(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動子と、
前記振動子に加圧状態に接触され前記振動により駆動される移動体とを備え、
前記振動子には、前記移動体との接触箇所の法線方向に変位する振動と、前記移動体の駆動方向に変位する振動が励起され、
前記振動子に励起される前記移動体の駆動方向に変位する振動が、少なくともｎ次の振動と３ｎ次の振動を合成した振動である（但しｎは自然数）ことを特徴とする超音波駆動装置。
【請求項２】
前記振動子に励起される前記移動体の駆動方向に変位する前記ｎ次の振動の固有振動数と前記３ｎ次の振動の固有振動数とが、略整数倍の関係となるように設定されることを特徴とする請求項１記載の超音波駆動装置。
【請求項３】
前記自然数ｎが１であることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波駆動装置。
【請求項４】
前記振動子の振動速度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した振動速度に基づき各次数の振動の振幅を演算し、前記ｎ次の振動の振動速度の振幅と前記３ｎ次の振動の振動速度の振幅との比を１：１／３に一致させる制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波駆動装置。
【請求項５】
前記振動子に励起される前記移動体の駆動方向に変位する振動が、前記移動体の駆動方向の伸縮振動であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波駆動装置。
【請求項６】
前記振動子が、前記移動体の駆動方向に略同一の断面形状を有することを特徴とする請求項５記載の超音波駆動装置。
【請求項７】
前記振動子に励起される前記移動体との接触箇所の法線方向に変位する振動の固有振動数が、前記振動子に励起される前記移動体の駆動方向に変位する振動の最低次の振動の固有振動数と一致するように設定されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載超音波駆動装置。
【請求項８】
前記振動子に励起される前記移動体との接触箇所の法線方向に変位する振動が、曲げ振動であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の超音波駆動装置。
【請求項９】
前記移動体の駆動方向は、直交座標系の軸方向、円筒座標系の周方向を含む群から選択されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子に励起した振動により駆動対象を駆動する超音波駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子により振動子に振動を励起し、振動子に加圧接触される移動体を所定方向に駆動する超音波駆動装置としての超音波モータに関する提案が数多くなされている。例えば、振動子に励起する移動体の駆動方向の振動が、２次の曲げ振動である超音波モータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、振動子に励起する移動体の駆動方向の振動が、１次の伸縮振動である超音波モータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０４８８７号公報（第１６頁、図１、図２）
【特許文献２】特開平７−３３７０４５号公報（第８頁、図２、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の超音波モータには以下の課題がある。振動子と移動体を加圧接触させ、振動子に、移動体との接触部の法線方向に変位する振動と、移動体との接触部の接線方向に変位する振動を励起する。これにより、振動子における移動体との接触部に楕円運動を励起し、移動体を駆動する。この場合、振動子と移動体には有限の接触領域があるが、その接触領域での振動子の楕円運動は、移動体の駆動方向において振動速度に分布を持つ（振動速度に差がある）。
【０００４】
このため、振動子における移動体との接触領域では、振動子の振動速度が移動体の移動速度と異なる速度の部分において、移動子と移動体の滑りが発生する。この滑りの発生に伴い、摺動損失と振動子及び移動体の摩耗が起こる。摺動損失が大きいと超音波モータの効率が下がり、振動子及び移動体の摩耗が大きいと超音波モータの寿命が短くなってしまうという問題が生じる。
【０００５】
例えば、振動子における移動体との接触領域での振動速度の分布（振動速度の差）を減少させる方法として、振動子と移動体の接触領域を減少させることが考えられる。しかし、この方法では、振動子と移動体の接触が不安定になり、超音波モータにおいて異音の発生や駆動が不安定になってしまう等の原因となる問題が生じる。尚、従来の超音波モータの駆動方法及び課題の詳細については、本実施の形態の超音波モータとの比較を行うため、本実施の形態の記載欄で後述する。
