JP4721558B2 - Ultrasonic motor device - Google Patents
Ultrasonic motor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4721558B2 JP4721558B2 JP2001163555A JP2001163555A JP4721558B2 JP 4721558 B2 JP4721558 B2 JP 4721558B2 JP 2001163555 A JP2001163555 A JP 2001163555A JP 2001163555 A JP2001163555 A JP 2001163555A JP 4721558 B2 JP4721558 B2 JP 4721558B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator
- peripheral surface
- cylindrical
- frame member
- outer peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 59
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 15
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 4
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は超音波モータ装置(以下ピエゾモータ装置とも言う)に関する。より詳しくは、ステータの支持固定構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
超音波モータ(ピエゾモータ)は、その振動子の重心固定の対称励振モードである定在波型モータと進行波型モータの2種類と、さらに振動子である円板又は円筒を例えば4分割し左右の振幅が逆になる非対称モードにより励振することで重心が中心の周りを回転移動し、円の外周がフラフープのように偏心する電歪公転子型モータとが知られている。こうした超音波モータ(以下ピエゾモータとも言う)は、ステータとなる圧電素子に高周波の交流電圧を印加して、約20kHz以上の超音波振動を発生させることにより、ステータに圧接されたロータを回転駆動させている。この種のピエゾモータは、構造が簡単で小型軽量化に適するとともに、低速回転時でも高いトルクが得られる上、駆動音も少なく静かであるという利点を有している。特に後者の電歪公転子型モータは、特開平10−272420号公報に示されているように、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた3D公転トルク発生子として利用できるという特長を有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ピエゾモータは、超音波振動を励起しているステータの摺動面に、ロータを圧接させて自転運動を行ない駆動トルクを取り出している。ロータは、ステータの摺動面に対して適切な圧力で圧接する構造となっている。一方、ステータ自体は周囲の枠部材に対して安定的に支持固定する必要がある。しかしながら、ステータを枠部材に強固に固定すると、ステータの振動が阻害される為好ましくない。又、ステータは通常セラミックなどの圧電素子でできている為、枠部材に対してネジなどにより直接締め付けて組み込むと、破損する恐れがある。場合によっては、外部から加わる衝撃によって破損する恐れがある。
【0004】
従って、ステータは振動を阻害しない様にある程度の自由度を持って枠部材に固定する必要がある。しかしながら、自由度が高過ぎるとステータ自体が回転したり、ロータに対する位置精度が出ないなどの不都合が生じる。そこで、ステータを弾性的な力で枠部材に保持する構造が提案されている。例えば、コイルバネを用い、一端をステータの表面電極に半田付けする一方、他端を枠部材に固定する。しかしながら、この様な半田付けとコイルバネを用いたステータの保持機構は複雑であり、組立性や加工性も悪い。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した従来の技術の課題に鑑み、本発明はピエゾモータを外部の衝撃から保護するとともに安定動作が可能なステータの支持固定構造を提供することを目的とする。係る目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、本発明は、円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に公転トルクを発生するステータと、該円筒端面に対して摺動的に圧接して該公転トルクにより自転運動を行なうロータと、該ステータの円筒外周面を囲む様に配された円筒内周面を有して該ステータを収納する枠部材と、該枠部材に対して該ステータを弾性的に支持固定する弾性部材とからなるピエゾモータ装置において、前記弾性部材は、該ステータの円筒外周面と該枠部材の円筒内周面との間に介在する板バネからなり、前記板バネは一部が該枠部材の円筒内周面に固定され、他部が該ステータの円筒外周面に圧接されていることを特徴とする。好ましくは、前記ステータの円筒外周面には電極が形成されており、前記板バネは該電極を外部に引き出す為の接続端子を兼ている。又、前記板バネは、該ステータの円筒外周面に圧接される部分が凸曲面形状に加工されている。又、前記ステータは、その円筒外周面より径方向内側に位置する該板バネの部分を径方向外側に押し分けて該枠部材の内側に支持固定されている。
