圧電モータ及びその製造方法
【課題】ボンディングワイヤーを用いた煩雑な配線作業を省略することができ、かつ組み立てに際しての部品点数を少なくすることができ、小型化を進めることができる圧電モータを提供する。
【解決手段】ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部４が一面に設けられたステータ１とを備え、ステータ１が、ステータ本体２と、ステータ本体２の一面に積層された複数の圧電素子３と、ステータ本体２と一体化されて設けられた電極配線板５とを備え、複数の圧電素子３と電極配線板５上の複数の電極６とが、ステータ本体２の表面から電極６に至る導電膜からなる複数の配線７により電気的に接続されている、圧電モータ。
【解決手段】ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部４が一面に設けられたステータ１とを備え、ステータ１が、ステータ本体２と、ステータ本体２の一面に積層された複数の圧電素子３と、ステータ本体２と一体化されて設けられた電極配線板５とを備え、複数の圧電素子３と電極配線板５上の複数の電極６とが、ステータ本体２の表面から電極６に至る導電膜からなる複数の配線７により電気的に接続されている、圧電モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子を用いた圧電モータに関し、より詳細には、複数の圧電素子が搭載されているステータを振動させて、ステータに接触されるロータを駆動する圧電モータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電効果により生じる超音波振動を利用した圧電モータが種々提案されている。圧電モータは、圧電素子により生じる超音波振動を利用するため、超音波モータとも称されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図１２に示す超音波モータが開示されている。
【０００４】
図１２に示す超音波モータ１０１は、固定子１０２と、固定子１０２に接触され、移動される移動子１０３とを有する。固定子１０２には、複数の圧電素子１０４が固定されている。圧電素子１０４は、圧電体１０４ａと、圧電体１０４ａの両端面に設けられた電極１０４ｂ，１０４ｃとを有する。
【０００５】
固定子１０２は、水平方向に延びる固定子本体１０２ａを有する。この固定子本体１０２ａから下方に突出するように、複数の突起１０２ｂが設けられている。この複数の突起１０２ｂの側面に圧電素子１０４が一体化されている。
【０００６】
他方、固定子本体１０２ａの上面においても、複数の突起１０２ｃが形成されている。突起１０２ｃは、作用部を構成している。突起１０２ｃの先端が、移動子１０３に接触されている。
【０００７】
また、上記固定子本体１０２ａは、支持部材１０５に連ねられている。支持部材１０５は、上記固定子本体１０２ａの側面に連結されている支持部１０５ａと、他の部材に固定するための固定部１０５ｂとを有する。固定部１０５ｂにおいて、超音波モータ１０１が他の部材や設置場所に固定される。
【０００８】
上記固定子１０２、圧電体１０４ａ及び支持部材１０５は、チタン酸ジルコン酸鉛からなり一体に構成されている。
【０００９】
ここでは、圧電素子１０４ａが圧電効果により励振されると、それによって突起１０２ｃが振動し、該振動により移動子１０３がその長さ方向に移動される。
【００１０】
他方、特許文献１には、図１３に示すリング状の超音波モータも開示されている。リング状の超音波モータ１１１では、リング状の固定子１１２が、リング状の固定子１１２の開口部に配置された支持部材１１３により支持されている。すなわち、支持部材１１３は、固定子１１２の内周面に連結された支持部１１３ａと、支持部１１３ａの内側に設けられた固定部１１３ｂとを有する。固定部１１３ｂが、他の部材や設置場所に固定される部分である。ここでは、リング状の固定子１１２の外周面に複数の電極１１４が設けられており、内周面に電極１１４と部分的に対向する複数の電極１１５が配置されている。そして、リング状の固定子１１２は圧電体からなり、図示の矢印で示す方向に分極されている。すなわち、分極方向が異なる複数の領域が、周方向において分散形成されている。
