(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３３，３６）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ロータ（２，２５，３１〜３３，３６）の振動共振周波数領域は、捩じり振動（Ｃ）が発生する振動共振周波数領域であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３３，３６）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項２】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３３，３６）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ロータ（２，２５，３１〜３３，３６）の振動共振周波数領域は、振幅が極値となる捩じり振動（Ｃ）が発生する振動共振周波数であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３３，３６）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とした超音波モータ。
【請求項３】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（３４，３５，３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ロータ（３４，３５，３７）の振動共振周波数領域は、屈曲振動が発生する振動共振周波数領域であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（３４，３５，３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とした超音波モータ。
【請求項４】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（３４，３５，３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ロータ（３４，３５，３７）の振動共振周波数領域は、振幅が極値となる屈曲振動が発生する振動共振周波数であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（３４，３５，３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項５】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域は、縦振動（Ａ２，Ｂ２）が発生する振動共振周波数領域であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項６】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域は、振幅が極値となる縦振動（Ａ２，Ｂ２）が発生する振動共振周波数であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項７】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域は、縦振動（Ａ２，Ｂ２）と捩じり振動（Ａ１，Ｂ１）とが合成された複合振動（Ａ，Ｂ）が発生する振動共振周波数領域であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項８】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２，２５，３１〜３７）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域は、縦振動（Ａ２，Ｂ２）と捩じり振動（Ａ１，Ｂ１）とが合成された振幅が極値となる複合振動（Ａ，Ｂ）が発生する振動共振周波数（ｆs3，ｆs4）であり、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２，２５，３１〜３７）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項９】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２５）と
を備えた超音波モータにおいて、
前記ロータ（２５）を一方向に回転させるように働く複合振動（Ａ，Ｂ）が発生する前記ステータ（１）の振動共振周波数領域（ｆs3）と、前記ロータ（２５）の振動共振周波数領域とが重ならないように、
かつ、前記ロータ（２５）を一方向に回転させるように働かない複合振動（Ａ，Ｂ）が発生する前記ステータ（１）の振動共振周波数領域（ｆs4）と、自身（２５）を逆方向に回転させるように働く振動（ｃ）が発生する前記ロータ（２５）の振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項１０】
請求項９に記載の超音波モータにおいて、
前記ステータ（１）の両振動共振周波数領域（ｆs3，ｆs4）は、比較的近い周波数にあるように選択したことを特徴とする超音波モータ。
【請求項１１】
圧電素子（６，７）の駆動力により振動するステータ（１）と、
前記ステータ（１）に摺動可能に圧接され、前記ステータ（１）の振動（Ａ，Ｂ）に基づいて回転するロータ（２５）と
を備えた超音波モータの駆動方法において、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２５）の振動共振周波数領域とが重なっていない周波数（ｆs3）の交流電圧を印加することにより発生する前記ステータ（１）の振動（Ａ）にて前記ロータ（２５）を一方向に回転させ、
前記ステータ（１）の振動共振周波数領域と前記ロータ（２５）の振動共振周波数領域とが重なった周波数（ｆs4）の交流電圧を印加することにより発生する前記ロータ（２５）の振動（Ｃ）にて前記ロータ（２５）を逆方向に回転させることを特徴とする超音波モータの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波モータ及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超音波モータとして図１９に示すような定在波型のものがある。この超音波モータは、ロータ５０及びステータ５１から構成されている。ステータ５１はブロック５２〜５４、圧電素子５５，５６及び電極板５７，５８から構成され、それぞれが一本のボルト５９により締付けられて連結されている。又、前記ロータ５０には、ステータ５１の上面から突き出た前記ボルト５９が嵌挿され、ロータ５０とステータ５１とは、ナット６０により締付けられて圧接されている。前記ブロック５３の周面には、複数のスリット５３ａが形成されている。
【０００３】
この超音波モータは、電極板５７，５８に所定の高周波電圧が印加されると、圧電素子５５，５６が所定の縦振動を発生する。ステータ５１に伝搬した所定の縦振動はブロック５３に形成したスリット５３ａによりステータ５１に捩じり振動を発生させる。そして、この縦振動と捩じり振動とが合成されてロータ５０と接触するステータ５１の接触面に生じる複合振動によって、ロータ５０が回転するようになっている。ここで、所定の縦振動とは、スリット５３ａによりステータ５１のロータ５０との接触面に捩じり振動が発生する共振周波数の領域、即ち共振周波数領域の縦振動である。
【０００４】
また、従来の定在波型の超音波モータとしては、前記スリット５３ａを備えたブロック５３に替えて自身が捩じり振動を発生する捩じり振動励振用圧電素子を備えたものがある。捩じり振動励振用圧電素子は、複数の扇型の圧電素子からなり、複数の扇型の圧電素子を周方向に分極方向がそれぞれ逆となる円盤状に組み合わせて形成されている。
【０００５】
この超音波モータは、縦振動励振用圧電素子が発生する縦振動と、捩じり振動励振用圧電素子が発生する捩じり振動とが合成されてロータとの接触面に生じる複合振動によって、ロータが回転するようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スリット５３ａを有する構成では、スリット５３ａを形成するための加工・製造コストが高くなるという問題がある。又、スリット５３ａは、ブロック５４と圧電素子５６との間にボルト５９により締付けられる際にその締付けトルクに基づいて、よじれや、ゆがみが起こることがあり、所望の回転特性を得るためには、その締付けトルクの管理が難しかった。
【０００７】
又、スリット５３ａによりステータ５１に捩じり振動を発生させ、ロータ５０を回転させる構成では、縦振動から捩じり振動への変換率が低く、ロータ５０を高速・高トルクで回転させることが困難であった。又、捩じり振動への変換率が低いため、モータとしての効率が低かった。
【０００８】
一方、捩じり振動励振用圧電素子により捩じり振動を発生させる構成では、捩じり振動励振用圧電素子の構造が複雑であるため、更にその加工・製造のコストが高くなる。また、縦振動励振用圧電素子と、捩じり振動励振用圧電素子をそれぞれ独立した所定の高周波交流電圧で駆動する必要があるため、その制御が複雑になるという問題がある。
【０００９】
本発明の第１の目的は、低コストで締付けトルクの管理が容易な超音波モータ及びその駆動方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、モータとしての効率が高く、高速・高トルクで回転させることを可能にするとともに、低コストで制御を容易に行うことができる超音波モータ及びその駆動方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決しようとする手段】