【0006】
又本発明は、円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に公転トルクを発生するステータと、該円筒端面に対して摺動的に圧接して該公転トルクにより自転運動を行なうロータと、該ステータの円筒外周面を囲む様に配された内周面を有して該ステータを収納する枠部材と、該枠部材に対して該ステータを弾性的に支持固定する弾性部材とからなるピエゾモータ装置において、前記弾性部材は、該ステータの円筒外周面と該枠部材の内周面との間に配された弾性接着剤からなることを特徴とする。好ましくは、前記弾性接着剤は、該ステータの円筒外周面の周方向に離散して複数ケ所に配されている。又、前記枠部材は、該ステータの円筒外周面に当接してその径方向位置を規制する位置決め部を有している。
【0007】
本発明の一面によれば、ステータの円筒外周面とこれを囲む枠部材の円筒内周面との間に板バネを配して、ステータを弾性的に支持固定している。これにより、ステータを外部の衝撃から保護できる。又、ステータ自体の回転や移動を抑制できるとともに、ロータに対して精度よくステータを位置決めできる。又、この板部材を、ステータの表面電極に対する電気的な接続端子に利用することができる。本発明の他の面によれば、ステータの円筒外周面とこれを囲む枠部材の内周面との間に弾性接着剤を配して、ステータを弾性的に支持固定している。シリコンゴムなどの弾性接着剤を用いるので、ステータの振動を阻害せずに確実に支持固定できる。外部から加わる衝撃は、弾性接着剤で吸収でき、ステータ自体の破損を招かない。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係るピエゾモータ装置の第一実施形態を示す模式図であり、(A)は横断面形状を表わし、(B)は側面形状を表わしている。図示する様に、本ピエゾモータ装置は、前述した特開平10-272420号公報に示されている3D公転トルク共振子よりなる電歪公転子型モータであって、ステータ1とロータ2と枠部材6と弾性部材とで構成されている。ステータ1は円筒形状の圧電素子からなり、円筒端面に公転トルクを発生する。(B)に示す様に、ロータ2は、ステータ1の円筒端面に対して摺動的に圧接して、公転トルクにより自転運動を行なう。尚、図示の例では、ロータ2は受板7の上に搭載されている。受板7は枠部材6の底部に取り付けられている。枠部材6は、ステータ1の円筒外周面を囲む様に配された円筒内周面を有して、ステータ1を収納している。
【0009】
本発明の特徴事項として、枠部材6に対してステータ1を弾性的に支持固定する為に、弾性部材を用いている。具体的には、この弾性部材はステータ1の円筒外周面と枠部材6の円筒内周面との間に介在する板バネ61,62,63,64からなる。各板バネ61,62,63,64は、一部が枠部材6の円筒内周面に固定され、他部がステータ1の円筒外周面に圧接されている。係る構成により、枠部材6に対してステータ1を精度よく位置決め固定できる。板バネ61〜64を用いて支持固定するので、ステータ1の振動を阻害することなく、ロータ2を回転できる。又、外部から加わる衝撃は板バネ61〜64が吸収して、セラミックスなどからなるステータ1に伝達しない様にしている。
【0010】
ステータ1の円筒外周面には例えば四分割された電極11,12,13,14が形成されている。又、ステータ1の円筒内周面にも全面的に電極10が形成されている。板バネ61〜64は、電極11〜14を外部に引き出す為の接続端子を兼ねている。即ち、板バネ61〜64には、外部から四相の駆動電圧A,AX,B,BXが印加され、これに応じてステータ1は振動する。この様に、本実施形態では、板バネ61〜64がステータ1を保持固定する機械部品として用いられる他、電気的な接続端子をも兼ねており、コスト的に有利な構成となっている。
【0011】
図2は、図1に示した第一実施形態の改良例を表わした横断面図であり、(A)は枠部材にステータ1を組み込んだ後の状態を示し、(B)は枠部材6にステータ1を組み込む前の状態を表わしている。(A)に示す様に、各板バネ61〜64は、それぞれステータ1の円筒外周面に圧接される端部が、凸曲面形状(R)に加工されている。この様に、ステータ1の外周面に対する板バネ61〜64の接触面積を少なくする様に工夫して、ステータ1の振動損失を抑える様にしている。尚、図では理解を容易にする為、ステータ1の表面及び裏面に形成された電極の図示を省略している。
【0012】
(B)に示す様に、ステータ1を組み込まない状態では、各板バネ61〜64の先端は、枠部材6の内部で径方向内側に突出している。この状態で、ステータ1はその円筒外周面より径方向内側に位置する各板バネ61〜64の先端Rを径方向外側に押し分けて、枠部材6の内側に支持固定される。単に、ステータ1を枠部材6に挿入することで、自動的にステータ1の位置出しが可能となり、組立工程の簡略化につながる。尚、板バネ61〜64は、例えばリン青銅からなる。あるいは、ステンレス材料の表面に金メッキを施した板バネを用いてもよい。
【0013】