【特許文献１】特開平６−３３９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示す超音波モータ１０１では、上記のように、固定子１０２は複雑な形状を有する。従って、ＰＺＴを用いて、固定子１０２や支持部材１０５を一体に形成することができるとされているが、このような成形は現実には非常に困難であった。加えて、複数の圧電素子１０４の電極１０４ｂ，１０４ｃに対し、ボンディングワイヤーなどを用いた複雑な配線が必要であった。従って、配線作業が煩雑であり、かつ部品点数が多くなるという問題があった。
【００１２】
他方、図１３示す超音波モータ１１１においても、リング状の固定子１１２の外周面に設けられた複数の電極１１４及び内周面に設けられた複数の電極１１５に多数のボンディングワイヤーを接続しなければならなかった。そのため、配線作業が煩雑であり、かつ部品点数が多くなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、ステータにおける煩雑な配線作業を省略することができ、しかも部品点数を少なくすることができ、従って、小型化を進めることができるとともに、信頼性に優れた圧電モータ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部が一面に設けられたステータとを備え、前記ステータが、前記接触部が設けられた前記一面を有するステータ本体と、前記ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に積層された複数の圧電素子と、前記ステータ本体と一体に設けられており、かつ前記複数の圧電素子を外部に電気的に接続するための複数の電極が形成された電極配線板と、前記複数の圧電素子と前記電極配線板上の前記複数の電極とを電気的に接続しており、前記ステータ本体表面から前記電極に至る導電膜からなる複数の配線とを備える、圧電モータが提供される。
【００１５】
本発明に係る圧電モータでは、好ましくは、前記複数の圧電素子が、それぞれ、セラミックスよりなり、対向し合う第１，第２の面を有する圧電板と、圧電板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極とを備え、前記複数の圧電素子と前記ステータ本体とが一体焼成により形成されている。その場合には、圧電モータの組み立てに際しての部品点数をより一層少なくすることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電モータの他の特定の局面では、前記ステータ本体に連結された支持部材がさらに備えられている。この場合には、支持部材を他の部材や設置場所に連結することにより、ステータの動作にあまり影響を与えることなく、圧電モータを他の部材や設置場所に固定することができる。
【００１７】
本発明に係る圧電モータのより限定的な局面では、前記支持部材がセラミックスからなり、前記ステータ本体と一体焼成により一体化されている。この場合には、支持部材もステータ本体と一体化されているので、組み立てに際しての部品点数を少なくすることができる。
【００１８】
本発明に係る圧電モータのさらに他の特定の局面では、前記圧電素子の第２の電極が前記ステータ本体の前記一面または反対側の面に固着されている。この場合には、圧電モータの厚みを薄くすることができるとともに、圧電素子をステータ本体と容易に一体化することができる。
【００１９】
本発明に係る圧電モータのさらに別の特定の局面によれば、前記ステータ本体が中央に開口を有するリング状の形状を有し、前記電極配線板が前記ステータ本体の前記開口よりも小さな形状を有し、かつ前記ステータ本体のリング状の開口内に前記電極配線板が配置されている。この場合には、圧電モータの小型化を進めることができる。
【００２０】