【０００６】
本発明の目的は、振動子と移動体の接触領域を減らすことなく、振動子における移動体との接触領域での駆動方向の振動速度の分布を減少させ、振動子と移動体の滑りを減少させ、高効率化及び長寿命化を可能とした超音波駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明の超音波駆動装置は、電気−機械エネルギ変換素子により振動が励起される振動子と、前記振動子に加圧状態に接触され前記振動により駆動される移動体とを備え、前記振動子には、前記移動体との接触箇所の法線方向に変位する振動と、前記移動体の駆動方向に変位する振動が励起され、前記振動子に励起される前記移動体の駆動方向に変位する振動が、少なくともｎ次の振動と３ｎ次の振動を合成した振動である（但しｎは自然数）ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、振動子に励起する移動体の駆動方向に変位する振動を、少なくともｎ次の振動と３ｎ次の振動を合成した振動とする。これに伴い、振動子の駆動方向の振動速度を矩形波状に変化させることが可能となり、振動子と移動体の接触領域を減らすことなく、振動子の移動体との接触領域での駆動方向の振動速度の分布（振動速度の差）を減少させることが可能となる。これにより、振動子と移動体との滑りを減少させ、超音波駆動装置の高効率化及び長寿命化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの外観を示す斜視図である。図２は、超音波モータの振動子の外観を示す斜視図である。
【００１１】
図１及び図２において、超音波モータは、振動子１と移動体２を備えている。振動子１は、直方体（角柱）形状に形成されており、１対の圧電素子１−１ａ、１−１ａ、圧電素子１−１ｂ、振動体１−２、接触部１−３から構成されている。移動体２は、細長い直方体（角柱）形状に形成されており、ステンレス鋼から構成されている。振動子１と移動体２とは、不図示のコイルバネ等の加圧手段により加圧状態に接触されている。移動体２は、振動子１に励起する振動により、該移動体２の駆動方向であるｘ方向の正方向及び逆方向に駆動される。
【００１２】
振動体１−２は、移動体２の駆動方向であるｘ方向に略同一（または同一）の断面形状を有するステンレス鋼製の角柱形状部材として構成されている。つまり、振動体１−２のｘ方向と直交する平面における断面形状が、振動体１−２のいずれの部位であっても略同一（同一）になるということである。振動体１−２における移動体２との接触面である上面には、２つの接触部１−３が長手方向に所定間隔を置いて一体に形成されている。また、振動体１−２の両側面には、ｘ方向に変位する伸縮振動を振動体１−２に励起するための圧電素子１−１ａが接着により固定されている。また、振動体１−２の底面には、該振動体１−２の移動体２との接触箇所の法線方向であるｚ方向に変位する曲げ振動を、振動体１−２に励起するための圧電素子１−１ｂが接着により固定されている。
【００１３】
圧電素子１−１ａ、１−１ａ、圧電素子１−１ｂは、電気エネルギ（電圧）を機械エネルギ（振動）に変換する電気−機械エネルギ変換素子である。圧電素子１−１ａ、１−１ａ、圧電素子１−１ｂには、不図示の電源により電気エネルギが供給される。
【００１４】
次に、上記構成を有する本実施の形態の超音波モータの駆動方法及び作用効果について、従来の超音波モータとの比較を行いながら図１乃至図７に基づき詳細に説明する。
【００１５】
図３は、伸縮振動を励起する圧電素子１−１ａの模式図である。図４は、曲げ振動を励起する圧電素子１−１ｂの模式図である。図５は、２次の曲げ振動の変形を示す模式図である。図６は、１次の伸縮振動の変形を示す模式図である。図７は、合成された伸縮振動の速度を示す模式図である。
【００１６】
先ず、本実施の形態の超音波モータとの比較を行うため、従来の超音波モータの駆動方法とその課題を説明する。尚、従来の超音波モータの以下の説明では、便宜上、本実施の形態の超音波モータに関する図面及び符号を流用するものとする。
【００１７】
従来の超音波モータの駆動方法では、例えば、振動子１のｚ方向に変位する２次の曲げ振動（図５参照）の固有振動数と、振動子１のｘ方向に変位する１次の伸縮振動（図６参照）の固有振動数とを略一致（または一致）させる。圧電素子１−１ｂ及び圧電素子１−１ａに、振動子１の前記固有振動数と略一致（または一致）する位相差を持った交番電圧を印加し、振動子１の接触部１−３に楕円軌跡を描く楕円運動を励起する。接触部１−３に加圧接触された移動体２は、ｘ方向の正方向及び逆方向に駆動することができる。
【００１８】