請求項１に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ロータの振動共振周波数領域は、捩じり振動が発生する振動共振周波数領域であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ロータの振動共振周波数領域は、振幅が極値となる捩じり振動が発生する振動共振周波数であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ロータの振動共振周波数領域は、屈曲振動が発生する振動共振周波数領域であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ロータの振動共振周波数領域は、振幅が極値となる屈曲振動が発生する振動共振周波数であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ステータの振動共振周波数領域は、縦振動が発生する振動共振周波数領域であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ステータの振動共振周波数領域は、振幅が極値となる縦振動が発生する振動共振周波数であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ステータの振動共振周波数領域は、縦振動と捩じり振動とが合成された複合振動が発生する振動共振周波数領域であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ステータの振動共振周波数領域は、縦振動と捩じり振動とが合成された振幅が極値となる複合振動が発生する振動共振周波数であり、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータにおいて、前記ロータを一方向に回転させるように働く複合振動が発生する前記ステータの振動共振周波数領域と、前記ロータの振動共振周波数領域とが重ならないように、かつ、前記ロータを一方向に回転させるように働かない複合振動が発生する前記ステータの振動共振周波数領域と、自身を逆方向に回転させるように働く振動が発生する前記ロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたことを要旨としている。
【００２２】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の超音波モータにおいて、前記ステータの両振動共振周波数領域は、比較的近い周波数にあるように選択したことを要旨としている。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、圧電素子の駆動力により振動するステータと、前記ステータに摺動可能に圧接され、前記ステータの振動に基づいて回転するロータとを備えた超音波モータの駆動方法において、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが重なっていない周波数の交流電圧を印加することにより発生する前記ステータの振動にて前記ロータを一方向に回転させ、前記ステータの振動共振周波数領域と前記ロータの振動共振周波数領域とが重なった周波数の交流電圧を印加することにより発生する前記ロータの振動にて前記ロータを逆方向に回転させることを要旨としている。
【００２６】
請求項１〜８に記載の発明によれば、ステータの振動共振周波数領域とロータの振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なるようにしたため、重なった周波数の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータに振動が発生するとともに、その振動に基づいてロータに振動が発生する。従って、ロータ自身に発生する振動を利用することができるため、ロータを効率良く回転させることができる。
【００２７】
請求項１に記載の発明によれば、圧電素子の駆動力によりステータに振動が発生したときには、その振動に基づいてロータに捩じり振動が発生する。従って、ロータ自身に発生する捩じり振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００２８】
請求項２に記載の発明によれば、圧電素子の駆動力によりステータに振動が発生したときには、その振動に基づいてロータに振幅が極値となる捩じり振動が発生する。従って、ロータ自身に発生する大きな捩じり振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００２９】
請求項３に記載の発明によれば、圧電素子の駆動力によりステータに振動が発生したときには、その振動に基づいてロータに屈曲振動が発生する。従って、ロータ自身に発生する屈曲振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００３０】
請求項４に記載の発明によれば、圧電素子の駆動力によりステータに振動が発生したときには、その振動に基づいてロータに振幅が極値となる屈曲振動が発生する。従って、ロータ自身に発生する大きな屈曲振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００３１】
請求項５に記載の発明によれば、重なった周波数の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータに縦振動が発生し、その縦振動に基づいてロータに振動が発生する。即ち、ステータを縦振動のみ発生するステータとしても、ロータ自身に発生する振動を利用して、該ロータを回転させることができる。従って、ステータの構成が簡単になり、製造コストの低減を図ることができる。
【００３２】
請求項６に記載の発明によれば、重なった周波数の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータに振幅が極値となる縦振動が発生し、その大きな縦振動に基づいてロータに大きな振動が発生する。即ち、ステータを縦振動のみ発生するステータとしても、ロータ自身に発生する大きな振動を利用して、該ロータを効率良く回転させることができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明によれば、重なった周波数の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータに縦振動と捩じり振動とが合成された複合振動が発生し、その複合振動に基づいてロータに振動が発生する。従って、ステータが発生する複合振動の捩じり振動成分と、ロータ自身に発生する振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００３４】
請求項８に記載の発明によれば、重なった周波数の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータに縦振動と捩じり振動とが合成された振幅が極値となる複合振動が発生し、その大きな複合振動に基づいてロータに大きな振動が発生する。従って、ステータが発生する大きな複合振動の捩じり振動成分と、ロータ自身に発生する大きな振動を利用することができるため、同ロータを効率良く回転させることができる。
【００３７】
請求項９に記載の発明によれば、ロータを一方向に回転させるように働く複合振動が発生する前記ステータの振動共振周波数領域の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータにロータを一方向に回転させるように働く複合振動が発生する。従って、ロータを一方向に回転させることができる。ロータを一方向に回転させるように働かない複合振動が発生する前記ステータの振動共振周波数領域の交流電圧を印加すれば、圧電素子の駆動力によりステータにロータを一方向に回転させるように働かない複合振動が発生するとともに、その縦振動に基づいてロータに自身を逆方向に回転させるように働く振動が発生する。従って、印加する交流電圧の周波数を変更するだけで、ロータの回転方向を切り換えることができる。
【００３８】
請求項１０に記載の発明によれば、ロータの回転方向を切り換えるための交流電圧の周波数切り換えは小さな範囲となる。従って、それらの周波数の交流電圧を生成する生成回路は、回路構成が容易となる。
【００４１】
請求項１１に記載の発明によれば、交流電圧の周波数を変更するだけで、ステータの振動を利用してロータを回転させるか、ロータ自身の振動を利用してロータを回転させるかを切り換えることができる。従って、ロータの回転方向を容易に切り換えることができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を定在波型の超音波モータに具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に従って説明する。
【００４３】
図１は、超音波モータの全体の斜視図を示す。図２は、超音波モータの分解斜視図を示す。図３は、超音波モータの要部縦断面図を示す。
超音波モータは、ステータ１、ロータ２を備えている。ステータ１は第１〜第３ブロック３〜５、第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極板８，９を備えている。
【００４４】
第１〜第３ブロック３〜５は導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。第１〜第３ブロック３〜５は円柱体であって、その中心軸部にはそれぞれ軸線方向に貫通するネジ孔３ａ，４ａ，５ａが形成されている。前記第１ブロック３の下面３ｃと、第３ブロック５の上面５ｂの間には、第２ブロック４と、第１及び第２圧電素子６，７と、第１及び第２電極板８，９が配設されている。詳述すると、第１ブロック３の下面３ｃから第３ブロック５の上面５ｂに向かって、第１電極板８、第１圧電素子６、第２電極板９、第２圧電素子７、第２ブロック４の順に積層される。
【００４５】
第１及び第２圧電素子６，７は円板状に形成され、その中心部に貫通孔６ａ，７ａがそれぞれ形成されている。又、第１及び第２圧電素子６，７は、分極方向がそれぞれ上下逆になるように形成されている。
【００４６】
第１及び第２電極板８，９は円板状に形成され、その中心部に貫通孔８ａ，９ａがそれぞれ形成されている。又、第１及び第２電極板８，９の周面には端子片８ｂ，９ｂがそれぞれ形成され、この端子片８ｂ，９ｂ間に所定の高周波交流電圧が印加されるようになっている。
【００４７】
そして、第１〜第３ブロック３〜５はボルト１０で締結される。詳述すると、図３に示すように、第１〜第３ブロック３〜５は、上記した順序で積層された第１及び第２圧電素子６，７と第１及び第２電極板８，９を挟んだ状態で、ボルト１０が第３ブロック５の収容凹部５ｄ内のネジ孔５ａから第１ブロック３のネジ孔３ａに螺合されることにより、締結される。
【００４８】
尚、図３に示すように、予め定めた順序で積層された第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極板８，９の貫通孔６ａ〜９ａには円筒状の絶縁カラー１１が配設され、そのカラー１１内を前記ボルト１０が貫通するようにしている。そして、ボルト１０に対して第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極板８，９がそれぞれ電気的に絶縁状態となるように構成している。
【００４９】
又、ボルト１０には、前述したように第１〜第３ブロック３〜５と螺合されるネジ部１０ａと、ネジ部１０ａの先端から径を細くして軸方向に延びるポール部１０ｂと、ポール部１０ｂの先端に形成された先端ネジ部１０ｃが形成されている。そして、第１〜第３ブロック３〜５がボルト１０で締結された状態では、前記ポール部１０ｂの略中間位置から先端側が第１ブロック３の上面３ｂから突出される。
【００５０】
前記第１ブロック３の上面３ｂには、ロータ２が配設されている。ロータ２はステンレス鋼にて形成された円柱体であって、その直径は前記各第１〜第３ブロック３〜５の直径と同じである。ロータ２の中心軸部には軸線方向に貫通する貫通孔２ａが形成されている。又、ロータ２の上面２ｂには第１の収容凹部２ｄが形成され、更に第１の収容凹部２ｄの底面には第２の収容凹部２ｅが形成されている。ロータ２の下面２ｃにはライニング材１２が設けられ、同ライニング材１２が前記第１ブロック３の上面３ｂと当接する。そして、第１ブロック３の上面３ｂと当接するライニング材１２の面を接触面１２ａとしている。尚、このロータ２の下面２ｃから上面２ｂまでの長さは、予め後述する設計方法に基づいて設定されている。
【００５１】
前記ステータ１とロータ２は前記ボルト１０とナット１３とで締め付けられ、ロータ２がステータ１に対して摺動回転可能に圧接される。詳述すると、ロータ２の第２の収容凹部２ｅにボールベアリング１４を嵌合させるとともに、ボールベアリング１４の内周面１４ａに前記第１ブロック３の上面３ｂから突出された前記ポール部１０ｂを貫通させ、前記先端ネジ部１０ｃをロータ２の第１の収容凹部２ｄに突出させる。そして、その突出した先端ネジ部１０ｃにバネ受け１５及び円盤板バネ１６を嵌挿した状態で、同先端ネジ部１０ｃにナット１３を螺合させ締め付ける。この締め付けによって、板バネ１６及びバネ受け１５を介してボールベアリング１４のインナレース１４ｂが下方に押圧される。すると、ボールベアリング１４のアウタレース１４ｃを介してロータ２がステータ１に圧接される。このとき、ロータ２はボールベアリング１４により摺動回転可能となっている。
【００５２】
次に、上記のように構成した超音波モータの設計方法について説明する。
「ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1の算出」
まず、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1を求める。本実施形態でいう縦振動共振周波数は圧電素子６，７にて駆動されるステータ１の上面（第１ブロック３の上面３ｂ）に発生する縦振動が発振する（振幅が極値を持つ）ときの周波数をいい、縦１次振動共振周波数ｆs1はその複数存在する縦振動共振周波数のなかの最も周波数の低い縦振動共振周波数をいう。
【００５３】
本実施の形態では、ステータ１の形状が円柱体であるので、該ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1は、以下の公知の式（Ａ）にて求めることができる。
ｆs1＝｛１／（２Ｌｓ）｝（Ｅ／ρ）1/2     …式（Ａ）
但し、Ｌｓは円柱体の長さであって、本実施形態ではステータ１の長さとする。Ｅは円柱体の縦弾性係数であって、本実施形態では第１〜第３ブロック３〜５の材料であるアルミ合金の縦弾性係数を用いる。ρは円柱体の密度であって、本実施形態では第１〜第３ブロック３〜５の材料であるアルミ合金の密度を用いる。
【００５４】
式（Ａ）にてステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1が求められると、該周波数ｆs1に基づいてロータ２の形状を特定する。
「ロータ２の形状の特定」
ロータ２の形状の特定は、本実施形態ではロータ２が円柱体であって直径がステータ１と同じであることからロータ２の長さを特定する。この時、該ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1が前記式（Ａ）で求めた縦１次振動共振周波数ｆs1と一致するようにロータ２の長さＬｒを求める。
【００５５】
本実施形態でいう捩じり振動共振周波数はロータ２の接触面１２ａに発生する捩じり振動が発振する（振幅が極値となる）ときの周波数をいい、捩じり１次振動共振周波数ｆr1はその複数存在する捩じり振動共振周波数のなかの最も周波数の低い捩じり振動共振周波数をいう。
【００５６】
そして、本実施の形態では、ロータ２の形状が円柱体であるので、該ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1は、以下の公知の式（Ｂ）にて求めることができる。
【００５７】
ｆr1＝｛１／（２Ｌｒ）｝（Ｇ／ρ）1/2     …式（Ｂ）
但し、Ｌｒは円柱体の長さであって、本実施形態ではロータ２の長さである。Ｇは円柱体の横弾性係数であって、本実施形態ではロータ２の材料であるステンレス鋼の横弾性係数を用いる。ρは円柱体の密度であって、本実施形態ではロータ２の材料であるステンレス鋼の密度を用いる。
【００５８】
そして、式（Ｂ）＝式（Ａ）の条件から、ロータ２の長さＬｒは、式（Ｃ）にて求めることができる。
ｆr1（＝ｆs1）＝｛１／（２Ｌｒ）｝（Ｇ／ρ）1/2 
Ｌｒ＝（Ｇ／ρ）1/2 ／（２ｆs1）          …式（Ｃ）
従って、ロータ２の長さＬｒを式（Ｃ）で求めた長さに設定すると、ステータ１が縦１次振動共振周波数ｆs1で振動する時、該ロータ２はその共振周波数ｆs1と共振して捩じり１次振動共振周波数ｆr1の捩じり振動を行なう。
【００５９】
次に、上記のように設計して構成した超音波モータの駆動方法について説明する。
図示しない電圧印加装置により、前記ステータ１の第１及び第２電極板８，９にステータ１の前記縦１次振動共振周波数ｆs1の高周波交流電圧を印加する。すると、超音波モータの第１及び第２圧電素子６，７が縦振動を発生する。詳述すると、第１電極板８は、第１ブロック３を介し、ボルト１０を経て第２ブロック４に電気的に接続されているため、第２電極板９を共通にして、第１及び第２圧電素子６，７には、上下逆の極性で高周波交流電圧が印加される。そして、第１及び第２圧電素子６，７の分極方向は上下が逆であるため、第１圧電素子６が伸びる場合には、第２圧電素子７も伸び、第１圧電素子６が縮む場合には、第２圧電素子７も縮む。従って、第１及び第２圧電素子６，７が大きな振幅の縦振動を発生する。この縦振動は縦１次振動共振周波数ｆs1で振動する。従って、発生する縦振動の振幅は最大となる。
【００６０】
そして、この縦振動はロータ２に伝達され、ロータ２のステータ１との接触面、即ちライニング材１２の下面である接触面１２ａに捩じり振動を発生させる。この時、前記縦振動の周波数は縦１次振動共振周波数ｆs1であって、ロータ２の捩じり振動の捩じり１次振動共振周波数ｆr1と一致する。従って、発生するロータ２の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr1で振動し、その振幅は最大となる。又、ステータ１の縦振動はロータ２に浮力を与える。
【００６１】
従って、ロータ２は自身が発生する捩じり振動により高速・高トルクで回転する。
次に、上記のような超音波モータの特徴的な作用効果を以下に記載する。
【００６２】
（１）上記第１の実施の形態では、ステータ１の縦振動を縦１次振動共振周波数ｆs1にて振動させるとともに、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1がステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1と一致するように該ロータ２の形状を特定して形成した。そして、ステータ１が縦１次振動共振周波数ｆs1にて振動するように、第１及び第２電極板８，９に高周波交流電圧を印加するようにした。
【００６３】
従って、ステータ１の縦振動は縦１次振動共振周波数ｆs1にて振動し、その振幅は最大（極値）となる。この縦振動の周波数は縦１次振動共振周波数ｆs1であってロータ２の捩じり振動の捩じり１次振動共振周波数ｆr1と一致する。そして、ロータ２の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr1で捩じり振動することから、その捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。従って、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００６４】
（２）上記第１の実施の形態では、スリット等の縦振動を捩じり振動に変換する振動変換手段を設けなくても効率よくロータ２を回転させることができることから、加工・製造コストの低減を図ることができる。
【００６５】
（３）上記第１の実施の形態では、スリット等の振動変換手段を必要としないため、第１ブロック３と第３ブロック５間をボルト１０にて締め付ける際の締め付けトルクの管理が容易となる。
【００６６】
（４）上記第１の実施の形態では、ステータ１の縦振動は縦１次振動共振周波数ｆs1にて振動させるようにした。即ち、縦１次振動共振周波数ｆs1は複数存在するステータ１の縦振動の縦振動共振周波数のなかの最も周波数の低い縦振動共振周波数である。従って、第１及び第２電極板８，９に印加する高周波交流電圧は、最も低い周波数の交流電圧なので、高周波交流電圧を生成する生成回路はその高周波対策が比較的簡単となる。
【００６７】
上記第１の実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
○上記第１の実施の形態では、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1とロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1とが一致するようにロータ２の形状を特定したが、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲で決定してもよい。尚、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域とは、前記縦１次振動共振周波数ｆs1を中心として予め定めた周辺に位置する周波数の領域であって、ステータ１の上面３ｂに発生する縦振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。又、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域とは、前記捩じり１次振動共振周波数ｆr1を中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域であって、ロータ２の接触面１２ａに発生する捩じり振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。
【００６８】
このようにすれば、ステータ１の縦振動は縦１次振動共振周波数領域内の重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、上記第１実施形態の（２）〜（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００６９】
○又、ステータ１の縦振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲でロータ２の形状を特定してもよい。尚、ステータ１の縦振動共振周波数領域とは、例えばステータ１の縦１次振動共振周波数領域、縦２次振動共振周波数領域、縦３次振動共振周波数領域等、複数存在する縦振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ロータ２の接触面１２ａに発生する捩じり振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。又、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域とは、例えばロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域、捩じり２次振動共振周波数領域、捩じり３次振動共振周波数領域等、複数存在する捩じり振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ステータ１の上面３ｂに発生する縦振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。このようにすれば、ステータ１の縦振動は重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、上記第１実施形態の（２），（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
○例えば、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なるようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、上記第１実施形態の（２）〜（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７１】
○例えば、ステータ１の縦２次振動共振周波数領域内の一部と、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1とが重なるようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、上記第１実施形態の（２），（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７２】
○例えば、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なる範囲でロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、上記第１実施形態の（２）〜（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
○例えば、ステータ１の縦３次振動共振周波数と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数とが一致するようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにすれば、上記第１実施形態の（１）〜（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７４】
○上記第１の実施の形態では、ステータ１の第１及び第２電極板８，９にステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1の高周波交流電圧を印加したが、ステータ１の前記縦１次振動共振周波数領域とロータ２の前記捩じり１次振動共振周波数領域とが重なった範囲内の周波数の高周波交流電圧を印加すればよい。このようにすれば、ステータ１の縦振動は前記重なった範囲内の周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域内の周波数と一致する。従って、ロータ２は前記重なった範囲内の周波数で捩じり振動する。その結果、上記第１実施形態の（２）〜（４）の効果と同様の効果を得ることができる。
【００７５】
○上記第１の実施の形態では、ステータ１及びロータ２の形状が単純な円柱体であるため、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs1及びロータ２の長さＬｒを公知の式（Ａ），（Ｂ）を利用して求めたが、公知の式（Ａ），（Ｂ）では例えば圧電素子６，７やボールベアリング１４の密度の等の諸条件が考慮されておらず、求めた値に誤差が生じる場合があるため、後述するような解析シミュレーション技術を利用して求めてもよい。
【００７６】
（第２の実施の形態）
以下、本発明を定在波型の超音波モータに具体化した第２の実施の形態を図４〜図６に従って説明する。尚、本実施の形態の超音波モータは、第１の実施の形態の超音波モータの第２ブロック４を第２ブロック２１に変更したものであり、第１の実施の形態と同様の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図４は、超音波モータの全体の斜視図を示す。図５は、超音波モータの分解斜視図を示す。超音波モータは、ステータ１、ロータ２を備えている。ステータ１は第１ブロック３、第２ブロック２１、第３ブロック５、第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極板８，９を備えている。
【００７８】
第２ブロック２１は導電性金属よりなり、本実施形態ではアルミ合金にて形成されている。第２ブロック２１は円柱体であって、その中心軸部には軸線方向に貫通するネジ孔２１ａが形成されている。
【００７９】
第２ブロック２１の外周面には、振動変換手段としての複数のスリット２１ｓが形成されている。詳述すると、複数のスリット２１ｓは等角度間隔に形成され、第２ブロック２１の上面２１ｂからみた各スリット２１ｓの切り口は、外周面から中心に向かってそのほぼ中間位置まで延びている。そして、その第２ブロック２１の上面２１ｂからみた各スリット２１ｓの切り口から、それぞれ各スリット２１ｓは第２ブロック２１の中心軸線に対してそれぞれ同じ傾斜角度に傾斜するように切り込み形成されている。本実施形態では第２ブロック２１の外周面からみた各スリット２１ｓは、時計回りの斜め上方に延びて形成している。
【００８０】
このスリット２１ｓにより、圧電素子６，７にて駆動されるステータ１の上面（第１ブロック３の上面３ｂ）には、縦振動と捩じり振動とが合成された複合振動が発生することになる。この捩じり振動は、ロータ２を図４において時計回り方向に回転させる振動となる。
【００８１】
次に、上記のように構成した超音波モータの設計方法について説明する。
「ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2の算出」
まず、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2を求める。本実施形態でいう捩じり振動共振周波数は圧電素子６，７にて駆動されるステータ１の上面（第１ブロック３の上面３ｂ）に発生する縦振動成分と捩じり振動成分が合成されてなる複合振動が発振するときの周波数であって、ロータ２を時計回り方向に回転させるように働く捩じり振動の振幅が極値を持つときの周波数をいい、その捩じり２次振動共振周波数ｆs2はその複数存在する捩じり振動共振周波数のなかの２番目に周波数の低い捩じり振動共振周波数をいう。従って、この捩じり２次振動共振周波数ｆs2にてステータ１が振動するとき、捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。このときの縦振動の成分はこの捩じり２次振動共振周波数ｆs2と同じ周波数で振動するが、その振幅は最大（極値）とはならない。
【００８２】
本実施の形態では、ステータ１を構成する第２ブロック２１にスリット２１ｓが形成されていて、その形状が複雑であるため、該捩じり２次振動共振周波数ｆs2は、解析シミュレーション技術の１つである有限要素法（ＦＥＭ：Finite  Element   Method）を利用して求める。尚、有限要素法とは、図６に示すように、対象となる物体（ステータ１）の全てをモデル化して解析シミュレーションを行なう方法である。ちなみに、Ｘ矢印は縦振動を示し、Ｙ矢印は捩じり振動を示し、Ｚ矢印はその複合振動を示す。
【００８３】
有限要素法にてステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2が求められると、該周波数ｆs2に基づいてロータ２の形状を特定する。
「ロータ２の形状の特定」
ロータ２の形状の特定は、本実施形態ではロータ２が円柱体であって直径がステータ１と同じであることからロータ２の長さを特定する。この時、該ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1が前記有限要素法にて求めた捩じり２次振動共振周波数ｆs2と一致するようにロータ２の長さＬｒを求める。
【００８４】
そして、本実施の形態では、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1は、前記第１の実施の形態で説明した式（Ｂ）にて求める。
ｆr1＝｛１／（２Ｌｒ）｝（Ｇ／ρ）1/2     …式（Ｂ）
そして、ｆr1＝ｆs2の条件から、ロータ２の長さＬｒは、式（Ｄ）にて求めることができる。
【００８５】
Ｌｒ＝（Ｇ／ρ）1/2 ／（２ｆs2）          …式（Ｄ）
従って、ロータ２の長さＬｒを式（Ｄ）で求めた長さに設定すると、ステータ１が捩じり２次振動共振周波数ｆs2で捩じり振動する時、該ロータ２はその共振周波数ｆs2と同じ周波数の縦振動と共振して捩じり１次振動共振周波数ｆr1の捩じり振動を行なう。
【００８６】
次に、上記のように設計して構成した超音波モータの駆動方法について説明する。
図示しない電圧印加装置により、前記ステータ１の第１及び第２電極板８，９にステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2の高周波交流電圧を印加する。すると、超音波モータの第１及び第２圧電素子６，７が第１の実施の形態と同様に縦振動を発生する。
【００８７】
すると、ステータ１のスリット２１ｓが縦振動に基づいてステータ１に捩じり振動を発生させる。そして、両振動が合成されることによりロータ２との接触面、即ち第１ブロック３の上面３ｂに捩じり振動を主とした複合振動が発生する。このとき、ステータ１に発生する捩じり振動は、捩じり２次振動共振周波数ｆs2で振動する。従って、その振幅は最大となる。又、前記ステータ１の縦振動成分はロータ２に浮力を与える。
【００８８】
従って、ロータ２はステータ１が発生する捩じり振動により高速・高トルクで外周面からみて左方向（時計回り方向）に回転する。
そして、このとき、前記複合振動の縦振動成分は、ロータ２に伝達され、ロータ２のステータ１との接触面、即ちライニング材１２の下面である接触面１２ａに捩じり振動を発生させる。このとき、発生するロータ２の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr1で振動するため、その振幅は最大（極値）となる。尚、このとき発生する捩じり振動は、ロータ２を加速させるように、即ちロータ２を外周面からみて左方向に回転させるように働く。
【００８９】
従って、ロータ２はステータ１が発生する複合振動の捩じり振動成分と、自身が発生する捩じり振動により更に高速・高トルクで図４において時計回り方向に回転する。
【００９０】
次に、上記のような超音波モータの特徴的な作用効果を以下に記載する。
（１）上記第２の実施の形態では、ステータ１の捩じり振動を捩じり２次振動共振周波数ｆs2にて振動させるようにした。従って、ステータ１のロータ２と接触する接触面に発生する捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。その結果、この捩じり振動により、ステータ１はロータ２を高速・高トルクで回転させることができる。
【００９１】
（２）上記第２の実施の形態では、捩じり振動を捩じり２次振動共振周波数ｆs2にて振動させる際に、ステータ１には縦振動も発生する。この縦振動は捩じり２次振動共振周波数ｆs2と同じ周波数で振動する。そして、この縦振動の周波数（＝ｆs2）とロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1が一致するように該ロータ２の形状（長さＬｒ）を特定して形成した。
【００９２】
従って、捩じり１次振動共振周波数ｆr1と同じ周波数（＝ｆs2）のステータ１の縦振動により、ロータ２の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr1で捩じり振動するため、その捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。その結果、ステータ１の捩じり振動に加え、この縦振動により、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００９３】
上記第２の実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
○上記第２の実施の形態では、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2とロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1とが一致するようにロータ２の形状を特定したが、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲で決定してもよい。尚、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数領域とは、前記捩じり２次振動共振周波数ｆs2を中心として予め定めた周辺に位置する周波数の領域であって、ステータ１の上面３ｂに発生する複合振動が少なくとも半共振する（捩じり振動の振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。又、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域とは、前記捩じり１次振動共振周波数ｆr1を中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域であって、ロータ２の接触面１２ａに発生する捩じり振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。
【００９４】
このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は捩じり２次振動共振周波数領域内の重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の捩じり振動に加え、ロータ２の捩じり振動により、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００９５】
○又、ステータ１の捩じり振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲でロータ２の形状を特定してもよい。尚、ステータ１の捩じり振動共振周波数領域とは、例えばステータ１の捩じり１次振動共振周波数領域、捩じり２次振動共振周波数領域、捩じり３次振動共振周波数領域等、複数存在する捩じり振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ロータ２の接触面１２ａに発生する複合振動が少なくとも半共振する（捩じり振動の振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。又、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域とは、例えばロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域、捩じり２次振動共振周波数領域、捩じり３次振動共振周波数領域等、複数存在する捩じり振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ステータ１の上面３ｂに発生する縦振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の捩じり振動に加え、ロータ２の捩じり振動により、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００９６】
○例えば、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なるようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００９７】
○例えば、ステータ１の捩じり１次振動共振周波数領域内の一部と、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数ｆr1とが重なるようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。また、このようにすると、第１及び第２電極板８，９に印加する高周波交流電圧は低い周波数の交流電圧なので、高周波交流電圧を生成する生成回路はその高周波対策が比較的簡単となる。
【００９８】
○例えば、ステータ１の捩じり１次振動共振周波数領域と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なる範囲でロータ２の形状を特定してもよい。このようにしても、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【００９９】
○例えば、ステータ１の捩じり３次振動共振周波数と、ロータ２の捩じり２次振動共振周波数とが一致するようにロータ２の形状を特定してもよい。このようにすれば、上記第２実施形態の（１），（２）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１００】
○上記第２の実施の形態では、ステータ１の第１及び第２電極板８，９にステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs2の高周波交流電圧を印加したが、ステータ１の前記捩じり２次振動共振周波数領域とロータ２の前記捩じり１次振動共振周波数領域とが重なった範囲内の周波数の高周波交流電圧を印加すればよい。このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は前記重なった範囲内の周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２の捩じり１次振動共振周波数領域内の周波数と一致する。従って、ロータ２は前記重なった範囲内の周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の捩じり振動に加え、ロータ２の捩じり振動により、ロータ２を効率よく回転駆動させることができる。
【０１０１】
○上記第２の実施の形態では、ロータ２の形状が単純な円柱体であるため、ロータ２の長さＬｒを公知の式（Ｂ）を利用して求めたが、公知の式（Ｂ）では例えばボールベアリング１４の密度等の諸条件が考慮されておらず、求めた値に誤差が生じる場合があるため、後述する解析シミュレーション技術を利用して求めてもよい。
【０１０２】
（第３の実施の形態）
以下、本発明を定在波型の超音波モータに具体化した第３の実施の形態を図７〜図１１に従って説明する。尚、本実施の形態の超音波モータは、第２の実施の形態の超音波モータのロータ２をロータ２５に変更したものであり、第２の実施の形態と同様の構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【０１０３】
図７は、超音波モータの全体の斜視図を示す。図８は、超音波モータの要部縦断面図を示す。超音波モータは、ステータ１、ロータ２５を備えている。ステータ１は第１ブロック３、第２ブロック２１、第３ブロック５、第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極板８，９を備えている。
【０１０４】
前記ステータ１の第１ブロック３の上面３ｂには、ロータ２５が配設されている。ロータ２５はステンレス鋼にて形成された円柱体であって、その中心軸部には軸線方向に貫通する貫通孔２５ａが形成されている。又、ロータ２５の上面２５ｂには第１の収容凹部２５ｄが形成され、更に第１の収容凹部２５ｄの底面には第２の収容凹部２５ｅが形成されている。ロータ２５の下面２５ｃにはライニング材２６が設けられ、同ライニング材２６が前記第１ブロック３の上面３ｂと当接する。そして、第１ブロック３の上面３ｂと当接するライニング材２６の面を接触面２６ａとしている。尚、このロータ２５の下面２５ｃから上面２５ｂまでの長さは、後述する設計方法に基づいて設定されている。
【０１０５】
ロータ２５の下部外周面には、振動変換手段としての複数のスリット２５ｓが形成されている。詳述すると、複数のスリット２５ｓは等角度間隔に形成され、ロータ２５の下面２５ｃ（ライニング材２６の接触面２６ａ）からみた各スリット２５ｓの切り口は、外周面から中心に向かってそのほぼ中間位置まで延びている。そして、そのロータ２５の下面２５ｃからみた各スリット２５ｓの切り口から、それぞれ各スリット２５ｓはロータ２５の中心軸線に対してそれぞれ同じ傾斜角度に傾斜するように切り込み形成されている。本実施形態ではロータ２５の外周面からみた各スリット２５ｓは、反時計回りの斜め上方に、ロータ２５のほぼ中間位置まで延びて形成している。
【０１０６】
次に、上記のように構成した超音波モータの設計方法について説明する。
「ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs3の算出」
まず、ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs3を求める。本実施形態でいう捩じり振動共振周波数は圧電素子６，７にて駆動されるステータ１の上面（第１ブロック３の上面３ｂ）に発生する縦振動成分と捩じり振動成分が合成されてなる複合振動が発振するときの周波数であって、ロータ２５を時計回り方向に回転させるように働く捩じり振動の振幅が極値を持つときの周波数をいい、その捩じり２次振動共振周波数ｆs3はその複数存在する捩じり振動共振周波数のなかの２番目に周波数の低い捩じり振動共振周波数をいう。従って、この捩じり２次振動共振周波数ｆs3にてステータ１が振動するとき、捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。このときの縦振動の成分はこの捩じり２次振動共振周波数ｆs3と同じ周波数で振動するが、その振幅は最大（極値）とはならない。
【０１０７】
本実施の形態では、第２実施形態と同様にステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs3は、有限要素法を利用して求める。
「ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4の算出」
次に、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4を求める。本実施形態でいう縦振動共振周波数は圧電素子６，７にて駆動されるステータ１の上面（第１ブロック３の上面３ｂ）に発生する縦振動成分と捩じり振動成分が合成されてなる複合振動が発振するときの周波数であって、捩じり振動がロータ２５を時計回り方向に回転させず、縦振動の振幅が極値を持つときの周波数をいい、縦１次振動共振周波数ｆs4はその複数存在する縦振動共振周波数のなかの最も周波数の低い縦振動共振周波数をいう。従って、この縦１次振動共振周波数ｆs4にてステータ１が振動するとき、縦振動の振幅は最大（極値）となる。また、このときの捩じり振動の成分はこの縦１次振動共振周波数ｆs4と同じ周波数で振動するが、その振幅は最大（極値）とはならない。
【０１０８】
本実施の形態では、第２実施形態と同様に該ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4は、有限要素法を利用して求める。
有限要素法にてステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4が求められると、該周波数ｆs4に基づいてロータ２の形状を特定する。
【０１０９】
「ロータ２５の形状の特定」
ロータ２５の形状の特定は、本実施形態ではロータ２５が円柱体であってスリット２５ｓが形成されていることから、有限要素法にて特定する。詳述すると、ロータ２５の捩じり振動の捩じり１次振動共振周波数ｆr2が前記縦１次振動共振周波数ｆs4と一致するように該ロータ２５の形状を特定する。又、このとき、ロータ２５の捩じり振動の捩じり振動共振周波数が前記ステータ１の捩じり２次振動共振周波数ｆs3と一致しないように該ロータ２５の形状を特定する。本実施形態でいう捩じり振動共振周波数はロータ２５の接触面２６ａに発生するロータ２５を反時計回り方向に回転させるように働く捩じり振動が発振する（振幅が極値となる）ときの周波数をいい、捩じり１次振動共振周波数ｆr2はその複数存在する捩じり振動共振周波数のなかの最も周波数の低い捩じり振動共振周波数をいう。
【０１１０】
そして、本実施形態では、ロータ２５についてスリット２５ｓの数、幅、深さ、材料をステンレス鋼等の諸条件を予め設定してロータ２５の長さを有限要素法にて求める。従って、ロータ２５の形状が設定されると、ステータ１が縦１次振動共振周波数ｆs4で捩じり振動する時、該ロータ２はその共振周波数ｆs4の縦振動と共振して捩じり１次振動共振周波数ｆr2の捩じり振動を行なう。
【０１１１】
尚、本実施形態では、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4に対して捩じり振動共振周波数については捩じり２次振動共振周波数ｆs3を求めている。これは、図９に示すように縦１次振動共振周波数ｆs4と捩じり２次振動共振周波数ｆs3とが比較的近い周波数位置にあるためである。
【０１１２】
そして、上記のように構成することによりロータ２５を図７において時計回りに回転（正転）させることができるとともに反時計回り（逆転）させることができる。
【０１１３】
次に、上記のように設計して構成した超音波モータの駆動方法について説明する。
「ロータ２５を正転させる場合」
図示しない電圧印加装置により、前記ステータ１の第１及び第２電極板８，９に捩じり２次振動共振周波数ｆs3の高周波交流電圧を印加する。すると、超音波モータの第１及び第２圧電素子６，７が第１実施形態と同様に大きな縦振動を発生する。
【０１１４】
すると、ステータ１のスリット２１ｓが縦振動に基づいてステータ１に捩じり振動を発生させる。そして、両振動が合成されることによりロータ２５との接触面、即ち第１ブロック３の上面３ｂに図１０にＡ矢印で示すような捩じり振動を主とした複合振動が発生する。このとき、発生する捩じり振動（図１０にＡ１矢印で示す）は捩じり２次振動共振周波数ｆs3で振動し、その振幅は最大（極値）となる。又、ステータ１の前記複合振動の縦振動成分（図１０にＡ２矢印で示す）はロータ２５に浮力を与える。又、このとき、ステータ１に発生する縦振動成分がロータ２５のステータ１との接触面２６ａに捩じり振動を発生させることはない。つまり、ロータ２５を逆転させる捩じり振動がロータ２５に生じることはない。
【０１１５】
従って、ロータ２５はステータ１が発生する捩じり振動により高速・高トルクで正転する。
「ロータ２５を逆転させる場合」
図示しない電圧印加装置により、前記ステータ１の第１及び第２電極板８，９に縦１次振動共振周波数ｆs4の高周波交流電圧を印加する。すると、超音波モータの第１及び第２圧電素子６，７が第１実施形態と同様に縦振動を発生する。
【０１１６】
すると、ステータ１のスリット２１ｓが縦振動に基づいてステータ１に捩じり振動を発生させる。そして、両振動が合成されることによりロータ２５との接触面、即ち第１ブロック３の上面３ｂに図１１にＢ矢印に示すような縦振動を主とした複合振動が発生する。このとき、発生する縦振動成分（図１１にＢ２矢印で示す）は縦１次振動共振周波数ｆs4で振動し、その振幅は最大（極値）となる。尚、このときのステータ１の前記捩じり振動成分は、図１１にＢ１矢印で示すように振幅が小さく、ロータ２５を逆転させる方向の成分となる。又、ステータ１の前記縦振動はロータ２５に浮力を与えるとともに、ロータ２５に伝達され、ロータ２５に形成したスリット２５ｓが接触面２６ａに捩じり振動を発生させる。このとき発生するロータ２５の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr2で振動し、その振幅は最大（極値）となる。尚、このときに発生する捩じり振動は、図１１にＣ矢印で示すようにロータ２５（自身）を逆転させるように働く。
【０１１７】
従って、ロータ２５はステータ１が発生する捩じり振動の成分と、自身が発生する大きな捩じり振動により高速・高トルクで逆転する。
次に、上記のような超音波モータの特徴的な作用効果を以下に記載する。
【０１１８】
（１）上記第３の実施の形態では、ロータ２５を正転させるステータ１の捩じり振動を捩じり２次振動共振周波数ｆs3にて捩じり振動させるようにした。従って、ステータ１のロータ２と接触する接触面に発生する捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。その結果、この捩じり振動により、ステータ１はロータ２５を高速・高トルクで正転させることができる。
【０１１９】
（２）上記第３の実施の形態では、ロータ２５を逆転させるステータ１の縦振動を縦１次振動共振周波数ｆs4にて振動させるとともに、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数ｆr2がステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4と一致するように該ロータ２５の形状を特定して形成した。そして、縦１次振動共振周波数ｆs4にて振動するように、第１及び第２電極板８，９に高周波交流電圧を印加するようにした。従って、ステータ１の縦振動は縦１次振動共振周波数ｆs4にて振動し、その振幅は最大（極値）となる。この縦振動の周波数は縦１次振動共振周波数ｆs4であってロータ２５の捩じり振動の捩じり１次振動共振周波数ｆr2と一致する。そして、ロータ２５の捩じり振動は捩じり１次振動共振周波数ｆr2で捩じり振動し、その捩じり振動の振幅は最大（極値）となる。その結果、この縦振動により、ステータ１はロータ２５を高速・高トルクで逆転させることができる。
【０１２０】
（３）上記第３の実施の形態では、逆転のための縦１次振動共振周波数ｆs4と正転のための捩じり２次振動共振周波数ｆs3は図９に示すように比較的近い周波数位置にあるものを選択した。従って、正逆転制御するために第１及び第２電極板８，９に印加する高周波交流電圧の周波数切り換えは小さな範囲となる。その結果、高周波交流電圧を生成する生成回路はその広範囲の高周波電圧を生成する必要がないので回路構成が容易となる。
【０１２１】
上記第３の実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
○上記第３の実施の形態では、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4とロータ２５の捩じり１次振動共振周波数ｆr2とが一致するようにロータ２５の形状を特定したが、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域と、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲で決定してもよい。尚、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域とは、前記縦１次振動共振周波数ｆs4を中心として予め定めた周辺に位置する周波数の領域であって、ステータ１の上面３ｂに発生する複合振動が少なくとも半共振する（縦振動の振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。又、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数領域とは、前記捩じり１次振動共振周波数ｆr2を中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域であって、ロータ２５の接触面１２ａに発生する捩じり振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域である。
【０１２２】
このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は縦１次振動共振周波数領域内の重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２５は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができるとともに、上記第３の実施形態の（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２３】
○又、ステータ１の縦振動共振周波数領域と、ロータ２５の捩じり振動共振周波数領域とが少なくとも一部重なる範囲でロータ２５の形状を特定してもよい。尚、ステータ１の縦振動共振周波数領域とは、例えばステータ１の縦１次振動共振周波数領域、縦２次振動共振周波数領域、縦３次振動共振周波数領域等、複数存在する縦振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ロータ２５の接触面１２ａに発生する複合振動が少なくとも半共振する（縦振動の振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。又、ロータ２５の捩じり振動共振周波数領域とは、例えばロータ２５の捩じり１次振動共振周波数領域、捩じり２次振動共振周波数領域、捩じり３次振動共振周波数領域等、複数存在する捩じり振動共振周波数のそれぞれを中心として予め定めた周辺に位置する周波数領域の全てであって、ステータ１の上面３ｂに発生する縦振動が少なくとも半共振する（振幅が極値を持たないが所定の振幅値を有する）周波数の領域の全てである。このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は重なった周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２５の捩じり振動共振周波数領域内の重なった周波数と一致する。従って、ロータ２５は重なった周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができる。
【０１２４】
○例えば、ステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4と、ロータ２５の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なるようにロータ２５の形状を特定してもよい。このようにしても、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができるとともに、上記第３の実施形態の（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
○例えば、ステータ１の縦２次振動共振周波数領域内の一部と、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数ｆr1とが重なるようにロータ２５の形状を特定してもよい。このようにしても、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができる。
【０１２６】
○例えば、ステータ１の縦１次振動共振周波数領域と、ロータ２５の捩じり２次振動共振周波数領域とが重なる範囲でロータ２５の形状を特定してもよい。このようにしても、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができるとともに、上記第３の実施形態の（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２７】
○例えば、ステータ１の縦３次振動共振周波数と、ロータ２５の捩じり２次振動共振周波数とが一致するようにロータ２５の形状を特定してもよい。このようにすれば、上記第３実施形態の（２）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
○上記第３の実施の形態では、ステータ１の第１及び第２電極板８，９にステータ１の縦１次振動共振周波数ｆs4の高周波交流電圧を印加したが、ステータ１の前記縦１次振動共振周波数領域とロータ２５の前記捩じり１次振動共振周波数領域とが重なった範囲内の周波数の高周波交流電圧を印加すればよい。このようにすれば、ステータ１の複合振動における縦振動は前記重なった範囲内の周波数にて振動する。この周波数は、ロータ２５の捩じり１次振動共振周波数領域内の周波数と一致する。従って、ロータ２５は前記重なった範囲内の周波数で捩じり振動する。その結果、ステータ１の縦振動によりロータ２５を逆転させることができるとともに、上記第３実施形態の（３）の効果と同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
上記各実施の形態は以下のように変更して実施してもよい。
○上記第１及び第２の実施の形態では、ロータ２を単純な円柱であるとしたが、捩じり振動又は屈曲振動を発生する振動変換手段を有する他のロータに変更してもよい。
【０１３０】
○例えば、図１２に示すロータ３１に変更してもよい。このロータ３１の外周面には、振動変換手段としての環状の凹部３１ａが形成されている。このようにすれば、更にロータ３１の捩じり振動の振幅が大きくなり更に効率良く回転駆動させることができる。
【０１３１】
○例えば、図１３に示すロータ３２に変更してもよい。このロータ３２の外周面には、等角度間隔に複数の振動変換手段としてのスリット３２ａが形成されている。外周面からみた各スリット３２ａの切り口は中心軸線に対してそれぞれ平行に切り込み形成され、各スリット３２ａはロータ３２の下面３２ｃから上面３２ｂまで形成されている。このようにしても、更にロータ３２の捩じり振動の振幅が大きくなり更に効率良く回転駆動させることができる。
【０１３２】
○例えば、図１４に示すロータ３３に変更してもよい。このロータ３３の外周面には、等角度間隔に複数の振動変換手段としてのスリット３３ａが形成されている。各スリット３３ａはロータ３３の下面３３ｃから上面３３ｂまで形成されている。外周面からみた各スリット３３ａの切り口は中心軸線に対してそれぞれ時計回り斜め上方に同じ傾斜角度に傾斜するように切り込み形成され、上面３３ｂからみた各スリット３３ａの切り口は中心軸線に向かうほど時計回り方向に切り込み形成されている。このようにしても、更にロータ３３の捩じり振動の振幅が大きくなり更に効率良く回転駆動させることができる。
【０１３３】
○例えば、図１５に示すロータ３４に変更してもよい。このロータ３４の下面３４ｃには、等角度間隔に複数個の振動変換手段としての接触片３４ａが配設されている。このようにすれば、ロータ３４に大きな振幅の屈曲振動が生じ、ロータ３４を更に効率良く回転駆動させることができる。
【０１３４】
○例えば、図１６に示すロータ３５に変更してもよい。このロータ３５の下面３５ｃには、等角度間隔に複数個の振動変換手段としての接触片３５ａが配設されている。外周面からみた各接触片３５ａは、中心軸線に対してそれぞれ反時計回り斜め下方に同じ傾斜角度に傾斜するように形成されている。又、下面３５ｃからみた各接触片３５ａは、中心軸線に向かうほど反時計回り方向に向かって形成されている。このようにすれば、ロータ３５に更に大きな振幅の屈曲振動が生じ、ロータ３５を更に効率良く回転駆動させることができる。
【０１３５】
尚、前記ロータ３１〜３５に変更する場合、「ロータの形状の特定」では、ロータ３１〜３５には凹部３１ａやスリット３２ａ，３３ａや接触片３４ａ，３５ａが形成されていることから、有限要素法等の解析シミュレーション技術を利用してその形状を求める必要がある。
【０１３６】
○又、上記第３の実施の形態のロータ２５は、ロータ２５（自身）を外周面からみて右方向に回転させるように働く捩じり振動又は屈曲振動を発生する振動変換手段を有する別のロータに変更してもよい。
【０１３７】
○例えば、ロータ２５は、図１７に示すロータ３６に変更してもよい。このロータ３６の外周面には、等角度間隔に複数の振動変換手段としてのスリット３６ａが形成されている。各スリット３６ａはロータ３６の下面３６ｃから上面３６ｂまで形成されている。外周面からみた各スリット３６ａの切り口は中心軸線に対してそれぞれ反時計回り斜め上方に同じ傾斜角度に傾斜するように切り込み形成され、上面３６ｂからみた各スリット３６ａの切り口は中心軸線に向かうほど反時計回り方向に切り込み形成されている。このようにすれば、更にロータ３６の捩じり振動の振幅が大きくなり更に効率良く逆転駆動させることができる。
【０１３８】
○例えば、ロータ２５は、図１８に示すロータ３７に変更してもよい。このロータ３７の下面３７ｃには、等角度間隔に複数個の振動変換手段としての接触片３７ａが配設されている。外周面からみた各接触片３７ａは、中心軸線に対してそれぞれ時計回り斜め下方に同じ傾斜角度に傾斜するように形成されている。又、下面３７ｃからみた各接触片３７ａは、中心軸線に向かうほど時計回り方向に向かって形成されている。このようにすれば、ロータ３７に外周面からみて右方向に自身を回転（逆転）させるように働く屈曲振動を発生させることができる。従って、第３の実施の形態と同様にロータの回転方向を切り換えることができる。
【０１３９】
○上記第１及び第２の実施の形態では、ロータ２の材料を予めステンレス鋼に決定していたため、「ロータ２の形状の特定」にてロータ２の長さＬｒを特定したが、長さＬｒを予め決定しておいて、「ロータ２の形状の特定」にてロータ２の材料を特定するようにしてもよい。
【０１４０】
○又、上記第３の実施の形態では、ロータ２５について材料、スリット２５ｓの数、幅、深さ等の諸条件を予め設定していたため、「ロータ２５の形状の特定」にてロータ２５の長さを特定したが、長さを予め設定しておいて、「ロータ２５の形状の特定」にてロータ２５の材料又はスリット２５ｓの深さ等を特定するようにしてもよい。
【０１４１】
○上記第２及び第３実施の形態では、解析シミュレーション技術のうちの有限要素法を利用したが、振動物体の表面だけをモデル化する境界要素法（ＢＥＭ：Boundary  Element   Method）等の他の解析シミュレーション技術を利用してもよい。
【０１４２】
○上記各実施の形態の設計方法では、ステータ１の構成を設定し、そのステータ１の共振周波数に応じてロータ２，２５の構成を決定したが、先にロータ２，２５の構成を設定し、そのロータ２，２５の共振周波数に応じてステータ１の構成を決定するようにしてもよい。
【０１４３】
○上記各実施の形態では、ラインング材１２，２６はロータ２，２５側に配置したが、ステータ１側に配置してもよい。
上記各実施の形態から把握できる技術思想（発明）について、以下にその効果とともに記載する。
【０１４４】
イ）前記ロータ（２５，３１〜３３，３６）は、縦振動に基づいて捩じり振動を発生する振動変換手段（２５ｓ，３１ａ〜３３ａ，３６ａ）を備えている。このようにすると、ロータ自身に発生する捩じり振動の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１４５】
ロ）前記振動変換手段（２５ｓ，３２ａ，３３ａ，３６ａ）は、スリット（２５ｓ，３２ａ，３３ａ，３６ａ）である。このようにすると、ロータ自身に発生する捩じり振動の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１４６】
ハ）前記スリット（２５ｓ，３３ａ，３６ａ）は、傾斜している。このようにすると、ロータ自身に発生する捩じり振動の振幅が更に大きくなる。従って、ロータを更に効率良く回転させることができる。
【０１４７】
ニ）前記ロータ（３４，３５，３７）は、縦振動に基づいて屈曲振動を発生する振動変換手段（３４ａ，３５ａ，３７ａ）を備えている。このようにすると、ロータ自身に発生する屈曲振動の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１４８】
ホ）前記振動変換手段（３４ａ，３５ａ，３７ａ）は、前記ステータ（１）と接触する接触片（３４ａ，３５ａ，３７ａ）である。このようにすると、ロータ自身に発生する屈曲振動の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１４９】
へ）前記接触片（３５ａ，３７ａ）は、傾斜している。このようにすると、ロータ自身に発生する屈曲振動の振幅が更に大きくなる。従って、ロータを更に効率良く回転させることができる。
【０１５０】
ト）前記ステータ（１）は、前記圧電素子（６，７）が発生する縦振動に基づいて捩じり振動を発生する振動変換手段（２１ｓ）を備えている。このようにすると、ステータに発生する複合振動の捩じり振動成分の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１５１】
チ）前記振動変換手段（２１ｓ）は、スリット（２１ｓ）である。このようにすると、ステータに発生する複合振動の捩じり振動成分の振幅が大きくなる。従って、ロータを効率良く回転させることができる。
【０１５２】
リ）前記スリット（２１ｓ）は、傾斜している。このようにすると、ステータに発生する複合振動の捩じり振動成分の振幅が更に大きくなる。従って、ロータを更に効率良く回転させることができる。
【０１５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、低コストで締付けトルクの管理が容易な超音波モータ及びその駆動方法を提供することができるとともに、モータとしての効率が高く、高速・高トルクで回転させることを可能としながら、低コストで制御を容易に行うことができる超音波モータ及びその駆動方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態における超音波モータの全体の斜視図。
【図２】第１の実施の形態における超音波モータの分解斜視図。
【図３】第１の実施の形態における超音波モータの要部縦断面図。
【図４】第２の実施の形態における超音波モータの全体の斜視図。
【図５】第２の実施の形態における超音波モータの分解斜視図。
【図６】有限要素法を説明するための説明図。
【図７】第３の実施の形態における超音波モータの全体の斜視図。
【図８】第３の実施の形態における超音波モータの要部縦断面図。
【図９】第３の実施の形態におけるステータの共振特性を示す波形図。
【図１０】第３の実施の形態における振動を説明するための説明図。
【図１１】第３の実施の形態における振動を説明するための説明図。
【図１２】第１及び第２の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１３】第１及び第２の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１４】第１及び第２の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１５】第１及び第２の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１６】第１及び第２の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１７】第３の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１８】第３の実施の形態の別例におけるロータの斜視図。
【図１９】従来技術における超音波モータの全体の斜視図。
【符号の説明】
１…ステータ、２，２５，３１〜３７…ロータ、６，７…圧電素子、Ａ１，Ｂ１…捩じり振動（捩じり振動成分）、Ａ２，Ｂ２…縦振動（縦振動成分）、Ａ，Ｂ…複合振動、Ｃ…捩じり振動、ｆs3，ｆs4…振動共振周波数（捩じり２次振動共振周波数，縦１次振動共振周波数）。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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