本発明に係る圧電モータの製造方法は、本発明に従って構成された圧電モータの製造方法であって、前記複数のステータ本体が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体中の各ステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意する工程と、前記マザーの構造体を切断し、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得る工程と、前記ステータと、前記ロータとを組み合わせる工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る圧電モータでは、ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に複数の圧電素子が積層されており、かつ電極配線板がステータ本体と一体化されており、複数の圧電素子と電極配線上の複数の電極とがステータ本体表面から電極に至る導電膜からなる複数の配線により電気的に接続されているため、圧電モータの製造に際してのボンディングワイヤーなどを用いた煩雑な配線作業を省略することができる。しかも、組み立てに際しての部品点数の低減を図ることができる。従って、小型化を進めることができ、かつ圧電モータの信頼性を高めることが可能となる。
【００２２】
本発明に係る圧電モータの製造方法では、マザーのステータ本体と、該マザーのステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意し、該マザーの構造体を切断するだけで、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得ることができるので、本発明の圧電モータを効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モータのステータを示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、ステータ１は、リング状のステータ本体２を有する。リング状のステータ本体２は、外周及び内周が略八角形の形状を有する。ステータ本体２は、上面２ａと、上面２ａと反対側の面である下面２ｂとを有する。上面２ａ上において、周方向に、複数の圧電素子３が積層され、固定されている。
【００２６】
圧電素子３は、セラミックスよりなる圧電板３ａと、圧電板３ａの第１の面に形成された第１の電極３ｂと、第１の面とは反対側の第２の面に形成された第２の電極３ｃとを有する。圧電板３ａは、圧電セラミックスからなり、本実施形態では、厚み方向に分極されている。もっとも、圧電板３ａの分極方向はこれに限定されるものではない。
【００２７】
圧電素子３は、第２の電極３ｂ側からステータ本体２の上面２ａに積層され、一体化されている。本実施形態では、ステータ本体２と、圧電素子３とは、後述するように一体焼成技術により一体化されている。
【００２８】
また、ステータ本体２の上面２ａにおいては、隣り合う圧電素子３，３間に複数の突起４が立設されている。突起４はその先端がロータに接触され、ロータを駆動する駆動部を構成している。
【００２９】
上記複数の突起４は、ステータ本体２と同じ材料により一体焼成によって一体的に構成されている。
【００３０】
リング状のステータ本体２内には、電極配線板５が配置されている。本実施形態では、電極配線板５は、リング状の形状を有する。そして、リング状の電極配線板の外形は、リング状のステータ本体２の開口部よりも小さくされている。従って、電極配線板５が、ステータ本体２の開口部内に配置されている。電極配線板５をステータ本体２の開口の内側に配置することができるので、ステータ１の小型化を進めることができる。なお、電極配線板５は、リング状でなくてもよい。
【００３１】
電極配線板５は外周縁から径方向外側に延びる複数本の連結部５ａを有する。連結部５ａの先端がステータ本体２の内側面に連結されている。電極配線板５の上面には、複数の電極６が配置されている。複数の電極６は、圧電素子３の第１の電極３ｂまたは第２の電極３ｃに、複数の配線７により電気的に接続されている。この配線７は、導電膜からなり、ステータ本体２の上面２ａから内側面に延び、連結部５ａの上面を経て、電極配線板５に至っている。この配線７は、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成された導電膜からなる。また、電極６についても、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成されている。
【００３２】
本実施形態の圧電モータでは、ステータ１が上記のような構造を有するため、複数の圧電素子３の第１，第２の電極３ｂ，３ｃを電気的に接続するために、多数のボンディングワイヤーを用いた複雑な配線作業を必要としない。加えて、多数のボンディングワイヤーを必要としないので、組み立てに際しての部品点数も少なくすることができる。
【００３３】
