(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子を有する中空円筒形の発振器の形状をなす圧電モータを動作させる方法であって、
その発振器の少なくとも一つの中空円筒形の開口側の正面（３）は回転子と摩擦接触し、その発振器は、定在波の発生器を含むものであって、
前記中空円筒形は、定在波の接線および軸方向の振動速度成分が発振器において形成されるように、あるいは中空円筒形のポイントがそれぞれ、同一の位相あるいは１８０度の位相差を有するように、連結された接線および軸方向の振動モードに設定されて、
接線および軸方向の振動速度の分布において、前記接線方向の振動速度成分の最大振動速度が前記中空円筒形の正面の上に形成され、その正面より中空筒形の高さ方向中心側へ向かった下に前記軸方向の振動速度成分の最大振動速度が形成されて、
前記中空円筒形の高さの中心位置であって前記中空円筒形の正面に平行に、線（２２）が形成され、この線（２２）上において、前記軸方向の振動速度成分はゼロの値を取り、前記接線方向成分は最小値を取り、
さらに中空円筒形の軸方向に延長する線（２３、２４）は、振動モードの順番に応じて前記中空円筒形において形成され、その線（２３、２４）の上において、軸方向あるいは接線方向の振動速度成分がゼロの値を取ることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記定在波の発振器は、前記振動共振周波数に対応する周波数によって励磁され、その周波数において、連結された接線および軸方向の振動モードの定在波が形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電モータを動作させる方法に用いられる、固定子を有する中空円筒形の発振器の形状をなす圧電モータであって、
その発振器の少なくとも一つの中空円筒形の開口側の正面は回転子と摩擦接触し、その発振器は定在波の発生器を含むものであって、
前記発生器は、前記中空円筒形の発振器において、連結された接線および軸方向の振動を生成し、その両方の振動速度成分は同一の位相位置あるいは１８０度の位相差を有し、
接線および軸方向の振動速度の分布において、前記接線方向の最大振動速度が前記中空円筒形の正面の上に形成され、その正面より中空筒形の高さ方向中心側へ向かった下に前記軸方向の最大振動速度が形成され、
回転子の運動エネルギーが前記中空円筒形の正面付近に集中するように、前記接線方向の最大振動速度および前記軸方向の最大振動速度は前記中空の円筒形の半分の高さに向かって減少し、
さらに前記モータの機械的な付属品は定在波の接線および軸方向の振動速度成分の値のゼロ線上で中央位置に設けられることを特徴とする圧電モータ。
【請求項４】
前記中空円筒形の発振器は、一つの表面領域上におけるモノリシック構造の圧電体であり、一つ以上の電極が設けられ、その他の表面領域上には、共通の基準電極が設けられ、両方の電極は、それらの間に設けられた圧電セラミックとともに、定在波の発生器を形成することを特徴とする請求項３に記載の圧電モータ。
【請求項５】
前記中空円筒形の発振器がモノリシック構造の非圧電体であって、前記発生器は、対応する電極を有する前記中空の円筒形に固着された圧電要素として構成されることを特徴とする請求項３に記載の圧電モータ。
【請求項６】
前記発振器は、波長の四分の一だけ空間的に変位する二つの定在波の発生器を含み、その電気的励磁は直角位相を有し、それによって進行波が前記発振器において生成され、前記回転子が前記進行波と相対する移動方向を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項７】
前記発振器は、波長の三分の一だけ空間的に変位した三つの定在波の発生器を含み、その電気的励磁は１２０度の位相変位を有し、それによって進行波が前記発振器において生成され、前記回転子が前記進行波と相対する移動方向を有することを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項８】
