(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ。
【請求項２】
前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１に記載の超音波モータ。
【請求項３】
圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。
【請求項４】
前記弾性振動励起部は、前記圧電素子を挟持するように設けられた第１振動励起部及び第２振動励起部を備えた
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項５】
前記振動変換部は、前記弾性振動励起部に設けられた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設される請求項５に記載の超音波モータ。
【請求項７】
前記振動変換部は、前記回転部に設けられた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項８】
前記回転部を形成する複数の前記素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有する請求項７に記載の超音波モータ。
【請求項９】
前記素板には、該素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１０】
前記振動変換部は、該振動変換部を形成する前記素板が脱着可能である請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１１】
前記弾性振動励起部は、該弾性振動励起部、前記回転部及び振動変換部を覆うように形成されたケースに固定支持され、前記回転部は、前記ケースに回転可能かつ中心軸方向に移動不能に支持されるとともに該ケースから外部に延出された回転軸に固定連結された請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の超音波モータ。
【請求項１２】
圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と
を備えた超音波モータ用ステータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ用ステータ。
【請求項１３】
前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１２に記載の超音波モータ用ステータ。
【請求項１４】
圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と
を備えた超音波モータ用ステータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ用ステータ。
【請求項１５】
スリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータ用ロータにおいて、
前記振動変換部は、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された超音波モータ用ロータ。
【請求項１６】
前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である請求項１５に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項１７】
外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータ用ロータにおいて、
前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ用ロータ。
【請求項１８】
圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、
スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、
前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部と
を備えた超音波モータの製造方法において、
前記振動変換部を、
ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成し、前記スリットを、積層された各素板の貫通部にて形成する超音波モータの製造方法。
【請求項１９】
前記素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極を前記素板と共に積層して配設する請求項１８に記載の超音波モータの製造方法。
【請求項２０】
前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部を仮に組付け、該振動変換部の振動変換効率を測定し、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数を変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更して、該振動変換部の振動変換効率が所定の値となるようにする請求項１８又は１９に記載の超音波モータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定在波型の超音波モータ、超音波モータ用ステータ、超音波モータ用ロータ及び超音波モータの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
定在波型の超音波モータには、超音波振動の縦振動と捩り振動との組み合わせでロータを回転駆動する楕円軌跡を生成するものがある。図１５は、そのような超音波モータであるランジュバン型振動子からなる超音波モータを示している。図１５に示すように、この超音波モータのステータ１００は、縦振動モードで振動する回転体状の一対の圧電素子１０１が円筒状の一対の金属ブロック１０２，１０３にて挟持されたランジュバン振動子を備えている。両金属ブロック１０２，１０３による各圧電素子１０１の挟持は、それぞれの中心を貫通する図示しないボルトにて行われている。一方、ロータ１０４は前記ボルトと一体で同軸に設けられた支持軸にて、ステータ１００の上面に摺接する状態で回動可能に支持されている。
【０００３】
この超音波モータでは、縦振動の捩り振動への変換が、外周部に複数のスリット１０５が設けられたステータ１００の一部により行われている。このスリット１０５は全て同一形状に形成され、外周部において周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１０５は、ステータ１００の周面からある程度深い位置まで形成されている。
【０００４】
このようなスリット１０５をステータ１００の外周部に形成するには、従来、エンドミルやメタルソーを用いて切削加工していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金属にて円筒状に形成されたステータ１００の外周面にエンドミル、メタルソーにより複数のスリットを切削加工すると、その加工時間が長くかかり生産性が低い問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、スリットを備え縦振動を捩り振動に変換もしくは捩り振動を縦振動に変換する振動変換部を有する超音波モータ、超音波モータ用ステータ及びロータにおいて、スリットの切削加工なしで容易に振動変換部を形成することができるようにすることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項１に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の超音波モータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性振動励起部は、前記圧電素子を挟持するように設けられた第１振動励起部及び第２振動励起部を備えた。
【００１１】
請求項５に記載の発明は、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、前記振動変換部は、前記弾性振動励起部に設けられた。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の超音波モータにおいて、前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設される。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、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、前記振動変換部は、前記回転部に設けられた。