加えて、上記ステータ本体２、圧電素子３、突起４及び電極配線板５が、セラミックス一体焼成技術により得ることができるので、製造工程を簡略化することができる。これを、図２〜図５を参照してより具体的に説明する。
【００３４】
図２は、ステータ１から、上記電極６及び配線７を除去した状態を示す斜視図であり、図３はその一部の断面構造を示す部分切欠断面斜視図である。図２及び図３から明らかなように、電極配線板５は、ステータ本体２よりも厚みが薄くされている。そして、上記連結部５ａは、ステータ本体２の内側面の中間高さ位置において、ステータ本体２の内側面に連結されている。また、連結部５ａは、リング状の電極配線板５の本体部分と同じ厚みを有し、かつ同一平面上において連ねられている。従って、電極配線板５は、リング上のステータ本体２の内側の開口部において、ステータ本体２の厚み方向において、中間の位置に存在する。
【００３５】
ステータ１の製造方法をより具体的に説明する。図２では、電極が形成される前のステータ１が示されていたが、本実施形態の製造方法では、上記電極形成前の複数のステータ１が連ねられたマザーの構造体をまず用意する。図５は、マザーの構造体１１を示す斜視図である。マザーの構造体１１では、図２に示した複数のステータ１が面方向においてマトリクス状に連ねられている。このような構造は、セラミックス一体焼成技術を用いることにより得ることができる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、上記ステータ本体２、圧電素子３、複数の突起４及び電極配線板５が、セラミックス一体焼成技術を用いて成形される。この場合、第１，第２の電極３ｂ，３ｃは、前述したように、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成されるが、該焼き付けは、セラミックスの一体焼成に際し行われる。圧電板３ａを構成するセラミックス材料は、圧電素子３に適した適宜の圧電セラミックス、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを用いることができる。もっとも、他の圧電セラミックスを用いてもよい。
【００３７】
ステータ本体２、突起４及び電極配線板５は、上記圧電板３ａを形成している圧電セラミックスと同じ圧電セラミックスを用いて形成されてもよい。その場合には、セラミックス材料の種類を少なくすることができ、かつ一体焼成に際しての焼成条件のコントロールが容易である。
【００３８】
もっとも、ステータ本体２、突起４及び電極配線板５は、それぞれの機能に応じたセラミックス材料により形成されてもよい。例えば、ステータ本体２は、機械的強度に優れたＡｌ２Ｏ３などの絶縁性セラミックスを用いて形成されてもよい。突起４についても同様に、Ａｌ２Ｏ３などの機械的強度に優れた絶縁性セラミックスにより構成されることが望ましい。
【００３９】
他方、電極配線板５については、電極６や配線７が表面に形成されるので、圧電効果等が生じないように、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁性セラミックスにより形成されることが望ましい。
【００４０】
もっとも、ステータ本体２、突起４及び電極配線板５を構成するセラミックスを、圧電板３ａを形成するための圧電セラミックスと異なるセラミックスとした場合には、セラミックス材料の種類は増加することとなる。
【００４１】
また、本実施形態の製造方法では、圧電素子３の上面に位置する第１の電極３ｂも、上記一体焼成により形成されていたが、一体焼成後に、上面に形成される第１の電極３ｂを導電ペーストの塗布・焼き付け等により形成してもよい。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、図５に示すマザーの構造体１１を得た後に、上記複数の電極６及び複数の配線７を形成する。複数の電極６及び配線７は、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成することができる。もっとも、複数の電極６及び配線７についても、マザーの構造体１１を得るための一体焼成に際し、電極３ｂ，３ｃを形成してもよい。すなわち、焼成前に導電ペーストをパターン印刷し、焼成に際して焼き付けることにより、電極６及び配線７を形成してもよい。
【００４３】
