト２１により締結される。詳述すると、下側ステータブロック１５、第２電極板１９、第２圧電素子１７、第１電極板１８、第１圧電素子１６、上側ステータブロック１４は、この順で積層されている。そして、その内部に挿通されるボルト２１（雄ネジ２１ａ）が上側及び下側ステータブロック１４，１５の雌ネジ１４ａ，１５ａに螺合されることで締結されている。尚、このとき、第１及び第２圧電素子１６，１７は、分極方向がそれぞれ互いに上下逆になるように積層される。又、このとき、第１及び第２圧電素子１６，１７、第１及び第２電極板１８，１９の内周面と、ボルト２１の雄ネジ２１ａの外周面との間には、絶縁カラー２２が介在される。従って、第１及び第２圧電素子１６，１７、第１及び第２電極板１８，１９の内周面と、ボルト２１の外周面とは電気的に絶縁状態とされる。又、このとき、第２電極板１９は、下側ステータブロック１５及びボルト２１を介して上側ステータブロック１４と電気的に接続状態となる。
【００２７】
ロータ１３は、前記上側及び下側ステータブロック１４，１５と外径が同じ略円筒状に形成され、図示しない加圧機構によりステータ１２の上面、即ち上側ステータブロック１４（摩擦材２３）の上端面に摺動回転可能に加圧接触（圧接）されている。このロータ１３の外周には、励起される縦振動に基づいて捩り振動を発生するスリット１３ａが周方向に複数形成されている。このスリット１３ａは、それぞれ軸線方向に対して傾斜している。
【００２８】
このように構成された超音波モータ１１では、第１及び第２電極板１８，１９間に、図４に示すような極値を示す第１共振周波数Ｆ１（本実施の形態では、約５８ｋＨｚ）の高周波電圧が印加されると、第１及び第２圧電素子１６，１７にて縦振動が発生される。すると、その縦振動に基づいてステータ１２のスリット２４にて捩じり振動が発生される。このとき、ステータ１２の上面、即ち上側ステータブロック１４（摩擦材２３）の上端面の振動は、大きな捩り振動と縦振動とが合成された複合振動となっている。すると、ステータ１２の縦振動成分による浮力と捩り振動成分による推進力にてロータ１３が正方向に回転する（ステータ主体モード）。
【００２９】
一方、第１及び第２電極板１８，１９間に、図４に示すような極値を示す第２共振周波数Ｆ２（本実施の形態では約６１ｋＨｚ）の高周波電圧が印加されると、第１及び第２圧電素子１６，１７にて縦振動が発生される。すると、その縦振動に基づいてステータ１２のスリット２４にて捩じり振動が発生される。このとき、ステータ１２の上面、即ち上側ステータブロック１４（摩擦材２３）の上端面の振動は、ロータ１３を逆方向（ステータ主体モードの逆方向）に回転させるための小さな捩り振動と縦振動とが合成された複合振動となっている。ここで、前記ロータ１３の共振周波数は前記第２共振周波数Ｆ２と重なる（一致する）ように設定されている。そして、ロータ１３では、ステータ１２の縦振動に基づいて自身（ロータ１３）を逆方向（ステータ主体モードの逆方向）に回転させるための捩り振動が発生される。よって、ステータ１２の縦振動成分による浮力と、ステータ１２の捩り振動成分及びロータ１３自身の捩り振動成分による推進力にてロータ１３が逆方向に回転する（ロータ主体モード）。
【００３０】
ところで、前記固定用フランジ部２５は、その固有値（共振周波数）が、以下のように設定されている。固有値は、図３に実線（縦線）で示すように、ロータ１３を駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上離れるように設定されている。尚、駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚという所定周波数範囲は、後述する方法により予め求められている。
【００３１】
本実施の形態では、前記固有値は、固定用フランジ部２５の径方向の長さとしての外径Ｄ１が従来の固定部５１の外径Ｄ２（図９参照）と同一状態で、固定用フランジ部２５の軸線方向の厚みＴ１が従来の固定部５１の厚みＴ２（図９参照）から変更されることで前述したように設定（変更）されている。言い換えると、前記固定用フランジ部２５は、径方向の長さとしての外径Ｄ１と従来のフランジ部の外径Ｄ２（図９参照）とが同一時には、図３の実線（縦線）で示すような固有値特性を有するよう、軸線方向の厚みＴ１が決定されている。そして、本実施の形態では、厚みＴ１を、従来のフランジ部の厚みＴ２（図９参照）に比較して大きくしていき、固有値Ｆ３（図３参照）が駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上高くなるようにし、その状態で固有値Ｆ３より低い固有値Ｆ４が前記駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上低いことを確認して決定している。
【００３２】
