(57)【要約】  本発明は、電気機械波モータ用のステータ、及び、そのようなステータを備える電気機械波モータに関する。ステータは、基板の少なくとも第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータを備える。複数のアクチュエータは、閉進行経路に沿って進行波を発生させるように構成されている。基板は、外周構造及び内周構造、並びに、複数の剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造を有する。剛性の外側ブリッジ構造のそれぞれは、外周構造から外方に延び、外側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されており、少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、内周構造から内方に延び、内側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械波モータ用のステータであって、基板を備え、該基板は、第１の面及び第２の面、並びに、該基板の少なくとも第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータを有し、該複数のアクチュエータは、前記閉進行経路に沿って進行波を発生させるように構成されており、前記基板は、外周構造及び内周構造、並びに、複数の剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造を有し、前記外周構造は、前記複数の外側ブリッジ構造によって中断される前記進行経路の外側に該進行経路に沿って延び、前記内周構造は、前記少なくとも１つの内側ブリッジ構造によって中断される前記進行経路の内側に該進行経路に沿って延び、前記剛性の外側ブリッジ構造のそれぞれは、前記外周構造から外方に延び、外側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されており、前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、前記内周構造から内方に延び、内側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されている、ステータ。
【請求項２】
前記基板は平面的な基板であり、好ましくは、２５℃で求められた約５ＧＰａ〜約３０ＧＰａ、例えば約１０ＧＰａ〜約２５ＧＰａの弾性率を有する材料を含む、請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記基板は少なくとも約１０のＱファクタを有する、請求項１又は２に記載のステータ。
【請求項４】
前記閉進行経路は略円形であり、中心軸を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項５】
前記閉進行経路は楕円形である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項６】
前記閉進行経路は偶数のアクチュエータ、好ましくは８×ｎ個のアクチュエータを備え、ｎは整数である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項７】
前記アクチュエータは少なくとも２つの定在波を形成するように配置され、隣接する定在波は位相が異なる、請求項１〜６のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項８】
前記アクチュエータは複数の進行波を形成するように配置される、請求項１〜７のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項９】
前記ステータは、前記基板の第２の面に第２の閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータを更に備え、該アクチュエータは、前記基板の第２の面において前記閉進行経路に沿って少なくとも１つの進行波を発生させるように構成されており、好ましくは前記基板の第１の面におけるアクチュエータ及び第２の面におけるアクチュエータは、協働する進行波（複数の場合もあり）を発生させるように配置及び構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１０】
前記アクチュエータはそれぞれ、該アクチュエータの中間において前記進行経路の方向に対して接線方向に沿って求められる長さを有し、好ましくは前記それぞれのアクチュエータの長さは略同一である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１１】
前記アクチュエータはそれぞれ、前記基板に対して垂直に求められる高さ、並びに、その長さ及びその高さに対して垂直に求められる幅を有し、好ましくは、前記それぞれのアクチュエータの幅は略同一である、請求項１０に記載のステータ。
【請求項１２】
前記進行経路は、該経路に沿う前記それぞれのアクチュエータの幅において求められるその経路に沿う経路幅を有し、好ましくは、前記経路の幅は略均一である、請求項１１に記載のステータ。
【請求項１３】
前記内周構造と前記外周構造との間の距離は、前記アクチュエータの平均幅の約０．５倍〜約１００倍、例えば前記アクチュエータの平均幅の約１倍〜２０倍、例えば前記アクチュエータの平均幅の約４倍であり、より好ましくは、前記アクチュエータは、前記内周構造及び前記外周構造に対して均一な距離を有して配置される、請求項１１に記載のステータ。
【請求項１４】
前記剛性の外側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ、又は前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造、或いはその両方は、略直線的である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１５】
前記剛性の外側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ、又は前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造、或いはその両方は、少なくとも部分的に湾曲し、好ましくは、前記少なくとも部分的に湾曲した剛性の外側ブリッジ構造は、少なくとも湾曲したセクションを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１６】
前記剛性の外側ブリッジ構造は略同一である、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１７】
