(57)【要約】【課題】この発明は、簡易な構成で、且つ、設計の自由度を確保したうえで、振動振幅の拡大化を図り得るようにして、高効率な駆動を実現した超音波モータを提供することにある。【解決手段】圧電素子１０の振動方向の両端に慣性付加部材１１を対称に設けて、その屈曲振動の腹の外面における屈曲振動方向に第２慣性付加部材１２を対称に設け、縦振動及び屈曲振動の自由端、屈曲振動の腹における慣性質量を増加させるように構成したものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動により駆動力を得て被駆動体を駆動する超音波モータであって、
圧電素子と、
前記圧電素子に設けられ、前記駆動力を前記被駆動体に伝達する駆動子と、
前記圧電素子を筐体に位置決め保持する保持機構と、
前記保持機構を押圧して前記圧電素子の駆動子を被駆導体に摩擦駆動可能に圧接する押圧部材と、
前記圧電素子の縦振動方向の両端部に対称に設けられた慣性付加部材と、
を具備することを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
前記慣性付加部材は、前記圧電素子に比して密度が大きい材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の超音波モータ。
【請求項３】
前記圧電素子の屈曲振動の腹に対応する外面に第２の慣性付加部材が設けられることを特徴とする請求項１又は２記載の超音波モータ。
【請求項４】
前記第２の慣性付加部材は、屈曲振動方向に対称に設けられることを特徴とする請求項３記載の超音波モータ。
【請求項５】
前記第２の慣性付加部材は、前記圧電素子の屈曲振動の腹に外面のうち少なくとも上面と両側面の３面に設けられることを特徴とする請求項３記載の超音波モータ。
【請求項６】
前記駆動子は、前記第２の慣性付加部材が介在されて前記圧電素子に設けられることを特徴とする請求項３又は４記載の超音波モータ。
【請求項７】
前記第２の慣性付加部材は、前記圧電素子に比して密度が大きい材料で形成されることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか記載の超音波モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばデジタルカメラの手振れ補正ユニットやＡＦレンズ等のアクチュエータとして用いられている超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、この種の超音波モータは、圧電素子に電圧を印加して縦振動と屈曲振動を励起させて楕円振動を発生させ、この楕円振動を、駆動子を介して被駆動体に伝達し、該被駆動体を摩擦駆動するように構成されている。このような超音波モータにおいては、圧電素子で発生させる楕円振動の振幅を大きく設定することにより、駆動力が大きくなり、駆動効率の向上を図ることが可能となる。
【０００３】
そこで、圧電素子を用いた駆動構造にあっては、圧電素子の電極の両端に突起を、その中心に対して点対称に突設させて配して、その重心バランスをアンバランスに設定した構成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この駆動構造では、圧電素子に駆動電極及び部分電極を設け、この駆動電極及び部分電極を独立に駆動して屈曲振動を励起させて楕円振動を発生させることにより、その突起の慣性質量を利用して楕円振動の振幅の拡大を図っている。
【特許文献１】特開２００７−２８８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示される構成では、突起の慣性質量をアンバランスに配置すると共に、圧電素子に駆動電極及び部分電極を設けているために、構造が複雑となるうえ、突起の配置位置や設置面積に制約を有し、設計上の自由度が劣るという問題を有する。
【０００５】
また、質量効果を大きくする場合には、突起を圧電素子の長手方向に伸ばさなければならないことで、大形となるという問題を有する。
【０００６】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、且つ、設計の自由度を確保したうえで、振動振幅の拡大化を図り得るようにして、高効率な駆動を実現した超音波モータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、縦振動と屈曲振動を同時に励起して楕円振動を発生させ、前記楕円振動により駆動力を得て被駆動体を駆動する超音波モータであって、圧電素子と、前記圧電素子に設けられ、前記駆動力を前記被駆動体に伝達する駆動子と、前記圧電素子を筐体に位置決め保持する保持機構と、前記保持機構を押圧して前記圧電素子の駆動子を被駆導体に摩擦駆動可能に圧接する押圧部材と、前記圧電素子の縦振動方向の両端部に対称に設けられた慣性付加部材とを備えて超音波モータを構成した。
【０００８】
上記構成によれば、圧電素子は、慣性付加部材により、縦振動及び屈曲振動の自由端における慣性質量が増加され、縦振動及屈曲振動が励起されると、慣性質量の増加に対応して縦振動及び屈曲振動の振幅が増大されることにより、その振幅の増大に対応して楕円振動が拡大される。従って、設計を含む製作の自由度に悪影響を及ぼすことなく、しかも、圧電素子を大形化したりすることなく、駆動力の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
以上述べたように、この発明によれば、簡易な構成で、且つ、設計の自由度を確保したうえで、振動振幅の拡大化を図り得るようにして、高効率な駆動を実現した超音波モータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１及び図２は、この発明の一実施の形態に係る超音波モータを示すもので、図１は、正面から見た状態を示し、図２は、側面から見た状態を示す。
【００１２】
図中１０は、圧電素子で、例えば複数の電極板を積層して矩形状に形成され、各電極への電圧の印加に応動して縦振動及び屈曲振動を励起して楕円振動を発生する。この圧電素子１０は、例えば７（ｇ/ｃｍ＾３）の密度を有する。
【００１３】
この圧電素子１０には、縦振動方向の両端面内にそれぞれ慣性付加部材１１が、例えば接着剤を用いて対称に固着される。そして、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する上下面には、第２の慣性付加部材１２が、例えば接着剤を用いて屈曲振動方向に対して対称に固着されている。
【００１４】
このうち下面側の第２の慣性付加部材１２上には、駆動子１３がそれぞれ接着剤を用いて固着されている。この駆動子１３は、筐体１４内にボール等の転動部材１５を介して例えば矢印方向に移動自在に設けられている被駆動体１６に接触される。
【００１５】
上記慣性付加部材１１及び第２の慣性付加部材１２は、上記圧電素子１０の密度に比して大きな材料の密度１１〜１４（ｇ/ｃｍ＾３）の超硬合金、８．８（ｇ/ｃｍ＾３）の９/１黄銅、８．８（ｇ/ｃｍ＾３）のリン青銅、８．９（ｇ/ｃｍ＾３）のニッケル等で形成することが望ましい。
【００１６】
また、上記圧電素子１０には、その縦振動の節に対応する上面に保持機構を構成する保持部材１７が、例えば接着剤を用いて固着されている（図３及び図４参照）。この保持部材には、その両端に例えば円柱状の保持部１７１が突設され、この保持部１７１は、上記筐体１４に設けられた凹部１４１に挿入される。これにより、圧電素子１０は、保持部材１７を介して筐体１４内に加振自在に位置決めされる。
【００１７】
そして、保持部材１７上には、押圧機構を構成するバネ部材１８の中間部が当接している。このバネ部材１８は、その両端部が上記筐体１４内に螺子部材１９を用いて所定の撓み量を有して取付けられている。これにより、バネ部材１８は、保持部材１７を押圧して位置決め保持した圧電素子１０の駆動子１３を上記被駆動体１６に摩擦駆動可能に圧接する。
【００１８】
上記圧電素子１０には、その上面側にフレキシブルケーブル２０が導電性接着材を用いて固着され、このフレキシブルケーブル２０を介して図示しない駆動回路と配線接続されている。そして、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加され、これに応動して縦振動及び屈曲振動を励起し、楕円振動を発生する。
【００１９】
上記構成により、圧電素子１０は、慣性付加部材１１及び第２慣性付加部材１２により、縦振動及び屈曲振動の自由端、屈曲振動の腹における慣性質量が増加されている。
【００２０】
この際、圧電素子１０は、その慣性付加部材１１及び第２慣性付加部材１２による慣性質量の増加分だけ縦振動及び屈曲振動の振幅が増大され、その振幅の増大に連動して楕円振動が拡大される。この楕円振動により、圧電素子１０は、その駆動子１２を介して被駆動体１６を摩擦駆動し、該被駆動体１６が転動部材１５を介して筐体１４上に対して矢印方向に移動される。
【００２１】
このように、上記超音波モータは、圧電素子１０の振動方向の両端に慣性付加部材１１を対称に設けて、その屈曲振動の腹の外面における屈曲振動方向に第２慣性付加部材１２を対称に設け、縦振動及び屈曲振動の自由端、屈曲振動の腹における慣性質量を増加させるように構成した。
【００２２】
これによれば、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されて、縦振動及屈曲振動が励起されると、慣性質量の増加分だけ縦振動及び屈曲振動の振幅が増大され、その振幅の増大に連動して楕円振動が拡大される。この結果、その設計を含む製作の自由度に悪影響を及ぼすことなく、しかも、圧電素子１０を大形化したりすることなく、駆動力の向上を図ることが可能となる。
【００２３】
また、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、図５及び図６、図７及び図８、図９乃至図１１に示すように構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。なお、この図５乃至図１１の説明においては、上記図１乃至図４と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。但し、図５乃至図１１では、上記保持部材１７に突設した円柱状の保持部１７１に代えて角形状の保持部１７２を突設した例をそれぞれ示している。
【００２４】
図５及び図６に示す実施の形態では、上記圧電素子１０の両端面に対称に配する慣性付加部材１１１が上記圧電素子１０の両端面それぞれに面全体を覆うように固着され、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する下面には、駆動子１３が固着されている。この実施の形態においても、縦振動及び屈曲振動の自由端の慣性質量が増加されている。
【００２５】
これにより、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されて、縦振動及屈曲振動が励起されると、慣性付加部材１１１による慣性質量の増加分に基づき縦振動及び屈曲振動の振幅が増大されて、その振幅の増大に連動して楕円振動が拡大される。
【００２６】
また、図７及び図８に示す実施の形態では、上記圧電素子１０の両端面に対称に配する慣性付加部材１１２が上記圧電素子１０の両端面内の領域に固着され、第２の慣性付加部材１２１が、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する上面に固着されている。そして、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する下面には、駆動子１３が固着されている。この実施の形態においても、縦振動及び屈曲振動の自由端の慣性質量及び屈曲振動の腹の慣性質量が増加されている。
【００２７】
これにより、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されて、縦振動及屈曲振動が励起されると、慣性付加部材１１２及び第２の慣性付加部材１２１による慣性質量の増加分に基づき縦振動及び屈曲振動の振幅が増大され、その振幅の増大に連動して楕円振動が拡大される。
【００２８】
また、図９乃至図１１に示す実施の形態では、枠状の慣性付加部材１１３が上記圧電素子１０の両端部を囲んで対称に配置されて固着され（図１０参照）、コ字状の第２の慣性付加部材１２２が、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する外面のうち上面及び両側面に固着されている（図１１参照）。そして、圧電素子１０の屈曲振動の腹に対応する下面には、駆動子１３が固着されている。この実施の形態においても、縦振動及び屈曲振動の自由端の慣性質量及び屈曲振動の腹の慣性質量が増加されている。
【００２９】
これにより、圧電素子１０は、上記駆動回路（図示せず）を介して電圧が印加されて、縦振動及屈曲振動が励起されると、慣性付加部材１１３及び第２の慣性付加部材１２２による慣性質量の増加分に基づき縦振動及び屈曲振動の振幅が増大され、その振幅の増大に連動して楕円振動が拡大される。
【００３０】
よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。
【００３１】
例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施の形態に係る超音波モータの概略構成を示した平面図である。
【図２】図１を側面から見た状態を示した平面図である。
【図３】図１の圧電素子を取出して示した平面図である。
【図４】図３の圧電素子を側面から見た状態を示した平面図である。
【図５】この発明の他の実施の形態に係る超音波モータに適用される圧電素子を取出して示した平面図である。
【図６】図５の圧電素子を側面から見た状態を示した平面図である。
【図７】この発明の他の実施の形態に係る超音波モータに適用される圧電素子を取出して示した平面図である。
【図８】図７の圧電素子を側面から見た状態を示した平面図である。
【図９】この発明の他の実施の形態に係る超音波モータに適用される圧電素子を取出して示した平面図である。
【図１０】図９の圧電素子を側面から見た状態を示した平面図である。
【図１１】図９の圧電素子のＡ−Ａを断面して示した断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０…圧電素子、１１，１１１，１１２，１１３…慣性付加部材、１２，１２１，１２２…第２の慣性付加部材、１３…駆動子、１４…筐体、１５…転動体、１６…被駆動体、１７…保持部材、１７１，１７２…保持部、１８…バネ部材、１９…螺子部材、２０…フレキシブルケーブル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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