尚、前記駆動周波数範囲Ｒは、前記第１共振周波数Ｆ１から前記第２共振周波数Ｆ２までを含む。又、前記駆動周波数範囲Ｒは、状況（製造ばらつきや温度変化等）により変化する前記第１及び第２共振周波数Ｆ１，Ｆ２（図４に示す極値）の変化範囲を含む。即ち、本実施の形態の図示しない制御装置は状況により変化する第１及び第２共振周波数Ｆ１，Ｆ２（極値）に追従して高周波電圧を供給する手段を備えたものであり、駆動周波数範囲Ｒは、ロータ１３を効率良く正逆回転するために供給する可能性がある高周波電圧の周波数範囲である。そして、本実施の形態では、駆動周波数範囲Ｒは、約５６ｋＨｚ〜約６２ｋＨｚに設定されている。
【００３３】
ここで、前記所定周波数範囲について説明する。まず、第１変更値ΔＦ１（Ｆ３−Ｆ１）と、ステータ１２（ステータブロック１４の上端面）の振動速度ｖとの関係は、測定結果より図５に示すようになった。尚、第１変更値ΔＦ１は、駆動周波数範囲Ｒより高い固定用フランジ部２５の固有値Ｆ３を変化させた場合の固有値Ｆ３から第１共振周波数Ｆ１を引き算した値である。又、固有値Ｆ３は、前述したように、固定用フランジ部２５の厚みを変更することで変更している。図５に示すように、第１変更値ΔＦ１が０ｋＨｚから４ｋＨｚとなるまでは、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が徐々に大きくなっていることがわかる。そして、第１変更値ΔＦ１が４ｋＨｚから更に大きくなっても、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が略変わらない（略一定となる）ことがわかる。このことから、第１変更値ΔＦ１が４ｋＨｚより小さいと、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚが固定用フランジ部２５の影響を受けて小さくなってしまうことがわかる。
【００３４】
一方、第２変更値ΔＦ２（Ｆ３−Ｆ２）と、ステータ１２（ステータブロック１４の上端面）の振動速度ｖとの関係は、測定結果より図６に示すようになった。尚、第２変更値ΔＦ２は、駆動周波数範囲Ｒより高い固定用フランジ部２５の固有値Ｆ３を変化させた場合の固有値Ｆ３から第２共振周波数Ｆ２を引き算した値である。図６に示すように、第２変更値ΔＦ２が０ｋＨｚから３ｋＨｚとなるまでは、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が徐々に大きくなっていることがわかる。そして、第２変更値ΔＦ２が３ｋＨｚから更に大きくなっても、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が略変わらない（略一定となる）ことがわかる。このことから、第２変更値ΔＦ２が３ｋＨｚより小さいと、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚが固定用フランジ部２５の影響を受けて小さくなってしまうことがわかる。
【００３５】
又、第３変更値ΔＦ３（Ｆ１−Ｆ４）と、ステータ１２（ステータブロック１４の上端面）の振動速度ｖとの関係は、図示はしないが、測定結果より図６と同様の特性になった。尚、第３変更値ΔＦ３は、駆動周波数範囲Ｒより低い固定用フランジ部２５の固有値Ｆ４を変化させた場合の第１共振周波数Ｆ１から固有値Ｆ４を引き算した値である。又、固有値Ｆ４は、前述したように、固定用フランジ部２５の厚みを変更することで変更している。第３変更値ΔＦ３が０ｋＨｚから３ｋＨｚとなるまでは、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が徐々に大きくなり、第３変更値ΔＦ３が３ｋＨｚから更に大きくなっても、前記捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が略変わらない（略一定となる）ことがわかった。このことから、第３変更値ΔＦ３が３ｋＨｚより小さいと、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚが固定用フランジ部２５の影響を受けて小さくなってしまうことがわかる。
【００３６】
さらに又、第４変更値ΔＦ４（Ｆ２−Ｆ４）と、ステータ１２（ステータブロック１４の上端面）の振動速度ｖとの関係は、図示はしないが、測定結果より図５と同様の特性になった。尚、第４変更値ΔＦ４は、駆動周波数範囲Ｒより低い固定用フランジ部２５の固有値Ｆ４を変化させた場合の第２共振周波数Ｆ２から固有値Ｆ４を引き算した値である。第４変更値ΔＦ４が０ｋＨｚから４ｋＨｚとなるまでは、高周波電圧を印加したときの捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が徐々に大きくなり、第４変更値ΔＦ４が４ｋＨｚから更に大きくなっても、前記捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が略変わらない（略一定となる）ことがわかった。このことから、第４変更値ΔＦ４が４ｋＨｚより小さいと、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚが固定用フランジ部２５の影響を受けて小さくなってしまうことがわかる。
【００３７】