図3は、図1に示したピエゾモータ装置の応用例を表わしており、ピエゾモータ装置を動力源としたカメラ用レンズ駆動装置を示している。尚、本発明に係るピエゾモータ装置の応用例はカメラ用レンズ駆動装置に限られるものではないことは言うまでもない。本カメラ用レンズ駆動装置は、基本的にステータ1及びロータ2を含むピエゾモータと、レンズ鏡筒3と、これらを連結する伝達部材とで構成されている。ステータ1は圧電素子からなり交流電圧の印加を受けて超音波振動を励振し公転トルクを発生する。ロータ2はステータ1に圧接されており、公転トルクにより自転運動を行なう。レンズ鏡筒3はカメラ用のレンズ(図示せず)を搭載し、且つレンズの光軸Z方向に直線変位可能に組み込まれている。ステータ1、ロータ2及びレンズ鏡筒3は枠部材6に組み込まれている。枠部材6の光軸Z方向後端は受板7で遮蔽されている。ピエゾモータのロータ2とレンズ鏡筒3を接続する伝達部材は、ロータ2の自転運動をレンズ鏡筒3の直線変位に変換して伝達する。
【0014】
ステータ1は、光軸Zと平行な円筒軸を有する円筒型の圧電素子からなる。一方、レンズ鏡筒3は円筒型のステータ1の内側に配されており、光軸Zに沿って枠部材6の前方端から進退可能になっている。この様に、円筒型ステータ1の内部にレンズ鏡筒3を配することで、カメラ用レンズ駆動装置の小型化が可能になる。
【0015】
本実施形態では、ロータ2とレンズ鏡筒3を結ぶ伝達部材は、レンズ鏡筒3と一体になったヘリコイド筒4を含んでいる。但し、レンズ鏡筒3とヘリコイド筒4を必ずしも一体に形成する必要はなく、場合によってはヘリコイド筒4に後からレンズ鏡筒3を組み込む構成としてもよい。ヘリコイド筒4は、内部にレンズ鏡筒3を収納する様に基本的には円筒型となっており、その外周面にはネジ41が切られている。又、ヘリコイド筒4の前方端には、ヘリコイド筒4自体の回転を防止する為にストッパ42が取り付けられており、枠部材6に係合している。この結果、ヘリコイド筒4は光軸Z方向に沿った直線運動を行なう。上記伝達部材は更に、ロータ2と連結し且つヘリコイド筒4に螺合したヘリコイドギヤ5を含む。本実施形態では環状金属からなるロータ2とポリカーボネートなどの樹脂からなるヘリコイドギヤ5は、ロータ2側のキー溝とヘリコイドギヤ5側のキー52とで連結されている。ロータ2の自転運動に伴ってヘリコイドギヤ5も回転する。ヘリコイドギヤ5はその内周面にネジ51が切られている。ヘリコイド筒4の外周面に形成されたネジ41とヘリコイドギヤ5の内周面に形成されたネジ51は互いに噛み合っている。ロータ2の自転に伴ってヘリコイドギヤ5が回転すると、ヘリコイド筒4は光軸Zに沿って直線変位する。尚、ロータ2は円筒型ステータ1の後端に取り付けられている。受板7とロータ2との間には回転補助手段8が配されており、ロータ2をステータ1の後端に摺動的に圧接して、ステータ1の公転トルクをロータ2の自転運動として取り出す。回転補助手段8は、ロータ2に接触するベアリング81と、ベアリング81を抑える押え板82と、押え板82をロータ2側に与圧するコイルバネ83とで構成されている。
【0016】
係る構成において、枠部材6とステータ1との間に、板バネ62,63が介在している。ステータ1はこれらの板バネ62,63により、枠部材6に対して弾性的に支持固定されている。更に、板バネ62,63はステータ1の電極に対する接続端子も兼ねている。板バネ62,63を介してステータ1の表面電極に駆動電圧が印加され、ステータ1は超音波振動を励振する。その際、ステータ1は板バネ62,63で弾性的に保持されているので、振動が阻害される恐れがない。ステータ1の円筒端面に生じた公転トルクは、この円筒端面に対して摺動的に圧接したロータ2によって自転運動に変換される。
【0017】
図4は、本発明に係るピエゾモータ装置の第二実施形態を示す模式図であり、(A)は横断面形状を示し、(B)は縦断面形状を表わしている。尚、理解を容易にする為、図3に示した応用例と対応する部分には対応する参照番号を付してある。本ピエゾモータ装置は、基本的に、ステータ1とロータ2と枠部材6と弾性部材とで構成されている。ステータ1は、円筒形状の圧電素子からなり円筒端面に公転トルクを発生する。ロータ2はこの円筒端面に対して摺動的に圧接して公転トルクにより自転運動を行なう。枠部材6はステータ1の円筒外周面を囲む様に配された内周面を有して、ステータ1を収納している。
【0018】
枠部材6に対してステータ1を弾性的に支持固定する為に弾性部材を用いている。本実施形態では、この弾性部材としてシリコンゴムなどの弾性接着剤6Sを用いており、ステータ1の円筒外周面と枠部材6の内周面との間に配されている。この弾性接着剤6Sは、ステータ1の円筒外周面の周方向に離散して複数ケ所(図示の例では3ヶ所)均等に配されている。尚、枠部材6はステータ1の円筒外周面に当接してその径方向位置を規制する位置決め部6Gを有している。本実施形態では、枠部材6の径方向内側に突出した位置決め部6Gに、ちょうど前述した弾性接着剤6Sが配されている。
【0019】
この様に、本実施形態では、ステータ1の外周を枠部材6で位置決めしておき、シリコンゴムなどの弾性接着剤6Sを用いて、ステータ1と枠部材6を互いに接着する。ステータ1の外周を枠部材6の内径で位置決めしている。ステータ1の振動は非常に微小である為、ステータ1を枠部材6の位置決め部6Gに嵌合することにより、非常に精度の高い位置決めができる。そして、シリコン系の弾性接着剤6Sでステータ1を枠部材6に接着しているので、ステータ1の振動を阻害せずに確実に固定できる。従って、ステータ1自体が回転する様なことはない。
【0020】
