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JPH0697860B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
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JPH0697860B2 - Ultrasonic motor - Google Patents

Ultrasonic motor

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Publication number
JPH0697860B2
JPH0697860B2 JP61067930A JP6793086A JPH0697860B2 JP H0697860 B2 JPH0697860 B2 JP H0697860B2 JP 61067930 A JP61067930 A JP 61067930A JP 6793086 A JP6793086 A JP 6793086A JP H0697860 B2 JPH0697860 B2 JP H0697860B2
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stator
rotor
ultrasonic motor
traveling wave
vibration
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日出夫 安達
朋樹 舟窪
澄夫 川合
隆司 児玉
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Olympus Optical Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/16Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
    • H02N2/163Motors with ring stator

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、円環状圧電素子および振動板からなるステー
タに屈曲進行波を励起し、この屈曲進行波によるステー
タ表面の楕円軌跡の頂点にロータを接することによって
ロータを回転させる超音波モータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application] The present invention excites a bending traveling wave in a stator composed of a ring-shaped piezoelectric element and a vibrating plate, and the rotor is located at the apex of an elliptical locus on the stator surface by the bending traveling wave. The present invention relates to an ultrasonic motor that rotates a rotor by touching.

[従来の技術] 最近、従来の電磁型モータに代わる新しいモータとして
超音波モータが脚光を浴びている。この超音波モータは
原理的に新しいというだけでなく、従来の電磁型モータ
に比べて次のような利点を有している。
[Prior Art] Recently, ultrasonic motors have been spotlighted as new motors replacing conventional electromagnetic motors. This ultrasonic motor is not only new in principle, but also has the following advantages over conventional electromagnetic motors.

中心軸を必要としない。No central axis required.

薄型、軽量である。Thin and lightweight.

磁気的影響の授受がない。There is no exchange of magnetic effects.

部品構成が単純で、信頼性が高い。The parts configuration is simple and highly reliable.

ギヤなしで低速,高トルクが得られる。Low speed and high torque can be obtained without gears.

バックラッシュがなく位置決めが容易である。Positioning is easy with no backlash.

ステータに対してロータが、回転,チャック,浮遊,
の三態を取り得る。
The rotor rotates, chucks, floats,
There are three possible states.

かくして、これらの利点を生かすべく、種々の応用技術
の研究進められている。
Thus, various application techniques are being researched in order to make use of these advantages.

第8図は代表的な従来型の回転型超音波モータを示す図
である。その原理は円環状圧電素子1と一体化した金属
性ドーナツ形振動板2に逆圧電効果によって進行波を励
起し、これによって発生する表面各点の後方楕円運動軌
跡の頂点に接するようにロータ3を押圧配置することに
より、同ロータ3を矢印Aのように回転させるというも
のである。上記進行波の励起法について以下説明する。
FIG. 8 is a diagram showing a typical conventional rotary ultrasonic motor. The principle is that a traveling wave is excited in the metallic toroidal diaphragm 2 integrated with the annular piezoelectric element 1 by the inverse piezoelectric effect, and the rotor 3 is brought into contact with the apex of the backward elliptical motion locus of each surface point generated by this. By pressing and arranging, the rotor 3 is rotated as shown by arrow A. The method of exciting the traveling wave will be described below.

第9図は一般的な超音波モータを構成する圧電素子の分
極状態を図を示す図であり、第8図の下方より見た図に
相当する。分極方向が…のように交互に逆向き
になるように、リング状圧電体を分極するか、または分
割した複数の圧電素子を分極方向が互いに逆向きになる
様に配置する。この様な配置において、分極方向が互い
に逆向きになった隣り合わせの1組を1波長λに対応さ
せる。そして、180°異なる位置に各々、3/4λ,1/4λ長
の未分極部1a,1bを配し、これらを結んだ中心線に対し
て対称に分極対をnλ個分づつ配置する。ただし分離の
向きは、円周方向に分極方向が交互に逆向きになる様に
連続的に配置する。
FIG. 9 is a diagram showing a polarization state of a piezoelectric element constituting a general ultrasonic motor, and corresponds to a diagram seen from the lower side of FIG. The ring-shaped piezoelectric body is polarized so that the polarization directions are alternately opposite to each other, or a plurality of divided piezoelectric elements are arranged so that the polarization directions are opposite to each other. In such an arrangement, one pair of adjacent polarization directions that are opposite to each other corresponds to one wavelength λ. Then, 3 / 4λ, 1 / 4λ-long unpolarized portions 1a, 1b are arranged at positions different by 180 °, and nλ polarization pairs are arranged symmetrically with respect to the center line connecting them. However, the directions of separation are continuously arranged so that the polarization directions are alternately opposite to each other in the circumferential direction.