そして、第２共振周波数Ｆ２は、第１共振周波数Ｆ１より１ｋＨｚ以上高く設定されることから、固有値Ｆ３が第２共振周波数Ｆ２より３ｋＨｚ以上高ければ、高周波電圧を印加したときに固定用フランジ部２５の影響を受け難く、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が大きな値で安定することになる。又、第１共振周波数Ｆ１は、第２共振周波数Ｆ２より１ｋＨｚ以上低く設定されることから、固有値Ｆ４が第１共振周波数Ｆ１より３ｋＨｚ以上低ければ、高周波電圧を印加したときに固定用フランジ部２５の影響を受け難く、捩り振動速度ｖθ及び縦振動速度ｖｚの値が大きな値で安定することになる。これらのことから、ステータ１２の振動速度が固定用フランジ部２５の固有値に基づく影響を受けて小さくなる前記所定周波数範囲が、駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚとして求められている。
【００３８】
これにより、上記のように固定用フランジ部２５の固有値が設定された超音波モータ１１では、固定用フランジ部２５がステータ１２の振動に影響を与え難く、ひいてはロータ１３の回転に影響を与え難くなる。
【００３９】
次に、上記第１実施形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）固定用フランジ部２５を、その固有値が、図３に実線（縦線）で示すように、ロータ１３を駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上離れるように設定した。よって、固定用フランジ部２５がステータ１２の振動に影響を与え難く、ひいてはロータ１３の回転に影響を与え難くなる。その結果、従来技術に比べて、高周波電圧がロータ１３の回転のエネルギーに変換される際のエネルギー変換効率が向上されるとともに、固定用フランジ部２５の振動に基づく騒音の発生が抑制され静粛性が向上される。またエネルギー変換効率の向上により小さなサイズでも大きな駆動力を発生することができるので、超音波モータ１１を小型化することができる。
【００４０】
（２）固定用フランジ部２５の軸線方向の厚みＴ１を従来の固定部５１の厚みＴ２（図９参照）から変更することで固定用フランジ部２５の固有値を設定（変更）した。よって、従来技術から僅かな変更で、固定用フランジ部２５の固有値を設定（変更）することができる。
【００４１】
（３）固定用フランジ部２５の厚みＴ１を、従来のフランジ部の厚みＴ２（図９参照）に比較して大きくしていき、前記固有値Ｆ３が駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上高くなるように決定した。よって、固定用フランジ部２５の厚みＴ１は、従来の固定部５１の厚みＴ２（図９参照）より厚く、従来に比べて固定用フランジ部２５の強度が損なわれることがない。
【００４２】
（４）駆動周波数範囲Ｒは、ロータ１３を正回転させる高周波電圧の第１共振周波数Ｆ１からロータ１３を逆回転させる高周波電圧の第２共振周波数Ｆ２までを含むため、上記のようにロータ１３を正逆回転可能な超音波モータ１１において、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。
【００４３】
（５）駆動周波数範囲Ｒは、状況（製造ばらつきや温度変化等）により変化する前記第１及び第２共振周波数Ｆ１，Ｆ２（図４に示す極値）の変化範囲を含む。よって、状況により変化する第１及び第２共振周波数Ｆ１，Ｆ２（極値）に追従して最適な第１又は第２共振周波数Ｆ１，Ｆ２の高周波電圧を供給する超音波モータ１１において、上記（１）〜（３）の作用効果を得ることができる。
【００４４】
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態を図７及び図８に従って説明する。なお、第２実施形態は、第１実施形態の固定部（固定用フランジ部２５）の形状を変更した構成であるため、同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００４５】
図７は、第２実施形態におけるステータ３１の斜視図を示す。
図７に示すように、ステータ３１は、第１実施形態のステータ１２と略同様の上側ステータブロック３２、下側ステータブロック３３、第１及び第２圧電素子３４，３５、第１及び第２電極板３６，３７、及び図示しないボルト等を備えている。下側ステータブロック３３の軸線方向中央には、第１実施形態の固定用フランジ部２５の代わりに、固定部としての突起体３８が設けられている。この突起体３８は、下側ステータブロック３３の外周に周方向に沿って湾曲した略直方体形状で、等角度間隔に複数突設されている。そして、外部に固定するための固定部を上記のような突起体３８とすることで、該固定部（突起体３８）の固有値（共振周波数）は、図８に実線（縦線）で示すように、ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上高くなるように設定されている。
【００４６】