図5は、図3又は図4に示したピエゾモータの外観を示す模式的な斜視図である。ここで、図3に示したピエゾモータの場合には、板バネを介して四相の交流駆動電圧A,B,AX,BXが、ステータ1の表面電極11,12,・・・に印加されることになる。これに対し、図4に示したピエゾモータでは、支持固定の為に設けた弾性接着剤の他、電極取り出し用のフレキシブル基板などを用いて、四相の交流駆動電圧A,B,AX,BXをステータ1の表面電極11,12,13,14に印加することになる。図示する様に、ピエゾモータは円筒型のステータ1と、その後端に圧接された環状のロータ2とで構成されている。円筒型ステータ1の外周面には、電極11,12,13,14が形成されている。図示しないが、円筒の内周面にも電極が形成されている。円筒の外周面に形成された電極は四分割されており、それぞれ位相の異なる交流駆動電圧A,B,AX,BXが印加される。A相電圧とB相電圧は位相が互いに90度異なっている。又、A相電圧とAX相電圧は位相が180度異なっている。換言すると、A相とAX相は互いに反対極性である。同様に、B相とBX相も反対極性となっている。
【0021】
図6は、図5に示したステータの模式的な横断面図である。図示する様に、セラミックなどの圧電素子からなる円筒型ステータ1の内周面には、全面的に基準電位を与える電極10が形成されている。円筒の外周面には四分割された駆動用の電極11〜14が形成されている。これら四分割された電極11〜14には、互いに位相が90度ずつシフトした四相の交流電圧A,B,AX,BXが印加される。
【0022】
図7を参照して、図5及び図6に示したピエゾモータの動作を説明する。ピエゾモータでは動力源となる超音波振動が一定の共振周波数であるから、電流はほぼ一定値となる。共振器はQが高く、振動振幅の立ち上がりは1サイクル以内と考えられ、非慣性機構と見なすことができる。負荷の慣性が影響する範囲でしか電流は変化しない。係る特徴を有するピエゾモータは様々な構成が開発されているが、特に電歪公転型が有力である。電歪公転型は、従来の様に振動をトルクに変えるのではなく、周面全面に亘って一様な公転トルクを直接励振することができる共振子を使っている。従来の超音波振動子は定在波型と進行波型の二種類あるが、共に重心固定の対称モードでしか励振できない。これに反して、円筒を左右の伸縮が逆になるモードで励振すると、重心が中心を離れて振動する。この非対称励振を行なうと、従来の対称励振では観測できなかった円筒の共振モードが得られる。そこで、ステータ円筒の電極を例えば四分割し、90度ずつ位相の異なる回転電場で励振すると、図7に示す様に、重心が中心の周りを回転するモードの共振が見られる。この時円筒の外周は元の形を保ったまま、フラフープの様に偏心するので、振動子が公転回転を行なう。係る構成の電歪公転子型モータでは、直接回転モードが励振され、円筒状公転子の径および周方向に加えて軸方向のモードも結合させた3D公転トルク発生子として利用できる。このトルクは、直接ロータの自転運動として取り出される。
【0023】
図8は、四等分割されたステータ電極のそれぞれに印加されるA相、B相、AX相、BX相電圧の波形図である。図示する様に、A相に対しB相は90度シフトし、AX相は180度シフトし、BX相は270度シフトしている。この様に90度ずつ位相の異なる交流電圧をステータに印加することで回転電場が形成され、これに応じてステータは直接回転モードを励振する。
【0024】
最後に図9は、ピエゾモータの駆動回路を表わしている。図示する様に、一対の駆動信号A,AXはHブリッジAを介してステータ1の互いに対向する一対の電極に印加される。同様に、他の一対の信号B,BXもHブリッジBを介して互いに対向する他の一対のステータ電極に印加される。Hブリッジは、それぞれ入力信号に応答して、ステータ電極に充分な出力電流を供給する為のドライバ回路となっている。
【0025】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明の第一側面によれば、板バネを用いてステータを枠部材に固定しており、ステータの振動を阻害することなく支持できるとともに、外部からの衝撃に対してステータを保護することができる。更には、ステータに対する支持固定機構と電極取り出し機構を兼用することにより、コスト面でも有利となる。又、本発明の第二側面によれば、シリコンゴムなどの弾性接着剤を用いてステータを枠部材に取り付けることで、ステータの振動を阻害することなく保持固定が可能になる。特に、枠部材の内径を利用してステータの外周を位置決めすることにより、精度の高いステータの保持機構が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るピエゾモータ装置の第一実施形態を示す模式的な平面図及び側面図である。
【図2】図1に示したピエゾモータ装置の変形例を示す模式的な平面図である。
【図3】図1に示したピエゾモータ装置を組み込んだカメラ用レンズ駆動装置を示す模式的な縦断面図である。
【図4】本発明に係るピエゾモータ装置の第二実施形態を示す模式的な横断面図及び縦断面図である。
【図5】本発明に係るピエゾモータ装置の外観を示す模式的な斜視図である。
【図6】本発明に係るピエゾモータ装置の横断面図である。
【図7】本発明に係るピエゾモータ装置の動作説明に供する模式図である。
【図8】本発明に係るピエゾモータ装置の動作説明に供する波形図である。
【図9】本発明に係るピエゾモータ装置の駆動回路図である。
【符号の説明】