前記剛性の外側ブリッジ構造はそれぞれ、中心線、及び、該中心線に沿って求められる長さを有し、好ましくは、前記剛性の外側ブリッジ構造の長さは、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、例えば約２ｍｍ〜約５ｃｍ、例えば約０．５ｃｍ〜１ｃｍである、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１８】
前記剛性の外側ブリッジ構造はそれぞれ最小断面積を有し、該最小断面積は、最大で約１００ｍｍ２、例えば約１ｍｍ２〜約５０ｍｍ２、例えば約４ｍｍ２〜約２０ｍｍ２である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、中心線、及び、該中心線に沿って求められる長さを有し、好ましくは、前記少なくとも１つの内側ブリッジ構造の長さは、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、例えば約２ｍｍ〜約５ｃｍ、例えば約０．５ｃｍ〜１ｃｍである、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は最小断面積を有し、該最小断面積は、最大で約１００ｍｍ２、例えば約１ｍｍ２〜約５０ｍｍ２、例えば約４ｍｍ２〜約２０ｍｍ２である、請求項１９に記載のステータ。
【請求項２１】
前記剛性の外側ブリッジ構造のそれぞれは、外側安定化部材に接続されるように適合されており、前記外側ブリッジ構造は、前記外側安定化部材に接続されるように、１つ又は複数のオリフィス、１つ又は複数のクリックロック要素、接着、はんだ付け若しくは溶接に適合されている１つ又は複数の表面エリア等の接続手段、又は、機械的な固定のための手段を含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、内側安定化部材に接続されるように適合されており、前記内側ブリッジ構造は、前記内側安定化部材に接続されるように、１つ又は複数のオリフィス、１つ又は複数のクリックロック要素、接着、はんだ付け若しくは溶接に適合されている１つ又は複数の表面エリア等の接続手段、又は、機械的な固定のための手段を含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２３】
前記外側安定化部材は、前記基板の一体部分を形成し、前記外側ブリッジ構造のそれぞれは、前記外側安定化部材に接続され、該外側安定化部材は好ましくは、前記進行経路を囲む環状形状を有する、請求項１〜２０及び２２のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２４】
前記内側安定化部材は、前記基板の一体部分を形成し、前記内側ブリッジ構造のそれぞれは、前記内側安定化部材に接続される、請求項１〜２１及び２３のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２５】
前記内側安定化部材及び前記外側安定化部材は、前記基板の一体部分を形成し、前記内側安定化部材及び前記外側安定化部材のうちの少なくとも一方は、前記進行波を発生させるアクチュエータの導体を提供するようにプリンテッドエレクトロニクスを担持する、請求項２３又は２４に記載のステータ。
【請求項２６】
前記基板はプリント回路基板（ＰＣＢ）である、請求項１〜２５のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２７】
前記ステータは、最大で約１００個の外側ブリッジ構造、例えば最大で約５０個の外側ブリッジ構造、好ましくは３個〜１０個の外側ブリッジ構造を備える、請求項１〜２６のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２８】
前記ステータは、最大で約５０個の内側ブリッジ構造、例えば最大で約２０個の内側ブリッジ構造、好ましくは２個〜１０個の内側ブリッジ構造を備える、請求項１〜２７のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項２９】
前記進行経路は長さＬｔを有し、前記進行波（複数の場合もあり）は長さＬｗを有し、前記基板は、剛性の外側ブリッジ構造の最大で２０倍のＬｔ／Ｌｗ、例えば１倍〜１０倍のＬｔ／Ｌｗを含む、請求項１〜２８のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３０】
前記進行経路は長さＬｔを有し、前記進行波（複数の場合もあり）は長さＬｗを有し、前記基板は、内側ブリッジ構造の最大で２０倍のＬｔ／Ｌｗ、例えば１倍〜１０倍のＬｔ／Ｌｗを含む、請求項１〜２９のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３１】
剛性の外側ブリッジ構造の数は、剛性の内側ブリッジ構造の数以上である、請求項１〜３０のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３２】
前記基板は、前記進行経路に沿って互いに対向して配置される対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造を備え、好ましくは、前記基板は、２個〜１０個の対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造、例えば４個の対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造を備える、請求項１〜３１のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３３】
前記アクチュエータは、前記進行経路の長さに沿って複数の定在波を形成するように配置され、隣接する定在波は位相が異なり、対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造は、２つの連続する定在波間の位置に隣接するそれぞれの外周構造又は内周構造から延びるように配置される、請求項１〜３２のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３４】
前記剛性の外側ブリッジ構造は、前記外周構造に沿って均等に分散される、請求項１〜３３のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３５】
前記ステータは複数の剛性の内側ブリッジ構造を備え、該剛性の内側ブリッジ構造は前記内周構造に沿って均等に分散される、請求項１〜３４のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３６】