次に、マザーの構造体１１を厚み方向に切断することにより、図１に示す個々のステータ１を得ることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、複数のステータ本体２が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体において各ステータ本体２に一体化された複数の圧電素子３とを有するマザーの構造体１１を用意し、切断するだけで、ステータ本体２に複数の圧電素子３が固定された個々のステータ１を効率良く得ることができる。よって、該ステータとロータとを組み合わせることにより、比較的安全な工程を得るだけで圧電モータを得ることができる。
【００４４】
図４は、上記複数の電極６及び配線７の配置を略図的に示す模式的平面図である。各圧電素子３の第１の電極及び第２の電極３ｂ，３ｃに、それぞれ、配線７の一端が接続され、配線７の他端が、電極配線板５上に形成された電極６に電気的に接続されている。
【００４５】
なお、上記実施形態の圧電モータでは、電極配線板５を外部の部材に連結することにより外部の部材に固定される。それによって、外部からの振動等に影響されずに、ステータ１を確実に所望の態様で振動させることができる。
【００４６】
電極配線板５を外部に連結するためには、好ましくは、図６に示すように、電極配線板５の下面に支持部材８を連結することが望ましい。支持部材８は、円筒状支持部８ａと、円筒状支持部８ａの上面において、円筒状支持部８ａよりも外径が小さい嵌合部８ｂとを有する。嵌合部８ｂは、電極配線板５に嵌合されている。また、円筒状支持部８ａの上方端面８ｃが、電極配線板５の下面に接触されている。上記嵌合部８ｂの高さは、電極配線板５の厚みに等しくされている。そのため、嵌合部８ｂの上面と、電極配線板５の上面とを面一とすることができ、より確実に支持部材８により電極配線板５を支持することができる。もっとも、嵌合部８ｂの高さは特に限定されず、また嵌合部８ｂは設けられずともよい。
【００４７】
また、円筒状支持部８ａの下端においては、外周から径方向外側に延びるベース８ｄが設けられている。ベース８ｄが、圧電モータを設置する部分に取り付けられる部分に相当する。もっとも、ベース８ｄは必ずしも設けられずともよい。
【００４８】
図６に示すように、上記ステータ本体２の上方に突出された突起４に接触するように、一点鎖線で示すロータ９が配置される。このロータ９と、前述したステータ１とを組み合わせることにより本実施形態の圧電モータが構成される。ロータ９は、上記複数の突起４で回転駆動され得る限り、適宜の平面形状を有することができる。例えば、ロータ９は、円環などのリング状の形状を有していてもよく、また円盤や多角形板であってもよい。
【００４９】
図７は、本実施形態の圧電モータの駆動原理を説明するための模式的平面図である。
【００５０】
対向し合う一対の圧電素子を第１，第２の圧電素子３Ａ，３Ｂの圧電体は、厚み方向において逆方向となるように分極処理されている。同様に、対向し合う第３，第４の圧電素子３Ｃ，３Ｄの圧電体も、厚み方向において逆方向において分極処理されている。
【００５１】
圧電素子３Ａ〜３Ｄの内、対向し合う第１，第２の圧電素子３Ａ，３Ｂが、Ａ相駆動部を構成するための圧電素子であり、第３，第４の圧電素子３Ｃ，３Ｄは、Ｂ相駆動部を構成するための圧電素子である。Ａ相駆動部については、圧電素子にＡ＋またはＡ−を付して示し、Ｂ相駆動部を構成する圧電素子についてはＢ＋またはＢ−を付している。Ａ＋とＡ−とは、圧電体が、厚み方向において逆方向に分極されていることを意味する。Ｂ相駆動部についても同様に構成されている。
【００５２】
上記第１〜第４の圧電素子３Ａ〜３Ｄは矩形の平面形状を有する。従って、安価にかつ効率良く製造することができる。もっとも、本発明においては、圧電素子３Ａ〜３Ｄは、矩形以外の平面形状、例えば扇形などの平面形状を有していてもよい。圧電素子３Ａ〜３Ｄは、同一の平面形状を有する。圧電素子３Ａ〜３Ｄの内、圧電素子３Ａを代表して説明することとする。
【００５３】
圧電素子３Ａの第１，第２の短辺の中点と中心Ｏとを結ぶ仮想線を、それぞれ、仮想線Ｅ１，Ｅ２とする。仮想線Ｅ１，Ｅ２のなす角度、すなわち中心角は６０°である。言い換えれば、圧電素子３Ａの第１，第２の短辺の中点間の距離Ｌは、上記中心角６０°に対応する。本実施形態では、３波の定在波が励振され、合成されて３波の進行波が得られる。距離Ｌは、３波の進行波の波長の長さに対応する中心角をλθとしたときに、λθ／２の中心角に対応する寸法とされている。第２〜第４の圧電素子３Ａ〜３Ｄの寸法も同じとされている。