前記発振器は、波長の半分だけ互いに変位し、電気的励磁源に接続された音響定在波の発生器などの少なくとも一つのグループを含み、前記発振器の高さは、縦方向のモードが接線および軸方向のモードと同時に励磁されるように選択され、両方のモードを重畳することによって、前記中空円筒形の正面に設けられたポイントに、楕円形あるいは直線の動きをさせることを特徴とする請求項３に記載の圧電モータ。
【請求項９】
前記中空円筒形の発振器の本体は、それ自身が中央に集まるような方法で前記回転子を導き、装着するようにその内部の正面上において円錐形をなし、この発振器の本体は、その各々の端部において逆円錐形の部分を有することを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項１０】
前記定在波の発生器は、発振器共振周波数に対応する周波数によって励磁され、その周波数において、前記連結された接線および軸方向の振動モードの定在波が形成されることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項１１】
前記固定子に関する機械的な付属品は、前記中空円筒形の高さの中心位置であって前記中空円筒形の正面に平行である線（２２）上で前記中空円筒形の中央部において設けられることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は請求項1のプレアンブルによると、固定子を有する中空円筒形の発振器の形状の圧電モータを動作させる方法であって、そのモータは定在波の発生器を含み、その少なくとも一つの正面は回転子と摩擦接触する方法に関連し、さらに本発明は請求項3のプレアンブルによると、固定子を有する中空円筒形の発振器の形状である圧電モータであって、そのモータは定在波の発生器を含み、その少なくとも一つの正面は回転子と摩擦接触する、圧電モータに関連する。
【背景技術】
【０００２】
圧電超音波モータは米国特許第5，654，604号によって既知であり、この動作モードは屈曲波が生成される薄型金属共振器の励磁に基づいている。
【０００３】
このようなモータによって屈曲波を励磁するためには、薄型の圧電円板を好適には接着によって金属製の共振器に取り付ける。一方では圧電円板の熱膨張係数の違いから、また他方では前記金属製の共振器の熱膨張係数の違いから、これらのモータにおける不可避な欠点は多かれ少なかれ、固着を得ることが困難なことである。したがってこのような接続は、膨張係数における差異を補完するように、所定の残留弾性を有するエポキシレジンの接着剤によって行なわれる。このような接続は金属製の共振器と圧電円板との音響結合を低下させるものの、前記発振器の容量は限定され、このモータの機械的な損失は増加する。超音波エネルギーが接着剤に与える影響によって、その粘度が変化する危険があり、その結果、モータの振動特性は低下する。上述の理由によって、このように構成されたモータは機械的な性能が限定され寿命が短くなり、満足のいく実用的な特性を得られない。
【０００４】
同様に圧電超音波モータが既知であり、その動作モードはモノリシック構造の円筒形圧電共振器内で移動する延長波の励磁に基づいている。この点については例えば、米国特許第5，872，418号を参照願いたい。
【０００５】
このようなモータの全体的な共振器は圧電材から作られるため、異なる膨張係数による問題は起こらない。しかしながら、延長波を利用する超音波モータから見た欠点は、発振器のすべてのポイントがほぼ同じ振動速度を有するという事実の中に存在する。これは全体量を超えて発振器内に保存されるエネルギーを均一に分配することを意味し、このことによって発振器の摩擦表面と直接的に接近していないポイントの内的な摩擦によって不必要な損失を招いている。さらにこのようなモータの振動面上には、振動速度がゼロの値を取る領域は存在しない。これはこのようなモータの発振器をハウジングに対して固着することは困難であることを意味している。したがってゴム状の弾性材によって連結が達成されるものの、超音波の影響によって連結部の温度が上昇する。この結果、エネルギーの損失を招き、モータ全体の温度が上昇することになる。
【０００６】