この様な分極配置のうち、3/4λ,1/4λ未分極部1a,1bを
間に挟んだ左半分の振動板に接していない面を第10図の
ように一つの電極でおおい、これを一方の片側共通電極
4aとし、右半分の振動板に接触していない面を同じく第
10図のように別の電極でおおい、これを他の片側共通電
極4bとする。そして、振動板2側の電極4cは振動板2と
導通させ、すべての圧電素子のアース側電極として共通
化している。
Of these polarized arrangements, the surface not in contact with the left half diaphragm sandwiching the 3 / 4λ, 1 / 4λ unpolarized parts 1a, 1b is covered with one electrode as shown in Fig. 10. One side common electrode
4a, and the surface that is not in contact with the right half diaphragm is
As shown in FIG. 10, it is covered with another electrode, and this is used as another one-side common electrode 4b. The electrode 4c on the side of the vibration plate 2 is electrically connected to the vibration plate 2 and is commonly used as the ground side electrode of all the piezoelectric elements.

以上の様な構成体への電気信号入力端子は、第10図に示
す様に3端子a,b,cを有する構造となる。この様な分極
配置,電極配置を有した構成体を駆動する場合には、端
子a−c間とb−c間に互いにπ/2位相差を有し、λ,
円環の内・外径,厚み,圧電セラミックスと振動板の平
均的弾性定数,密度,で決定される固有振動数ωを有す
る電気信号を入力する。今、端子a−c間に印加する電
圧を Vosinωt とすると、端子b−c間には Vocosωt なる電圧が印加されることになる。
The electric signal input terminal to the above structure has a structure having three terminals a, b and c as shown in FIG. When driving a structure having such a polarization arrangement and electrode arrangement, there is a π / 2 phase difference between terminals ac and bc, and λ,
An electric signal having a natural frequency ω determined by the inner and outer diameters of the ring, the thickness, the average elastic constant of the piezoelectric ceramics and the diaphragm, and the density is input. Now, when a voltage applied between the terminals a-c and V o sin .omega.t, so that V o cos .omega.t becomes voltage is applied between the terminals b-c.

一方、進行波による円環状のある点の変位yは一般に y=Asin(cp−ωt) …(1) で表わされる。ここでAは最大変位量,cは2π/λ,ω
は先記固有周波数,pは円環状のある点の位置を示してい
る。
On the other hand, the displacement y at a certain annular point due to the traveling wave is generally represented by y = A sin (cp-ωt) (1). Where A is the maximum displacement, c is 2π / λ, ω
Is the natural frequency described above, and p is the position of a certain point in the annular shape.

(1)式より y=Asin2π/λpcosωt+Asin(2π/λp−π/
2)sinωt …(2) となる。従って、 y1=Asin2π/λpcosωt なる振動と y2=Asin2π/λ(p−λ/4)sinωt なる振動を、点pにおいて重ね合わせれば進行波が得ら
れることになる。時間項sin ωtとcos ωtは、点pに
おいて位相がπ/2ずれた振動であり、またsin 2πp/λ
とsin 2π/λ(p−λ/4)は位置的にλ/4ずらすこと
を意味している。第9図において、電極配置がλ/4,3λ
/4の未分極部を有しているのは以上の理由によってい
る。
From the formula (1), y = A sin 2π / λp cos ωt + A sin (2π / λp−π /
2) sin ωt (2) Therefore, if the vibration y 1 = A sin 2π / λp cos ωt and the vibration y 2 = A sin 2π / λ (p−λ / 4) sin ωt are superposed at the point p, a traveling wave can be obtained. . The time terms sin ωt and cos ωt are vibrations whose phase is shifted by π / 2 at point p, and sin 2πp / λ
And sin 2π / λ (p−λ / 4) mean that the position is shifted by λ / 4. In FIG. 9, the electrode arrangement is λ / 4,3λ
The reason for having a / 4 unpolarized portion is based on the above reason.