しかしながら、この場合、振動子１の接触部１−３と移動体２には、有限の接触領域（図７の「接触領域」（水平方向の線から上方に矢印で示す領域））がある。且つ、接触部１−３の楕円運動において、図７の「１次（従来の駆動方法）」に示すようにｘ方向の振動子１の振動速度に正弦波（ｓｉｎ）状の分布を持つ。このため、振動子１の接触部１−３と移動体２の接触領域では、移動体２の移動速度（図７の「移動体の移動速度」（２点鎖線））と異なる速度の場所で、振動子１の接触部１−３と移動子２の滑りが発生する。
【００１９】
上記課題欄で説明したように、滑り発生に伴い摺動損失と接触部１−３及び移動体２の摩耗が起こり、摺動損失が大きいとモータ効率が下がり、摩耗が大きいとモータ寿命が短くなる。また、接触部１−３と移動体２の接触領域での接触部１−３の、移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度の分布を減少させるために、接触部１−３と移動体２の接触領域を減少させると、両者の接触が不安定になり、異音の発生または駆動不安定の原因となる。
【００２０】
本実施の形態の超音波モータは、以下で詳述するような駆動方法を用いることにより、従来技術における前記のような問題を解決するものである。
【００２１】
次に、本実施の形態の超音波モータの駆動方法及び作用効果を説明する。本実施の形態の超音波モータ駆動方法が、従来の超音波モータ駆動方法と異なる点は、振動子１に対して移動体２の駆動方向であるｘ方向の１次の伸縮振動に加え、３次の伸縮振動を同時に励起する点である。
【００２２】
本実施の形態では、振動子１に対して移動体２の駆動方向であるｘ方向に１次の伸縮振動と３次の伸縮振動を励起するために、上述したように振動体１−２の両側面に圧電素子１−１ａ（図３参照）を接着している。圧電素子１−１ａは、図３に示すように、一方の面（Ａ面）は４つの電極（電極Ａ１、電極Ａ３、電極Ａ３、電極ＡＳ）に分割されており、不図示の他方の面（Ｂ面）は全面に渡って１つの電極が形成されている。圧電素子１−１ａの振動体１−２との接着はＢ面で行われており、Ａ面は表面に露出している。
【００２３】
圧電素子１−１ａのＢ面の電極と不図示の電源との電気的な接続は、導電性を有する（ステンレス鋼製）振動体１−２を介して、不図示のフレキシブル基板により行われている。圧電素子１−１ａのＡ面の電極と上記電源との電気的な接続も、同一の上記フレキシブル基板により行われている。Ａ面の４つの電極の内、電極Ａ１を１次の伸縮振動を励起するために用い、２つの電極Ａ３を３次の伸縮振動を励起するために用い、電極ＡＳは振動体１−２の振動速度を検出するセンサ部として用いている。Ｂ面の電極は共通のグラウンド電極として使用している。上記各電極は、図３に＋で図示しているように、全て圧電素子の厚さ方向に同じ分極方向となっている。
【００２４】
尚、超音波モータは、演算処理及びモータ駆動制御を司る制御部（不図示）を備えている。制御部は、圧電素子１−１ａの電極ＡＳ（センサ部）により検出された振動子１の振動体１−２の振動速度に基づき、振動子１における各次数の伸縮振動の速度の振幅を演算する。また、制御部は、振動子１におけるｎ次の伸縮振動の速度の振幅と３ｎ次の伸縮振動の速度の振幅との比を、１：１／３に略一致（または一致）させる制御を行う。これらの伸縮振動については後述する。
【００２５】
また、本実施の形態では、振動子１における移動体２との接触箇所の法線方向であるｚ方向に変位する振動として、図５に示すような２次の曲げ振動を用いている。振動子１に対して２次の曲げ振動を励起するために、上述したように振動体１−２の底面に圧電素子１−１ｂ（図４参照）を接着している。圧電素子１−１ｂは、図４に示すように、一方の面（Ｃ面）は２つの電極に分割されており、不図示の他方の面（Ｄ面）は全面に渡って１つの電極が形成されている。圧電素子１−１ｂの振動体１−２との接着はＤ面で行われている。
【００２６】
圧電素子１−１ｂのＣ面の電極及びＤ面の電極と不図示の電源との電気的な接続は、圧電素子１−１ａの場合と同様である。Ｃ面の２つの電極の分極方向は、図４に＋−で図示しているように、圧電素子１−１ｂの厚さ方向に逆向きで、Ｄ面の電極を共通のグラウンド電極としている。Ｃ面の２つの電極に同じ交番電圧を印加し、上述したようにｚ方向に変位する２次の曲げ振動を励起している。
【００２７】
振動子１における移動体２との接触部分である接触部１−３は、図５に示すように、ｚ方向に変位する２次の曲げ振動において、移動体２の駆動方向であるｘ方向の変位及び速度が極めて小さい２箇所の腹の位置(図中黒丸)となるように振動体１−２に設けている。これにより、移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度に及ぼす２次の曲げ振動の影響を極めて少なくでき、振動子１の伸縮振動によるｘ方向の振動速度の合成が容易になると共に、振動子１の固有振動数を低くすることが可能となる。