次に、上記第２実施形態の特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）固定部としての突起体３８を、その固有値が、図８に実線（縦線）で示すように、ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上高くなるように設定した。よって、上記第１実施形態と同様の理由で、突起体３８がステータ３１の振動に影響を与え難く、ひいてはロータの回転に影響を与え難くなる。その結果、従来技術に比べて、高周波電圧がロータの回転のエネルギーに変換される際のエネルギー変換効率が向上されるとともに、突起体３８の振動に基づく騒音の発生が抑制され静粛性が向上される。またエネルギー変換効率の向上により小さなサイズでも大きな駆動力を発生することができるので、超音波モータを小型化することができる。
【００４７】
（２）固定部を、ステータ３１の外周に複数突設される突起体３８とするだけで、その固有値を容易に駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上高く設定することができる。
【００４８】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記第１実施形態では、固定部として固定用フランジ部２５を設けたが、その固有値が、ロータ１３を駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚ以上離れるように設定されれば、固定部を他の形状にしてもよい。例えば、固定用フランジ部２５にボルト孔や溝、面取り等が形成されていてもよいし、固定用フランジ部２５の外周が円形ではなく多角形形状であってもよい。このようにしても、上記第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
・上記第１実施形態では、固定部としての固定用フランジ部２５の厚みＴ１は、従来の厚みＴ２に比較して厚くなるように構成したが、薄くなるようにしてもよい。又、固定用フランジ部２５の径方向の長さとしての外径Ｄ１を従来の外径Ｄ２から変更（小さくしたり、大きくする）ことで、固定用フランジ部２５の固有値を上記のように設定（変更）してもよい。このようにしても、上記第１実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
・上記第２実施形態では、固定部として、略直方体形状の突起体３８を設けたが、突起体３８の形状を、その他の形状としてもよい。例えば、突起体３８にボルト孔や溝、面取り等が形成されていてもよい。このようにしても、上記第２実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５１】
・上記第２実施形態においては、固定部としての突起体３８を下側ステータブロック３３の外周に等角度間隔に設けるようにしたが、等角度間隔に設けなくてもよい。このようにしても、上記第２実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
・上記第１実施形態では、一般的にステータ１２の振動速度が固有値に基づく影響を受けて小さくなる所定周波数範囲が駆動周波数範囲Ｒより３ｋＨｚと求められたが、ステータ形状が著しく異なる場合等、同様の方法で所定周波数範囲を求め、該所定周波数範囲に応じて前記固定値を設定するようにしてもよい。
【００５３】
・上記第１実施形態では、ロータが正逆回転駆動可能な超音波モータ１１としたが、ロータが一方向にのみ回転される超音波モータに具体化してもよい。この場合、駆動周波数範囲に、ロータを一方向に回転させる高周波電圧の共振周波数（極値）を含める。そして、固定部（固定用フランジ部２５）の固有値を、前記駆動周波数範囲より前記所定周波数範囲（駆動周波数範囲より３ｋＨｚ）以上離れるように設定すればよい。
【００５４】
・上記各実施形態では、ブロックを２つ（上側及び下側ステータブロック１４，１５，３２，３３）備えた超音波モータ（ステータ１２，３１）としたが、３つ以上のブロックを備えたものに変更してもよい。
【００５５】
・上記各実施形態では、ステータ１２，３１を締結する締結部材をボルト２１としたが、他の部材（例えば、かしめにより締結するもの）に変更してもよい。
・上記各実施形態のステータ１２，３１は、２つの圧電素子（第１及び第２圧電素子１６，１７，３４，３５）を備えたものとしたが、圧電素子の個数を適宜変更してもよい。例えば、圧電素子を１つや、３つ備えたものとしてもよい。
【００５６】
・上記各実施形態のステータ１２，３１は、２つの電極板（第１及び第２電極板１８，１９，３６，３７）を備えたものとしたが、電極板の個数を適宜変更してもよい。例えば、電極板を備えていないもの（ブロック自体が電極板の役目を果たすもの）や、３つ備えたものとしてもよい。
【００５７】
上記各実施の形態から把握できる技術的思想について、以下にその効果とともに記載する。
（イ）　下側ステータブロックと、上側ステータブロックとの間に圧電素子を挟持した状態で締結部材にて締結され、高周波電圧の印加により振動を発生するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備える超音波モータの製造方法であって、
