JP3920466B2

JP3920466B2 - Ultrasonic motor, stator for ultrasonic motor, and rotor for ultrasonic motor

Info

Publication number: JP3920466B2
Application number: JP23284398A
Authority: JP
Inventors: 晶彦菰田
Original assignee: Asmo Co Ltd
Current assignee: Asmo Co Ltd
Priority date: 1998-08-19
Filing date: 1998-08-19
Publication date: 2007-05-30
Anticipated expiration: 2018-08-19
Also published as: JP2000069769A

Description

【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】
従来の定在波型の超音波モータとしては、図１２に示すボルト締めランジュバン型のものがある。この超音波モータは、ロータ１００及びステータ１０１から構成されている。ステータ１０１はブロック１０２〜１０４、圧電素子１０５，１０６及び電極板１０７，１０８から構成され、それぞれが一本のボルト１０９により締付けられて連結されている。又、前記ロータ１００には、ステータ１０１の上面から突き出た前記ボルト１０９が嵌挿され、ロータ１００とステータ１０１とは、ナット１１０により締付けられて圧接されている。前記ブロック１０３には、外周面に開口する複数のスリット１０３ａが形成されている。
【０００３】
この超音波モータは、電極板１０７，１０８に所定の高周波電圧が印加されると、圧電素子１０５，１０６が所定の縦振動を発生する。ステータ１０１に伝搬した縦振動はブロック１０３に形成したスリット１０３ａによりステータ１０１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１００と接触するステータ１０１の接触面に複合振動が生じ、その複合振動によってロータ１００が回転するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような超音波モータにおいて、ブロック１０３のスリット１０３ａを形成するには、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】
しかしながら、金属製のブロック１０３に複数のスリット１０３ａを形成するために、エンドミルやメタルソーを用いて切削加工を行なうと、その加工時間が長くなる。従って、生産コストが増大してしまうとともに、その生産性が低いという問題がある。
【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、スリットを備えた振動変換部を切削加工なしで容易に形成することができる超音波モータ、超音波モータ用ステータ、及び超音波モータ用ロータを提供することにある。
【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振動と、前記振動変換部にて変換された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、前記スリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックを連結固定して形成した。
【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、前記振動変換部は、略円柱状に形成され、前記スリットは、前記振動変換部の中心軸線に対して傾斜して形成した。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２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た。
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部は、前記回転部に設けた。
【００１０】
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、前記分割ブロックを、ろう付け又は接着により連結固定した。
請求項６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、前記分割ブロックは、鍛造、ダイカスト及び焼結のいずれかで成形した。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、圧電素子を備え、該圧電素子により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、前記スリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックを連結固定して形成した。
請求項８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ステータから伝達される縦振動を捩り振動に変換、又はステータから伝達される捩り振動を縦振動に変換する振動変換部と、前記ステータから伝達される振動と、前記振動変換部にて変換された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、前記スリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックを連結固定して形成した。
【００１２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、振動変換部のスリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックが連結固定され、該振動変換部が形成される。従って、切削加工を行な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。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、スリットが振動変換部の中心軸線に対して傾斜して形成されるため、励起される振動が効率良く変換される。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、弾性振動励起部から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。従って、振動変換部にて振動が効率良く変換される。
【００１５】
請求項４に記載の発明によれば、弾性振動励起部から伝達された振動が回転部にて変換される。
請求項５に記載の発明によれば、分割ブロックは、ろう付け又は接着により連結固定される。従って、例えばボルト等の他の部品を必要とすることなく、振動変換部を組み立てることができる。
【００１６】
請求項６に記載の発明によれば、分割ブロックは、鍛造、ダイカスト及び焼結のいずれかで成形される。従って、切削加工を行なうことなく容易にスリットを備えた振動変換部が形成される。
【００１７】
請求項７に記載の発明によれば、振動変換部のスリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックが連結固定され、該振動変換部が形成される。従って、切削加工を行な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、容易に超音波モータ用ステータを製造することができる。
【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、振動変換部のスリットを形成する部分で分割した形状の分割ブロックが連結固定され、該振動変換部が形成される。従って、切削加工を行な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、容易に超音波モータ用ロータを製造することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図５に従って説明する。
図１は超音波モータ１を示す分解斜視図であり、図２は超音波モータ１を示す摸式斜視図である。図２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及び第２ブロック４，５、第１及び第２圧電素子６，７、第１及び第２電極８，９を備えている。尚、本実施の形態では、第１及び第２圧電素子６，７が圧電素子を構成している。
【００２０】
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とを備えている。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）にて形成されている。下側ブロック１０は、図１に示すように、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔１２が形成されている。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が形成されている。
【００２１】
上側ブロック１１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔１４が形成されている。上側ブロック１１には、外周面に開口するスリット１５が周方向に等角度間隔で複数（本実施の形態では６つ）形成されている。各スリット１５は、上側ブロック１１の中心軸線に対して傾斜して形成されている。詳述すると、上面からみた各スリット１５は、図５（ａ）に示すように、上側ブロック１１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ１が上側ブロック１１の中心軸と交わるように形成されている。側面からみた各スリット１５は、図５（ｂ）に示すように、上側ブロック１１の上面から下面まで延びて形成され、その中心線Ｌ２が上側ブロック１１の中心軸に対して傾斜するように形成されている。下面からみた各スリット１５は、図５（ｃ）に示すように、上側ブロック１１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ３が上側ブロック１１の中心軸と交わるように形成されている。
【００２２】
この上側ブロック１１は、６個の分割ブロック１６を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック１６は、導電性金属（本実施の形態ではアルミニウム合金）にて形成されている。各分割ブロック１６は、上側ブロック１１のスリット１５を形成する各部分で上側ブロック１１を分割した形状に形成されている。詳述すると、各分割ブロック１６は、図４及び図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側ブロック１１のスリット１５を形成する一側面１５ａの上端の延長線と該下端の延長線とを含む曲面で上側ブロック１１を分割した形状に形成されている。従って、全ての分割ブロック１６は同一形状に形成され、各分割ブロック１６の一部には、図４に示すように、組付けられてスリット１５の他側面１５ｂ及び底面１５ｃを形成する凹部１６ａが形成されている。尚、本実施の形態の各分割ブロック１６は、焼結により成形されている。又、各分割ブロック１６は、接着により連結固定されている。
【００２３】
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電極８は円板状に形成されている。第１電極８には、中心軸方向に貫通する軸孔８ａが形成されている。第１電極８の外周面には、径方向外側に突出する端子片８ｂが形成されている。第１圧電素子６は圧電材料にて円板状に形成されている。第１圧電素子６には、中心軸方向に貫通する軸孔６ａが形成されている。
【００２４】