1・・・ステータ、2・・・ロータ、6・・・枠部材、6G・・・位置決め部、6S・・・弾性接着剤、7・・・受板、11・・・電極、12・・・電極、13・・・電極、14・・・電極、61・・・板バネ、62・・・板バネ、63・・・板バネ、64・・・板バネ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultrasonic motor device (hereinafter also referred to as a piezo motor device). More specifically, the present invention relates to a stator fixing structure.
[0002]
[Prior art]
An ultrasonic motor (piezomotor) is divided into two types, a standing wave motor and a traveling wave motor, which are symmetrical excitation modes with a fixed center of gravity of the vibrator, and a disc or cylinder that is a vibrator divided into, for example, four parts. There is known an electrostrictive rotator type motor in which the center of gravity rotates around the center when excited by an asymmetric mode in which the amplitude of the rotation is reversed, and the outer periphery of the circle is eccentric like a hula hoop. Such an ultrasonic motor (hereinafter also referred to as a piezo motor) applies a high-frequency AC voltage to a piezoelectric element serving as a stator to generate ultrasonic vibration of about 20 kHz or more, thereby rotating the rotor pressed against the stator. ing. This type of piezo motor has the advantages that it is simple in structure and suitable for reduction in size and weight, and that it can obtain high torque even during low-speed rotation, and is quiet with little drive noise. In particular, the latter electrostrictive revolving rotator type motor generates 3D revolving torque in which axial mode is coupled in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolving rotator as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-272420. It has the feature that it can be used as a child.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The piezo motor takes out a driving torque by rotating the rotor by pressing the rotor against a sliding surface of a stator that excites ultrasonic vibrations. The rotor has a structure that is pressed against the sliding surface of the stator with an appropriate pressure. On the other hand, the stator itself needs to be stably supported and fixed to the surrounding frame members. However, it is not preferable to firmly fix the stator to the frame member because the vibration of the stator is hindered. Further, since the stator is usually made of a piezoelectric element such as ceramic, there is a risk of damage if it is directly tightened into the frame member with a screw or the like. In some cases, it may be damaged by an external impact.