前記ステータは、外部に固定するための固定部を備え、
予め、前記ロータを駆動させる高周波電圧の共振周波数に対して前記固定部の固有値を変化させた場合に前記ステータの振動速度が前記固有値に基づく影響を受けて小さくなる所定周波数範囲を求め、
前記固定部の前記固有値を、前記ロータを駆動させる高周波電圧の駆動周波数範囲より前記所定周波数範囲以上離れるように設定することを特徴とする超音波モータの製造方法。このようにすると、固定部がロータの回転に影響を与え難くなる。
【００５８】
（ロ）　上記（イ）に記載の超音波モータの製造方法において、前記所定周波数範囲は、駆動周波数範囲から３ｋＨｚの範囲であることを特徴とする超音波モータの製造方法。このようにすると、固定部がロータの回転に影響を与え難くなる。
【００５９】
（ハ）　上記（イ）又は（ロ）に記載の超音波モータの製造方法において、前記固定部は、前記ステータの外周にフランジ状に設けられるものであって、その軸線方向の厚み、又は径方向の長さを変更することで前記固有値を設定することを特徴とする超音波モータの製造方法。このようにすると、ステータの外周にフランジ状に設けられた固定部の軸線方向の厚み、又は径方向の長さが変更されることで前記固有値が設定される。
【００６０】
（ニ）　上記（イ）又は（ロ）に記載の超音波モータの製造方法において、前記固定部は、前記ステータの外周にフランジ状に設けられるものであって、その軸線方向の厚みを大きくしていくことで前記固有値を設定することを特徴とする超音波モータの製造方法。このようにすると、ステータの外周にフランジ状に設けられた固定部の軸線方向の厚みを大きくしていくことで前記固有値が設定されるため、設定時に固定部の強度が損なわれることがない。
【００６１】
（ホ）　上記（イ）又は（ロ）に記載の超音波モータの製造方法において、前記固定部を、前記ステータの外周に複数突設される突起体とすることで、前記固定値を前記駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高く設定することを特徴とする超音波モータの製造方法。このようにすると、固定部を、前記ステータの外周に複数突設される突起体とすると、固有値を容易に駆動周波数範囲より３ｋＨｚ以上高く設定することができる。
【００６２】
（ヘ）　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記駆動周波数範囲は、前記ロータを正回転させる高周波電圧の第１共振周波数から前記ロータを逆回転させる高周波電圧の第２共振周波数までを含むことを特徴とする超音波モータ。このようにすると、ロータを正逆回転可能な超音波モータにおいて、請求項１乃至４のいずれかに記載の効果を得ることができる。
【００６３】
（ト）　上記（ヘ）に記載の超音波モータにおいて、前記駆動周波数範囲は、状況により変化する前記第１及び第２共振周波数の変化範囲を含むことを特徴とする超音波モータ。このようにすると、ロータを正逆回転可能で、状況に応じた最適な第１又は第２共振周波数の高周波電圧を供給する超音波モータにおいて、請求項１乃至４のいずれかに記載の効果を得ることができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、静粛であるとともにエネルギー変換効率の高い超音波モータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における超音波モータの斜視図。
【図２】第１実施形態における超音波モータの要部断面図。
【図３】第１実施形態の固定用フランジ部の固有値を示す特性図。
【図４】第１実施形態の周波数−インピーダンス特性図。
【図５】第１変更値−振動速度特性図。
【図６】第２変更値−振動速度特性図。
【図７】第２実施形態におけるステータの斜視図。
【図８】第２実施形態の固定部としての突起体の固有値を示す特性図。
【図９】従来技術における超音波モータの斜視図。
【図１０】従来技術におけるステータの周波数−振動速度特性図。
【図１１】従来技術における固定部の周波数−振動速度特性図。
【図１２】従来技術におけるステータをＦＥＭ解析にて特定した模式図。
【符号の説明】
１２，３１…ステータ、１３…ロータ、１４，３２…上側ステータブロック、１５，３３…下側ステータブロック、２１…ボルト（締結部材）、２５…固定用フランジ部（固定部）、３８…突起体（固定部）、Ｆ３…駆動周波数範囲より高い固有値、Ｔ１…軸線方向の厚み、Ｒ…駆動周波数範囲。
【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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【図１１】
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【図１２】
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