以上の様に電極配置をλ/4ずらすと、および電気的入力
信号をπ/2ずらすことによって進行波が得られる。
A traveling wave can be obtained by shifting the electrode arrangement by λ / 4 as described above and by shifting the electrical input signal by π / 2.

次にこの様な進行波励起状態においてロータと接する側
の表面の各点が、進行波の進行方向変位成分xPと、表面
に垂直な変位成分yPとにおいて、第11図に示す様な楕円
軌跡を描くことについて説明する。進行波の振動は圧電
セラミックスと金属板の貼り合わせによる屈曲振動によ
って得られる板波であるが、その屈曲が板厚方向に沿っ
て同等の屈曲をするものであると、表面点pの変位成分
yPは yP=Asin(2π/λxP−ωt)−e(1−cosθP) …
(3) と表わされる。ただし、ここでθは点pにおける環状
体の中立軸に垂直な軸とx軸とのなす角、eは板厚の1/
2である。今、 であり、従って(3)式は yP≒Asin(2π/λxP−ωt) …(4) となる。また、変位成分xPとして XP=esinθP≒eθP であるが、(4)式より θP=dyP/dxP=Accos(2π/λXP−ωt) xP=Acecos(2π/λtP−ωt) …(5) となる。したがって、(4),(5)式より (λxP/2Aeπ)+(yP/A)2=1 …(6) となり、楕円軌跡を描くことがわかる。そして、この楕
円軌跡の頂点は常に同方向に向っているので、楕円軌跡
の頂点に接地されたロータが移動していくことになる。
Next, in such a traveling wave excited state, each point on the surface in contact with the rotor is as shown in FIG. 11 in the traveling direction displacement component x P of the traveling wave and the displacement component y P perpendicular to the surface. Drawing an elliptical locus will be described. The vibration of the traveling wave is a plate wave obtained by bending vibration due to the bonding of the piezoelectric ceramic and the metal plate. If the bending is the same bending along the plate thickness direction, the displacement component of the surface point p
y P is y P = A sin (2π / λ x P −ωt) −e (1− cos θ P ) ...
It is expressed as (3). Where θ P is the angle between the x-axis and the axis perpendicular to the neutral axis of the annular body at point p, and e is 1 / th of the plate thickness.
Is 2. now, , And the thus equation (3) becomes y P ≒ A sin (2π / λx P -ωt) ... (4). Also, the displacement component x P is As X P = e sin θ P ≒ eθ is a P, (4) from equation θ P = dy P / dx P = A ccos (2π / λX P -ωt) x P = Ace cos (2π / λt P - ωt) (5) Therefore, it can be seen from equations (4) and (5) that (λx P / 2Aeπ) 2 + (y P / A) 2 = 1 (6), and an elliptical locus is drawn. Since the vertices of this elliptical locus are always oriented in the same direction, the rotor grounded at the vertices of the elliptical locus moves.

ここで上記の説明からわかる様に圧電素子と金属板を接
合して得られるステータは、超音波モータを利用する機
器の特定の部位に固定する必要がある。例えば、利用機
器としてカメラの鏡筒を考えると、ステータは鏡筒移動
に関与しない部位に固定する必要がある。
Here, as can be seen from the above description, the stator obtained by joining the piezoelectric element and the metal plate needs to be fixed to a specific portion of a device using the ultrasonic motor. For example, considering a camera barrel as a device to be used, the stator needs to be fixed to a portion that is not involved in the movement of the barrel.