[0004]
Therefore, the stator needs to be fixed to the frame member with a certain degree of freedom so as not to inhibit vibration. However, if the degree of freedom is too high, problems such as rotation of the stator itself and lack of positional accuracy with respect to the rotor occur. Therefore, a structure has been proposed in which the stator is held on the frame member by an elastic force. For example, using a coil spring, one end is soldered to the surface electrode of the stator, and the other end is fixed to the frame member. However, the stator holding mechanism using such soldering and coil springs is complicated, and the assemblability and workability are poor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to provide a support fixing structure for a stator that can protect a piezo motor from external impacts and can stably operate. The following measures were taken in order to achieve this purpose. That is, the present invention relates to a stator made of a cylindrical piezoelectric element that generates a revolving torque on a cylindrical end surface, a rotor that is slidably pressed against the cylindrical end surface, and that rotates by the revolving torque, and the stator. A piezo motor apparatus comprising: a frame member having a cylindrical inner peripheral surface disposed so as to surround a cylindrical outer peripheral surface of the cylindrical member; and a resilient member for elastically supporting and fixing the stator to the frame member. The elastic member is a plate spring interposed between the cylindrical outer peripheral surface of the stator and the cylindrical inner peripheral surface of the frame member, and a part of the plate spring is fixed to the cylindrical inner peripheral surface of the frame member. The other part is in pressure contact with the cylindrical outer peripheral surface of the stator. Preferably, an electrode is formed on a cylindrical outer peripheral surface of the stator, and the leaf spring also serves as a connection terminal for pulling out the electrode to the outside. Further, the leaf spring has a convex curved surface formed at the portion that is pressed against the cylindrical outer peripheral surface of the stator. The stator is supported and fixed to the inside of the frame member by pushing the portion of the leaf spring located radially inward from the outer peripheral surface of the cylinder to the outside in the radial direction.
[0006]
The present invention also includes a stator formed of a cylindrical piezoelectric element that generates a revolving torque on a cylindrical end face, a rotor that is slidably pressed against the cylindrical end face, and that rotates by the revolving torque, In a piezo motor apparatus comprising an inner peripheral surface arranged to surround a cylindrical outer peripheral surface and housing the stator, and an elastic member elastically supporting and fixing the stator to the frame member, The elastic member is made of an elastic adhesive disposed between a cylindrical outer peripheral surface of the stator and an inner peripheral surface of the frame member. Preferably, the elastic adhesive is distributed at a plurality of locations in a discrete manner in the circumferential direction of the cylindrical outer peripheral surface of the stator. Further, the frame member has a positioning portion that abuts on the cylindrical outer peripheral surface of the stator and restricts its radial position.
[0007]
According to one aspect of the present invention, a leaf spring is disposed between the cylindrical outer peripheral surface of the stator and the cylindrical inner peripheral surface of the frame member surrounding the stator to elastically support and fix the stator. Thereby, a stator can be protected from an external impact. Further, the rotation and movement of the stator itself can be suppressed, and the stator can be accurately positioned with respect to the rotor. Further, this plate member can be used as an electrical connection terminal for the surface electrode of the stator. According to another aspect of the present invention, an elastic adhesive is disposed between the cylindrical outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the frame member surrounding the stator to elastically support and fix the stator. Since an elastic adhesive such as silicon rubber is used, it can be securely supported and fixed without hindering the vibration of the stator. Impact applied from the outside can be absorbed by the elastic adhesive, and the stator itself is not damaged.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a piezo motor device according to the present invention, where (A) represents a cross-sectional shape and (B) represents a side surface shape. As shown in the figure, this piezo motor device is an electrostrictive revolving rotator type motor composed of a 3D revolving torque resonator disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-272420 described above, and includes a
[0009]
As a feature of the present invention, an elastic member is used to elastically support and fix the
[0010]
For example, four divided
[0011]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an improved example of the first embodiment shown in FIG. 1, (A) shows a state after the
[0012]
As shown in (B), in a state where the
[0013]
FIG. 3 shows an application example of the piezo motor device shown in FIG. 1, and shows a lens driving device for a camera using the piezo motor device as a power source. Needless to say, the application example of the piezoelectric motor device according to the present invention is not limited to the camera lens driving device. This lens driving device for a camera is basically composed of a piezo motor including a