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の超音波モータにおいて、前記回転部を形成する複数の前記素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有する。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記素板には、該素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部は、該振動変換部を形成する前記素板が脱着可能である。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性振動励起部は、該弾性振動励起部、前記回転部及び振動変換部を覆うように形成されたケースに固定支持され、前記回転部は、前記ケースに回転可能かつ中心軸方向に移動不能に支持されるとともに該ケースから外部に延出された回転軸に固定連結された。
【００１６】
請求項１２に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部とを備えた超音波モータ用ステータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【００１７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【００１８】
請求項１４に記載の発明は、圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部とを備えた超音波モータ用ステータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００１９】
請求項１５に記載の発明は、スリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータ用ロータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成された。
【００２０】
請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部である。
【００２１】
請求項１７に記載の発明は、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により弾性振動励起部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータ用ロータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され、外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された。
【００２２】
請求項１８に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動もしくは捩り振動が励起される弾性振動励起部と、スリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換、もしくは、前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された超音波振動と、前記振動変換部にて変換された超音波振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータの製造方法において、前記振動変換部を、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成し、前記スリットを、積層された各素板の貫通部にて形成する。
【００２３】
請求項１９に記載の発明は、請求項１８に記載の超音波モータの製造方法において、前記素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極を前記素板と共に積層して配設する。
【００２４】
請求項２０に記載の発明は、請求項１８又は１９に記載の超音波モータの製造方法において、前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部を仮に組付け、該振動変換部の振動変換効率を測定し、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数を変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更して、該振動変換部の振動変換効率が所定の値となるようにする。
【００２５】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、円板状の素板に形成された貫通部により、各素板にて形成される振動変換部にスリットが形成される。振動変換部が縦振動もしくは捩り振動すると、スリットの作用により縦振動の一部が捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部が縦振動に変換される。
【００２６】
請求項２に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、振動変換部が例えばブロック等の間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００２７】
請求項３に記載の発明によれば、板状の素板の外周部に形成された切り欠き部により、各素板にて形成される振動変換部の外周部にスリットが形成される。振動変換部が縦振動もしくは捩り振動すると、縦振動の一部がスリットの作用により捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部が縦振動に変換される。
【００２８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部により大きな振幅の縦振動もしくは捩り振動が励起される。従って、より大きな振幅の楕円振動が励起される。
【００２９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部の少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、振動変換部に直接縦振動もしくは捩り振動が励起される。
【００３０】
請求項６に記載の発明によれば、前記圧電素子に接続される電極は、ほぼ円板状に形成され、前記振動変換部に中心軸方向に積層されて配設されるため、１つの工程で電極を備えた振動変換部を製造することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明によれば、回転部の少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、弾性振動励起部から伝達された縦振動が捩り振動に変換もしくは捩り振動が縦振動に変換される。
【００３２】
請求項８に記載の発明によれば、前記回転部を形成する複数の素板の内の少なくとも１つは、周方向に係合する動力伝達部を有するため、例えば出力軸を容易に連結することができる。
【００３３】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、素板に形成された圧入嵌合部により素板同士が互いに連結固定されて振動変換部が形成される。
【００３４】
請求項１０に記載の発明によれば、振動変換部を形成する素板が脱着可能であるため、その枚数を適宜変更することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、弾性振動励起部、振動変換部及び回転部がケース内に収容され、ケースから外部に延出された回転軸が回転する。
【００３５】
請求項１２に記載の発明によれば、ステータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、ステータに縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成される。
【００３６】
請求項１３に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、ステータの振動変換部が例えばブロック等の間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００３７】