さらに発振器が弾性的な付属品に接触すると、機械的な品質は低下し、その結果、より高い励磁電圧が必要となる。固着構成において必要とされる弾性的な柔軟性によって、固定子がハウジングに対して絶対的に固定される特性が阻まれ、このようなモータの位相特性をより困難にする。この結果、微細な位置決めの目的でこのようなモータをシステムにおいて用いることがより困難になり、よりコストがかかるようになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって上述のように、本発明の目的は、固定子を有する中空円筒形の発振器の形状の圧電モータを動作させる有利な方法であって、その少なくとも一つの正面は回転子と摩擦接触する方法を提供することにある。さらに、本発明の目的は、固定子を有する中空円筒形の発振器の形状である圧電モータを提供することである。ここで発振器と発振器あるいはモータの固定装置の両方におけるエネルギー損失が抑えられる。この目的によるとこのようなモータの励磁電圧は減少することになり、位相特性が改善される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本方法によると、本発明における課題は、請求項3に記載の特徴を組み合わせた圧電モータと、少なくとも有益な実施の形態および利点を含む従属項とを鑑み、請求項1に記載された教示によって解決される。
【０００９】
よって本発明の基本的な概念は、連結された接線および軸方向の振動モードに設定することによって、新しい型の音響波を有する中空円筒形の発振器の励磁に見られる。発振器の寸法が選択され、励磁装置はその高さに沿って音響波の振動速度の分布が発振器の円周上に到達するように設計される。それによって発振器内で循環する振動エネルギーは、回転子と摩擦接触している発振器の正面上に集中し、最小の振動速度を有する交線は振動の長さの中心に向かって、あるいは振動の高さ方向にそれぞれ延長する。その後、例えばモータ・ハウジングに対する固着は、最小の振動速度を有するこの交線上で得られる。
【００１０】
このようにして、提供される圧電超音波モータは、少なくとも一つの正面が回転子に摩擦接続する中空円筒形の発振器の形状を取る。さらに発振器は音響定在波の発生器を含む。これらの発生器の各々は、発振器本体の連結された接線および軸方向の振動であるこのような音響定在波の発生器である。また接線および軸方向の振動構成要素は0度あるいは180度の位相位置を有し、接線方向の最大振動速度は発振器の正面に設定され、軸方向の最大振動速度はこれら発振器の正面の少し下に延長する。発振器の正面から軸方向に向かって徐々に距離が広がり、二つの振動速度は徐々に減少し、交線は中空円筒形の発振器の高さの中心に延長し、発振器の正面に対して平行となる。交線上で、軸方向の振動速度はゼロの値を取り、接線方向の振動速度は最小限となる。さらに発振器の本体は軸方向に延長する交線によって交互に分割され、接線あるいは軸方向の振動速度はそれぞれゼロとなる。
【００１１】
すなわち圧電モータの中空円筒形は連結された接線および軸方向の振動モードに設定される。ここで円筒は主に、接線および軸方向の振動速度成分を有している。発振器の励磁は、接線方向の振動速度成分の最大振動速度が中空円筒形の正面上に設定されるように行なわれ、軸方向の振動速度成分はそれら正面の下に設けられる。ここで上述のように、それらの振動速度成分は円筒の高さの中心に向かって減少し、線（２２）は正面とほぼ平行に、円筒の高さの中心に形成され、線（２２）上で、軸方向の振動速度成分はゼロの値を取り、接線方向の振動速度成分は最小限となる。
【００１２】
励磁は発振器の共振周波数に対応する周波数によって達成され、その時点で、連結された接線および軸方向の振動モードの定在波が形成される。
【００１３】
発明によるモータの発振器における励磁される音響波が、回転子と摩擦接触する発振器の正面に設けられる最大振動速度のうちの一つである一方、その最小振動速度は発振器の中央部に延長するため、発振器の運動エネルギーは発振器の正面付近に集中する。すなわち回転子を駆動することが要求される。
【００１４】
上述の解決策によって損失が減少するため、内部の摩擦は耐えられる程度に抑えられる。これによって、中空円筒形の発振器における望ましくない温度の上昇も減少する。
【００１５】