【００２８】
尚、本実施の形態では、振動子１における移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度を有する振動として、ｘ方向の振動速度が大きく且つ振動の合成が最も容易であるという点で伸縮振動を用いているが、伸縮振動に限定されるものではない。伸縮振動以外としては例えば曲げ振動が考えられる。
【００２９】
次に、振動子１における移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動の合成について説明する。例えば、１次の伸縮振動の速度の振幅と、固有振動数が１次の伸縮振動の略３倍（または３倍）の３次の伸縮振動の速度の振幅との比を、１：１／３としたとき、図７の「１次＋３次」に示すような伸縮振動の速度が得られる。その結果、振動子１の接触部１−３と移動体２の接触領域では、振動子１の振動速度と移動体２の移動速度との差を減少させることが可能となる。これにより、振動子１の接触部１−３と移動体２の滑りを減少させ、超音波モータの高効率化及び長寿命化を実現することが可能となる。
【００３０】
また、図７の「１次＋３次＋５次＋・・・」に示すような伸縮振動の速度とすることにより、振動子１における移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度を矩形波に近づけることが可能となる。その結果、振動子１の振動速度と移動体２の移動速度との差をより減少させることが可能となる。これにより、振動子１の接触部１−３と移動体２の滑りをより減少させることが可能となる。
【００３１】
本実施の形態では、振動子１における移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動の合成を行う際、上記のように１次の伸縮振動と３次の伸縮振動のみを合成しているが、その理由は、簡便な振動子構成と簡便な回路構成でより大きな効果が得られるからである。
【００３２】
また、本実施の形態では、振動子１における伸縮振動の最低次の次数を１次とした場合を例に挙げているが、１次に限定されるものではない。伸縮振動の最低次の次数をｎ次とすれば、ｎ次＋３ｎ次＋５ｎ次＋・・・＋（２ｍ＋１）ｎ次の合成された振動であれば（ｍ、ｎは自然数）、接触部１−３と移動体２の滑りを減少させる効果が得られる。このとき、移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度を良好な矩形波とするには、ｎ次の伸縮振動に対する（２ｍ＋１）ｎ次の伸縮振動の速度の振幅比を１：１／（２ｍ＋１）に略一致（または一致）させることが最も効果的である。
【００３３】
次に、振動子１における移動体２の駆動方向に変位する伸縮振動において、最低次のｎ次の伸縮振動の固有振動数と３ｎ次の伸縮振動の固有振動数とを、略整数倍（または整数倍）の関係となるように設定している点についての効果を説明する。既に、移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度を矩形波に近づけることが好ましいと述べたが、超音波モータのある程度の駆動の間、上記速度を矩形波に近づけておくためには、合成する伸縮振動の同期を取ることが必要となってくる。
【００３４】
合成する伸縮振動の同期を取る方法としては、合成する伸縮振動の周期を略整数倍（または整数倍）することが望ましい。また、一定時間ごとに、別途、合成する伸縮振動の同期をとる手段を設けてもよい。また、接触部１−３と移動体２の接触の同期もとることが望ましい。これには、合成される移動体２の駆動方向であるｘ方向の振動速度の伸縮振動のうち、最低次の伸縮振動の固有振動数と、振動子１と移動体２の接触箇所の法線方向であるｚ方向の曲げ振動の固有振動数とを、略一致（または一致）させることが簡易な方法である。
【００３５】
次に、振動子１を構成する振動体１−２の断面形状を、移動体２の駆動方向であるｘ方向に略同一（または同一）の断面形状としている点についての効果を説明する。振動子１における、移動体２の駆動方向であるｘ方向に振動する振動モードをｘ方向に伸縮する伸縮振動モードとし、ｘ方向の断面形状を略同一形状（または同一形状）とする。これにより、１次の伸縮振動の固有振動数とｎ次の伸縮振動の固有振動数とが、略ｎ倍（略整数倍）（または整数倍）の関係になり、合成する伸縮振動の同期を容易に取ることが可能となる。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、振動子１に励起する移動体２の駆動方向（ｘ方向）に変位する振動を、少なくともｎ次の振動と３ｎ次の振動を合成した振動とする。これに伴い、振動子１における移動体２の駆動方向の振動速度を矩形波状に変化させることが可能となり、振動子１と移動体２の接触領域を減らすことなく、振動子１の移動体２との接触領域での駆動方向の振動速度の分布（振動速度の差）を減少させることが可能となる。これにより、振動子１と移動体２との滑りを減少させ、超音波モータの高効率化及び長寿命化を実現することが可能となる。
【００３７】
また、振動子１に励起する移動体２の駆動方向に変位するｎ次の振動の固有振動数と３ｎ次の振動の固有振動数とを、略整数倍の関係となるように設定している。これにより、振動子１における移動体２の駆動方向の振動速度を矩形波状にすることが容易となり、上記効果を容易に得ることが可能となる。
【００３８】
また、振動子１における伸縮振動の最低次の次数を１次とした場合は、合成する複数の次数の振動の各々の固有振動数を最も小さくすることが可能となり、上記効果を簡便な振動子及び回路構成で得ることが可能となる。
【００３９】
また、超音波モータの制御部により、振動子１におけるｎ次の伸縮振動の速度の振幅と３ｎ次の伸縮振動の速度の振幅との比を１：１／３に略一致（または一致）させる制御を行う。これにより、振動子１における移動体２の駆動方向の振動速度を良好な矩形波状に制御することが可能となり、上記効果をより顕著に得ることが可能となる。
【００４０】
また、振動子１に励起する移動体２の駆動方向に変位する振動を、移動体２の駆動方向の伸縮振動とすることで、大きな駆動方向の振動成分を得ることができ且つ振動の合成が容易となり、上記効果を容易な構成で得ることが可能となる。
【００４１】
また、振動子１の断面形状を、移動体２の駆動方向に略同一の断面形状とすることで、振動子１に励起する移動体２の駆動方向の伸縮振動の合成する各々の固有振動数が略整数倍となる。これにより、容易な構成で、振動子１における移動体２の駆動方向の振動速度を矩形波状とすることが可能となり、上記効果を容易に得ることが可能となる。
【００４２】
また、振動子１に励起する移動体２との接触箇所の法線方向（ｚ方向）に変位する振動の固有振動数を、振動子１に励起する移動体２の駆動方向に変位する振動の最低次の振動の固有振動数と略一致するように設定している。これに伴い、振動子１に励起する移動体２との接触箇所の法線方向に変位する振動の周期と、振動子１における移動体２の駆動方向の矩形波状の振動速度の周期とを略一致させることが可能となる。これにより、振動子１と移動体２が接触しているときに、振動子１に励起する移動体２の駆動方向に変位する振動の速度を略一定にすることが容易となり、上記効果を容易に得ることが可能となる。
【００４３】
また、振動子１に励起する移動体２との接触箇所の法線方向に変位する振動を、曲げ振動とすることで、前記法線方向に変位する振動の固有振動数を低くでき、振動子１の振幅が大きく、振動子１と移動体２の安定した接触を得ることが可能となる。これと共に、簡易な構成で、振動子１に励起する移動体２との接触箇所の法線方向に変位する振動の周期と、振動子１における移動体２の駆動方向の矩形波状の振動速度の周期とを略一致させることが可能となる。
【００４４】
［第２の実施の形態］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの振動子の振動体の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、円形の断面形状を有する振動体を示す図、（ｂ）は、楕円形の断面形状を有する振動体を示す図、（ｃ）は、三角形の断面形状を有する振動体を示す図である。
【００４５】
図８において、本実施の形態の振動子の第１例は、図８（ａ）に示すように振動子１１の振動体１１−２が、移動体（不図示）の駆動方向に略同一（または同一）の円形の断面形状を有する。振動体１１−２の接触部１１−３と移動体とは、板バネ等の加圧手段（不図示）により移動体との接触箇所の法線方向であるｚ方向に加圧接触されている。
【００４６】
また、本実施の形態の振動子の第２例は、図８（ｂ）に示すように振動子２１の振動体２１−２が、移動体（不図示）の駆動方向に略同一（または同一）の楕円形の断面形状を有する。振動体２１−２の接触部２１−３と移動体とは、板バネ等の加圧手段（不図示）によりｚ方向に加圧接触されている。
【００４７】
また、本実施の形態の振動子の第３例は、図８（ｃ）に示すように振動子３１の振動体３１−２が、移動体（不図示）の駆動方向に略同一（または同一）の三角形の断面形状を有する。振動体３１−２の接触部３１−３と移動体とは、板バネ等の加圧手段（不図示）によりｚ方向に加圧接触されている。
【００４８】
本実施の形態においても、移動体の駆動方向であるｘ方向の１次の伸縮振動と３次の伸縮振動を合成することで、ｘ方向の振動の速度を矩形波状にすることができる。これにより、上記第１の実施の形態と同様に、振動子と移動体の滑りを減少させることができる効果が得られる。
【００４９】
尚、本実施の形態では、振動体における移動体の駆動方向の断面形状を円形、楕円形、三角形とした場合を例に挙げているが、特定の断面形状に限定されるものではなく、その他のどのような断面形状でも上記効果は得られる。
【００５０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、振動子と移動体の接触領域を減らすことなく、振動子と移動体との滑りを減少させ、超音波モータの高効率化及び長寿命化を実現することが可能となるなどの効果を奏する。
【００５１】
［第３の実施の形態］
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの振動子の外観を示す斜視図である。
【００５２】
図９において、振動子４１は、円環形状に形成されており、圧電素子４１−１、振動体４１−２、接触部４１−３から構成されている。振動体４１−２の底面には、圧電素子４１−１が接着により固定されている。振動体４１−２の上面には、多数の突起形状の接触部４１−３が周方向に所定間隔で振動体４１−２と一体に形成されている。接触部４１−３と円環形状の移動体（不図示）とは、ウェーブワッシャ（不図示）により、接触部４１−３と移動体との接触箇所の法線方向であるｚ方向に加圧接触されている。振動子４１の圧電素子４１−１と電源（不図示）とは、フレキシブル基板４３により電気的に接続されている。
【００５３】
振動子４１に励起する、移動体との接触箇所の法線方向であるｚ方向に変位する振動は、円環の面外の曲げ振動である。また、振動子４１に励起する、移動体の駆動方向であるθ方向（周方向）に変位する振動は、θ方向の伸縮振動であり、１次の伸縮振動と３次の伸縮振動と５次の伸縮振動が合成される。θ方向の伸縮振動における、１次の伸縮振動と３次の伸縮振動と５次の伸縮振動の固有振動数の比は、略整数倍（または整数倍）の１：３：５となり、各々の伸縮振動の同期が容易となっている。
【００５４】
本実施の形態においては、振動子４１に加圧接触される移動体の駆動方向を、上記第１の実施の形態では直交座標系のｘ方向であったのに対し、円筒座標系のθ方向（周方向）としている。本実施の形態においても、上記第１の実施の形態と同様に、振動子４１と移動体の滑りを減少させることができる効果が得られる。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様に、振動子と移動体の接触領域を減らすことなく、振動子と移動体との滑りを減少させ、超音波モータの高効率化及び長寿命化を実現することが可能となるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの外観を示す斜視図である。
【図２】図１の超音波モータの振動子の外観を示す斜視図である。
【図３】伸縮振動を励起する圧電素子の模式図である。
【図４】曲げ振動を励起する圧電素子の模式図である。
【図５】２次の曲げ振動の変形を示す模式図である。
【図６】１次の伸縮振動の変形を示す模式図である。
【図７】合成された伸縮振動の速度を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの振動子の振動体の外観を示す斜視図であり、（ａ）は、円形の断面形状を有する振動体を示す図、（ｂ）は、楕円形の断面形状を有する振動体を示す図、（ｃ）は、三角形の断面形状を有する振動体を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る超音波駆動装置としての超音波モータの振動子の外観を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５７】
１、１１、２１、３１  振動子
１−１ａ  伸縮振動を励起する圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
１−１ｂ  曲げ振動を励起する圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
１−２、１１−２、２１−２、３１−２  振動体
１−３、１１−３、２１−３、３１−３  接触部
２  移動体
Ａ１  １次の伸縮振動を励起する電極
Ａ３  ３次の伸縮振動を励起する電極
ＡＳ  電極（検出手段）
４１  振動子
４１−１  圧電素子（電気−機械エネルギ変換素子）
４１−２  振動体
４１−３  接触部
【図１】
0004804154.tif 000002
【図２】
0004804154.tif 000003
【図３】
0004804154.tif 000004
【図４】
0004804154.tif 000005
【図５】
0004804154.tif 000006
【図６】
0004804154.tif 000007
【図７】
0004804154.tif 000008
【図８】
0004804154.tif 000009
【図９】
0004804154.tif 000010