請求項１４に記載の発明によれば、ステータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分が外周部にスリットを備えた振動変換部となる。従って、ステータに縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成される。
【００３８】
請求項１５に記載の発明によれば、ロータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成された部分がスリットを備えた振動変換部となる。従って、ロータは外部から伝達される縦振動の一部を捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部を縦振動に変換し、その縦振動と捩り振動により生成される楕円振動により回転する。
【００３９】
請求項１６に記載の発明によれば、前記貫通部は、略環状に形成される前記素板の内周面に開口するように形成される切り欠き部であるため、スリットは振動変換部の内周面に開口される。従って、ロータの振動変換部が例えばステータとナットとの間で締結される際に、該スリットが形成される部分が外周部に比べて強く締結される。
【００４０】
請求項１７に記載の発明によれば、ロータの少なくとも一部が素板を積層して形成され、この素板で形成される部分が外周部にスリットを備えた振動変換部となる。従って、ロータは外部から伝達される縦振動の一部を捩り振動に変換もしくは捩り振動の一部を縦振動に変換し、その縦振動と捩り振動により生成される楕円振動により回転する。
【００４１】
請求項１８に記載の発明によれば、振動変換部は、ほぼ円板状に形成されるとともに、ほぼ径方向に延びるように形成される貫通部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記スリットは、積層された各素板の貫通部にて形成される。従って、スリットの切削加工なしでスリットを備えた振動変換部が容易に形成される。
【００４２】
請求項１９に記載の発明によれば、素板を複数個積層して、前記振動変換部を形成する際、ほぼ円板状に形成され、前記圧電素子に接続される電極は、前記素板と共に積層して配設される。従って、１つの工程で電極を備えた振動変換部が製造される。
【００４３】
請求項２０に記載の発明によれば、前記弾性振動励起部、前記振動変換部及び前記回転部が仮に組付けられ、該振動変換部の振動変換効率が測定され、その測定結果に基づいて、該振動変換部の該素板の枚数が変更又は同素板の枚数の異なる前記振動変換部に変更され、該振動変換部の振動変換効率が所定の値とされる。従って、振動変換部を更に切削してその振動変換効率を所定の値とする方法等に比べて、振動変換効率の良好な超音波モータが容易に製造される。
【００４４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００４５】
図１は超音波モータ１を示す摸式斜視図であり、図２は同じく分解斜視図である。図１に示すように、超音波モータ１は、弾性振動励起部としてのステータ２及び回転部としてのロータ３を備えている。ステータ２は、第１振動励起部としての第１ブロック４、第２振動励起部としての第２ブロック５、第１圧電素子６、第２圧電素子７、第１電極８及び第２電極９を備えている。尚、本実施の形態では、第１圧電素子６及び第２圧電素子７にて圧電素子が構成されている。
【００４６】
第１ブロック４は、ほぼ円筒状の回転体に形成されている。第１ブロック４は、下側ブロック１０と、振動変換部としての上側ブロック１１を備えている。図２に示すように、下側ブロック１０は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円筒状に形成され、中心軸方向に貫通する貫通孔１２を備えている。下側ブロック１０の外周面においてその上側周縁には、モータ固定用のフランジ部１３が設けられている。
【００４７】
上側ブロック１１は、図２に示すように、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成された複数の素板１４を中心軸方向に積層して形成されている。各素板１４はプレス加工にて全て同一形状に形成され、接着により接合されている。
【００４８】
素板１４の中心には中心軸方向に貫通する軸孔１６が形成され、外周部には複数の同一形状の貫通部としての切り欠き部１７が形成されている。各切り欠き部１７は、素板１４の径方向に延びるように形成されるとともにその周面１４ａに開口するように形成されている。
【００４９】
上側ブロック１１の外周部には、複数の同一形状のスリット１５が周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット１５は、上側ブロック１１の中心軸に対して傾斜した状態で形成され、周面１１ａに開口されている。この各スリット１５の作用により、上側ブロック１１に励起された超音波の縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。各スリット１５は、中心軸回りに順次ずらすように積層された各素板１４の切り欠き部１７にて形成されている。
【００５０】
第１ブロック４の上面には、第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９、第２圧電素子７、及び第２ブロック５がこの順で積層されている。
第１圧電素子６は圧電材料にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通する軸孔１８を備えている。第１圧電素子６には、縦振動モードの高周波振動を発生する分極処理が施されている。第１電極８は円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔１９を備えている。第１電極８の周面には、外周側に突出する端子片２０が設けられている。
【００５１】
同じく、第２圧電素子７も円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２１を備えている。第２圧電素子７には縦振動モードの高周波振動を発生するため分極処理が施されている。第２電極９は円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２２を備えている。第２電極９の周面には、外周側に突出する端子片２３が設けられている。
【００５２】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、分極方向がそれぞれ上下逆にされている。
第２ブロック５は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にてほぼ円筒状の回転体に形成されている。第２ブロック５は、図３に示すように、上面に開口する収容凹部５ａと、その収容凹部５ａから下面に貫通する孔５ｂとを備えている。尚、孔５ｂと、前記下側ブロック１０の貫通孔１２と、前記素板１４の軸孔１６とは、同じ径に形成されている。
【００５３】
前記積層される第１電極８、第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７の前記各孔１９，１８，２２，２１の内側には絶縁材で円筒状に形成されたカラー３０が配設される。カラー３０の内周面の径は、前記各孔５ｂ，１２，１６の径と同じに形成されている。
【００５４】
図３は、超音波モータ１の中心軸を含む平面における断面図である。図３に示すように、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８、及び第１ブロック４は、連結軸２４により連結されている。
【００５５】
詳述すると、連結軸２４は、図２に示すように、第２ブロック５、カラー３０（第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８）及び第１ブロック４に嵌挿される嵌挿軸部２５と、その嵌挿軸部２５の上端に径を太くして形成される大径部２６と、その大径部２６の上端から径を細くして軸方向に延びる支持軸部２７と、その支持軸部２７の先端に形成される先端雄ねじ部２８とを備えている。そして、嵌挿軸部２５を第２ブロック５の上側から嵌挿して、大径部２６の下面を第２ブロック５の収容凹部５ａの上面に当接させる。そして、図３に示すように、第１ブロック４（下側ブロック１０）の下面に形成された収容凹部２９に突出した該嵌挿軸部２５の下端を潰してかしめることにより、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極８及び第１ブロック４を連結している。
【００５６】
第２ブロック５の上側には、ロータ３が設けられている。ロータ３は金属（本実施の形態ではステンレス鋼）にて円柱状に形成されている。ロータ３の中心軸方向の中央部には、その下面に開口する挿通孔３２と、該挿通孔３２よりも大径の軸受孔３３と、該軸受孔３３よりも大径に形成されロータ３の上面に開口する収容穴３４とがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３３には軸受３５が支持されている。
【００５７】
挿通孔３２にはその下方から連結軸２４の支持軸部２７が挿通され、該支持軸部２７は軸受３５にて回動可能に支持されている。収容穴３４内には連結軸２４の先端雄ねじ部２８が配置され、該先端雄ねじ部２８には軸受３５の上面との間にばね受け３６及び板ばね３７を介在した状態でナット３８が螺合されている。
【００５８】
ロータ３の下面にはライニング材３９が接着され、該ライニング材３９を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。
この超音波モータ１では、前記第１圧電素子６には、第１電極８と第２電極９とが電気的に接続され、第２圧電素子７には、第２電極９と、第１電極８に第１ブロック４及び連結軸２４を介して電気的に接続されている第２ブロック５が電気的に接続されている。
【００５９】
次に、以上のように構成された超音波モータ及び超音波モータ用ステータの作用について説明する。
第１電極８及び第２電極９に高周波交流電圧が供給されると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７には極性が逆の高周波交流電圧が印加される。すると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７とは分極方向が逆であるため、両圧電素子６，７は同じ状態の縦振動モードで振動する。言い換えると、第１圧電素子６が伸びるときには第２圧電素子７も伸び、第１圧電素子６が縮むときには第２圧電素子７も縮む。その結果、ステータ２には圧電素子が１個であるときよりも振幅の大きな縦振動が励起される。
【００６０】
第１ブロック４に励起された縦振動の一部は、各スリット１５の作用により捩り振動に変換される。その結果、第２ブロック５のロータ３との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が発生し、この楕円振動によりロータ３が一方に回転駆動される。
【００６１】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータ及び超音波モータ用ステータによれば、以下の効果を得ることができる。
（ａ）  振動変換部（上側ブロック１１）を円板状に形成された素板１４を積層して形成し、各素板１４に設けた切り欠き部１７にて該振動変換部の外周部にスリット１５を形成した。従って、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリット１５を備えた振動変換部を形成することができる。
【００６２】
（ｂ）  振動変換部を、弾性振動励起部（ステータ２）に設けた。従って、縦振動の一部が振動変換部に直接励起されるため、振動変換部に縦振動が直接励起されない場合に比較して捩り振動が高い効率で生成される。その結果、楕円振動を高い効率で生成することができ、超音波モータ１の高い効率を得ることができる。
【００６３】
（ｃ）  圧電素子６，７を第１振動励起部（第１ブロック４）及び第２振動励起部（第２ブロック５）にて挟持して弾性振動励起部（ステータ２）を構成した。従って、弾性振動励起部に大きな振動の縦振動が励起されるため、超音波モータ１の効率を向上することができる。
【００６４】
（ｄ）  同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子６，７で振動励起部に縦振動を励起するようにした。従って、励起する縦振動の振幅を一層大きくすることができるため、超音波モータ１の効率を一層向上することができる。
【００６５】
（ｅ）  各スリット１５を中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けたので、励起された縦振動が高い効率で捩り振動に変換される。その結果、超音波モータ１の効率を高くすることができる。
【００６６】
（ｆ）  全ての素板１４を同一形状としたので、部品の種類を少なくすることができる。
（ｇ）  素板１４をアルミニウム合金で形成したので、振動変換部（上側ブロック１１）さらに超音波モータ１を軽量化することができる。
【００６７】
（第２の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施の形態を図４及び図５に従って説明する。
【００６８】
図４は、超音波モータ５０の中心軸を含む平面における断面図である。超音波モータ５０は、ケース５１を備え、該ケース５１は、ほぼ円筒状の胴部５２とほぼ円板状の基板５３とを備えている。基板５３の中心には挿通孔５４が形成され、この挿通孔５４には軸受５５が支持されている。胴部５２の内部において底面５２ａ（図４において上側）の中央には凹状支持部５６が設けられ、該凹状支持部５６には軸受５７が支持されている。両軸受５５，５７により、基板５３側からケース５１外部に延出された回転軸５８が中心軸方向に移動不能に支持されている。回転軸５８の上部にはフランジ部５９が設けられ、該フランジ部５９の上面と軸受５７の下面との間にはワッシャ６０が介在されている。
【００６９】
基板５３の内側面には、径が異なる円環状の一対の防振ゴム６１，６２がその各中心軸を回転軸５８の中心軸と一致させた状態で固定されている。両防振ゴム６１，６２の上面には、弾性振動励起部としてのほぼ円筒状のステータ６３が固定支持されている。
【００７０】
図５は、ステータ６３の一部を分解した斜視図である。図５に示すように、ステータ６３は、下側ブロック６４と、振動変換部としての上側ブロック６５とを備えている。下側ブロック６４はほぼ円筒状に形成され、中心軸方向に貫通し回転軸５８が挿通される挿通孔６６を備えている。下側ブロック６４は、導電性金属にてほぼ円環平板状に形成された１種類の素板６７を中心軸方向に複数積層して形成されている。
【００７１】
素板６７はプレス加工により形成され、その周縁部の上面には同一形状の４つの凸状嵌合部６８が同一円周上に等角度間隔で形成されている。又、周縁部上面には、前記各凸状嵌合部６８が圧入嵌合可能な同一形状の４つの嵌合孔６９が凸状嵌合部６８と同一円周上に等角度間隔で形成されている。さらに、各凸状嵌合部６８と各嵌合孔６９とは、同一円周上において交互に等角度間隔となるように設けられている。そして、下側ブロック６４は、一方の素板６７の各凸状嵌合部６８を他方の素板６７の各嵌合孔６９に圧入嵌合（かしめ）して多数連結固定することにより形成されている。
【００７２】
又、図５に示すように、上側ブロック６５は、ほぼ円筒状に形成され中心軸方向に貫通し回転軸５８が挿通された挿通孔７０を備えている。上側ブロック６５は、下側ブロック６４と同様に、導電性金属にてほぼ円環平板状に形成された素板７１を中心軸方向に複数積層して形成されている。
【００７３】
上側ブロック６５の外周部には、同一形状の複数のスリット７２が周方向に等角度間隔で設けられている。各スリット７２は、その中心軸が上側ブロック６５の中心軸に対して平行となるように形成されるとともに周方向の幅が中心軸方向に等しいように形成され、周面６５ａに開口されている。この各スリット７２により、上側ブロック６５に励起された縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。
【００７４】
各素板７１はプレス加工により同一形状に形成され、その外周部には複数の同一形状の切り欠き部７３が周方向に等角度間隔で形成されている。切り欠き部７３は、ほぼ径方向に延びるように形成され周面７１ａに開口されている。周縁部の上面において各切り欠き部７３の間には、その１つおきに前記凸状嵌合部６８と同一の４つの凸状嵌合部７４が同一円周上に等角度間隔で形成されている。又、周縁部の上面において各切り欠き部７３の間に、前記凸状嵌合部７４が設けられていない１つおきに、各凸状嵌合部７４が圧入嵌合可能な同一形状の４つの嵌合孔７５が凸状嵌合部７４と同一円周上に等角度間隔で形成されている。さらに、各凸状嵌合部７４と各嵌合孔７５とは、同一円周上において交互に等角度間隔となるように設けられている。そして、上側ブロック６５は、一方の素板６７の各凸状嵌合部７４を他方の素板６７の嵌合孔７５に圧入嵌合して多数連結固定することにより形成されている。本実施の形態では、凸状嵌合部７４及び嵌合孔７５にて圧入嵌合部が構成されている。
但し、図５に示すように、上側ブロック６５の最上部に設けられる素板７７だけは、他の素板７４に設けられている凸状嵌合部７４の代わりに、その凸状嵌合部７４に対応する位置にも嵌合孔７５が形成されている。これは、形成された上側ブロック６５の上面に、凸状嵌合部７４を突出させないためである。尚、下側ブロック６４と上側ブロック６５とは、下側ブロック６４の最上段の素板６７の各凸状嵌合部６８が上側ブロック６５の最下段の素板７１の各嵌合孔７５に圧入嵌合することにより接合されている。
【００７５】
図４に示すように、ステータ６３の下面、即ち、下側ブロック６４の下面には、圧電材にて円環状に形成された圧電素子７８が固定保持されている。この圧電素子７８には、縦振動モードで高周波振動するための分極処理が施されている。圧電素子７８は、防振ゴム６１と防振ゴム６２との間に配置されている。圧電素子７８の下面には、電極７９が貼り合わされている。
【００７６】
ステータ６３の上面には、金属にて円板状に形成され中心に回転軸５８が貫通した状態で固定連結された回転部としてのロータ８０が設けられている。ロータ８０の下面には円環状に形成され下方に突出するステータ接触部８１が形成され、このステータ接触部８１の下面全体にはライニング材８２が貼着されている。ステータ接触部８１は、ライニング材８２を介してステータ６３の上面に摺接されている。
【００７７】
回転軸５８のフランジ部５９とロータ８０との間には、それぞれ回転軸５８が貫挿する円環状のばね８３と、円環状のばね受け８４とが設けられている。ばね８３は、ばね受け８４とロータ８０との間で、弾性圧縮変形された状態で設けられている。
【００７８】
以上のように構成された超音波モータ５０において、電極７９に高周波交流電圧が印加されると、圧電素子７８が縦振動モードで振動する。すると、ステータ６３に縦振動が励起される。
【００７９】
上側ブロック６５に励起された縦振動の一部は、各スリット７２の作用により捩り振動に変換される。その結果、ステータ６３のロータ８０との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が生成され、この楕円振動によりロータ８０が一方に回転駆動される。
【００８０】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータによれば、前記第１の実施の形態において（ａ），（ｂ），（ｅ），（ｇ）に記載する各効果以外に、以下の効果を得ることができる。
【００８１】
（ａ）  ステータ６３及びロータ８０をケース５１で覆い、ロータ８０に固定した回転軸５８をケース５１から外部に延出させた。従って、従来の電動モータのようにケース５１を固定した状態で回転軸５８から駆動力を得ることができる。
【００８２】
（ｂ）  各素板７１に凸状嵌合部７４と嵌合孔７５とを設け（但し、素板７７だけは嵌合孔７５のみ）、素板７１同士を凸状嵌合部７４と嵌合孔７５との圧入嵌合により連結固定して振動変換部（上側ブロック６５）を形成した。従って、接着剤を用いることなく素板７１同士を連結固定して振動変換部を形成することができる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施の形態を図６〜図８に従って説明する。尚、本実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分については同様の符号を付して説明する。
【００８４】
図６は超音波モータ１１１の分解斜視図である。図７に示すように、超音波モータ１１１は、弾性振動励起部としてのステータ１１２及び回転部としてのロータ３を備えている。ステータ１１２は、第１振動励起部としての第１ブロック１１３、第２振動励起部としての第２ブロック５、第１圧電素子６、第２圧電素子７、第１電極１１４及び第２電極９を備えている。尚、本実施の形態では、第１圧電素子６及び第２圧電素子７にて圧電素子が構成されている。
【００８５】
第１ブロック１１３は、ほぼ円筒状の回転体に形成されている。第１ブロック１１３は、下側ブロック１０と、振動変換部としての上側ブロック１１５を備えている。下側ブロック１０は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円筒状に形成され、中心軸方向に貫通する貫通孔１２を備えている。下側ブロック１０の外周面においてその上側周縁には、モータ固定用のフランジ部１３が設けられている。
【００８６】
上側ブロック１１５は、図６に示すように、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成された複数の素板１１６を中心軸方向に積層して形成されている。各素板１１６は全て同一形状に形成され、接着により接合されている。
【００８７】
素板１１６の中心には中心軸方向に貫通する軸孔１１７が形成されている。又、素板１１６には、径方向に延び、前記軸孔１１７に開口する貫通部としての切り欠き部１１８が複数形成されている。
【００８８】
上側ブロック１１５には、複数の同一形状のスリット１１９が周方向に等角度間隔で設けられている。この各スリット１１９の作用により、上側ブロック１１５に励起された超音波の縦振動の一部が捩り振動に変換されるようになっている。各スリット１１９は、積層された各素板１１６の切り欠き部１１８にて形成されている。
【００８９】
第１ブロック１１３の上面には、第１電極１１４、第１圧電素子６、第２電極９、第２圧電素子７、及び第２ブロック５がこの順で積層されている。
第１圧電素子６は圧電材料にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通する軸孔１８を備えている。第１圧電素子６には、縦振動モードの高周波振動を発生する分極処理が施されている。第１電極１１４は導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記素板１１６の軸孔１１７と同径の軸孔１２０を備えている。第１電極１１４の周面には、外周側に突出する端子片１２１が設けられている。
【００９０】
同じく、第２圧電素子７も円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２１を備えている。第２圧電素子７には縦振動モードの高周波振動を発生するため分極処理が施されている。第２電極９は導電性金属にて円板状に形成され、中心軸方向に貫通し前記軸孔１８と同径の軸孔２２を備えている。第２電極９の周面には、外周側に突出する端子片２３が設けられている。
【００９１】
第１圧電素子６及び第２圧電素子７は、分極方向がそれぞれ上下逆にされている。
第２ブロック５は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にてほぼ円筒状の回転体に形成されている。第２ブロック５は、図７に示すように、上面に開口する収容凹部５ａと、その収容凹部５ａから下面に貫通する孔５ｂとを備えている。尚、孔５ｂと、前記下側ブロック１０の貫通孔１２と、前記第１電極１１４の軸孔１２０と、前記素板１１６の軸孔１１７とは、同じ径に形成されている。
【００９２】
前記積層される第１圧電素子６、第２電極９及び第２圧電素子７の前記各孔１８，２２，２１の内側には絶縁材で円筒状に形成されたカラー１２２が配設される。カラー１２２の内周面の径は、前記各孔５ｂ，１２，１２０，１１７の径と同じに形成されている。
【００９３】
図７に示すように、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極１１４、及び第１ブロック１１３は、連結軸１２３により連結されている。
【００９４】
詳述すると、連結軸１２３は、図６に示すように、第２ブロック５、カラー３０（第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６）、第１電極１１４及び第１ブロック１１３に嵌挿される嵌挿軸部１２４と、その嵌挿軸部１２４の下端に形成される雄ねじ部１２５と、同嵌挿軸部１２４の上端に径を太くして形成される大径部１２６と、その大径部１２６の上端から径を細くして軸方向に延びる支持軸部１２７と、その支持軸部１２７の先端に形成される先端雄ねじ部１２８とを備えている。そして、嵌挿軸部１２４を第２ブロック５の上側から嵌挿して、大径部１２６の下面を第２ブロック５の収容凹部５ａの上面に当接させる。そして、図７に示すように、第１ブロック１１３（下側ブロック１０）の下面に形成された収容凹部２９に突出した雄ねじ部１２５にナット１２９を螺合することにより、第２ブロック５、第２圧電素子７、第２電極９、第１圧電素子６、第１電極１１４及び第１ブロック１１３を連結している。
【００９５】
第２ブロック５の上側には、ロータ３が設けられている。ロータ３は金属（本実施の形態ではステンレス鋼）にて円柱状に形成されている。ロータ３の中心軸方向の中央部には、その下面に開口する挿通孔３２と、該挿通孔３２よりも大径の軸受孔３３と、該軸受孔３３よりも大径に形成されロータ３の上面に開口する収容穴３４とがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３３には軸受３５が支持されている。
【００９６】
挿通孔３２にはその下方から連結軸２４の支持軸部２７が挿通され、該支持軸部２７は軸受３５にて回動可能に支持されている。収容穴内３４には連結軸２４の先端雄ねじ部２８が配置され、該先端雄ねじ部２８には軸受３５の上面との間にばね受け３６及び板ばね３７を介在した状態でナット３８が螺合されている。
【００９７】
ロータ３の下面にはライニング材３９が接着され、該ライニング材３９を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。
この超音波モータ１では、前記第１圧電素子６には、第１電極１１４と第２電極９とが電気的に接続され、第２圧電素子７には、第２電極９と、第１電極１１４に第１ブロック１１３及び連結軸２４を介して電気的に接続されている第２ブロック５が電気的に接続されている。
【００９８】
次に、上記のように構成した超音波モータ１１１の製造方法を図８に従って説明する。
ステップＳ１では、素板１１６を打ち抜きにより製造する。
【００９９】
一方、ステップＳ２では、電極１１４を打ち抜きにより製造する。
次に、ステップＳ３では、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造する。尚、このとき、積層された素板１１６の切り欠き部１１８にてスリット１１９が形成される。又、本実施の形態では、素板１１６の枚数が異なる複数種類の上側ブロック１１５を製造する。
【０１００】
一方、ステップＳ４では、下側ブロック１０、第２ブロック５、ロータ３、第１及び第２圧電素子６，７、連結軸１２３及びナット１２９等の他の部品を公知の方法（例えば、打ち抜き・プレス等）で製造する。
【０１０１】
次に、ステップＳ５では、上側ブロック１１５、下側ブロック１０、第２ブロック５、ロータ３、第１及び第２圧電素子６，７、連結軸１２３及びナット１２９等の部品を仮に組付け超音波モータを製造する。
【０１０２】
次に、ステップＳ６では、前記組み付けた超音波モータにおける上側ブロック１１５の振動変換効率を測定する。尚、本実施の形態でいう振動変換効率とは、上側ブロック（振動変換部）１１５が第１及び第２圧電素子６，７の縦振動を捩り振動に変換する効率であって、上側ブロック１１５が組み付けられた他の部品（特に、第２ブロック５、ロータ３）に対して適正かどうかを示す値である。
【０１０３】
次に、ステップＳ７では、測定した振動変換効率が基準値を満たしているかどうかを判定する。尚、基準値とは、超音波モータが正常に動作するかどうかを判断するために予め測定した値である。
【０１０４】
ステップＳ７において、測定した振動変換効率が基準値を満たしていないと判定されると、ステップＳ８に移る。ステップＳ８では、測定した上側ブロック１１５を、その振動変換効率に基づいて、素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更する。そして、前記ステップ５に移り、前述したように組付けて、超音波モータを製造する。
【０１０５】
ステップＳ７において、測定した振動変換効率が基準値を満たしていると判定されると、超音波モータの製造を完了する。
次に、以上のように構成された超音波モータ及び超音波モータ用ステータの作用について説明する。
【０１０６】
第１電極１１４及び第２電極９に高周波交流電圧が供給されると、第１圧電素子６及び第２圧電素子７には上下方向において極性が逆の高周波交流電圧が印加される。すると、第１圧電素子６と第２圧電素子７とは分極方向が逆であるため、両圧電素子６，７は同じ状態の縦振動モードで振動する。言い換えると、第１圧電素子６が伸びるときには第２圧電素子７も伸び、第１圧電素子６が縮むときには第２圧電素子７も縮む。その結果、ステータ２には圧電素子が１個であるときよりも振幅の大きな縦振動が励起される。
【０１０７】
第１ブロック１１３に励起された縦振動の一部は、各スリット１１９の作用により捩り振動に変換される。その結果、第２ブロック５のロータ３との摺接面に縦振動と捩り振動とが合成された楕円振動が発生し、この楕円振動によりロータ３が一方に回転駆動される。
【０１０８】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータ１１１では、以下の効果を得ることができる。
（ａ）  振動変換部（上側ブロック１１５）を円板状に形成された素板１１６を積層して形成し、各素板１１６に設けた切り欠き部１１８にてスリット１１９を形成した。従って、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリット１１９を備えた振動変換部を形成することができる。
【０１０９】
（ｂ）  振動変換部を、弾性振動励起部（ステータ１１２）に設けた。従って、縦振動の一部が振動変換部に直接励起されるため、振動変換部に縦振動が直接励起されない場合に比較して捩り振動が高い効率で生成される。その結果、楕円振動を高い効率で生成することができ、超音波モータ１１１の高い効率を得ることができる。
【０１１０】
（ｃ）  圧電素子６，７を第１振動励起部（第１ブロック１１３）及び第２振動励起部（第２ブロック５）にて挟持して弾性振動励起部（ステータ１１３）を構成した。従って、弾性振動励起部に大きな振動の縦振動が励起されるため、超音波モータ１１１の効率を向上することができる。
【０１１１】
（ｄ）  同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子６，７で振動励起部に縦振動を励起するようにした。従って、励起する縦振動の振幅を一層大きくすることができるため、超音波モータ１１１の効率を一層向上することができる。
【０１１２】
（ｅ）  素板１１６の切り欠き部１１８を内周面（軸孔１１７）に開口するように形成し、スリット１１９を上側ブロック１１５の内周面に開口するようにした。従って、連結軸１２３の大径部１２６とナット１２９との間で締結される際に、スリット１１９が形成される部分が外周部に比べて強く締結される。その結果、スリット１１９が形成される部分で振動が効率良く伝達され、上側ブロック（振動変換部）１１５の振動変換効率が向上される。
【０１１３】
（ｆ）  電極１１４を素板１１６が積層されて形成される上側ブロック１１５の上面に積層して配設した。そして、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、１つの工程で電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造するようにした。従って、別に電極１１４を組付ける工程を必要とせず、その製造コストが低減される。
【０１１４】
（ｇ）  上側ブロック１１５の振動変換効率の測定結果に基づいて、該上側ブロック１１５を素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更し、振動変換効率が基準値を満たすようにした。従って、上側ブロック（振動変換部）を更に切削して振動変換効率が基準値を満たすようにする方法等に比べて、正常に動作する超音波モータ１１１を容易に製造することができる。
【０１１５】
（ｈ）  全ての素板１１６を同一形状としたので、部品の種類を少なくすることができる。
（ｉ）  素板１１６をアルミニウム合金で形成したので、振動変換部（上側ブロック１１５）を軽量化することができ、超音波モータ１１１を軽量化することができる。
【０１１６】
尚、実施の形態は上記実施の形態に限らず、以下のように変更してもよい。
○  第１の実施の形態で、図９（ａ）に示すように、第１ブロック４の全体を素板を積層して形成される振動変換部とするとともに、第１ブロック４の全体にスリット１５を設けてもよい。この場合にも、第１の実施の形態の各効果を得ることができる。又、第３の実施の形態における第１ブロック１１３の全体を素板を積層して形成される振動変換部とし、第１ブロック１１３の全体にスリット１１９を設けてもよい（図示略）。
【０１１７】
○  第１及び第３の実施の形態で、図９（ｂ）に示すように、第２ブロック５の中心軸方向における一部を振動変換部８５とし、この振動変換部８５にスリット８６を設けた構成としてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる。
【０１１８】
○  第１及び第３の実施の形態で、図１０（ａ）に示すように、第２ブロック５の全体を振動変換部とするとともに、第２ブロック５の全体にスリット８７を設けた構成としてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる。
【０１１９】
○  第１及び第３の実施の形態で、図１０（ｂ）に示すように、ロータ３の中心方向における一部を振動変換部８８とし、この振動変換部８８にスリット８９を設けてもよい。この場合に、ロータ３全体を素板を積層して形成してもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態の各効果を得ることができる上に、両ブロック４，１１３，５の締め付けトルクの大小により各スリット８９の形状が影響を受けないため、超音波モータ１，１１１の効率がばらつかない。
【０１２０】
さらに、素板を積層して形成したロータ３の全体にスリットを設けて振動変換部としてもよい。
○  第１の実施の形態において、振動変換部（上側ブロック１１）の各スリット１５は、中心軸に対して傾斜する方向が逆方向であってもよい。この場合にも、励起された縦振動を高い効率で捩り振動に変換することができる。
【０１２１】
○  第１及び第３の実施の形態で、圧電素子６，７を１つとしてもよい。この場合にも、第１及び第３の実施の形態における（ｄ）に記載の効果以外の各効果を得ることができる。
【０１２２】
○  第２の実施の形態で、回転軸５８をステータ６３を挿通して基板５３側から外部に延出させる代わりに、ステータ６３を挿通させず胴部５２の底面５２ａ中心から外部に延出させてもよい。この場合には、基板５３に軸受５５を設ける必要がないため、その分だけ中心軸方向に小型化することができる。
【０１２３】
○  第２の実施の形態で、各素板７１に設ける凸状嵌合部７４の数、及び、嵌合孔７５の数は、それぞれ４個ずつに限られるものではなく、素板７１の外径や厚さ、切り欠き部７３の数、凸状嵌合部７４及び嵌合孔７５の大きさ等により、適宜変更してもよい。
【０１２４】
○  各実施の形態で、縦振動モードで超音波振動する圧電素子の代わりに捩り振動モードで超音波振動する圧電素子とし、弾性振動励起部にて捩り振動を励起するように構成する。この弾性振動励起部にて励起した捩り振動の一部を振動変換部にて縦振動に変換する。そして、弾性振動励起部に励起された捩り振動と、振動変換部にて変換された縦振動とから回転体を回転駆動するための楕円振動を生成するようにしてもよい。この場合にも、円柱状の金属材に対してエンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易にスリットを備えた振動変換部を形成することができる。
【０１２５】
○  図１１（ａ）に示すように、ステータ２とロータ３の両方にそれぞれ振動変換部９０，９１を設けた構成としてもよい。
○  振動変換部に設けるスリットの形状は、中心軸方向に等しい幅で形成されるものに限らず、その他例えば図１１（ｂ）に示すように、その周方向の幅が中心軸方向に次第に小さくもしくは大きくなるように変化するように形成されるスリット９２であってもよい。このスリット９２は、切り欠き部の形状を徐々に変化させた複数の種類の素板を積層して振動変換部を形成することにより形成することができる。又、曲面状に形成されるスリットでもよい。
【０１２６】
○  各実施の形態で、振動変換部に設けるスリットの数は、６個に限らず、５個以下、あるいは、７個以上であってもよい。
○  各実施の形態で、素板１４，７４，７７，１１６をアルミニウム合金以外の導電性金属、例えば、鉄、銅、それらの導電性合金により形成してもよい。
【０１２７】
○  振動変換部を備えるロータ３を、素板を積層して構成するとともに、その素板の少なくとも１つに周方向に係合する動力伝達部を備えるようにしてもよい。
【０１２８】
例えば、図１２及び図１３に示すように、振動変換部を備えるロータ３を、４種類の素板１３１〜１３４を積層して構成する。素板１３１〜１３４は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて円環状に形成されている。素板１３１〜１３４には、径方向に延び、外周面に開口する切り欠き部１３１ａ〜１３４ａがそれぞれ複数形成されている。素板１３１〜１３３は、その内周面が円形に形成され、その内径は図１３に示すようにそれぞれ異なる大きさに形成されている。素板１３４は、図１４に示すように、その内周面に動力伝達部としての２つの相対向する平行部１３４ｂが形成されている。そして、素板１３１〜１３４を積層して、接着することによりロータ３を形成している。このとき、積層された各素板１３１〜１３４の各切り欠き部１３１ａ〜１３４ａにてスリット１３５が形成されている。
【０１２９】
このようにすると、図１２に示すように、ロータ３と例えば出力軸１３６とを該平行部１３４ｂにて容易に回転方向に係合させることができ、容易に連結することができる。しかも、このロータ３は、スリット１３５を備えた振動変換部を有するが、エンドミル、メタルソー等でスリットの切削加工を行うことなく容易に作成することができる。尚、図１２及び図１３では、ステータ２を第１の実施の形態のステータ２と同様にしたが、第３の実施の形態のステータ１１２等の他のステータとしてもよい。又、動力伝達部は、周方向に係合可能な形状であれば、平行部１３４ｂ以外の形状で構成してもよい。
【０１３０】
○第３の実施の形態では、ステップＳ３で素板１１６の枚数が異なる複数種類の上側ブロック１１５を製造し、ステップＳ８で上側ブロック１１５を素板１１６の枚数が異なる他の上側ブロック１１５に変更するとしたが、ステップＳ３で１種類の上側ブロック１１５を製造し、ステップＳ８で上側ブロック１１５の素板１１６を脱着して、その枚数を変更するようにしてもよい。この場合、上側ブロック１１５の素板１１６を適宜脱着可能とする必要があり、例えば剥がすことのできる接着剤を使用して素板１１６を連結固定したり、嵌合させることにより素板１１６を連結固定する必要がある。このようにしても、正常に動作する超音波モータ１１１を容易に製造することができる。
【０１３１】
○第３の実施の形態のステップＳ３では、複数の素板１１６を積層して接着するとともに電極１１４を積層して接着し、電極１１４を上部に備えた上側ブロック１１５を製造するとしたが、複数の素板１１６のみを積層して接着し上側ブロック１１５を製造してもよい。尚、この場合、電極１１４をステップＳ５で組付ける等の必要がある。このようにしても（ｆ）を除く第３の実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
○第３の実施の形態では、上側ブロック１１５を振動変換部としたため、その製造方法では上側ブロック１１５を素板１１６を積層して製造するとしたが、第２ブロック５又はロータ３等を振動変換部に変更して、その製造方法では該振動変換部を素板を積層して製造するように適宜変更してもよい。このようにしても正常に動作する超音波モータを容易に製造することができる。
【０１３３】
以下、特許請求の範囲に記載された技術的思想の外に前述した各実施の形態で把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
（１）  圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の縦振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記縦振動を捩り振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された縦振動と、前記振動変換部にて変換された捩り振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。このような構成によれば、超音波の縦振動を捩り振動に変換する振動変換部に切削加工なしでスリットを容易に設けることができる。
【０１３４】
（２）  圧電素子を備え、該圧電素子により超音波の捩り振動が励起される弾性振動励起部と、外周部には周面に開口するスリットが形成され、該スリットの作用により前記弾性振動励起部に励起された前記捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記弾性振動励起部にて励起された捩り振動と、前記振動変換部にて変換された縦振動との合成により生成される楕円振動により回転駆動される回転部とを備えた超音波モータにおいて、前記振動変換部は、ほぼ円板状に形成され外周部にはほぼ径方向に延びるように形成されるとともに周面に開口する切り欠き部が形成された素板を中心軸方向に複数個積層して形成され、前記各スリットは、積層された各素板の切り欠き部にて形成された超音波モータ。このような構成によれば、捩り振動を縦振動に変換する振動変換部に切削加工なしでスリットを容易に設けることができる。
【０１３５】
（３）  請求項２に記載の超音波モータにおいて、前記圧電素子は、同期した縦振動モードで振動する２つの圧電素子からなる。このような構成によれば、弾性振動励起部に大きな振幅の縦振動を励起することができる。
【０１３６】
（４）  請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の超音波モータにおいて、前記各スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、振動変換部にて縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換されるため、モータの効率を向上することができる。
【０１３７】
（５）  請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換される。
【０１３８】
（６）  請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記スリットは、中心軸に対して同一周方向に傾斜した状態で設けられた。このような構成によれば、縦振動が高い効率で捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換される。
【０１３９】
（７）  請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載の超音波モータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、超音波モータの軽量化を図ることができる。
【０１４０】
（８）  請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、ステータを軽量化することができる。
【０１４１】
（９）  請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記素板はアルミニウム合金にて形成された。このような構成によれば、ステータを軽量化することができる。
【０１４２】
（１０）  請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の超音波モータ用ステータにおいて、前記素板には、素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。このような構成によれば、接着材を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１４３】
（１１）  請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータにおいて、前記素板には、素板同士を連結固定するための圧入嵌合部が形成され、前記振動変換部は、各素板同士を前記圧入嵌合部により連結固定して形成された。このような構成によれば、接着材を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１４４】
尚、この明細書において、発明の構成に係る手段及び部材は、以下のように定義されるものとする。
（１）  スリットとは、該振動変換部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動が高い効率で縦振動に変換する作用を備えたものであって、その軸線が振動変換部の中心軸に対して傾斜したもの及び傾斜していないものをも含み、又、曲面状に形成されるものをも含む。さらに、その周方向の幅が中心軸方向にほぼ一定に形成されるものや、同幅が中心軸方向で変化するように形成されるものを含むものとする。
【０１４５】
（２）  素板とは、金属にて円環状の平板に形成され、積層されて振動変換部を形成するものであって、形成された振動変換部に、該振動変換部に励起された超音波の縦振動を捩り振動に変換、もしくは、捩り振動を縦振動に変換する作用を有する複数のスリットを形成する貫通部（切り欠き部）が形成されたものであればよく、その厚さ、貫通部（切り欠き部）の数、材質は限定されない。
【０１４６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１、請求項３及び請求項１８に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
【０１４７】
請求項２に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
請求項４及び５に記載の発明によれば、大きな振幅の楕円振動が励起され、超音波モータの効率が向上される。
【０１４８】
請求項６に記載の発明によれば、別に電極を組付ける工程を必要とせず、製造コストが低減される。
請求項７に記載の発明によれば、回転部にて弾性振動励起部から伝達された縦振動が捩り振動に変換もしくは捩り振動が縦振動に変換される。
【０１４９】
請求項８に記載の発明によれば、例えば出力軸を容易に連結することができる。
請求項９に記載の発明によれば、接着剤を用いずに振動変換部を組み立てることができる。
【０１５０】
請求項１０に記載の発明によれば、振動変換部の振動変換効率を適宜変更することができる。
請求項１１に記載の発明によれば、ケースを固定して回転軸から駆動力を得ることができる。
【０１５１】
請求項１２及び１４に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでステータにスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
請求項１３に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
【０１５２】
請求項１５及び１７に記載の発明によれば、スリットの切削加工なしでロータにスリットを備えた振動変換部を容易に形成することができる。
請求項１６に記載の発明によれば、スリットが形成される部分で振動が効率良く伝達され、振動変換部の振動変換効率が向上される。
【０１５３】
請求項１９に記載の発明によれば、別に電極を組付ける工程を必要とせず、製造コストが低減される。
請求項２０に記載の発明によれば、振動変換効率の良好な超音波モータを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１の実施の形態の超音波モータを示す斜視図。
【図２】  同じく分解斜視図。
【図３】  同じく断面図。
【図４】  第２の実施の形態の超音波モータを示す断面図。
【図５】  一部を分解したステータを示す斜視図。
【図６】  第３の実施の形態の超音波モータを示す分解斜視図。
【図７】  第３の実施の形態の超音波モータを示す断面図。
【図８】  第３の実施の形態の超音波モータを製造する方法の説明図。
【図９】  （ａ），（ｂ）共に別例の超音波モータを示す正面図。
【図１０】  （ａ），（ｂ）共に別例の超音波モータを示す正面図。
【図１１】  （ａ）別例の超音波モータを示す正面図、（ｂ）別例の振動変換部を示す斜視図。
【図１２】  別例の超音波モータを示す斜視図。
【図１３】  別例の超音波モータを示す断面図。
【図１４】  別例の素板を示す斜視図。
【図１５】  従来例の超音波モータを示す斜視図。
【符号の説明】
２，６３，１１２…弾性振動励起部としてのステータ、３，８０…回転部としてのロータ、４，１１３…第１振動励起部としての第１ブロック、５…第２振動励起部としての第２ブロック、６…圧電素子を構成する第１圧電素子、７…同じく第２圧電素子、１１，６５，１１５…振動変換部としての上側ブロック、１１ａ，６５ａ…周面、１４，７１，７７，１１４，１３１〜１３４…素板、１５，７２，８６，８７，８９，９２，１１９，１３５…スリット、１７，７３，１１８，１３１ａ〜１３４ａ…貫通部としての切り欠き部、５１…ケース、５８…回転軸、７４…圧入嵌合部を構成する凸状嵌合部、７５…同じく嵌合孔。
【図１】
0003920464.tif 000002
【図２】
0003920464.tif 000003
【図３】
0003920464.tif 000004
【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】
0003920464.tif 000009
【図９】
0003920464.tif 000010
【図１０】
0003920464.tif 000011
【図１１】
0003920464.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003920464.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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