[0014]
The
[0015]
In this embodiment, the transmission member that connects the
[0016]
In such a configuration,
[0017]
4A and 4B are schematic views showing a second embodiment of the piezoelectric motor device according to the present invention, in which FIG. 4A shows a cross-sectional shape and FIG. 4B shows a vertical cross-sectional shape. For easy understanding, portions corresponding to the application example shown in FIG. 3 are denoted by corresponding reference numerals. This piezo motor apparatus basically includes a
[0018]
An elastic member is used to elastically support and fix the
[0019]
Thus, in this embodiment, the outer periphery of the
[0020]
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the appearance of the piezo motor shown in FIG. 3 or FIG. 3, four-phase AC drive voltages A, B, AX, BX are applied to the
[0021]
6 is a schematic cross-sectional view of the stator shown in FIG. As shown in the drawing, an
[0022]
The operation of the piezo motor shown in FIGS. 5 and 6 will be described with reference to FIG. In the piezo motor, since the ultrasonic vibration as a power source has a constant resonance frequency, the current has a substantially constant value. The resonator has a high Q, and the rise of the vibration amplitude is considered to be within one cycle, and can be regarded as a non-inertia mechanism. The current changes only within the range where the inertia of the load affects. Various configurations of piezo motors having such characteristics have been developed, but the electrostrictive revolution type is particularly effective. The electrostrictive revolution type uses a resonator that can directly excite a uniform revolution torque over the entire peripheral surface, instead of changing the vibration into torque as in the prior art. There are two types of conventional ultrasonic transducers, standing wave type and traveling wave type, but both can be excited only in a symmetric mode with a fixed center of gravity. On the other hand, when the cylinder is excited in a mode in which left and right expansion and contraction are reversed, the center of gravity vibrates away from the center. When this asymmetric excitation is performed, a cylindrical resonance mode that cannot be observed with the conventional symmetrical excitation can be obtained. Therefore, when the electrodes of the stator cylinder are divided into, for example, four parts and excited by a rotating electric field having a phase difference of 90 degrees, resonance of a mode in which the center of gravity rotates around the center is seen as shown in FIG. At this time, the outer periphery of the cylinder is decentered like a hula hoop while maintaining the original shape, so that the vibrator rotates and revolves. The electrostrictive revolving rotator type motor having such a configuration can be used as a 3D revolving torque generator in which a direct rotation mode is excited and an axial mode is combined in addition to the diameter and circumferential direction of the cylindrical revolving element. This torque is extracted directly as the rotation of the rotor.
[0023]
FIG. 8 is a waveform diagram of the A-phase, B-phase, AX-phase, and BX-phase voltages applied to each of the quarterly divided stator electrodes. As shown in the figure, the B phase is shifted by 90 degrees relative to the A phase, the AX phase is shifted by 180 degrees, and the BX phase is shifted by 270 degrees. In this way, a rotating electric field is formed by applying alternating voltages having different phases by 90 degrees to the stator, and the stator directly excites the rotation mode in response to this.
[0024]
Finally, FIG. 9 shows a drive circuit for the piezo motor. As shown in the figure, a pair of drive signals A and AX are applied to a pair of electrodes facing each other of the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the stator is fixed to the frame member by using a leaf spring, and can be supported without hindering the vibration of the stator, and against an external impact. The stator can be protected. Furthermore, using both the support fixing mechanism for the stator and the electrode extraction mechanism is advantageous in terms of cost. In addition, according to the second aspect of the present invention, the stator can be held and fixed without inhibiting the vibration of the stator by attaching the stator to the frame member using an elastic adhesive such as silicon rubber. In particular, by positioning the outer periphery of the stator using the inner diameter of the frame member, a highly accurate stator holding mechanism can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view and a side view showing a first embodiment of a piezo motor device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a modification of the piezo motor device shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic longitudinal sectional view showing a camera lens driving device incorporating the piezo motor device shown in FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are a schematic transverse sectional view and a longitudinal sectional view showing a second embodiment of a piezo motor device according to the present invention. FIGS.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an appearance of a piezo motor device according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a piezo motor device according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the operation of the piezoelectric motor device according to the present invention.