前記内側安定化部材はロータシャフト支持体を形成し、好ましくは、前記内側安定化部材はロータシャフトの孔を有する、請求項１〜３５のいずれか一項に記載のステータ。
【請求項３７】
請求項１〜３６のいずれか一項に記載のステータを備える電気機械波モータ。
【請求項３８】
前記モータはロータ及びロータシャフトを備え、前記ロータは、前記ステータの少なくとも第１の面に動作接触して配置され、好ましくは、前記ロータシャフトは前記ステータの内側安定化部材によって支持される、請求項３７に記載の電気機械波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機械波モータのステータ、及び、そのようなステータを備えるモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波モータとも称される電気機械波モータが当該技術分野において既知であり、そのようなモータは、従来の電磁ステップモータ等の他のモータと比較したそれらの優れた特性、及び、比較的低コストであることに起因して、より多く使用されてきている。概して、電気機械波モータは、非常に高い精度で、何らかの実質的な滑りを伴うことなく、同時に非常に低いノイズで動作することができる。
【０００３】
特許文献１は、基板を備える電気機械波装置の形態の、電気機械波モータのステータであって、基板は、機械波を伝搬するとともに、基板によって収容される導体を通じて電気信号を伝送する、ステータを記載している。複数のアクチュエータが、機械波を発生させるために基板に位置決めされ、アクチュエータのそれぞれは、導体の組によって伝送される励起信号を受信するように基板の導体のそれぞれの組に接続される。アクチュエータは、励起信号に応答して、基板において所定の伝搬経路に沿って伝搬する機械波を発生させる。
【０００４】
特許文献２は、外周縁が円又は多角形である板部材から形成される振動部材の片面に固定されるｎ枚の圧電素子を有するステータを有する超音波モータを記載している。振動部材は、振動部材を振動させることによって周回するように進行する３ｎ波（ｎは自然数である）の進行波を発生させるように、振動部材の片面に固定される４ｎ枚の圧電素子を備える。４ｎ枚の圧電素子は、進行波が周回する方向である周方向に分散するように配置される。
【０００５】
特許文献３は、互いに位相が９０度異なる２つのＢ（１，ｎ）モード（ｎは自然数である）定在波を使用して進行波を発生させる圧電振動体の形態であるステータを開示している。振動体の下側面には、互いに位相が９０度異なる２つのＢ（１，ｎ）モードの定在波を組み合わせることによってｎ波の進行波を発生させるために、（４／３）ｎ枚の圧電素子が設けられる。
【０００６】
極めて正確な電気機械波を提供するために、波の構成が、ステータとロータとの間の効果的な動作可能な接続を確実にするような実質的なサイズを有することが概して望ましい。
【０００７】
しかし、本発明の発明者は、ステータの定在波によって、特にステータが閉進行経路を有する場合にステータの捩れが生じる可能性があることを観察した。この捩れは幾つかの理由から望ましくない。例えば、捩れの結果として、ステータとロータとの間の動作可能な接続が低下される可能性があり、さらに、捩れの結果として、使用中にステータにおける不所望の摩耗及び欠陥の誘発が生じる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許第１９４１６０８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１１／０２５１６７号明細書（米国特許第８，０６３，５３８号明細書）
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１１／２１５６７５号明細書（米国特許第８，３３０，３２７号明細書）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、電気機械波モータ用のステータであって、ステータの閉進行経路に沿う進行波に晒される場合に、捩れる力に対する抵抗が高い、ステータを提供することである。
【００１０】
本発明の更なる目的は、高い精度で動作し、摩耗に対する高い抵抗及び閉進行経路を有する電気機械波モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
これら及び他の目的は、特許請求の範囲において規定されるとともに本明細書において以下で記載されるような本発明又はその実施形態によって解決された。
本発明又はその実施形態が、以下の記載から当業者には明らかとなる複数の更なる利点を有することが分かっている。
【００１２】
電気機械波モータ用の本発明のステータは、第１の面及び第２の面を有する基板、並びに、基板の少なくとも第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータを備える。複数のアクチュエータは、閉進行経路に沿って進行波を発生させるように構成されている。
【００１３】
複数のアクチュエータは、任意の好適な方法で、例えば、特許文献１（欧州特許第１９４１６０８号）、特許文献２（米国特許第８，０６３，５３８号）又は特許文献３（米国特許第８，３３０，３２７号）において記載されているように閉進行経路に沿って位置決めされる。当該技術分野では、基板上に閉進行経路に沿って取り付けられるアクチュエータを用いてそのような進行波を発生させることは既知であり、原則として、これらの従来技術の方法及び基板上のアクチュエータの構造のいずれも、本発明において使用することができる。
【００１４】
本発明によると、ステータの基板は、外周構造及び内周構造、並びに、複数の剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造を有する。外周構造は、複数の外側ブリッジ構造によって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造は、少なくとも１つの内側ブリッジ構造によって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。
【００１５】
剛性の外側ブリッジ構造のそれぞれは、外周構造から外方に延び、外側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されており、少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、内周構造から内方に延び、内側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されている。
【００１６】
外周構造及び内周構造によって提供されるステータの構造に起因して、ステータが、ステータの閉進行経路に沿う進行波に晒される場合に、捩り力に対して非常に高い安定性及び抵抗を有することが見出された。特に、外側安定化部材及び内側安定化部材は、ステータの閉進行経路に沿う進行波に晒される場合に、捩り力に対する非常に高い抵抗を確実にする。ブリッジ構造に起因して、そのようなステータを備えるモータは、非常に高い出力で動作することができ、また、外周構造及び内周構造を備えるブリッジ構造が、本発明のそのようなステータを備えるモータの耐久性を加えることが分かっており、これは、ステータの閉進行経路に沿う進行波に晒された場合の捩り力に対する高い抵抗によって、モータが、従来技術のステータを有する電気機械波モータに比して非常に低い摩耗に晒されることが分かっているためである。
【００１７】
「内側」という用語は、閉進行経路によって囲まれるエリアを意味する。
「外側」という用語は、進行経路の、閉進行経路によって囲まれるエリアではない他方の側を意味する。
【００１８】
「外方」という用語は、外周構造からの、進行経路から離れる方向を意味する。
「内方」という用語は、外方とは反対の方向を意味する。
「剛性」という用語は、剛性のユニットが、好ましくは少なくとも約５ＧＰａの弾性率を有することによって２５℃において堅いことを意味する。
【００１９】
「本質的に滑らか」という用語は、本明細書では、平均的な目で見える空洞及び突起が実質的にないことを意味する。
「略（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」という用語は、本明細書では、通常の製品のばらつき及び許容差が含まれることを意味するように理解されるべきである。
【００２０】
「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ／ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書において使用される場合、オープンエンドの用語として解釈されるべきであり、すなわち、要素（複数の場合もあり）、ユニット（複数の場合もあり）、整数（複数の場合もあり）、ステップ（複数の場合もあり）、構成要素（複数の場合もあり）及びそれらの組み合わせ（複数の場合もあり）等の具体的に記載される特徴（複数の場合もあり）の存在を明記するが、１つ又は複数の他の記載される特徴の存在又は付加を排除しないように理解されるべきであることを強調しておく。用語は、単数形で使用される場合は、文脈によってはっきりと別様に示されない限り、その用語の複数の意味も含むように解釈されるべきである。例えば、内周構造は、複数の内周構造も含み、一方で、１つ又はその１つの内周構造は、言及される具体的に１つの内周構造を意味する。
【００２１】
有利には、基板の少なくとも第１の面は略平面的であり、それによって、モータにおいて適用される場合には、ロータとの良好な動作接触を確実にする。好ましくは、基板はしたがって平面的な基板である。それによって、基板の第１の面及び第２の面の双方を、良好な動作接触が確実になるように、モータに簡単に取り付けることができる。
【００２２】
基板は有利には、比較的堅いが、進行波の結果として過剰な量の損傷を与える亀裂が生じるほどは堅くないものとする。
一実施形態では、基板は、２５℃で求められる約５ＧＰａ〜約３０ＧＰａ、例えば約１０ＧＰａ〜約２５ＧＰａ等の弾性率を有する材料を含む。
【００２３】
基板に好適な材料としては、セラミック、シリコン材料若しくは合成樹脂、強化ポリマー又は組み合わせが挙げられる。好ましい材料としては、ポリイミド（ＰＩ）又はガラス繊維強化エポキシ、例えばＦＲ４等のプリント回路基板（ＰＢＣ材料）に通常は適用されるような材料を含む。ＦＲ４は、約１７ＧＰａ〜１８ＧＰａの２５℃の弾性率を有する。
【００２４】
有利には、基板は層状の基板である。
一実施形態では、基板は、約０．１〜約０．２等の、最大で約０．３のポアソン比を有する。ポアソン比は、横ひずみ対軸ひずみの負の比である。
【００２５】
一実施形態では、基板は、少なくとも約１０、好ましくは少なくとも約１５のＱファクタを有する。
Ｑファクタすなわち品質係数は、基板がその中心周波数に対してどのようにアンダーダンプされるかを記載する無次元パラメータである。
【００２６】
電力を外部から提供することによってシステムを一定振幅において共鳴状態に維持するために、各サイクル内で提供されなければならないエネルギーは、Ｑ／（２π）だけシステムにおいて貯蔵されるエネルギー（すなわち、ポテンシャルエネルギー及び運動エネルギーの和）よりも小さい。
【００２７】
Ｑファクタは、基板の共振周波数において信号振幅を一定に保つために、基板において貯蔵されるエネルギーと、サイクル毎に発電機によって供給されるエネルギーとの比に関して規定される：
【００２８】
【数１】
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アクチュエータは、原則として、電気機械波装置において使用される、当該技術分野において既知のアクチュエータ等の任意の種類のアクチュエータであるものとすることができる。一実施形態では、アクチュエータは、圧電アクチュエータ、例えば圧電セラミックアクチュエータである。
【００２９】
一実施形態では、アクチュエータは磁気制限型アクチュエータである。異なるタイプのアクチュエータを組み合わせることができる。好ましくは、複数のアクチュエータは、それらの低いコストに起因して複数の単一層の圧電アクチュエータを含む。多層の圧電アクチュエータも使用することができる。
【００３０】
アクチュエータは、特許文献１、２又は３において記載されているアクチュエータのような任意の好適な形状及びサイズを有することができる。
閉進行経路は、例えば特許文献１、２又は３において記載されているような任意の数のアクチュエータを備えることができる。一実施形態では、閉進行経路は、偶数のアクチュエータ、好ましくは８×ｎのアクチュエータを備え、ここで、ｎは、最大で約３２の整数等の整数である。
【００３１】
原則として、閉進行経路は、任意の閉じた形状を有することができる。ステータがモータ内に一緒に取り付けられるように適合されているロータは、有利には、進行波の形状によって良好な動作を提供するように設計されるべきである。一実施形態では、閉進行経路は楕円形である。一実施形態では、閉進行経路は略円形であり、中心軸を有する。たいていの用途の場合、閉進行経路が略円形であることが概ね望ましい。
【００３２】
有利には、アクチュエータは、少なくとも２つの定在波を形成するように配置され、隣接する定在波は位相が異なる。そのような定在波は、ステータがモータ内に取り付けられるときに非常に安定したモータ機能を提供する。
【００３３】
アクチュエータは、回路部内に適用される導体を介して給電される。導体は、例えば特許文献１、２又は３におけるように配置することができる。
ステータを備えるモータの出力を高めるために、アクチュエータが有利には複数の進行波を形成するように配置される。この実施形態では、回路部が有利にはアクチュエータに必要な電力を給送するようにも適合されるべきであることが観察されるはずである。
【００３４】
一実施形態では、ステータは、基板の第２の面に第２の閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータを更に備え、アクチュエータは、基板の第２の面において閉進行経路に沿って少なくとも１つの進行波を発生させるように構成されている。好ましくは、基板の第１の面におけるアクチュエータ及び第２の面におけるアクチュエータは、協働する進行波（複数の場合もあり）を発生させるように配置及び構成される。そのような両面のステータは、モータに更なる動力を提供することができる。
【００３５】
一実施形態では、アクチュエータはそれぞれ、それぞれのアクチュエータの中間において進行経路の方向に対して接線方向に沿って求められる長さを有する。設計を簡略化するために、それぞれのアクチュエータの長さは、有利には略同一である。一実施形態では、それぞれのアクチュエータの長さは、閉進行経路に沿って異なる。そのような構成は、特定の用途において有利である。
【００３６】
一実施形態では、アクチュエータはそれぞれ、基板に対して垂直に求められる高さ、並びに、その長さ及びその高さに対して垂直に求められる幅を有する。好ましくは、それぞれのアクチュエータの高さは略同一である。それによって、ロータは、ステータの少なくとも第１の面に動作接触して簡単に配置することができる。
【００３７】
それぞれのアクチュエータの幅は異なっていてもよいが、概して、それぞれのアクチュエータの幅が略同一であることが望ましい。
一実施形態では、進行経路は、経路に沿うそれぞれのアクチュエータの幅において求められるその経路に沿う経路幅を有する。好ましくは、経路の幅は略均一である。
【００３８】
進行波に所望の支持を提供するために、基板は、内周構造と外周構造との間に好適な距離を有して設計することができる。内周構造と外周構造との間の距離は、有利には、アクチュエータに良好で安定した支持を提供するほど十分に大きいほうが良い。他方で、内周構造と外周構造との間の距離は、有利には大きすぎないほうが良いが、このことによって、基板の構造をあまりに可撓性のないものにする可能性があり、この結果として、進行波から影響により不所望の亀裂が基板にも形成される可能性があるためである。
【００３９】
有利には、内周構造と外周構造との間の距離は、アクチュエータの平均幅の約０．５倍〜約１００倍、例えばアクチュエータの平均幅の約１倍〜２０倍、例えばアクチュエータの平均幅の約４倍であり、より好ましくは、アクチュエータは、内周構造及び外周構造に対して均一な距離を有して配置される。
【００４０】
一実施形態では、内周構造と外周構造との間の距離は、約１ｍｍ〜約２ｃｍ、好ましくは約２ｍｍ〜約１ｃｍである。
剛性の外側ブリッジ構造、及び、１つ又は複数の剛性の内側ブリッジ構造は、原則として、直線、僅かに湾曲した、角度の付いた及び蛇腹式に折り畳まれるといった任意の形状を有することができる。製造を簡略化するために、比較的直線的であるか又は１つ又は複数の曲線を有して曲げられるようにブリッジ構造を提供することが多くの場合に望ましい。ブリッジ構造の１つ又は複数を、曲線を有するように形成することによって、ブリッジ構造は、曲線を有しない場合より長い長さを有するような形状にすることができる。
【００４１】
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ及び／又は少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、略直線的である。
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ及び／又は少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、少なくとも部分的に湾曲し、好ましくは、少なくとも部分的に湾曲した剛性の外側ブリッジ構造は、少なくとも湾曲したセクションを含む。
【００４２】
剛性の外側ブリッジ構造は、例えば、長さ又は最小断面積が互いから異なる。この構造は、特に進行経路が円形ではない場合に有利である。
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造は略同一である。
【００４３】
ステータが複数の剛性の内側ブリッジ構造を含む実施形態では、これらの内側ブリッジ構造は、例えば長さ又は最小断面積が互いから異なる。この構造は、特に進行経路が円形ではない場合に有利である。
【００４４】
ステータが複数の剛性の内側ブリッジ構造を備える実施形態では、これらの内側ブリッジ構造は略同一である。
剛性の外側ブリッジ構造はそれぞれ、中心線、及び、中心線に沿って求められる長さを有する。それぞれの外側ブリッジ構造の長さは、外周構造から、外側ブリッジ構造が外側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されている場所までで求められる。
【００４５】
有利には、外側ブリッジ構造は短すぎないほうが良く、好ましくは約１ｍｍよりも短くないほうが良い。他方で、外側ブリッジ構造は、有利には長すぎないほうが良く、これは、この結果としてステータの安定性が低くなる可能性があるためである。
【００４６】
一実施形態では、それぞれの剛性の外側ブリッジ構造の長さは、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、例えば約２ｍｍ〜約５ｃｍ、例えば約０．５ｃｍ〜１ｃｍである。
一実施形態では、剛性の外側ブリッジは、進行波の約１／１６から進行波の長さほどの長さを有する。
【００４７】
剛性の外側ブリッジ構造はそれぞれ、その中心線に対して垂直な断面で求められる最小断面積を有する（曲がる場合、中心線も曲げられる）。
有利には、外側ブリッジ構造の最小断面積は、小さすぎないほうが良く、これは、この結果としてステータの安定性が低くなる可能性があるためである。他方で、外側ブリッジ構造の最小断面積は大きくないほうが良い。
【００４８】
有利には、それぞれの外側ブリッジ構造の最小断面積は、最大で約１００ｍｍ２、例えば約１ｍｍ２〜約５０ｍｍ２、例えば約４ｍｍ２〜約２０ｍｍ２である。
１つ又は複数の剛性の内側ブリッジ構造はそれぞれ、中心線、及び、中心線に沿って求められる長さを有する。それぞれの内側ブリッジ構造の長さは、内周構造から、内側ブリッジ構造が内側安定化部材に接続されるか又は接続されるように適合されている場所までで求められる。
【００４９】
有利には、内側ブリッジ構造は短すぎないほうが良く、好ましくは約１ｍｍよりも短くないほうが良い。他方で、内側ブリッジ構造は、有利には長すぎないほうが良く、これは、この結果として不所望の量のスペースを占める可能性があるためである。
【００５０】
一実施形態では、それぞれの剛性の内側ブリッジ構造の長さは、約１ｍｍ〜約１０ｃｍ、例えば約２ｍｍ〜約５ｃｍ、例えば約０．５ｃｍ〜１ｃｍである。
一実施形態では、剛性の内側ブリッジは、進行波の約１／１６から進行波の長さほどの長さを有する。
【００５１】
１つ又は複数の剛性の内側ブリッジ構造はそれぞれ、その中心線に対して垂直な断面で求められる最小断面積を有する（曲がる場合、中心線も曲げられる）。
有利には、内側ブリッジ構造の最小断面積は、小さすぎないほうが良く、これは、この結果として捩り力に対する抵抗が所望よりも低くなる可能性があるためである。他方で、内側ブリッジ構造の最小断面積は大きくないほうが良い。
【００５２】
有利には、それぞれの内側ブリッジ構造の最小断面積は、最大で約１００ｍｍ２、例えば約１ｍｍ２〜約５０ｍｍ２、例えば約４ｍｍ２〜約２０ｍｍ２である。
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造の最長部分は、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造の最短部分の長さの最大で約２倍の長さを有する。一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、その最長部分の±１０％以内の長さを有する。
【００５３】
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は略等しい長さを有する。
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、その最大の最小断面積の±１０％以内の最小断面積を有する。
【００５４】
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造及び少なくとも１つの剛性の内側ブリッジ構造は、略等しい最小断面積を有する。
有利には、剛性の内側構造（複数の場合もあり）及び剛性の外側ブリッジ構造はそれぞれ、ステータの基板の第１の面及び第２の面とそれぞれ平面的な第１の面及び第２の面を有する。剛性の外側ブリッジ構造は好ましくは基板の一体部分を形成する。
【００５５】
一実施形態では、剛性の外側ブリッジ構造のそれぞれは、外側安定化部材に接続されるように適合されている。この実施形態では、ステータは、ユーザが、ステータをモータ内に取り付けるときに、外側ブリッジ構造を少なくとも１つの外側安定化部材に接続するように設計されている。
【００５６】
外側ブリッジ構造は、原則として、任意の手段を使用して外側安定化部材に接続することができる。
外側安定化部材への外側ブリッジ構造の接続を容易にするために、外側ブリッジ構造は有利には、取り付けに備えて準備され、１つ又は複数のオリフィス、１つ又は複数のクリックロック要素、接着、はんだ付け若しくは溶接に適合されている１つ又は複数の表面エリア等の接続手段、又は、機械的な固定のための手段を含む。
【００５７】
一実施形態では、１つ又は複数の剛性の内側ブリッジ構造のそれぞれは、内側安定化部材に接続されるように適合されている。この実施形態では、ステータは、ユーザが、ステータをモータ内に取り付けるときに、内側ブリッジ構造を少なくとも１つの内側安定化部材に接続するように設計されている。
【００５８】
内側ブリッジ構造は、原則として、任意の手段を使用して内側安定化部材に接続することができる。
内側安定化部材への１つ又は複数の内側ブリッジ構造の接続を容易にするために、内側ブリッジ構造は有利には、取り付けに備えて準備され、１つ又は複数のオリフィス、１つ又は複数のクリックロック要素、接着、はんだ付け若しくは溶接に適合されている１つ又は複数の表面エリア等の接続手段、又は、機械的な固定のための手段を含む。
【００５９】
一実施形態では、外側安定化部材は、基板の一体部分を形成する。有利には、外側ブリッジ構造のそれぞれは、外側安定化部材に接続される。一実施形態では、外側安定化部材は好ましくは、進行経路を囲む環状形状を有する。
【００６０】
一実施形態では、ステータは２つ以上の外側安定化部材を備え、剛性の外側ブリッジ構造のうちの少なくとも２つは、外周構造から外方に延び、２つ以上の外側安定化部材のそれぞれに接続される。
【００６１】
一実施形態では、内側安定化部材は、基板の一体部分を形成する。好ましくは、内側ブリッジ構造のそれぞれは内側安定化部材に接続される。
一実施形態では、基板は、内周構造から内方に延び、内側安定化部材に接続される２つ以上の剛性の内側ブリッジ構造を備える。
【００６２】
一実施形態では、基板は、２つ以上の内側安定化部材を備え、剛性の内側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ、好ましくは２つが内周構造から内方に延び、２つ以上の内側安定化部材のそれぞれに接続される。
【００６３】
内側安定化部材は好ましくは、ロータシャフト支持体を形成するような形状にされる。そのようなロータシャフト支持体は、ステータを備えるモータに更なる安定性を提供する。好ましくは、内側安定化部材は、ロータシャフトの孔を有し、孔は、ロータシャフト支持体を提供する外周を有する。
【００６４】
上述したように、アクチュエータは、回路部において適用される導体を介して給電される。回路部は、必要な電力をアクチュエータに導くように適合されている複数の導体を備える。
【００６５】
それぞれの導体は有利には、外側ブリッジ構造のうちの少なくとも１つ及び／又は少なくとも１つの内側ブリッジ構造に交差するように適用される。
有利には、請求項２４に記載されたようなステータにおいては、基板はプリント回路基板（ＰＣＢ）である。
【００６６】
有利には、内側安定化部材及び外側安定化部材のうちの少なくとも一方は、進行波を発生させるアクチュエータの導体を提供するようにプリンテッドエレクトロニクスを担持する。
【００６７】
一実施形態では、内側安定化部材及び外側安定化部材は、基板の一体部分を形成する。
原則として、ステータは、所望されるだけの外側ブリッジ構造、例えば最大で約５０個の外側ブリッジ構造、又は更には最大で約１００個の外側ブリッジ構造を備えることができる。しかし、簡略化するために、３個〜１０個の外側ブリッジ構造等の比較的少ない外側ブリッジ構造を適用することが多くの場合に望まれる。
【００６８】
また、内側ブリッジ構造の数は多く、例えば最大で約５０個の内側ブリッジ構造であるものとすることができる。有利には、ステータは、最大で約２０個の内側ブリッジ構造、好ましくは２個〜１０個の内側ブリッジ構造を備える。
【００６９】
一実施形態では、進行経路は長さＬｔを有し、進行波（複数の場合もあり）は長さＬｗを有し、基板は、剛性の外側ブリッジ構造の最大で２０倍のＬｔ／Ｌｗ、例えば１倍〜１０倍のＬｔ／Ｌｗを含む。
【００７０】
一実施形態では、進行経路は長さＬｔを有し、進行波（複数の場合もあり）は長さＬｗを有し、基板は、内側ブリッジ構造の最大で２０倍のＬｔ／Ｌｗ、例えば１倍〜１０倍のＬｔ／Ｌｗを含む。
【００７１】
剛性の外側ブリッジ構造の数が剛性の内側ブリッジ構造の数以上である場合に、捩り力に対する極めて高い抵抗を得ることができることが分かった。特に、基板が、進行経路に沿って互いに対向して配置される対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造を備える場合、捩り力に対するより良好な抵抗を得ることができる。一実施形態では、基板は、２個〜１０個の対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造、例えば４個の対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造を備える。
【００７２】
アクチュエータが進行経路の長さに沿って複数の定在波を形成するように配置され、隣接する定在波は位相が異なる一実施形態では、対になった剛性の外側ブリッジ構造及び剛性の内側ブリッジ構造が、２つの連続する定在波間の位置に隣接するそれぞれの外周構造又は内周構造から延びるように配置されることが好ましい。
【００７３】
剛性の外側ブリッジ構造は有利には、外周構造に沿って均等に分散される。
ステータが複数の剛性の内側ブリッジ構造を備える一実施形態では、これらの剛性の内側ブリッジ構造は有利には、内周構造に沿って均等に分散される。
【００７４】
本発明のステータは、任意の種類の電気機械波モータにおいて使用することができる。
本発明はまた、先行する請求項のいずれか一項に記載のステータを備える電気機械波モータに関する。
【００７５】
電気機械波モータは、例えば電気機械波モータとして、例えば、従来技術のステータの代わりに本発明のステータが使用されるという変更を加えて、従来技術から既知のような超音波モータの形態であるものとすることができる。
【００７６】
望ましい電気機械波モータの例は、特許文献１、２又は３において開示されているモータであるが、従来技術のステータの代わりに本発明のステータが使用されることが変更される。
【００７７】
好ましい実施形態では、モータは、ロータ及びロータシャフトを備え、ロータは、ステータの少なくとも第１の面に動作接触して配置される。好ましくは、ロータシャフトは、ステータの内側安定化部材によって支持される。
【００７８】
範囲及び好ましい範囲を含む本発明の全ての特徴は、そのような特徴を組み合わせない特定の理由がない限り、本発明の範囲内で種々の方法で組み合わせることができる。
本発明を、複数の実施形態に関連して、図面を参照して以下でより十分に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明のステータの一実施形態の斜視上面図である。
【図２】図１に示されているステータのセクションの拡大図である。
【図３】本発明のステータの別の実施形態の斜視上面図である。
【図４】本発明のステータの更なる実施形態のセクションの斜視上面図である。
【図５】本発明のステータの更なる実施形態の斜視上面図である。
【図６】本発明のステータのまた更なる実施形態の斜視上面図である。
【図７】図６に示されているステータの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８０】
図は概略的であり、分かりやすくするために簡略化されている場合がある。全体を通して、同じ参照符号は、同一であるか又は対応する部分に用いられる。
図１のステータは、同じ外側安定化部材２を共有する２つのステータ要素１ａ、１ｂを備える二重のステータである。ステータ要素のうちの第１の要素１ａは基板３ａを備え、基板３ａは、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板３ａの第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ４ａを有する。複数のアクチュエータ４ａは、閉進行経路に沿って進行波を発生させるようにアクチュエータ４ａに電力を供給する図示されていない回路部に接続されている。基板は、外周構造５ａ及び内周構造６ａ、並びに、３つの剛性の外側ブリッジ構造７ａ及び３つの剛性の内側ブリッジ構造８ａを有する。
【００８１】
外周構造５ａは、複数の外側ブリッジ構造７ａによって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造６ａは、内側ブリッジ構造８ａによって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。剛性の外側ブリッジ構造は、外周構造５ａから外方に延び、外側安定化部材に接続されている。剛性の内側ブリッジ構造は、内周構造６ａから内方に延び、内側安定化部材９ａに接続されている。
【００８２】
図から分かるように、閉進行経路は略円形である。
外側ブリッジ構造７ａ及び内側ブリッジ構造８ａの双方は略直線的である。
内側安定化部材９ａはロータシャフト支持体を形成し、ロータシャフトの孔を含む。
【００８３】
ステータ要素１ａの剛性の外側ブリッジ構造７ａ及び剛性の内側ブリッジ構造８ａは、進行経路に沿って互いに対して変位して配置されている。
ステータ要素のうちの第２の要素１ｂは基板を備え、基板は、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板３ｂの第１の面に円形の閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ４ｂを有する。基板は、外周構造５ｂ及び内周構造６ｂ、並びに、３つの剛性の外側ブリッジ構造７ｂ及び３つの剛性の内側ブリッジ構造８ｂを有する。
【００８４】
外周構造５ｂは、複数の外側ブリッジ構造７ｂによって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造６ｂは、内側ブリッジ構造８ｂによって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。剛性の外側ブリッジ構造は、外周構造５ｂから外方に延び、外側安定化部材に接続されている。剛性の内側ブリッジ構造は、内周構造６ｂから内方に延び、内側安定化部材９ｂに接続されている。
【００８５】
図から分かるように、閉進行経路は略円形である。
第２のステータ部材では、剛性の外側ブリッジ構造７ｂ及び剛性の内側ブリッジ構造８ｂは、進行経路に沿って互いに対向して配置されている。
【００８６】
二重のステータは、モータの他の要素が取り付けられるための取り付け穴Ｍを含む。
図２の拡大図は、第２のステータ部材１ｂの一部を示している。
図３に示されている実施形態は基板１３を備え、基板１３は、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板１３の第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ１４を有する。複数のアクチュエータ１４は、閉進行経路に沿って進行波を発生させるようにアクチュエータ１４に電力を供給する図示されていない回路部に接続されている。基板１３は、外周構造１５及び内周構造１６、並びに、３つの剛性の外側ブリッジ構造１７及び３つの剛性の内側ブリッジ構造１８を有する。
【００８７】
外周構造１５は、複数の外側ブリッジ構造１７によって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造１６は、内側ブリッジ構造１８によって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。剛性の外側ブリッジ構造は、外周構造１５から外方に延び、点線で示されている外側安定化部材１２に接続されている。剛性の内側ブリッジ構造１８は、内周構造１６から内方に延び、ロータシャフト支持体を形成する内側安定化部材１９に接続されている。
【００８８】
アクチュエータ１４はそれぞれ、長さＬａ及び幅Ｗａを有する。
外側安定化部材１２及び内側安定化部材１９は、基板の一体部分を形成する。外側安定化部材１２は、進行経路を囲む環状形状を有する。
【００８９】
図４に示されている実施形態は基板２３を備え、基板２３は、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板２３の第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ２４を有する。基板２３は、外周構造２５及び内周構造２６、並びに、この場合は１つのみが見える複数の剛性の外側ブリッジ構造２７、及び、単一の剛性の内側ブリッジ構造２８を有する。
【００９０】
外周構造２５は、複数の外側ブリッジ構造２７によって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造２６は、内側ブリッジ構造２８によって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。剛性の外側ブリッジ構造は、外周構造２５から外方に延び、外側安定化部材２２に接続されている。剛性の内側ブリッジ構造２８は、内周構造２６から内方に延び、ロータシャフト支持体を形成する内側安定化部材２９に接続されている。
【００９１】
図５に示されている実施形態は基板を備え、基板は、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板の第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ３４を有する。複数のアクチュエータ３４は、閉進行経路に沿って進行波を発生させるために回路の導体３２ａ、３３ａを介してアクチュエータ３４に電力を供給するようにそれぞれのアクチュエータ３４に接続されている導体３４ａを備える回路部に接続されている。基板は、外周構造３５及び内周構造３６、並びに、３つの剛性の外側ブリッジ構造３７及び３つの剛性の内側ブリッジ構造３８を有する。
【００９２】
外側安定化部材３２及び内側安定化部材３９は基板の一体部分を形成する。基板はプリント回路基板であり、回路３２ａ、３３ａ、３４ａが基板にプリントされる。回路の導体３２ａは、外側ブリッジ構造３７上を通過し、外側安定化部材は、図示されていないプリンテッドエレクトロニクスを担持する。
【００９３】
図６及び図７に示されている実施形態は基板を備え、基板は、第１の面及び図示されていない第２の面、並びに、基板４３の第１の面に閉進行経路に沿って位置決めされる複数のアクチュエータ４４を有する。基板は、外周構造４５及び内周構造４６、並びに、１０個の剛性の外側ブリッジ構造４７及び４つの剛性の内側ブリッジ構造４８を有する。
【００９４】
外周構造４５は、複数の外側ブリッジ構造４７によって中断される進行経路の外側に進行経路に沿って延び、内周構造４６は、内側ブリッジ構造４８によって中断される進行経路の内側に進行経路に沿って延びる。剛性の内側ブリッジ構造４８はそれぞれ、長さＬｉを有し、内周構造４６から内方に延び、取り付け構造Ｍａを備える内側安定化部材４９に接続されている。剛性の外側ブリッジ構造は、外周構造４５から外方に延び、図示されていない外側安定化部材に接続されるように適合されている。
【００９５】
外側ブリッジ構造４７は、取り付けオリフィスの形態の接続手段Ｍを備える。外側ブリッジ構造４７はそれぞれ、外周構造４５から取り付けオリフィスＭまで延びる長さＬｏを有する。
【００９６】
本発明の適用可能性の更なる範囲は、以下で与えられる詳細な記載から明らかとなるであろう。しかし、詳細な説明及び特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示すが、専ら例示として与えられ、これは、本発明の主旨及び範囲内の種々の変形及び変更が、この詳細な説明から当業者には明らかとなるためであることを理解されたい。
【００９７】
本発明は、独立請求項（複数の場合もあり）の特徴によって規定される。好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。請求項における任意の参照符号は、それらの範囲に関して非限定的であることが意図される。幾つかの好ましい実施形態が上記において示されているが、本発明はこれらに限定されず、以下の特許請求の範囲において規定される主題内で他の方法で具現してもよいことを強調しておく。
【図１】
2017513449.tif 000004
【図２】
2017513449.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017513449.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
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