第12図は、カメラに超音波モータ10を組み込んだモデル
図である。超音波モータ10は圧電素子11と振動板12とを
接合したステータを有し、鏡筒14と一体となった超音波
モータマウント部15に接着固定され、振動板12の表面に
ロータ13が接する様になっている。なお第12図におい
て、16は撮影レンズ、17は直進移動子である。
FIG. 12 is a model diagram in which the ultrasonic motor 10 is incorporated in the camera. The ultrasonic motor 10 has a stator in which a piezoelectric element 11 and a vibrating plate 12 are joined together, and is bonded and fixed to an ultrasonic motor mount portion 15 integrated with a lens barrel 14, and the rotor 13 contacts the surface of the vibrating plate 12. It has become like. In FIG. 12, 16 is a taking lens and 17 is a linear moving element.

[発明が解決しようとする問題点] 前記した様に超音波モータ10の振動部は、圧電素子と振
動板を一体化したバイモルフである。つまり、その屈曲
変位を板波進行波として利用するものであって、レーリ
ー波を用いたものではない。従って、進行波は環状板厚
み方向全体にそって移動するのであって、第12図におけ
るマウント部15側の面も同様の振動をしている。すなわ
ち第11図にも示されているように、回転楕円運動のyP
分はマウント部側の面においても、表面と同様な大きさ
を有している。したがって、この様な状態を有する面が
マウント部15に接すると、超音波モータ10とマウント部
15との音響インピーダンスの差異に応じて、振動エネル
ギーが逃散することになる。例えばアルミニウム製のマ
ウント部15に超音波モータ10を固着した場合、振動エネ
ルギーは大部分が逃散し、効率が著しく低下する上、マ
ウント部15も変形してしまう。かくして超音波モータ10
の効率は、如何なる材質を有するマウント部15に固定す
るかで異なる。理想的には振動エネルギーがマウント部
側へ全く洩れないものが望まれる。
[Problems to be Solved by the Invention] As described above, the vibrating portion of the ultrasonic motor 10 is a bimorph in which a piezoelectric element and a vibrating plate are integrated. That is, the bending displacement is used as the traveling wave of the plate wave, not the Rayleigh wave. Therefore, the traveling wave moves along the entire thickness direction of the annular plate, and the surface on the mount portion 15 side in FIG. 12 also vibrates similarly. That is, as also shown in FIG. 11, the y P component of the spheroidal motion has the same magnitude as the surface even on the mount side surface. Therefore, when the surface having such a state contacts the mount portion 15, the ultrasonic motor 10 and the mount portion 15
Depending on the difference in acoustic impedance from 15, the vibration energy will escape. For example, when the ultrasonic motor 10 is fixed to the aluminum mount portion 15, most of the vibration energy escapes, the efficiency is significantly reduced, and the mount portion 15 is also deformed. Thus ultrasonic motor 10
Efficiency depends on which material is fixed to the mount portion 15. Ideally, it is desired that vibration energy does not leak to the mount side at all.

そこで本発明は、マウント部の材質等の如何に拘らず超
音波振動が鏡筒等のマウント部側へ洩れることがなく、
高い効率で超音波モータを駆動できる保持構造を備えた
超音波モータを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention prevents ultrasonic vibration from leaking to the mount portion side such as the lens barrel regardless of the material of the mount portion,
An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor having a holding structure capable of driving the ultrasonic motor with high efficiency.

[問題点を解決するための手段] 本発明の超音波モータは、上記問題点を解決し目的を達
成するために、次の如く構成されている。
[Means for Solving Problems] The ultrasonic motor of the present invention is configured as follows in order to solve the above problems and achieve the object.

円環状の圧電素子および振動板からなるステータに屈曲
進行波を励起し、該屈曲進行波によるステータ表面の楕
円振動軌跡の頂点にロータを接触することによって該ロ
ータを回転させる超音波モータにおいて、 上記ステータの外周面における、上記屈曲進行波の進行
方向の変位成分が零である、少なくとも3つの箇所に設
けられた半球状の凹部と、 上記ステータの外周側に配置され、上記ステータに設け
られた半球状の凹部と対向する箇所に半球状の凹部を有
する保持部材と、 上記ステータ及び保持部材の、互いに対向する半球状の
凹部内に収納される球状部材と、 を具備したことを特徴としている。
In an ultrasonic motor that excites a bending traveling wave in a stator composed of an annular piezoelectric element and a vibration plate, and contacts the rotor with an apex of an elliptical vibration locus on the stator surface due to the bending traveling wave to rotate the rotor, Hemispherical recesses provided in at least three locations on the outer peripheral surface of the stator, where the displacement component in the traveling direction of the bending traveling wave is zero, and on the outer peripheral side of the stator, provided on the stator. A holding member having a hemispherical concave portion at a position facing the hemispherical concave portion; and a spherical member housed in the hemispherical concave portions of the stator and the holding member facing each other. .

[作用] このような手段を講じたことにより、超音波振動エネル
ギーの洩れを極力抑えることができるものとなる。
[Operation] By taking such means, it is possible to suppress the leakage of ultrasonic vibration energy as much as possible.

以下本発明の概要を説明する。第1図(a)は円環状超
音波モータ20と、その一部を切り出したものを併せて示
した図であり、超音波の進行方向に対して頂点部での変
位が逆方向になる楕円運動軌跡と、その上に載置したロ
ータを描いている。また、同図(b)は、さらにその一
部を切り出した状態を示している。同図(b)に示すよ
うに、この進行波は板波である為、振動体の各点は表裏
両面において同一の楕円軌跡を描いている。ところで厚
み方行の中央部に着目すると、同図(b)に図示するよ
うに、垂直方向の変位yPは表裏両端部と変わらない大き
さを有しているが、水平方向の変位xPが零になってい
る。
The outline of the present invention will be described below. FIG. 1 (a) is a diagram showing a circular ultrasonic motor 20 and a part of it cut out, and an ellipse whose displacement at the apex is opposite to the traveling direction of ultrasonic waves. The locus of motion and the rotor mounted on it are drawn. Further, FIG. 3B shows a state in which a part thereof is further cut out. Since the traveling wave is a plate wave as shown in FIG. 6B, each point of the vibrating body draws the same elliptical locus on both front and back surfaces. Incidentally Focusing on the central portion of the thickness direction line, as shown in FIG. (B), although the displacement y P in the vertical direction has a size not different from the front and back end portions, of the horizontal displacement x P Is zero.

本発明は、この水平方向の変位xPが零の部分Nを、超音
波モータ20におけるステータの保持部としたものであ
る。
In the present invention, the portion N where the horizontal displacement x P is zero is used as the holding portion of the stator in the ultrasonic motor 20.

一方、第2図は第9図に示した圧電素子1の分極配置の
うち、1/2λ分について一部を拡大描写したものであ
る。ここで注目すべき点は、圧電素子1と振動板2によ
るバイモルフが円弧状になっている点である。圧電バイ
モルフの屈曲変位量Δyは周知の如く次式で表わされ
る。
On the other hand, FIG. 2 is an enlarged view of a part of the polarized arrangement of the piezoelectric element 1 shown in FIG. What should be noted here is that the bimorph formed by the piezoelectric element 1 and the diaphragm 2 has an arc shape. As is well known, the bending displacement amount Δy of the piezoelectric bimorph is expressed by the following equation.

Δy=3l2・d31/2t2・V ここで、lはバイモルフの長さ、tは厚み、d31は圧電
定数、Vは印加電圧である。この式からわかる様にバイ
モルフが円弧状の場合は、その内周と外周とで上式にけ
るlが異なる。従って、d31,t,Vが不変であれば振幅に
差が出てくることがわかる。このような状況は円環全周
について起こり、かつ載置したロータは外周部のみに接
しているので、従来は効率に著しい悪影響を及ぼしてい
た。しかるに本発明では、前記したように中心部Nで保
持することにしたので、内・外周の振幅差が小さくな
り、ロータとステータの接触面積が増し、その結果効率
が向上する。
Δy = 3l 2 · d 31 / 2t 2 · V Here, 1 is the length of the bimorph, t is the thickness, d 31 is the piezoelectric constant, and V is the applied voltage. As can be seen from this equation, when the bimorph has an arc shape, l in the above equation differs between the inner circumference and the outer circumference. Therefore, it can be seen that there is a difference in amplitude if d 31 , t, and V do not change. Such a situation occurs over the entire circumference of the annulus, and since the mounted rotor is in contact with only the outer peripheral portion, conventionally, the efficiency was remarkably adversely affected. However, in the present invention, since the central portion N is held as described above, the amplitude difference between the inner and outer circumferences is reduced, the contact area between the rotor and the stator is increased, and as a result, the efficiency is improved.

[実施例] 第3図〜第5図は本発明の第1実施例を示す図である。
第3図および第4図に示すように、第9図に示した様な
分極配置を有した圧電素子21と、黄銅、ステンレス、チ
タン、アルミニウム等の金属振動板22を接合したステー
タ(S)は、鏡筒24の内周に、複数個(本例では3個)
の微小ボール(ボールベアリング)25を介して装着され
ている。その装着方法は、ステータ(S)の金属振動板
22の外周面における第1図(b)に示したN部、すなわ
ち垂直方向yPの振幅は有るが、水平方向xPの振幅が零で
ある点を中心として、直径がほぼwに等しい陥凹部を3
個以上に設ける。そして、この陥凹部内にボール25を入
れ、このボール25が鏡筒24のステータ保持部の陥凹部に
係合するようにする。
[Embodiment] FIGS. 3 to 5 are views showing a first embodiment of the present invention.
As shown in FIGS. 3 and 4, a stator (S) in which a piezoelectric element 21 having a polarization arrangement as shown in FIG. 9 and a metal vibrating plate 22 of brass, stainless steel, titanium, aluminum or the like are joined. Are plural (3 in this example) on the inner circumference of the lens barrel 24.
It is mounted through the micro ball (ball bearing) 25 of. The mounting method is the metal diaphragm of the stator (S).
The N portion of the outer peripheral surface of 22 shown in FIG. 1 (b), that is, there is the amplitude in the vertical direction y P , but the diameter is approximately equal to w around the point where the amplitude in the horizontal direction x P is zero. 3 recesses
Provide more than one. Then, the ball 25 is put in the recess so that the ball 25 engages with the recess of the stator holding portion of the lens barrel 24.

第5図は、第3図および第4図に示したステータ(S)
上に、ロータ23(R)を載置した図である。ロータ23
(R)は、鏡筒24のステータマウント部に取り付けたネ
ジ26の締め付け力を、押圧子27、ボールベアリング28を
介してその外周テーパ面に与えられることにより、ステ
ータ(S)側へ押圧されている。なお、ネジ圧を最適に
した状態でネジロック29を施し、固定した構造となって
いる。
FIG. 5 shows the stator (S) shown in FIGS. 3 and 4.
It is the figure which mounted the rotor 23 (R) on the top. Rotor 23
(R) is pressed toward the stator (S) side by applying the tightening force of the screw 26 attached to the stator mount portion of the lens barrel 24 to the outer peripheral tapered surface via the pressing element 27 and the ball bearing 28. ing. It should be noted that the structure is such that a screw lock 29 is provided and fixed in a state where the screw pressure is optimized.

このような構造とすることにより、ステータ(S)は周
方向すなわちxP方向の動きを阻止され、ステータ(S)
としての役割を充分に果すと共に、ロータ(R)との圧
接により、ロータ(R)を確実に回転させ得るものとな
る。
With this structure, the stator (S) is prevented from moving in the circumferential direction, that is, the x P direction, and the stator (S) is prevented.
And the rotor (R) can be reliably rotated by pressure contact with the rotor (R).

一方、従来はyP方向の変位は外周部の方が内周部に比較
して大きく、その為ロータ(不図示)との接触が全面に
わたって効果的に行なわれないという欠点を有していた
が、本構造の様なステータ(S)の場合、yP方向の変位
抑制が行なわれるので、内・外周の変位差が小さくな
り、ロータ(R)とステータ(S)とが全面にわたって
接触するという効果を生む。かくして振動洩れが防止さ
れると共に、効率が著しく改善される。
On the other hand, conventionally, the displacement in the y P direction was larger in the outer peripheral portion than in the inner peripheral portion, so that the rotor and the rotor (not shown) were not effectively contacted over the entire surface. However, in the case of the stator (S) like this structure, the displacement in the y P direction is suppressed, so the displacement difference between the inner and outer circumferences becomes smaller, and the rotor (R) and the stator (S) are in full contact. Produces the effect. Thus, vibration leakage is prevented and efficiency is significantly improved.

第6図は本発明の第2実施例である。本実施例が前記第
1実施例と異なる点は、鏡筒24の内周面にyP方向に1/2w
mm以下、xP方向に0.5〜2mmの大きさを有する突起31を
一体的に設けるとともに、ステータ(S)の振動板22の
外周面に、yP方向にw mm程度、xP方向に0.5〜2mm程度の
凹部32を設け、この凹部32に突起31が嵌合するような構
造にした点である。なおロータ組み込み状況は第5図と
同様になる。効果は第1実施例とほぼ同じである。
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment differs from the first embodiment, 1 / 2w in y P direction on the inner peripheral surface of the lens barrel 24
mm or less, with integrally provided with protrusions 31 having a size of 0.5~2mm in x P direction, the outer peripheral surface of the vibration plate 22 of the stator (S), about w mm in y P direction, the x P direction 0.5 The point is that a recess 32 of about 2 mm is provided, and the projection 31 fits into the recess 32. The rotor installation status is the same as in FIG. The effect is almost the same as that of the first embodiment.

第7図は本発明の第3実施例である。本実施例が前記第
1実施例と異なる点は、鏡筒24に設けた穴にピン41を挿
入し、このピン41の先端を振動板22の挿入穴32へ差込
み、適度の差込み量を得たところで、ロック材43で固定
するようにした点である。
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that a pin 41 is inserted into a hole provided in a lens barrel 24, and the tip of this pin 41 is inserted into an insertion hole 32 of a diaphragm 22 to obtain an appropriate insertion amount. By the way, the point is that the lock member 43 is used for fixing.

本実施例は次の作用効果を奏する。第2実施例の様にマ
ウント部に一体的に突起31を形成することは、マウント
部の加工が難しいが、本実施例では加工上の困難性はな
い。また、振動板22に対する突起部の突出量は、第1実
施例で説明した内・外周でのyP振幅の差の低減度を決定
する。しかるに、ステータの内・外周振幅差はステータ
によってバラツキがある。したがって、上記突出量はス
テータごとに調整することが望ましいが、本実施例では
その調整を容易に行なえる利点がある。なお、第7図で
は、ピン41の先端をステータ(S)の内周部まで貫通さ
せ、内・外周の振幅差を極度に減少させるようにした構
造を示している。ロータ組み込み状況は第5図と同様に
なる。
This embodiment has the following effects. Forming the protrusions 31 integrally with the mount portion as in the second embodiment makes it difficult to process the mount portion, but in this embodiment there is no difficulty in processing. The amount of protrusion of the protrusion with respect to the diaphragm 22 determines the degree of reduction in the difference in y P amplitude between the inner and outer circumferences described in the first embodiment. However, the difference between the inner and outer circumferences of the stator varies depending on the stator. Therefore, it is desirable to adjust the protrusion amount for each stator, but this embodiment has an advantage that the adjustment can be easily performed. Note that FIG. 7 shows a structure in which the tip of the pin 41 is penetrated to the inner peripheral portion of the stator (S) to extremely reduce the amplitude difference between the inner and outer circumferences. The rotor installation status is the same as in FIG.

以上の3つの実施例においては、いずれも振動エネルギ
ーの漏れを防止でき、効率を向上させる効果があるのは
勿論、従来のマウント法に比べ、小さなスペースでマウ
ントできる利点もある。
All of the above three embodiments have the effect of preventing the leakage of vibration energy and improving the efficiency, and also have the advantage that they can be mounted in a smaller space than the conventional mounting method.

なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であること
は勿論である。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 本発明によれば、ステータの板波進行波による振動成分
のうち、周方向成分振幅xPが零である部位を、鏡筒等の
ステータマウント部に結合させるようにしたので、板波
進行波振動がマウント部側に洩れない上、内・外周面yP
方向振幅差を小さくでき、ロータとの接触面積が増加
し、その結果効率が良く、スペースをとらない超音波モ
ータを提供できる。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, among the vibration components of the plate wave traveling wave of the stator, the portion where the circumferential component amplitude x P is zero is coupled to the stator mount portion such as the lens barrel. , Plate wave traveling wave vibration does not leak to the mount side, and the inner and outer peripheral surfaces y P
It is possible to provide an ultrasonic motor that can reduce the directional amplitude difference and increase the contact area with the rotor, resulting in high efficiency and space saving.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)(b)および第2図は本発明の概要を説明
するための図、第3図〜第5図は本発明の第1実施例を
示す図で、第3図は鏡筒に対するステータの取付構造を
示す正面図、第4図は第3図の矢視部分の断面図、第5
図は第4図にロータを組み合わせた断面図である。第6
図および第7図はそれぞれ本発明の第2,第3実施例の部
分断面図である。第8図〜第12図は従来技術を示す図
で、第8図は回転型超音波モータの概念図、第9図およ
び第10図は圧電素子の構成を示す図、第11図は回転の原
理を示す図、第12図は超音波モータのマウント例を示す
図である。 20……超音波モータ、21……圧電素子、22……振動板、
23……ロータ、24……鏡筒、25……ボール、26……ネ
ジ、27……押圧子、28……ボールベアリング、29……ネ
ジロック、31……突起、32……凹部、41……ピン、42…
…挿入孔、43……ロック材。
1 (a) (b) and FIG. 2 are views for explaining the outline of the present invention, FIGS. 3-5 are views showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a mirror. The front view which shows the attachment structure of the stator with respect to a cylinder, FIG. 4 is sectional drawing of the arrow line view of FIG. 3, 5th
The drawing is a sectional view in which the rotor is combined with FIG. Sixth
FIG. 7 and FIG. 7 are partial sectional views of the second and third embodiments of the present invention, respectively. 8 to 12 are diagrams showing a conventional technique, FIG. 8 is a conceptual diagram of a rotary ultrasonic motor, FIGS. 9 and 10 are diagrams showing a structure of a piezoelectric element, and FIG. 11 is a diagram showing rotation. FIG. 12 is a diagram showing the principle, and FIG. 12 is a diagram showing an example of mounting an ultrasonic motor. 20 ... Ultrasonic motor, 21 ... Piezoelectric element, 22 ... Vibration plate,
23 …… rotor, 24 …… barrel, 25 …… ball, 26 …… screw, 27 …… presser, 28 …… ball bearing, 29 …… screw lock, 31 …… protrusion, 32 …… recess, 41… ... pin, 42 ...
… Insertion hole, 43 …… Lock material.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児玉 隆司 東京都渋谷区幡ヶ谷2丁目43番2号 オリ ンパス光学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−213286(JP,A) 特開 昭61−49672(JP,A) 特開 昭61−262091(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Takashi Kodama 2-43-2 Hatagaya, Shibuya-ku, Tokyo Inside Olympus Optical Co., Ltd. (56) Reference JP-A-59-213286 (JP, A) JP 61-49672 (JP, A) JP-A-61-262091 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】円環状の圧電素子および振動板からなるス
テータに屈曲進行波を励起し、該屈曲進行波によるステ
ータ表面の楕円振動軌跡の頂点にロータを接触すること
によって該ロータを回転させる超音波モータにおいて、 上記ステータの外周面における、上記屈曲進行波の進行
方向の変位成分が零である、少なくとも3つの箇所に設
けられた半球状の凹部と、 上記ステータの外周側に配置され、上記ステータに設け
られた半球状の凹部と対向する箇所に半球状の凹部を有
する保持部材と、 上記ステータ及び保持部材の、互いに対向する半球状の
凹部内に収納される球状部材と、 を具備することを特徴とする超音波モータ。
Claim: What is claimed is: 1. A stator comprising a ring-shaped piezoelectric element and a vibrating plate is excited by a bending traveling wave, and the rotor is rotated by contacting the apex of an elliptical vibration locus on the surface of the stator by the bending traveling wave. In the sonic motor, hemispherical recesses provided in at least three places where the displacement component in the traveling direction of the bending traveling wave on the outer peripheral surface of the stator is zero, and the outer peripheral side of the stator, A holding member having a hemispherical recess at a position facing a hemispherical recess provided in the stator; and a spherical member housed in the hemispherical recesses of the stator and the holding member facing each other. An ultrasonic motor characterized by the above.
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