第２電極９は円板状に形成されている。第２電極９には、中心軸方向に貫通する軸孔９ａが形成されている。第２電極９の外周面には、径方向外側に突出する端子片９ｂが形成されている。第２圧電素子７は圧電材料にて円板状に形成されている。第２圧電素子７には、中心軸方向に貫通する軸孔７ａが形成されている。
【００２５】
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の分極処理が施されている。尚、前記各軸孔６ａ〜９ａは、同じ径に形成されている。
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）にて略円柱状に形成されている。第２ブロック５には、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軸孔５ｂとが形成されている。尚、軸孔５ｂと、前記下側ブロック１０の貫通孔１２とは、同じ径に形成されている。
【００２６】
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６ａ〜９ａの内側には絶縁材で円筒状に形成されたカラー１７が配設される。カラー１７の内径は、前記各孔５ｂ，１２の径と同じに形成されている。
【００２７】
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、導電性金属を用いた連結軸１８により連結されている。
【００２８】
詳述すると、連結軸１８は、図１に示すように、第２ブロック５、カラー１７（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１９と、その嵌挿軸部１９の上端に径を太くして形成される大径部２０と、その大径部２０の上端から径を細くして軸方向に延びる支持軸部２１と、その支持軸部２１の先端に形成される雄ねじ部２２とを備えている。そして、嵌挿軸部１９を第２ブロック５の上側から嵌挿して、大径部２０の下面を第２ブロック５の収容凹部５ａの底面に当接させる。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２３に突出した該嵌挿軸部１９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。
【００２９】
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には、図３に示すように、下面に開口する挿通孔３ａと、該挿通孔３ａよりも径の大きい軸受孔３ｂと、該軸受孔３ｂよりも径が大きく上面に開口する収容穴３ｃとがこの順で同一中心軸上に形成されている。軸受孔３ｂには軸受２４の外輪が支持されている。
【００３０】
挿通孔３ａにはその下方から連結軸１８の支持軸部２１が挿通され、該支持軸部２１は軸受２４の内輪に支持されている。従って、ロータ３は軸受２４により支持軸部２１に対して回転可能とされている。収容穴３ｃ内には連結軸１８の雄ねじ部２２が配置され、該雄ねじ部２２には軸受２４の上面との間にばね受け２５及び板ばね２６を介在した状態でナット２７が螺合されている。
【００３１】
ロータ３の下面にはライニング材２８が接着され、該ライニング材２８を介してロータ３が第２ブロック５に摺接されている。
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。
【００３２】
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電極８が第１ブロック４を介し、連結軸１８を経て第２ブロック５に電気的に接続されているため、第２電極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。この交流電圧により、第１，第２圧電素子６，７は、軸線方向に沿って伸縮する。
【００３３】
このとき、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、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。従って、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。
【００３４】
励起された縦振動の一部は、上側ブロック１１の各スリット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が一方向に回転駆動される。
【００３５】
以上詳述したように、本実施の形態の超音波モータ１によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）上側ブロック１１のスリット１５を形成する各部分で分割した形状に形成された分割ブロック１６を連結固定することにより、該上側ブロック１１を形成した。即ち、スリット１５は、各分割ブロック１６を連結固定する際に形成される。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、スリット１５を備えた上側ブロック（振動変換部）１１を容易に形成することができる。
【００３６】
（２）各スリット１５を上側ブロック１１の中心軸線に対して傾斜して形成したので、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。
【００３７】
（３）振動変換部（上側ブロック１１）を、弾性振動励起部（ステータ２）に設けた。従って、縦振動が振動変換部に直接励起され、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、超音波モータ１の効率を高くすることができる。
【００３８】
（４）各分割ブロック１６を接着により連結固定した。従って、例えばボルト等の他の部品を必要とすることなく、上側ブロック１１が組み立てられる。
（５）全ての分割ブロック１６を同一形状としたので、分割ブロック１６の形成が容易であるとともに、上側ブロック１１を構成する部品の種類が増大してしまうことがない。
【００３９】
上記実施の形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態の上側ブロック１１は、ステータ２に励起された縦振動を捩り振動に変換できれば、その各スリット１５の形状及び個数等をどのように変更してもよい。又、分割ブロック１６は、スリットを形成する各部分で分割したように形成されていれば、その形状をどのように変更してもよい。
【００４０】
・例えば、上側ブロック１１を図６（ａ）〜（ｄ）に示す上側ブロック３１に変更してもよい。
上側ブロック３１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔３２が形成されている。上側ブロック３１には、外周面に開口するスリット３３が周方向に等角度間隔で８つ形成されている。各スリット３３は、上側ブロック３１の中心軸線に対して傾斜して形成されている。詳述すると、上面からみた各スリット３３は、図６（ｂ）に示すように、上側ブロック３１の外周面から軸中心に向かって所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ１及び該スリット３３を形成する一側面３３ａの上端を延長した線Ｌ４が上側ブロック３１の中心軸と交わるように形成されている。側面からみた各スリット３３は、図６（ｃ）に示すように、上側ブロック３１の上面から下面まで延びて形成され、その中心線Ｌ２が上側ブロック３１の中心軸に対して傾斜するように形成されている。下面からみた各スリット３１は、図６（ｄ）に示すように、上側ブロック３１の外周面から軸中心に向かって所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ３及び該スリット３３を形成する他側面３３ｂの下端を延長した線Ｌ５が上側ブロック３１の中心軸と交わるように形成されている。即ち、スリット３３は、図６（ｂ），（ｄ）に示すように、上側ブロック３１の中心軸に向かうほど幅が小さくなるように形成されている。
【００４１】
この上側ブロック３１は、８個の分割ブロック３４を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック３４は、導電性金属にて形成されている。各分割ブロック３４は、図６（ａ），（ｃ）に示すように、上側ブロック３１のスリット３３を形成する底面３３ｃを垂直に（上側ブロック３１の中心軸と平行に）切って上側ブロック３１を分割した形状に形成されている。従って、全ての分割ブロック３４は同一形状に形成され、各分割ブロック３４の一部には、図６（ａ）に示すように、組付けられてスリット３３を形成する一対の凹部３４ａ，３４ｂが形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４２】
・例えば、上側ブロック１１を図７（ａ）〜（ｃ）に示す上側ブロック４１に変更してもよい。
上側ブロック４１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔４２が形成されている。上側ブロック４１には、外周面に開口するスリット４３が周方向に等角度間隔で８つ形成されている。各スリット４３は、上側ブロック４１の中心軸線に対して傾斜して形成されている。詳述すると、上面からみた各スリット４３は、図７（ａ）に示すように、上側ブロック４１の外周面から軸中心に向かって所定の位置まで延びて形成され、そのスリット４３を形成する一側面４３ａの上端を延長した線Ｌ６が上側ブロック４１の中心軸と交わるように形成されている。側面からみた各スリット４３は、図７（ｂ）に示すように、上側ブロック４１の上面から下面まで延びて形成され、その中心線Ｌ２が上側ブロック４１の中心軸に対して傾斜するように形成されている。下面からみた各スリット４１は、図７（ｃ）に示すように、上側ブロック４１の外周面から軸中心に向かって所定の位置まで延びて形成され、そのスリット４３を形成する他側面４３ｂの下端を延長した線Ｌ７が上側ブロック４１の中心軸と交わるように形成されている。
【００４３】
この上側ブロック４１は、８個の分割ブロック４４を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック４４は、導電性金属にて形成されている。各分割ブロック４４は、図７（ｂ）に示すように、上側ブロック４１のスリット４３を形成する底面４３ｃを垂直に（上側ブロック４１の中心軸と平行に）切って上側ブロック４１を分割した形状に形成されている。従って、全ての分割ブロック４４は同一形状に形成され、各分割ブロック４４の一部には、組付けられてスリット４３を形成する一対の凹部が形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４４】
・例えば、上側ブロック１１を図８（ａ）〜（ｃ）に示す上側ブロック５１に変更してもよい。
上側ブロック５１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔５２が形成されている。上側ブロック５１には、外周面に開口するスリット５３が周方向に等角度間隔で８つ形成されている。各スリット５３は、上側ブロック５１の中心軸線に対して傾斜して形成されている。詳述すると、上面からみた各スリット５３は、図８（ａ）に示すように、上側ブロック５１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、そのスリット５３を形成する一側面５３ａの上端を延長した線Ｌ６が上側ブロック５１の中心軸と交わるように形成されている。側面からみた各スリット５３は、図８（ｂ）に示すように、上側ブロック５１の上面から下面まで延びて形成され、その中心線Ｌ２が上側ブロック５１の中心軸に対して傾斜するように形成されている。下面からみた各スリット５１は、図８（ｃ）に示すように、上側ブロック５１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、そのスリット５３を形成する他側面５３ｂの下端を延長した線Ｌ７が上側ブロック５１の中心軸と交わるように形成されている。
【００４５】
この上側ブロック５１は、８個の分割ブロック５４を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック５４は、導電性金属にて形成されている。各分割ブロック５４は、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、上側ブロック５１のスリット５３を形成する底面５３ｃを前記中心線Ｌ２で切って上側ブロック５１を分割した形状に形成されている。従って、全ての分割ブロック５４は同一形状に形成され、各分割ブロック５４の一部には、組付けられてスリット５３を形成する一対の凹部が形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００４６】
・例えば、上側ブロック１１を図９に示す上側ブロック６１に変更してもよい。
上側ブロック６１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔６２が形成されている。上側ブロック６１には、半径方向に沿って形成され孔６２に開口するスリット６３が、周方向に等角度間隔で６つ形成されている。
【００４７】
この上側ブロック６１は、６個の分割ブロック６４を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック６４は、導電性金属にて形成されている。各分割ブロック６４は、上側ブロック６１のスリット６３を形成する一側面６３ａを延長した平面で上側ブロック６１を分割した形状に形成されている。従って、全ての分割ブロック６４は同一形状に形成され、各分割ブロック６４の一部には、組付けられてスリット６３の他側面６３ｂ及び底面６３ｃを形成する凹部６４ａが形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。しかも、スリット６３は孔６２に開口しているため、前記連結軸１８により、かしめて締結される際に、スリット６３が形成される部分が外周部に比べて強く締結される。従って、スリット６３が形成される部分で振動が効率良く伝達される。その結果、上側ブロック（振動変換部）６１の振動変換効率が向上される。
【００４８】
・例えば、上側ブロック１１を図１０（ａ）〜（ｄ）に示す上側ブロック７１に変更してもよい。
上側ブロック７１は、略円柱状に形成され、その中心軸上には軸線方向に貫通する孔７２が形成されている。上側ブロック７１には、外周面に開口するスリット７３が周方向に等角度間隔で８つ形成されている。各スリット７３は、上側ブロック７１の中心軸線に対して傾斜して形成されている。詳述すると、上面からみた各スリット７３は、図１０（ｂ）に示すように、上側ブロック７１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ１が上側ブロック７１の中心軸と交わるように形成されている。側面からみた各スリット７３は、図８（ｃ）に示すように、上側ブロック７１の上面から下面まで延びて形成され、その中心線Ｌ２が上側ブロック７１の中心軸に対して傾斜するように形成されている。下面からみた各スリット７１は、図８（ｄ）に示すように、上側ブロック７１の外周面から所定の位置まで延びて形成され、その中心線Ｌ３が上側ブロック７１の中心軸と交わるように形成されている。
【００４９】
この上側ブロック７１は、分割ブロック７４と８個の分割ブロック７５を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック７４，７５は、導電性金属にて形成されている。分割ブロック７４は、略円柱状に形成され、その中心軸上には前記孔７２が形成されている。分割ブロック７４の外径は、該外周面が各スリット７３を形成する底面７４ｃとなるように設計されている。分割ブロック７５は、略扇形状に形成され、その周方向両側面が傾斜するように形成されている。即ち、分割ブロック７４，７５は、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、上側ブロック７１のスリット７３を形成する底面７４ｃと両側面７３ａ，７３ｂを切り離して該上側ブロック７１を分割した形状に形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）〜（４）と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
・上記実施の形態では、振動変換部（上側ブロック１１）を弾性振動励起部（ステータ２）に設けたが、振動変換部を回転部（ロータ３）に設けてもよい。このようにすると、弾性振動励起部から伝達された縦振動が回転部にて捩り振動に変換される。又、振動変換部を弾性振動励起部（ステータ２）及び回転部（ロータ３）に設けてもよい。例えば、ロータ３を図１１に示すロータ８１としてもよい。ロータ８１は、回転部及び振動変換部を構成している。ロータ８１には、その外周面に開口するスリット８２が周方向に等角度間隔で６つ形成されている。各スリット８２は、ロータ３の中心軸線に対して傾斜して形成されている。
【００５１】
このロータ８１は、６個の分割ブロック８３を連結固定することにより形成されている。各分割ブロック８３は、スリット８２を形成する各部分でロータ８１を分割した形状に形成されている。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。又、第１及び第２圧電素子６，７による縦振動が２つの振動変換部（上側ブロック１１及びロータ８１）にて捩り振動に変換されるため、変換効率が良い。
【００５２】
・上記実施の形態及び別例では、各スリット１５，３３，４３，５３，６３，７３，８２を傾斜させて形成したが、各スリットを傾斜させずに形成してもよい。
【００５３】
・上記実施の形態では、各分割ブロック１６を接着により連結固定したが、他の方法で連結固定してもよい。例えば、ろう付けにより連結固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。例えば、ボルト等を使用して連結固定してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果（１）〜（３），（５）と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
・上記実施の形態では、各分割ブロック１６を焼結により成形したが、例えば、鍛造や、ダイカスト等により成形してもよい。このようにしても、上記実施の形態の効果と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
・上記実施の形態では、各分割ブロック１６をアルミニウム合金にて形成したが、導電性金属であればよく、例えば、鉄や、銅等に変更してもよい。
・上記各実施の形態では、第１及び第２圧電素子６，７は、上下方向に分極処理が施され、ステータ２には縦振動が励起されるとしたが、第１及び第２圧電素子６，７を、周方向に分極処理が施された圧電素子とし、ステータ２には捩り振動が励起されるようにしてもよい。この場合、上側ブロック１１等の振動変換部では、捩り振動が縦振動に変換される。
【００５６】
以下、特許請求の範囲に記載された技術的思想の他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。
（イ）請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、前記スリットは、前記振動変換部の外周面に開口して形成される超音波モータ。このようにすると、励起される振動が振動変換部にて効率良く変換される。
【００５７】
（ロ）請求項１又は２に記載の超音波モータにおいて、前記振動変換部の中心軸線上には、孔が形成され、前記スリットは、前記振動変換部の孔に開口して形成される超音波モータ。このようにすると、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。従って、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さらに向上される。
【００５８】
（ハ）請求項１又は２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及び前記回転部に設けられる超音波モータ。このようにすると、弾性振動励起部から振動変換部に直接振動が励起され、該振動変換部にて振動が変換されるとともに、弾性振動励起部から伝達された振動が回転部にて変換される。従って、２つの振動変換部にて振動が効率良く変換される。
【００５９】
（ニ）圧電素子を備え、該圧電素子により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振動と、前記振動変換部にて変換された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、前記振動変換部の前記スリットを形成する部分で分割した分割ブロックを形成し、その分割ブロックを連結固定して該振動変換部を形成する超音波モータの製造方法。
【００６０】
このようにすると、振動変換部のスリットを形成する部分で分割した分割ブロックが形成され、その分割ブロックが連結固定され該振動変換部が形成される。従って、切削加工を行なうことなく容易にスリットを備えた振動変換部が形成される。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、スリットを備えた振動変換部を切削加工なしで容易に形成することができる超音波モータ、超音波モータ用ステータ、及び超音波モータ用ロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の超音波モータを示す分解斜視図。
【図２】実施の形態の超音波モータを示す斜視図。
【図３】実施の形態の超音波モータを示す断面図。
【図４】実施の形態の上側ブロックを示す一部分斜視図。
【図５】（ａ）実施の形態の上側ブロックを示す平面図。（ｂ）同じく、上側ブロックを示す側面図、（ｃ）同じく、上側ブロックを示す底面図。
【図６】（ａ）別例の上側ブロックを示す一部分斜視図。（ｂ）同じく、上側ブロックを示す平面図。（ｃ）同じく、上側ブロックを示す側面図、（ｄ）同じく、上側ブロックを示す底面図。
【図７】（ａ）別例の上側ブロックを示す平面図。（ｂ）同じく、上側ブロックを示す側面図、（ｃ）同じく、上側ブロックを示す底面図。
【図８】（ａ）別例の上側ブロックを示す平面図。（ｂ）同じく、上側ブロックを示す側面図、（ｃ）同じく、上側ブロックを示す底面図。
【図９】別例の上側ブロックを示す一部分斜視図。
【図１０】（ａ）別例の上側ブロックを示す一部分斜視図。（ｂ）同じく、上側ブロックを示す平面図。（ｃ）同じく、上側ブロックを示す側面図、（ｄ）同じく、上側ブロックを示す底面図。
【図１１】別例の超音波モータを示す斜視図。
【図１２】従来技術の超音波モータを示す斜視図。
【符号の説明】
２…弾性振動励起部としてのステータ、３…回転部としてのロータ、６，７…圧電素子としての第１及び第２圧電素子、１１，３１，４１，５１，６１，７１…振動変換部としての上側ブロック、１５，３３，４３，５３，６３，７３，８２…スリット、１６，３４，４４，５４，６４，７４，７５，８３…分割ブロック、８１…回転部及び振動変換部としてのロータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a standing wave type ultrasonic motor, a stator for an ultrasonic motor, a rotor for an ultrasonic motor, and a method for manufacturing the ultrasonic motor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional standing wave type ultrasonic motor, there is a bolted Langevin type shown in FIG. This ultrasonic motor is composed of a rotor 100 and a stator 101. The stator 101 includes blocks 102 to 104, piezoelectric elements 105 and 106, and electrode plates 107 and 108, which are coupled by being tightened by a single bolt 109. Further, the bolts 109 protruding from the upper surface of the stator 101 are fitted into the rotor 100, and the rotor 100 and the stator 101 are pressed and brought into pressure contact with a nut 110. The block 103 is formed with a plurality of slits 103a that open to the outer peripheral surface.
[0003]
In this ultrasonic motor, when a predetermined high-frequency voltage is applied to the electrode plates 107 and 108, the piezoelectric elements 105 and 106 generate a predetermined longitudinal vibration. The longitudinal vibration propagated to the stator 101 generates torsional vibration in the stator 101 by the slit 103 a formed in the block 103. The longitudinal vibration and the torsional vibration are combined to generate composite vibration on the contact surface of the stator 101 that contacts the rotor 100, and the rotor 100 is rotated by the composite vibration.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such an ultrasonic motor, in order to form the slit 103a of the block 103, conventionally, it was cut using an end mill or a metal saw.
[0005]
However, if a cutting process is performed using an end mill or a metal saw in order to form the plurality of slits 103a in the metal block 103, the processing time becomes long. Therefore, there is a problem that the production cost increases and the productivity is low.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ultrasonic motor and an ultrasonic motor that can easily form a vibration converting portion having a slit without cutting. The object is to provide a stator and a rotor for an ultrasonic motor.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 is provided with a piezoelectric element, and an elastic vibration excitation unit in which longitudinal vibration or torsional vibration is excited by the piezoelectric element, and a slit are formed. Converting the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit into torsional vibration, or converting the torsional vibration into longitudinal vibration, vibration excited by the elastic vibration excitation unit, and the vibration In an ultrasonic motor including a rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining with the vibration converted by the converting unit, the vibration converting unit has a shape divided by a portion that forms the slit. The divided blocks were connected and fixed.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first aspect, the vibration converting portion is formed in a substantially cylindrical shape, and the slit is inclined with respect to a central axis of the vibration converting portion. Formed.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first or second aspect, the vibration conversion unit is provided in the elastic vibration excitation unit.
According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first or second aspect, the vibration converting unit is provided in the rotating unit.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to fourth aspects, the divided blocks are connected and fixed by brazing or bonding.
According to a sixth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to fourth aspects, the divided block is formed by any one of forging, die casting, and sintering.
[0011]
According to a seventh aspect of the invention, there is provided a piezoelectric element, wherein an elastic vibration exciting part that is excited by longitudinal vibrations or torsional vibrations by the piezoelectric element and a slit are formed, and the elastic vibration exciting part is excited by the action of the slit. In the ultrasonic motor stator comprising the vibration converting unit that converts the longitudinal vibration to torsional vibration or the vibration converting unit that converts the torsional vibration to longitudinal vibration, the vibration converting unit is divided at a portion that forms the slit It was formed by connecting and fixing divided blocks of the shape.
According to an eighth aspect of the present invention, a slit is formed, and the vibration converter that converts the longitudinal vibration transmitted from the stator to the torsional vibration or the torsional vibration transmitted from the stator into the longitudinal vibration by the action of the slit; In the rotor for an ultrasonic motor, comprising: a rotating unit that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining vibration transmitted from the stator and vibration converted by the vibration converting unit. The part was formed by connecting and fixing divided blocks having a shape divided by the part forming the slit.
[0012]
(Function)
According to the first aspect of the present invention, the divided blocks having a shape divided at the portion where the slit of the vibration converting portion is formed are connected and fixed to form the vibration converting portion. Therefore, it is possible to easily form a vibration converting portion having a slit without cutting.
[0013]
According to the invention described in claim 2, in addition to the effect of the invention described in claim 1, since the slit is formed to be inclined with respect to the central axis of the vibration converting portion, the excited vibration can be efficiently performed. Converted.
[0014]
According to the third aspect of the present invention, longitudinal vibration or torsional vibration is directly excited from the elastic vibration exciting unit to the vibration converting unit. Therefore, the vibration is efficiently converted by the vibration converting unit.
[0015]
According to the fourth aspect of the present invention, the vibration transmitted from the elastic vibration exciting unit is converted by the rotating unit.
According to the invention described in claim 5, the divided blocks are connected and fixed by brazing or bonding. Therefore, the vibration conversion unit can be assembled without requiring other parts such as bolts.
[0016]
According to invention of Claim 6, a division | segmentation block is shape | molded by either forging, die-casting, and sintering. Therefore, the vibration converting portion having the slit can be easily formed without performing the cutting process.
[0017]
According to the seventh aspect of the present invention, the divided blocks having a shape divided at the portion where the slit of the vibration converting portion is formed are connected and fixed to form the vibration converting portion. Therefore, it is possible to easily form a vibration converting portion having a slit without performing a cutting process, and it is possible to easily manufacture a stator for an ultrasonic motor.
[0018]
According to the eighth aspect of the present invention, the divided blocks having a shape divided at the portion where the slit of the vibration converting portion is formed are connected and fixed to form the vibration converting portion. Therefore, it is possible to easily form a vibration converting portion having a slit without performing a cutting process, and it is possible to easily manufacture a rotor for an ultrasonic motor.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the ultrasonic motor 1, and FIG. 2 is a vertical perspective view showing the ultrasonic motor 1. As shown in FIG. 2, the ultrasonic motor 1 includes a stator 2 as an elastic vibration excitation unit and a rotor 3 as a rotating unit. The stator 2 includes first and second blocks 4 and 5, first and second piezoelectric elements 6 and 7, and first and second electrodes 8 and 9. In the present embodiment, the first and second piezoelectric elements 6 and 7 constitute a piezoelectric element.
[0020]
The first block 4 includes a lower block 10 and an upper block 11 as a vibration converting unit. Lower block 10 is formed of a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy). As shown in FIG. 1, the lower block 10 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 12 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. On the outer peripheral surface of the lower block 10, a flange portion 13 for fixing the motor is formed on the upper peripheral edge.
[0021]
The upper block 11 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 14 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. In the upper block 11, a plurality of slits 15 (six in this embodiment) are formed at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 15 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 11. More specifically, as shown in FIG. 5A, each slit 15 viewed from the upper surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 11 to a predetermined position, and its center line L1 is the center axis of the upper block 11. It is formed to intersect. As shown in FIG. 5B, each slit 15 viewed from the side surface is formed so as to extend from the upper surface to the lower surface of the upper block 11, and its center line L 2 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 11. Has been. As shown in FIG. 5C, each slit 15 viewed from the lower surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 11 to a predetermined position, and its center line L 3 is formed so as to intersect with the central axis of the upper block 11. Has been.
[0022]
The upper block 11 is formed by connecting and fixing six divided blocks 16. Each divided block 16 is formed of a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy). Each divided block 16 is formed in a shape in which the upper block 11 is divided at each portion forming the slit 15 of the upper block 11. More specifically, as shown in FIGS. 4 and 5A to 5C, each divided block 16 has an extension line at the upper end of one side surface 15a forming the slit 15 of the upper block 11 and an extension line at the lower end. Are formed in a shape obtained by dividing the upper block 11 by a curved surface. Accordingly, all the divided blocks 16 are formed in the same shape, and a recessed portion 16a that is assembled to form the other side surface 15b and the bottom surface 15c of the slit 15 is formed in a part of each divided block 16 as shown in FIG. Is formed. Each divided block 16 of the present embodiment is formed by sintering. Each divided block 16 is connected and fixed by adhesion.
[0023]
On the upper surface of the first block 4, the first electrode 8, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, the second piezoelectric element 7, and the second block 5 are laminated in this order.
The first electrode 8 is formed in a disc shape. The first electrode 8 is formed with an axial hole 8a penetrating in the central axis direction. On the outer peripheral surface of the first electrode 8, a terminal piece 8b protruding outward in the radial direction is formed. The first piezoelectric element 6 is formed in a disk shape from a piezoelectric material. The first piezoelectric element 6 is formed with a shaft hole 6a penetrating in the central axis direction.
[0024]
The second electrode 9 is formed in a disc shape. The second electrode 9 is formed with a shaft hole 9a penetrating in the central axis direction. On the outer peripheral surface of the second electrode 9, a terminal piece 9b protruding outward in the radial direction is formed. The second piezoelectric element 7 is formed of a piezoelectric material in a disc shape. The second piezoelectric element 7 is formed with a shaft hole 7a penetrating in the central axis direction.
[0025]
The first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 are subjected to a polarization process in which the polarization directions are upside down. The shaft holes 6a to 9a have the same diameter.
The second block 5 is formed in a substantially cylindrical shape with a conductive metal (in this embodiment, an aluminum alloy). The second block 5 is formed with an accommodation recess 5a that opens to the upper surface and a shaft hole 5b that penetrates from the accommodation recess 5a to the lower surface. The shaft hole 5b and the through hole 12 of the lower block 10 are formed to have the same diameter.
[0026]
A collar 17 that is formed in a cylindrical shape with an insulating material is disposed inside each of the first electrode 8, the first piezoelectric element 6, the second electrode 9, and the second piezoelectric element 7 that are laminated. The The inner diameter of the collar 17 is formed to be the same as the diameter of each of the holes 5b and 12.
[0027]
As shown in FIG. 3, the second block 5, the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 8, and the first block 4 include a connecting shaft 18 using a conductive metal. It is connected by.
[0028]
More specifically, as shown in FIG. 1, the connecting shaft 18 includes the second block 5, the collar 17 (second piezoelectric element 7, second electrode 9, first piezoelectric element 6, first electrode 8) and first block. 4, a large diameter portion 20 formed by increasing the diameter at the upper end of the insertion insertion shaft portion 19, and an axial direction by reducing the diameter from the upper end of the large diameter portion 20. And a male screw portion 22 formed at the tip of the support shaft portion 21. And the insertion shaft part 19 is inserted from the upper side of the 2nd block 5, and the lower surface of the large diameter part 20 is contact | abutted to the bottom face of the accommodation recessed part 5a of the 2nd block 5. FIG. Then, as shown in FIG. 3, the second block is formed by crushing and caulking the lower end of the fitting insertion shaft portion 19 protruding into the housing recess 23 formed on the lower surface of the first block 4 (lower block 10). 5, the second piezoelectric element 7, the second electrode 9, the first piezoelectric element 6, the first electrode 8, and the first block 4 are connected.
[0029]
The rotor 3 is provided on the upper side of the second block 5. The rotor 3 is formed in a columnar shape with metal (stainless steel in the present embodiment). As shown in FIG. 3, the rotor 3 has an insertion hole 3a that opens to the lower surface, a bearing hole 3b that has a diameter larger than the insertion hole 3a, and a receiving hole that has a diameter larger than the bearing hole 3b and opens to the upper surface. 3c are formed on the same central axis in this order. The outer ring of the bearing 24 is supported in the bearing hole 3b.
[0030]
The support shaft portion 21 of the connecting shaft 18 is inserted into the insertion hole 3 a from below, and the support shaft portion 21 is supported by the inner ring of the bearing 24. Therefore, the rotor 3 is rotatable with respect to the support shaft portion 21 by the bearing 24. A male threaded portion 22 of the connecting shaft 18 is disposed in the receiving hole 3c, and a nut 27 is screwed into the male threaded portion 22 with a spring receiver 25 and a leaf spring 26 interposed between the upper surface of the bearing 24. Yes.
[0031]
A lining material 28 is bonded to the lower surface of the rotor 3, and the rotor 3 is in sliding contact with the second block 5 through the lining material 28.
Next, operations of the ultrasonic motor and the ultrasonic motor stator configured as described above will be described.
[0032]
When a high frequency alternating voltage is supplied to the first electrode 8 and the second electrode 9, the first electrode 8 is electrically connected to the second block 5 via the first block 4 and the connecting shaft 18, so that With the second electrode 9 in common, the first and second piezoelectric elements 6 and 7 are applied with a high-frequency alternating voltage with reverse polarity. Due to this AC voltage, the first and second piezoelectric elements 6 and 7 expand and contract along the axial direction.
[0033]
At this time, since the first piezoelectric element 6 and the second piezoelectric element 7 have opposite polarization directions, the second piezoelectric element 7 extends when the first piezoelectric element 6 extends, and the second piezoelectric element 6 contracts when the first piezoelectric element 6 contracts. The piezoelectric element 7 also shrinks. Therefore, the stator 2 is excited by a longitudinal vibration having a larger amplitude than when the number of the piezoelectric elements is one.
[0034]
A part of the excited longitudinal vibration is converted into torsional vibration by the action of each slit 15 of the upper block 11. As a result, elliptical vibration in which longitudinal vibration and torsional vibration are combined is generated on the sliding surface of the second block 5 with the rotor 3, and the rotor 3 is rotationally driven in one direction by this elliptical vibration.
[0035]
As described above in detail, according to the ultrasonic motor 1 of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The upper block 11 was formed by connecting and fixing the divided blocks 16 formed in a shape divided at each portion forming the slit 15 of the upper block 11. That is, the slit 15 is formed when the divided blocks 16 are connected and fixed. Accordingly, the upper block (vibration converting portion) 11 having the slits 15 can be easily formed without cutting the slits in the cylindrical metal material with an end mill, a metal saw, or the like.
[0036]
(2) Since each slit 15 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 11, the excited longitudinal vibration is converted into torsional vibration with high efficiency. As a result, the efficiency of the ultrasonic motor 1 can be increased.
[0037]
(3) The vibration converting portion (upper block 11) is provided in the elastic vibration exciting portion (stator 2). Therefore, the torsional vibration is generated with high efficiency as compared with the case where the longitudinal vibration is directly excited in the vibration converting unit and the longitudinal vibration is not directly excited. As a result, the efficiency of the ultrasonic motor 1 can be increased.
[0038]
(4) The divided blocks 16 were connected and fixed by adhesion. Therefore, the upper block 11 is assembled without requiring other parts such as bolts.
(5) Since all the divided blocks 16 have the same shape, it is easy to form the divided blocks 16 and the types of parts constituting the upper block 11 do not increase.
[0039]
The above embodiment may be modified as follows.
The upper block 11 of the above embodiment may change the shape and number of the slits 15 as long as the longitudinal vibration excited by the stator 2 can be converted into torsional vibration. Moreover, as long as the division | segmentation block 16 is formed so that it may divide | segment at each part which forms a slit, you may change how the shape is.
[0040]
-For example, you may change the upper block 11 into the upper block 31 shown to Fig.6 (a)-(d).
The upper block 31 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 32 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. The upper block 31 is formed with eight slits 33 opened at the outer peripheral surface at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 33 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 31. More specifically, as shown in FIG. 6B, each slit 33 viewed from the upper surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 31 to a predetermined position toward the axial center, and the center line L1 and the slits are formed. A line L 4 extending from the upper end of one side surface 33 a forming 33 is formed so as to intersect the central axis of the upper block 31. As shown in FIG. 6C, each slit 33 viewed from the side surface is formed so as to extend from the upper surface to the lower surface of the upper block 31, and its center line L 2 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 31. Has been. As shown in FIG. 6 (d), each slit 31 viewed from the lower surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 31 to a predetermined position toward the axial center, and forms the center line L 3 and the slit 33. A line L5 obtained by extending the lower end of the other side surface 33b is formed so as to intersect the central axis of the upper block 31. That is, as shown in FIGS. 6B and 6D, the slit 33 is formed so that the width decreases toward the central axis of the upper block 31.
[0041]
The upper block 31 is formed by connecting and fixing eight divided blocks 34. Each divided block 34 is formed of a conductive metal. As shown in FIGS. 6A and 6C, each of the divided blocks 34 is formed by cutting the bottom surface 33 c forming the slit 33 of the upper block 31 vertically (parallel to the central axis of the upper block 31). It is formed in the shape which divided | segmented. Accordingly, all the divided blocks 34 are formed in the same shape, and a part of each divided block 34 has a pair of recesses 34a and 34b that are assembled to form the slit 33, as shown in FIG. Is formed. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0042]
-For example, you may change the upper block 11 into the upper block 41 shown to Fig.7 (a)-(c).
The upper block 41 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 42 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. The upper block 41 is formed with eight slits 43 opened at the outer peripheral surface at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 43 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 41. More specifically, as shown in FIG. 7A, each slit 43 as viewed from the upper surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 41 to a predetermined position toward the axial center, and forms one slit 43. A line L6 extending from the upper end of the side surface 43a is formed so as to intersect the central axis of the upper block 41. As shown in FIG. 7B, each slit 43 viewed from the side surface is formed so as to extend from the upper surface to the lower surface of the upper block 41, and its center line L 2 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 41. Has been. As shown in FIG. 7C, each slit 41 viewed from the lower surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 41 toward a predetermined position toward the center of the axis, and the lower end of the other side surface 43 b that forms the slit 43. Is formed so that a line L7 that extends is intersected with the central axis of the upper block 41.
[0043]
The upper block 41 is formed by connecting and fixing eight divided blocks 44. Each divided block 44 is formed of a conductive metal. Each divided block 44 has a shape obtained by dividing the upper block 41 by cutting the bottom surface 43c forming the slit 43 of the upper block 41 vertically (parallel to the central axis of the upper block 41), as shown in FIG. Is formed. Accordingly, all the divided blocks 44 are formed in the same shape, and a pair of concave portions that are assembled to form the slits 43 are formed in a part of each divided block 44. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0044]
-For example, you may change the upper block 11 into the upper block 51 shown to Fig.8 (a)-(c).
The upper block 51 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 52 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. In the upper block 51, eight slits 53 that are opened in the outer peripheral surface are formed at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 53 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 51. More specifically, as shown in FIG. 8A, each slit 53 viewed from the upper surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 51 to a predetermined position, and the upper end of one side surface 53 a that forms the slit 53 is formed. The extended line L6 is formed so as to intersect the central axis of the upper block 51. As shown in FIG. 8B, each slit 53 viewed from the side surface is formed to extend from the upper surface to the lower surface of the upper block 51, and its center line L 2 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 51. Has been. As shown in FIG. 8C, each slit 51 viewed from the lower surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 51 to a predetermined position, and extends from the lower end of the other side surface 53 b that forms the slit 53. Is formed so as to intersect the central axis of the upper block 51.
[0045]
The upper block 51 is formed by connecting and fixing eight divided blocks 54. Each divided block 54 is formed of a conductive metal. As shown in FIGS. 8A to 8C, each divided block 54 is formed in a shape obtained by dividing the upper block 51 by cutting the bottom surface 53c forming the slit 53 of the upper block 51 along the center line L2. Yes. Therefore, all the divided blocks 54 are formed in the same shape, and a pair of concave portions that are assembled to form the slits 53 are formed in a part of each divided block 54. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0046]
For example, you may change the upper block 11 into the upper block 61 shown in FIG.
The upper block 61 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 62 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. In the upper block 61, six slits 63 formed along the radial direction and opened to the holes 62 are formed at equiangular intervals in the circumferential direction.
[0047]
The upper block 61 is formed by connecting and fixing six divided blocks 64. Each divided block 64 is formed of a conductive metal. Each divided block 64 is formed in a shape obtained by dividing the upper block 61 by a plane obtained by extending one side surface 63 a forming the slit 63 of the upper block 61. Accordingly, all the divided blocks 64 are formed in the same shape, and a concave portion 64a that is assembled to form the other side surface 63b and the bottom surface 63c of the slit 63 is formed in a part of each divided block 64. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired. In addition, since the slit 63 is opened in the hole 62, when the caulking is fastened by the connecting shaft 18, the portion where the slit 63 is formed is tightened more strongly than the outer peripheral portion. Therefore, vibration is efficiently transmitted at the portion where the slit 63 is formed. As a result, the vibration conversion efficiency of the upper block (vibration conversion unit) 61 is improved.
[0048]
-For example, you may change the upper block 11 into the upper block 71 shown to Fig.10 (a)-(d).
The upper block 71 is formed in a substantially cylindrical shape, and a hole 72 penetrating in the axial direction is formed on the central axis thereof. In the upper block 71, eight slits 73 opened on the outer peripheral surface are formed at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 73 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 71. More specifically, as shown in FIG. 10B, each slit 73 viewed from the upper surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 71 to a predetermined position, and the center line L 1 is the center axis of the upper block 71. It is formed to intersect. As shown in FIG. 8C, each slit 73 viewed from the side surface is formed to extend from the upper surface to the lower surface of the upper block 71, and its center line L 2 is formed to be inclined with respect to the central axis of the upper block 71. Has been. As shown in FIG. 8D, each slit 71 as viewed from the lower surface is formed to extend from the outer peripheral surface of the upper block 71 to a predetermined position, and its center line L 3 intersects with the central axis of the upper block 71. Has been.
[0049]
The upper block 71 is formed by connecting and fixing a divided block 74 and eight divided blocks 75. Each of the divided blocks 74 and 75 is made of a conductive metal. The divided block 74 is formed in a substantially cylindrical shape, and the hole 72 is formed on the central axis thereof. The outer diameter of the divided block 74 is designed so that the outer peripheral surface becomes a bottom surface 74 c that forms each slit 73. The division block 75 is formed in a substantially fan shape, and is formed so that both circumferential side surfaces thereof are inclined. That is, as shown in FIGS. 10A to 10D, the divided blocks 74 and 75 divide the upper block 71 by separating the bottom surface 74c and the side surfaces 73a and 73b forming the slit 73 of the upper block 71. It is formed into a shape. Even if it does in this way, the effect similar to the effect (1)-(4) of the said embodiment can be acquired.
[0050]
In the above embodiment, the vibration conversion unit (upper block 11) is provided in the elastic vibration excitation unit (stator 2), but the vibration conversion unit may be provided in the rotation unit (rotor 3). If it does in this way, the longitudinal vibration transmitted from the elastic vibration excitation part will be converted into a torsional vibration in a rotation part. Further, the vibration converting unit may be provided in the elastic vibration exciting unit (stator 2) and the rotating unit (rotor 3). For example, the rotor 3 may be a rotor 81 shown in FIG. The rotor 81 constitutes a rotating part and a vibration converting part. The rotor 81 is formed with six slits 82 opened at the outer peripheral surface at equal angular intervals in the circumferential direction. Each slit 82 is formed to be inclined with respect to the central axis of the rotor 3.
[0051]
The rotor 81 is formed by connecting and fixing six divided blocks 83. Each divided block 83 is formed in a shape in which the rotor 81 is divided at each portion forming the slit 82. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired. In addition, since the longitudinal vibration due to the first and second piezoelectric elements 6 and 7 is converted into torsional vibration by the two vibration conversion portions (upper block 11 and rotor 81), the conversion efficiency is good.
[0052]
In the above-described embodiment and other examples, the slits 15, 33, 43, 53, 63, 73, and 82 are formed to be inclined. However, the slits may be formed without being inclined.
[0053]
In the above embodiment, the divided blocks 16 are connected and fixed by adhesion, but may be connected and fixed by other methods. For example, it may be connected and fixed by brazing. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired. For example, you may connect and fix using a volt | bolt etc. Even if it does in this way, the effect similar to effect (1)-(3), (5) of the said embodiment can be acquired.
[0054]
In the above embodiment, each divided block 16 is formed by sintering, but may be formed by forging or die casting, for example. Even if it does in this way, the effect similar to the effect of the said embodiment can be acquired.
[0055]
In the above embodiment, each divided block 16 is formed of an aluminum alloy, but may be any conductive metal, and may be changed to, for example, iron or copper.
In each of the above embodiments, the first and second piezoelectric elements 6 and 7 are polarized in the vertical direction, and longitudinal vibration is excited in the stator 2, but the first and second piezoelectric elements 6 and 7 may be piezoelectric elements that are polarized in the circumferential direction, and torsional vibration may be excited in the stator 2. In this case, the torsional vibration is converted into the longitudinal vibration in the vibration converting unit such as the upper block 11.
[0056]
Hereinafter, in addition to the technical idea described in the claims, the technical idea grasped in each of the embodiments described above will be described together with the effects thereof.
(A) The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein the slit is formed to be opened on an outer peripheral surface of the vibration conversion unit. In this way, the vibration to be excited is efficiently converted by the vibration converting unit.
[0057]
(B) The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein a hole is formed on a central axis of the vibration conversion unit, and the slit is formed by opening to the hole of the vibration conversion unit. Sonic motor. If it does in this way, when a vibration conversion part is fastened between blocks etc., the part in which this slit is formed will be fastened compared with an outer peripheral part. Therefore, the vibration is efficiently transmitted at the portion where the slit is formed, and the vibration conversion efficiency of the vibration conversion unit is further improved.
[0058]
(C) The ultrasonic motor according to claim 1 or 2, wherein the vibration converting unit is provided in the elastic vibration exciting unit and the rotating unit. In this way, vibration is directly excited from the elastic vibration excitation unit to the vibration conversion unit, the vibration is converted by the vibration conversion unit, and the vibration transmitted from the elastic vibration excitation unit is converted by the rotation unit. . Therefore, vibrations are efficiently converted by the two vibration conversion units.
[0059]
(D) An elastic vibration excitation unit that includes a piezoelectric element and in which longitudinal vibration or torsional vibration is excited by the piezoelectric element; and a slit is formed, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation unit by the action of the slit It is generated by a combination of a vibration conversion unit that converts to torsional vibration, or a vibration conversion unit that converts the torsional vibration to longitudinal vibration, vibration excited by the elastic vibration excitation unit, and vibration converted by the vibration conversion unit. In the manufacturing method of an ultrasonic motor provided with a rotating part that is rotationally driven by elliptical vibration, a divided block that is divided at a part of the vibration converting part that forms the slit is formed, and the divided blocks are connected and fixed. A method of manufacturing an ultrasonic motor for forming the vibration conversion unit.
[0060]
If it does in this way, the division | segmentation block divided | segmented by the part which forms the slit of a vibration conversion part will be formed, the division | segmentation block will be connected and fixed, and this vibration conversion part will be formed. Therefore, the vibration converting portion having the slit can be easily formed without performing the cutting process.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, an ultrasonic motor, a stator for an ultrasonic motor, and a rotor for an ultrasonic motor that can easily form a vibration converting portion having a slit without cutting are provided. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an ultrasonic motor according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view showing an ultrasonic motor according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the ultrasonic motor of the embodiment.
FIG. 4 is a partial perspective view showing an upper block according to the embodiment.
FIG. 5A is a plan view showing an upper block according to the embodiment. (B) Similarly, the side view which shows an upper block, (c) The bottom view which shows an upper block similarly.
FIG. 6A is a partial perspective view showing another example of the upper block. (B) The top view which similarly shows an upper block. (C) Similarly, the side view which shows an upper block, (d) The bottom view which shows an upper block similarly.
FIG. 7A is a plan view showing another example of the upper block. (B) Similarly, the side view which shows an upper block, (c) The bottom view which shows an upper block similarly.
FIG. 8A is a plan view showing another example of the upper block. (B) Similarly, the side view which shows an upper block, (c) The bottom view which shows an upper block similarly.
FIG. 9 is a partial perspective view showing another example of the upper block.
FIG. 10A is a partial perspective view showing another example of the upper block. (B) The top view which similarly shows an upper block. (C) Similarly, the side view which shows an upper block, (d) The bottom view which shows an upper block similarly.
FIG. 11 is a perspective view showing another example of an ultrasonic motor.
FIG. 12 is a perspective view showing a conventional ultrasonic motor.
[Explanation of symbols]
2 ... Stator as elastic vibration excitation part, 3 ... Rotor as rotating part, 6, 7 ... First and second piezoelectric elements as piezoelectric elements, 11, 31, 41, 51, 61, 71 ... As vibration conversion parts Upper block, 15, 33, 43, 53, 63, 73, 82... Slit, 16, 34, 44, 54, 64, 74, 75, 83... Divided block, 81. .

Claims

An elastic vibration excitation section (2) comprising a piezoelectric element (6, 7), wherein longitudinal vibration or torsional vibration is excited by the piezoelectric element (6, 7);
A slit (15, 33, 43, 53, 63, 73, 82) is formed, and the elastic vibration excitation unit (2) is excited by the action of the slit (15, 33, 43, 53, 63, 73, 82). A vibration converting unit (11, 31, 41, 51, 61, 71, 81) for converting the longitudinal vibration to torsional vibration or converting the torsional vibration to longitudinal vibration;
Elliptical vibration generated by combining the vibration excited by the elastic vibration excitation unit (2) and the vibration converted by the vibration conversion unit (11, 31, 41, 51, 61, 71, 81) In an ultrasonic motor provided with a rotating part (3, 81) driven to rotate by
The vibration converter (11, 31, 41, 51, 61, 71, 81)
The divided blocks (16, 34, 44, 54, 64, 74, 75, 83) having a shape divided at the portion forming the slit (15, 33, 43, 53, 63, 73, 82) are connected and fixed. The formed ultrasonic motor.

The ultrasonic motor according to claim 1,
The vibration converter (11, 31, 41, 51, 61, 71, 81) is formed in a substantially cylindrical shape,
The slits (15, 33, 43, 53, 63, 73, 82) are formed to be inclined with respect to the central axis of the vibration converter (11, 31, 41, 51, 61, 71, 81). Sonic motor.

The ultrasonic motor according to claim 1 or 2,
The vibration conversion unit (11, 31, 41, 51, 61, 71) is an ultrasonic motor provided in the elastic vibration excitation unit (2).

The ultrasonic motor according to claim 1 or 2,
The vibration converting unit (81) is an ultrasonic motor provided in the rotating unit (81).

The ultrasonic motor according to claim 1,
An ultrasonic motor in which the divided blocks (16, 34, 44, 54, 64, 74, 75, 83) are connected and fixed by brazing or bonding.

The ultrasonic motor according to claim 1,
The divided block (16, 34, 44, 54, 64, 74, 75, 83) is an ultrasonic motor formed by any one of forging, die casting and sintering.

An elastic vibration excitation section (2) comprising a piezoelectric element (6, 7), wherein longitudinal vibration or torsional vibration is excited by the piezoelectric element (6, 7);
A slit (15, 33, 43, 53, 63, 73) is formed, and the longitudinal vibration excited by the elastic vibration excitation part (2) by the action of the slit (15, 33, 43, 53, 63, 73). In a stator for an ultrasonic motor including a vibration converting unit (11, 31, 41, 51, 61, 71) that converts vibration into torsional vibration or converts the torsional vibration into longitudinal vibration.
The vibration converter (11, 31, 41, 51, 61, 71)
Ultrasound formed by connecting and fixing divided blocks (16, 34, 44, 54, 64, 74, 75) having a shape divided at a portion where the slits (15, 33, 43, 53, 63, 73) are formed. Stator for motor.

A vibration conversion unit (81) in which a slit (82) is formed, and the longitudinal vibration transmitted from the stator by the action of the slit (82) is converted into torsional vibration or the torsional vibration transmitted from the stator is converted into longitudinal vibration; ,
A rotor for an ultrasonic motor, comprising: a rotating portion (81) that is rotationally driven by elliptical vibration generated by combining vibration transmitted from the stator and vibration converted by the vibration converting portion (81). In
The vibration converter (81)
A rotor for an ultrasonic motor formed by connecting and fixing divided blocks (83) having a shape divided at a portion where the slit (82) is formed.