FIG. 8 is a waveform diagram for explaining the operation of the piezoelectric motor device according to the present invention.
FIG. 9 is a drive circuit diagram of a piezo motor device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記弾性部材は、該ステータの円筒外周面と該枠部材の円筒内周面との間に介在する板バネからなり、
前記板バネは一部が該枠部材の円筒内周面に固定され、他部が該ステータの円筒外周面に圧接されていることを特徴とする超音波モータ装置。A stator composed of a cylindrical piezoelectric element that generates a revolving torque on a cylindrical end surface, a rotor that is slidably pressed against the cylindrical end surface, and that rotates by the revolving torque, and surrounds a cylindrical outer peripheral surface of the stator In a piezo motor apparatus comprising a frame member having a cylindrical inner peripheral surface arranged in this manner and housing the stator, and an elastic member elastically supporting and fixing the stator to the frame member,
The elastic member comprises a leaf spring interposed between the cylindrical outer peripheral surface of the stator and the cylindrical inner peripheral surface of the frame member,
An ultrasonic motor device according to claim 1, wherein a part of the leaf spring is fixed to the cylindrical inner peripheral surface of the frame member, and the other part is pressed against the cylindrical outer peripheral surface of the stator.
前記弾性部材は、該ステータの円筒外周面と該枠部材の内周面との間に配された弾性接着剤からなることを特徴とする超音波モータ装置。A stator composed of a cylindrical piezoelectric element that generates a revolving torque on a cylindrical end surface, a rotor that is slidably pressed against the cylindrical end surface, and that rotates by the revolving torque, and surrounds a cylindrical outer peripheral surface of the stator In an ultrasonic motor device comprising a frame member having an inner peripheral surface arranged like this and housing the stator, and an elastic member elastically supporting and fixing the stator to the frame member,
The ultrasonic motor device according to claim 1, wherein the elastic member is made of an elastic adhesive disposed between a cylindrical outer peripheral surface of the stator and an inner peripheral surface of the frame member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163555A JP4721558B2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Ultrasonic motor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001163555A JP4721558B2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Ultrasonic motor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359984A JP2002359984A (en) | 2002-12-13 |
| JP4721558B2 true JP4721558B2 (en) | 2011-07-13 |
Family
ID=19006502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001163555A Expired - Lifetime JP4721558B2 (en) | 2001-05-31 | 2001-05-31 | Ultrasonic motor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4721558B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007066633A1 (en) * | 2005-12-05 | 2007-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ultrasonic actuator |
| JP5153185B2 (en) * | 2007-03-30 | 2013-02-27 | キヤノン株式会社 | Vibration wave driving device and vibrator |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05237458A (en) * | 1992-02-28 | 1993-09-17 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic vibrator |
| JPH08140375A (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Nikon Corp | Ultrasonic motor |
| JPH10272420A (en) * | 1997-03-28 | 1998-10-13 | Piezo Tec Kk | Ultrasonic 3d torque resonator and actuator |
-
2001
- 2001-05-31 JP JP2001163555A patent/JP4721558B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002359984A (en) | 2002-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2874762B2 (en) | Motor drive | |
| JP4941469B2 (en) | Vibration actuator, lens barrel, camera system, vibrator | |
| JPH11235062A (en) | Vibration actuator drive device and lens barrel | |
| KR100485882B1 (en) | Vibration element and vibration wave driving apparatus | |
| KR100236492B1 (en) | Piezo-electric motor intended for a timepiece | |
| JP4721558B2 (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP2002291263A5 (en) | ||
| JP4667646B2 (en) | Camera lens drive device | |
| JP4182588B2 (en) | Vibration motor, optical system drive device, and lens barrel | |
| JP2003033054A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP4981427B2 (en) | Vibration drive device | |
| JP2002359986A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP2003009556A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP2002303775A (en) | Lens driving device for camera | |
| JPH02311184A (en) | ultrasonic motor | |
| JP2002315368A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP4269739B2 (en) | Vibration wave motor | |
| JP2779416B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2003033058A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JPH112752A (en) | Vibration actuator drive and lens barrel | |
| JPS61262091A (en) | vibration wave motor | |
| JP2003009553A (en) | Ultrasonic motor device | |
| JP3566696B2 (en) | Vibration wave drive | |
| JPH07178370A (en) | Vibrator and vibration actuator | |
| JP2724729B2 (en) | Ultrasonic motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080501 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110308 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110405 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140415 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |