(57)【要約】【課題】温度変化によらずに安定した駆動特性が得られる振動アクチュエータを提供する。【解決手段】ステータ３に接するロータ４の内径側に、熱膨張係数がロータ母材４１よりも小さい低熱膨張係数部４１ａを設ける。低熱膨張係数部４１ａを設けることにより、温度変化に応じてロータ４の摺動面４２ａが径方向の外側、又は、内側を向くことができ、ステータ３の摺動面３１ａとの接触状態を平行に保つことができ、温度変化によらず安定した駆動特性を得ることができる。【選択図】図１
2005328582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性体と、前記弾性体に接合され、前記弾性体に振動をおこす電気機械変換素子とを有するステータと、
前記ステータに加圧接触して出力を得るロータと、
を備えた振動アクチュエータにおいて、
前記ロータは、径方向において熱膨張係数が異なる２つの層を有していること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項２】
請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ロータの２つの層を有している範囲は、前記ロータが前記ステータに接触している接触部近傍のみであること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ロータの内周側の層の熱膨張係数は、外周側の層の熱膨張係数よりも小さいこと、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ロータの内周側の層又は外周側の層は、メッキ層であること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ロータは、金属を主体として形成されており、
前記ロータの内周側の層又は外周側の層は、樹脂により形成されていること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記ロータは、径方向において熱膨張係数が異なる２つの樹脂層を有していること、
を特徴とする振動アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体に振動を発生させて弾性体に振動エネルギーを生じさせ、この振動エネルギーを出力として取り出し駆動力を得る振動アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、カメラのレンズ鏡筒等において、円環形状の超音波モータを内蔵させたものがある。これらの超音波モータは、ステータ及びロータを有しており、ステータの圧電素子に電気エネルギーを印加して振動を励起し、ステータの弾性体を振動させて、これに加圧接触するロータを回転させている。このロータとステータとが接触する部分は、重要な部分であり、この部分に関する出願としては、例えば、特許文献１がある。
【０００３】
ステータは、電気機械変換素子と弾性体とを接合して形成されており、この２種類の材料の熱膨張係数の違いにより、摺動面（ロータとの接触面）が温度変化によって径方向外周側、又は、径方向内周側を向いてしまっていた。
この現象を、電気機械変換素子の熱膨張係数が弾性体の熱膨張係数よりも小さい振動アクチュエータを例にして説明する。
図５は、従来の振動アクチュエータが低温状態及び高温状態となった場合を示す図である。
図５（ａ）は、低温状態を示し、図５（ｂ）は、高温状態を示している。
図５中において、一点鎖線は、振動アクチュエータの回転中心である。
この振動アクチュエータが低温状態となった場合には、ステータＳの摺動面Ｓａは、径方向内周側を向くためロータＲの外周側がステータＳと接触する。一方、この振動アクチュエータが高温状態となった場合には、ステータＳの摺動面Ｓａは、径方向外周側を向くためロータＲの内周側がステータＳと接触することとなる。
このように、従来の振動アクチュエータでは、ステータの構成上、温度変化によってロータとステータとの接触する角度が変化してしまっていた。
従来の振動アクチュエータでは、温度変化によりロータとステータとの接触状態が変化することにより、ロータエッジでの不均一な摺動、摺動幅の減少などが生じることから、回転ムラの発生、起動回転数の上昇、異音の発生等の問題が生じていた。
【特許文献１】特開２０００−２７８９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、温度変化によらずに安定した駆動特性が得られる振動アクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、弾性体（３１）と、前記弾性体に接合され、前記弾性体に振動をおこす電気機械変換素子（３２）とを有するステータ（３）と、前記ステータに加圧接触して出力を得るロータ（４，５）と、を備えた振動アクチュエータにおいて、前記ロータは、径方向において熱膨張係数が異なる２つの層（４１，４１ａ，５１，５１ａ）を有していること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ロータ（４，５）の２つの層を有している範囲は、前記ロータが前記ステータ（３）に接触している接触部（４２ａ，５２ａ）近傍のみであること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ロータ（４，５）の内周側の層（４１ａ，５１ａ）の熱膨張係数は、外周側の層（４１，５１）の熱膨張係数よりも小さいこと、を特徴とする振動アクチュエータである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ロータ（５）の内周側の層（５１ａ）又は外周側の層は、メッキ層であること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ロータは、金属を主体として形成されており、前記ロータの内周側の層又は外周側の層は、樹脂により形成されていること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記ロータ（４）は、径方向において熱膨張係数が異なる２つの樹脂層（４１，４１ａ）を有していること、を特徴とする振動アクチュエータである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロータは、径方向において熱膨張係数が異なる２つの層を有しているので、ステータの温度変化による変形に応じてロータも温度変化によって変形し、ステータとロータの摺動面が常に平行となる。したがって、温度変化によらず安定した動作を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
温度変化によらずに安定した駆動特性が得られるようにするという目的を、部品点数を増やすことなく実現した。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明による超音波モータの実施例１を示した図である。
ステータ（固定子）３は、弾性体３１，圧電体３２，支持体３５を有している。
弾性体３１は、後述の圧電体３２に接合され圧電体３２の励振により摺動面３１ａに進行性振動波を生ずる櫛歯形状の弾性体である
圧電体３２は、駆動信号により励振するＰＺＴ等の電気機械変換素子である。
支持体３５は、固定環３３及び押え環３４を有し、薄板部３１ｂを介して弾性体３１を支持する部分である。
【００１４】
ロータ（移動子）４は、ロータ母材４１，摺動材４２を有している。
ロータ母材４１は、低熱膨張係数部４１ａと、不図示の移動目的物体に接続される接続部４１ｃと、薄板部４１ｂとを有している。
ロータ母材４１は、２種類の異なる樹脂を用いた所謂二色成型により成型されている。低熱膨張係数部４１ａは、ロータ母材４１の他の部分よりも熱膨張係数が小さい樹脂によりロータ母材４１の内周側に形成されている層である。
具体的には、低熱膨張係数部４１ａは、熱膨張係数が５．５×１０-3×１／Ｋのポリカーボネイト樹脂により形成され、その他の部分は、熱膨張係数が１０×１０-3×１／Ｋのポリアセタール樹脂により形成されている。
摺動材４２は、ロータ母材４１に接合され摺動面４２ａで弾性体３１の摺動面３１ａに加圧接触されている部材である。
【００１５】
図２は、本実施例の弾性体３１及びロータ母材４１を拡大して示した図である。
図２（ａ）は、低温状態を示している。
低温状態となった場合には、ステータ３の摺動面３１ａは、径方向内周側を向く。
しかし、本実施例におけるロータ母材４１は、内周側の一部に低熱膨張係数部４１ａを有しているので、ロータ４の摺動面４２ａが径方向外周側を向くこととなる。したがって、ステータ３の摺動面３１ａとロータ４の摺動面４２ａとの接触部が平行を保ち、駆動特性の変動が生じない。
【００１６】
図２（ｂ）は、高温状態を示している。
一方、この超音波モータが高温状態となった場合には、ステータ３の摺動面３１ａは、径方向外周側を向く。
しかし、本実施例におけるロータ母材４１は、内周側の一部に低熱膨張係数部４１ａを有しているので、ロータ４の摺動面４２ａが径方向内周側を向くこととなる。したがって、低温の場合と同様に、ステータ３の摺動面３１ａとロータ４の摺動面４２ａとの接触部が平行を保ち、駆動特性の変動が生じない。
【００１７】
このように、本実施例によれば、ロータ母材４１の内周側の一部に低熱膨張係数部４１ａを設けたので、ステータの温度変化による変形に応じてロータも温度変化によって変形し、ステータとロータの摺動面が常に平行となる。これにより、温度変化による摺動接触角の変化を抑え、安定した摺動状態を保つことができる。よって、温度変化によるロータエッジでの不均一な摺動、摺動幅の減少などが生じることなく、モータ性能の劣化（回転ムラの増大、起動回転数の上昇、異音の発生等）を抑えることができる。
【実施例２】
【００１８】
図３は、本発明による超音波モータの実施例２を示した図である。
本実施例は、ロータ５の形態が異なる他は、実施例１における超音波モータと同様であるので、前述した実施例１と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
ロータ（移動子）５は、ロータ母材５１，摺動材５２を有している。
ロータ母材５１は、低熱膨張係数膜５１ａと、不図示の移動目的物体に接続される接続部５１ｃと、薄板部５１ｂとを有している。
ロータ母材５１は、熱膨張係数が２４．１×１０-6／Ｋのアルミニウムを素材として形成されている。
【００１９】
低熱膨張係数膜５１ａは、ロータ母材５１の内周側に形成された無電解ニッケルメッキ（所謂カニゼンメッキ）の層である。この低熱膨張係数膜５１ａの熱膨張係数は、１３×１０-6／Ｋであり、膜厚は、５０μｍである。
摺動材５２は、ロータ母材５１に接合され摺動面５２ａで弾性体３１の摺動面３１ａに加圧接触されている部材である。
【００２０】
図４は、本実施例の弾性体３１及びロータ母材５１を拡大して示した図である。
図４（ａ）は、低温状態を示している。
低温状態となった場合には、ステータ３の摺動面３１ａは、径方向内周側を向く。
しかし、本実施例におけるロータ母材５１は、内周側に低熱膨張係数膜５１ａを有しているので、ロータ５の摺動面５２ａが径方向外周側を向くこととなる。したがって、ステータ３の摺動面３１ａとロータ５の摺動面５２ａとの接触面積が小さくなることなく、駆動特性の変動が生じない。
【００２１】
図４（ｂ）は、高温状態を示している。
一方、この超音波モータが高温状態となった場合には、ステータ３の摺動面３１ａは、径方向外周側を向く。
しかし、本実施例におけるロータ母材５１は、内周側に低熱膨張係数膜５１ａを有しているので、ロータ５の摺動面５２ａが径方向内周側を向くこととなる。したがって、低温の場合と同様に、ステータ３の摺動面３１ａとロータ５の摺動面５２ａとの接触面積が小さくなることなく、駆動特性の変動が生じない。
【００２２】
本実施例によれば、メッキにより低熱膨張係数膜５１ａを形成したので、実施例１と同様な効果を、より簡単に得ることができる。
（変形例）
【００２３】
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
例えば、各実施例において、２色成型、又は、メッキにより内周側に低熱膨張係数となる部分を設けた例を示したが、これに限らず、例えば、ロータをアルミ等の金属をベースそして、その内周側の一部をアルマイト処理したものを用いてもよい。また、アルミ等の金属をベースそして、その内周側の一部に樹脂をインサートしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明による超音波モータの実施例１を示した図である。
【図２】本実施例の弾性体３１及びロータ母材４１を拡大して示した図である。
【図３】本発明による超音波モータの実施例２を示した図である。
【図４】本実施例の弾性体３１及びロータ母材５１を拡大して示した図である。
【図５】従来の振動アクチュエータが低温状態及び高温状態となった場合を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
３  ステータ
３１  弾性体
３１ａ  摺動面
３１ｂ  薄板部
３２  圧電体
３３  固定環
３４  押え環
３５  支持体
４  ロータ
４１  ロータ母材
４１ａ  低熱膨張係数部
４１ｂ  薄板部
４１ｃ  接続部
４２  摺動材
４２ａ  摺動面
５  ロータ
５１  ロータ母材
５１ａ  低熱膨張係数膜
５１ｃ  接続部
５１ｂ  薄板部
５２  摺動材
【図１】
2005328582.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005328582.tif 000006
【図５】
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