さらにすでに提案したように、発振器を装着していない、すなわち中空の円筒形の本体を有する発振器の中央部に固定装置を設けることが可能となる。この固定装置によって、機械的な抵抗によるエネルギー損失の増加を防げる。このため、発振器を励磁するために必要な電圧は低下する。
【００１６】
本発明による圧電モータは種々の実施の形態によって実現される。
【００１７】
第一の実施の形態によれば、発振器、すなわち中空円筒形の本体は、一つ以上の電極が設けられる表面領域上にモノリシック構造の圧電体として構成される。
【００１８】
例えば内部表面領域上に設けられた共通の基準電極および両電極間に設けられた圧電セラミックとともに、音響定在波の発生器が形成される。
【００１９】
このような本発明のモータにおける第一の実施の形態によって最小限の寸法が得られる。
第二の実施の形態によれば、発振器はモノリシック構造および非圧電体として形成されてもよい。この実施の形態において、音響定在波の発生器は発振器に接続された固定圧電素子として設計される。
【００２０】
寸法および容量の大きいこのような変形モータを実現することが可能となる。
【００２１】
本発明のモータにおける他の利点のある実施の形態において、発振器は第四の波長によって空間的に変異した二つの音響定在波の発生器を含む。
これらの発生器の電気的励磁はその後、90度の位相変位を有する二相の励磁となる。このような形態の励磁によって、進行波が発振器内に生成され、回転子は進行波と相対する移動方向を取得する。このような構成によって、二相の進行波モータを提供することが可能となる。
【００２２】
同様に本発明によると、発振器が第三の波長によって空間的に変異した三つの定在波を含むように、圧電モータを構成することができる。
その後、発生器の電気的励磁が選択されて、120度の位相変位を持つ三つの位相を有するようになる。このようにして、進行波も発振器内で生成され、回転子は進行波とそれぞれ相対する移動方向および回転方向とを取得する。この変形例によって、三相の進行波のモータを実現することが可能となる。
【００２３】
最終的に、発振器が少なくとも一つの音響定在波の発生器などのグループを含むように本発明によるモータを構成することが可能となる。発生器は半分の波長によって反対方向に空間的に変異され、電気的励磁源に接続される。
【００２４】
本発明において、発振器の縦方向の振動も接線および軸方向の発振器の振動と同時に発生するように発振器の高さが選択される。両方の振動の形状を重畳することによって、発振器の正面に設けられたポイントが、その表面に対してある角度で傾斜する直線的な動きを取るようになる。これによって圧電定在波モータが容易に提供される。
【００２５】
本発明を実施の形態および図面を参照して下記に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図1に示された圧電超音波モータは、その少なくとも一つの摩擦側3が回転子4と摩擦接触している固定子1を含む。
【００２７】
発振器2は、その発振器の正面7上に設けられた各摩擦層6と定在波発生器5を含む。
【００２８】
モータ・ハウジングに対する発振器2の付属品（図示せず）は保持装置8によって実現される。
【００２９】
回転子4は弾性素子10によって発振器2に対して押圧された摩擦板9を含む。これらの弾性素子10は、例えば、金属製のバネ部材であるかあるいは円板バネの性質を持った合成バネである。
【００３０】
回転子4はさらに芯出しブッシュ11と、軸12上に設けられた軸受け13とから構成される。
【００３１】
図2は本発明のモータの発振器2を示している。この発振器2はモノリシック構造の圧電体である半径方向に分極した中空円筒形の本体14として構成される。ここでその円周の中心線Lの直径Dは高さHとほぼ等しく、また円周の中心線Lは当該発振器の円周上で励磁する波長λに等しい。
【００３２】
理解を容易にし、励磁と波形の種類を示しやすくするために、この発振器には発生器5のみを設けた。この発生器5は外部表面領域上に置かれた励磁電極15と、内部表面領域に置かれた共通基準電極16と、両者の間に設けられた分極した圧電セラミックの領域とから形成される。この励磁電極15の長さは通常、波長λの半分以下に設定される。
【００３３】
図3の参照符号17は、唯一の発生器5によって、連結された接線および軸方向の振動の唯一の定在波が励磁された場合の発振器の変形画像を示している。
【００３４】
円周の中心線Lは発振器内で励磁された波長λに相当する。すなわち、第一の連結された接線および軸方向の振動モードは発振器内で励磁される。
【００３５】
参照符号18および19は、参照符号17によって示された場合の接線および軸方向の振動速度の分布を示している。
【００３６】
第一の連結された接線および軸方向の振動モードの発振器2を励磁すると、接線および軸方向の最大速度20と最小速度21は発振器の正面7の上に交互に形成される。さらに交線22は、発振器の高さのほぼ中心に位置し、前表面と平行に延長する発振器の表面領域上に形成される。この交線上で、接線方向の振動速度は最小速度となり、軸方向の振動速度はゼロの値を取る。
【００３７】
発振器2の表面領域はさらに、接線および軸方向の振動速度がゼロの値を取る軸方向に延長した交線23、24によって交互に4つに分離される。
【００３８】
図4はモータの発振器2が処理される様子を示している。ここでその円周の中心線Lの直径Dは2Hとほぼ等しくなり、その円周の中心線Lは2λの値を取る。この発振器には二つの定在波発生器5が設けられる。
【００３９】
図5において参照符号25は、連結された接線および軸方向の振動の唯一の定在波が二つの発生器5によって励磁される場合の、図4の発振器の変形画像を示している。ここで円周の中心線Lは2λと等しくなる。すなわち第二の連結された接線および軸方向の振動モードは発振器において励磁される。
【００４０】
参照符号26および27は、この場合の接線および軸方向の振動速度の分布を示している。
【００４１】
図6は本発明によるモータの発振器2に関する図である。ここでその円周の中心線Lの直径Dは3Hほぼ等しくなり、その円周の中心線Lは値3λを取る。この発振器には三つの定在波発生器5が設けられる。
【００４２】
図7において参照符号28は、連結された接線および軸方向の振動の唯一の定在波が三つの発生器5によって励磁される場合における、図6の発振器の変形画像を示している。ここでその円周の中心線Lは値3λを取る。すなわち、三つの連結された接線および軸方向の振動モードは発振器によって励磁される。
【００４３】
参照符号29および30は、この場合の接線および軸方向の振動速度の分布を示している。同じ原理から言えば、より高いモードも発振器によって励磁されることになる。
【００４４】
図8を参照すると、発振器2は、例えば、金属、セラミック、ガラスあるいは同様の材料によって成る非圧電体31として構成される。この非圧電体31はそこに固着された圧電素子32を含む。圧電素子32は電極34を有する圧電板33として設計されてもよいし、あるいは他の設計でもよい。
【００４５】
図9は連結された接線および軸方向の振動モードが励磁される場合の、発振器の正面7上のポイントの移動経路を説明している。これによって寸法Sは発生器5が設けられる領域を特定する。
【００４６】
図10は連結された接線および軸方向の振動モードを用いた、二相進行波モータの発振器2の変形例を示している。この発振器は、励磁された波長のλ/4の分だけ互いに空間的に離間した少なくとも二つの発生器5を含む。
【００４７】
このようなモータの動作に関しては、発生器5の電気的励磁は、90度の位相の変位によって達成される。これによって連結された接線および軸方向の振動の進行波は発振器2によって生成される。これに相当する構成の変形例におけるモータによって、発振器2には、波長λ/4の分だけ互いに離間して平行に接続された発生器5のいくつかの対が設けられる。それによって円周の中心線Lの長さは、λの整数倍、すなわちL＝kλである。ここでk＝発生器５の対の数である。
【００４８】
図11は二相の励磁源35に接続された二相の発振器2を示している。励磁源35は、発生器5の励磁される電極15に接続された二つの出力36および37を含む。励磁源35はさらに、共通の基準電極16に接続された共通の出力38を含む。この励磁源35は直交する二つの電圧を供給する。
【００４９】
図12は連結された接線および軸方向の振動モードを用いた、三相進行波モータの発振器2の変形例を示している。
【００５０】
この発振器には励磁された波長λ/3の分だけ互いに空間的に離間した発生器5が少なくとも三つ設けられる。発生器5の電気的励磁は120度だけ変位した位相を有し、それによって進行波が発振器2において生成される。モータの異なる構成の変形例において、発振器2には波長λ/3の分だけ互いに離間して平行に接続された発生器5のいくつかの対が設けられる。
【００５１】
図13による回路は三つの位相を有する励磁源39によって三相の発振器2を制御する。
この励磁源39は、発生器5の励磁電極15に接続された三つの出力40、41、および42を有し、さらに基準電極16に接触する共通の出力43を含む。励磁源は120度位相変位した三つの電圧を提供する。
【００５２】
図14に発振器の表面7の楕円形の移動経路を示す。ここで連結された接線および軸方向の振動の進行波が励磁されている。
【００５３】
図15に発振器の表面7の移動経路を示す。ここで連結された接線および軸方向の振動の定在波と発振器の縦方向の振動とが同時に励磁される。
【００５４】
発振器２のこの変形実施例において、領域４４および４５は、その上に接線および軸方向の振動速度成分がほぼ同じである発振器の表面７の上に設けられる。それらの位相の変位はゼロあるいは１８０度であり、ポイントの移動経路は表面７に対して所定の角度で一列に並べられる。
【００５５】
図16は本発明によるモータの実施の形態における単相の変形実施例における発振器2を示す。ここで連結された接線および軸方向の振動の定在波が用いられ、五つの動作中の発生器5と五つの摩擦要素46が発振器2の表面7上の領域44あるいは45において設けられている。
【００５６】
図16の単相モータに対応する電気的な接続が図17に示されている。励磁源47は基準電極16に接続された出力48を含む。出力49は、切換スイッチ50によって動作中の発生器の電極15に接続される。励磁源47は出力49において単相電圧を提供する。
【００５７】
図1に示される圧電モータは以下のように動作する。モータを始動させると、励磁源35、39、あるいは47は、その周波数が発振器2の共振周波数F0に相当し、連結された接線および軸方向の振動モードの定在波を発振器において励磁することが可能である電圧を生成する。
【００５８】
発振器の振動モードの共振周波数F0はほぼ関係式  F0＝N/Hにしたがって決定することが可能である。ここでNは材質および肉厚に依存する周波数の係数である。
【００５９】
20mmの外径と、15mmの内径と、20mmの高さとを有する発振器2は、PIケラミックGmbH社製の圧電セラミックPIC181から形成され、N＝188，000Hz・cmである。
【００６０】
電圧を発生器5の電極15および16に供給するとき、連結された接線および軸方向の振動モードの定在波は発振器2において励磁される。第一、第二、第三などのそれぞれ選択された周波数にかかわらず、振動モードはそれらによって励磁される。その結果、一つ、二つ、三つなどの波長は発振器2の円周上に設けられる（図2、4あるいは6を参照）。
【００６１】
図3、5、および7に第一、第二、第三の連結された接線および軸方向の振動モードが励磁した発振器の変形画像が示される。
【００６２】
中空円筒形の連結された接線および軸方向の発振器は、その円筒形の振動が主に、接線および軸方向の振動速度成分を有し、これはさらに０度あるいは１８０度の位相変位を有することを特徴としている。接線方向の振動の最大振動速度は発振器の正面７に設定される一方、軸方向の振動速度成分における最大振動速度はこの発振器の正面７の少し下に設定される。
【００６３】
軸方向の発振器の正面７から離れれば離れるほど、両方の振動速度成分の値は小さくなる。円筒形の高さＨの中央において、交線２２は発振器の正面７に平行に延長する。この正面７上で軸方向の振動速度成分はゼロの値を取り、接線方向の振動速度成分は最小限になる。発振器の本体２は、軸方向に延長する交線２３および２４によって交互に分離され、それぞれの交線において、接線方向あるいは軸方向の振動速度成分はゼロの値を取る。
【００６４】
図9は、発振器2における連結された接線および軸方向の振動モードが励磁される場合の、発振器の円周上で正面7上に設けられたポイントの移動経路を示す。発振器2において、二つ、三つ、あるいはそれ以上の定在波を互いに同時に、また独立して励磁することが可能である。それらを重畳することによって、進行波を生成することが可能となる。二つの定在波による進行波の生成に関して、ここで提案されている通り、モータの発振器2には、四分の一の波長だけ互いに空間的に離間した少なくとも二つの発生器5が設けられる（図10を参照）。その後、発生器には直交する二つの励磁電圧が供給される。
【００６５】
三つの定在波による進行波の生成に関して、本発明によるモータの発振器2には、三分の一の波長だけ互いに空間的に離間した少なくとも三つの発生器5が設けられる（図12を参照）。この場合、発生器にはその位相変位が120度である、二つの励磁電圧が供給される。
【００６６】
両方の場合、発振器2の正面に設けられたポイントは図14に示された同一の楕円経路を通して進行する。発振器2の正面に設けられたポイントの楕円経路によって、回転子4にはトルクが供給される。
【００６７】
モータの他の有益な変形例によれば、発振器2には少なくとも一つの発生器5のグループが設けられる。発生器5と同様に、これはそれらに楕円の電極電圧が供給されると、発振器に同一の偏向が起こることを意味している。モータの実施の形態のこのような変形例において、発振器2の高さHが、連結された接線および軸方向の振動モードと同時に縦方向の振動モードも発振器において励磁されるように選択される。両方のモードを同時に励磁することは、発振器の幾何学的な寸法が、両方の振動モードの共振周波数が互いに近似するように選択された場合にのみ可能である。
【００６８】
両方の振動モードの重畳は、直線に沿って発振器2の正面7の上に設けられたポイントが移動するという結果になる。表面に対するこの直線の傾斜角度は、各表面のポイントにおいて接線および軸方向の振幅によって決定される。図15（a）から図15（c）は発振器の正面上の接線および軸方向の振動速度の進路を示している。また表面のポイントの動きの経路とともに、それらの相互の位相位置をも示している。
【００６９】
図15において示されるように、領域44および45は、0度あるいは180度の位相差とほぼ同一の接線および軸方向の振動の構成要素を有する発生器5の端部に設けられている。言い換えれば、ポイントの移動経路は表面7に対して約45度の角度において一列に並べられる。モータのこの構成の変形例によると、表面7の上における摩擦要素46は領域44内においてのみ設けられるか、あるいは領域45内においてのみ設けられる（図16を参照）。
【００７０】
発生器を励磁する一つのグループを制御することによって、固定子が励磁される。押圧要素に対して押圧される回転子は、押圧要素によって生成されるマイクロプッシュによって回転運動を受ける。発生器の他のグループを制御することによって、押圧要素の下にあるモードあるいは定在波はそれぞれ、半分の波長、λ/2の分の変位によって励磁される。これによって押圧要素の接線方向における偏向の位相が変化する。これらの押圧要素の移動経路は方向が変更され、回転子は相反する回転運動を受ける。
【００７１】
図17に示される回路は、上述の変形例によるモータの電気的接続を示している。この回路には、摩擦要素の左あるいは右に置かれた発生器5によって励磁源47の出力49に随意的に接続する切換スイッチ50が設けられる。このため、回転子の運動は切り替えられてもよい。
【００７２】
上述の本発明による圧電超音波モータの円筒形の発振器は、その正面において接線方向の最大振動速度を有し、その正面の少し下―すなわち回転子が押される場所でもある―において軸方向の最大振動速度を有している。
【００７３】
同時に、両方の振動速度あるいはそれらの構成要素はそれぞれ、発振器の高さの中央において消滅する。これはこのようなモータが、延長可能な波を用いる装置より、内部の摩擦に関して要素2の分だけ小さい損失を有することを意味している。発振器の高さの中央における最小振動振幅の領域の形成によって、付加的な損失を発生させることなく固定装置を設けることができる。この損失をともなわない発振器の装着は機械的な品質を向上させるため、モータの励磁電圧が減少する。またこのような装着によって、必要な弾性装置も省略することができ、モータの位相特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】中空円筒形の発振器を含む本発明による圧電モータのある実施の形態の分解組立図である。
【図２】第一の振動モードを励磁する発振器の構成を示す図である。
【図３】第一の振動モードの代表例を示す図である。
【図４】第二の振動モードを励磁する発振器の構成を示す図である。
【図５】第二の振動モードの進路の代表例を示す図である。
【図６】第三の振動モードを励磁する発振器の構成を示す図である。
【図７】第三の振動モードの構成の代表例を示す図である。
【図８】圧電作動装置が設けられた非圧電体から見た発振器の詳細な代表例を示す図である。
【図９】定在波が励磁した発振器の正面に設けられたポイントの移動経路の進路を示す図である。
【図１０】二相モータの発振器の構成を示す図である。
【図１１】二相モータの典型的な電気接続を示す図である。
【図１２】三相モータの発振器のある実施の形態を示す図である。
【図１３】三相モータの典型的な電気接続を示す図である。
【図１４】進行波が励磁した発振器の正面に設けられたポイントの移動経路を示す図である。
【図１５】（a）は発振器の正面における接線および軸方向の振動速度の進路を示す図であり、（b）は接線および軸方向の振動の偏向間における位相位置を示す図であり、（c）は接線および軸方向の振動と縦方向の振動との励磁が同時に起こる場合の発振器の正面に設けられたポイントの移動経路を示す図である。
【図１６】単相モータ用の発振器のある実施の形態を示す図である。
【図１７】単相モータ用の典型的な電気接続を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  固定子
２  発振器
３  発振器の正面
４  回転子
５  発生器
６  摩擦層
７  発振器の前表面
８  固定装置
９  摩擦板
１０  弾性素子
１１  芯出しブッシュ
１２  軸
１３  軸受け
１４  モノリシック構造の圧電発振器
１５  励磁電極
１６  基準電極
１７  発振器の変形画像
１８  接線方向の振動速度の分布
１９  軸方向の振動速度の分布
２０  接線方向の最大振動速度
２１  接線方向の最小振動速度
２２  交線
２３  接線方向の振動速度のゼロ線
２４  軸方向の振動速度のゼロ線
２５  発振器の偏向画像
２６  接線方向の振動速度の分布
２７  軸方向の振動速度の分布
２８  発振器の偏向画像
２９  接線方向の振動速度の分布
３０  軸方向の振動速度の分布
３１  発振器の非圧電体
３２  圧電素子
３３  圧電板
３４  圧電素子上の電極
３５  二相励磁源
３６  二相励磁源３５の出力
３７  二相励磁源３５の出力
３８  二相励磁源３５の出力
３９  発振器の三相励磁源
４０  三相励磁源３９の出力
４１  三相励磁源３９の出力
４２  三相励磁源３９の出力
４３  三相励磁源３９の出力
４４  表面７の領域
４５  表面７の領域
４６  摩擦素子
４７  発振器の単相励磁源
４８  単相励磁源４７の出力
４９  単相励磁源４７の出力
５０  切換スイッチ
【図１】
0004435695.tif 000002
【図２】
0004435695.tif 000003
【図３】
0004435695.tif 000004
【図４】
0004435695.tif 000005
【図５】
0004435695.tif 000006
【図６】
0004435695.tif 000007
【図７】
0004435695.tif 000008
【図８】
0004435695.tif 000009
【図９】
0004435695.tif 000010
【図１０】
0004435695.tif 000011
【図１１】
0004435695.tif 000012
【図１２】
0004435695.tif 000013
【図１３】
0004435695.tif 000014
【図１４】
0004435695.tif 000015
【図１５】
0004435695.tif 000016
【図１６】
0004435695.tif 000017
【図１７】
0004435695.tif 000018