【００５４】
上記圧電素子の寸法を中心角で規定するのは、圧電素子の上記寸法は、受信からの径方向距離によって変動することによる。すなわち、前述した仮想線Ｅ１，Ｅ２間の距離は、径方向位置によって変化するため、圧電素子の寸法は、中心角を基準にして表現されている。
【００５５】
なお、本明細書においては、上記周方向とは、振動体において発生される２つの定在波及び該２つの定在波の合成により生じる進行波が周回する方向をいうものとする。また、上記中心角を規定するうえでの中心とは、前述した進行波の周回する方向の中心をいうものとする。
【００５６】
そして、隣り合う圧電素子間の間隔、すなわち上記周方向に沿う寸法は、上記中心角で３０°に相当する。例えば、図７の仮想線Ｅ２と、圧電素子３Ａに隣り合う圧電素子３Ｃの圧電素子３Ａ側の短辺の中点とを中心Ｏとを結ぶ仮想線をＥ３との間隔は、中心角でλθ／４＝３０°である。
【００５７】
従って、隣り合う圧電素子間は、周方向において中心角でλθ／４隔てられていることとなる。
【００５８】
駆動に際し弾性体よりなるリング状のステータ本体２において進行波が発生すると、突起４の先端が楕円運動することとなる。従って、突起４の先端に圧接されているロータ９が回転駆動される。
【００５９】
図８は、本発明の第２の実施形態の圧電モータで用いられるステータを示す斜視図であり、図９は図８とは異なる角度から見たステータの斜視図である。第２の実施形態の圧電モータのステータ２１は、第１の実施形態と同様に、外周縁が八角形のリング状のステータ本体２を有し、ステータ本体２の上面２ａに複数の圧電素子３が積層され、固定された構造を有する。異なるところは、円柱状の突起４に代えて、一対の角柱状の突起４ａ，４ｂが隣り合う圧電素子３，３間に配置されていることと、支持部材の形状が異なる点にある。その他の点については同一であるため、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図８及び図９に示すように、ここでは、隣り合う圧電素子３，３間に、一対の角柱状の突起４ａ，４ｂが立設されている。このように、ロータを駆動するための接触部としての突起は隣り合う圧電素子３，３間で複数本設けられてもよい。また、円柱状でなく、角柱状などの任意の形状の突起を用いることができる。
【００６１】
さらに図８〜図１０に示すように、本実施形態では、電極配線板５に、複数本の支持部材２２が連結されている。各支持部材２２は、電極配線板５の下面から下方に延びる第１の部分２２ａと、第１の部分２２ａの下端から水平方向かつ外側方向に延びる第２の部分２２ｂと、第２の部分２２ｂの外側端から下方に延びる第３の部分２２ｃとを有する。第３の部分２２ｃの下端が、ベース２３に連結されている。
【００６２】
このように、本発明における圧電モータの支持部は、電極配線板５を機械的に支持するのに適した様々な形状とされ得る。
【００６３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ステータ本体２、圧電素子３、複数の突起４ａ，４ｂ及び支持部材２２がセラミックス一体焼成技術により得られる。従って、部品点数の低減及び製造工程の簡略化を果たすことができる。
【００６４】
より具体的には、図１１に示すマザーの構造体２４を用意する。このマザーの構造体２４では、図８に示した複数のステータ２１の複数の電極及び配線を除いた構造が連ねられている。従って、マザーの構造体２４を経た後に、上記複数の電極６及び複数の配線７を形成し、厚み方向にマザーの構造体２４を切断することにより、個々のステータ２１を効率良く得ることができる。そして、図１０に上方に略図的に示すように、ロータを組み合わせることにより、圧電モータを得ることができる。
【００６５】
第２の実施形態においても、上記ステータ本体２、圧電素子３、突起４ａ，４ｂ、及び支持部材２２をセラミックス一体焼成技術で得ることにより、製造工程の簡略化及び部品点数の低減を果たすことができる。また、第２の実施形態においても、各部材を構成するセラミックス材料については、同種の材料を用いてもよく、異なる種類のセラミックスを用いてもよい。
【００６６】
また、第１，第２の実施形態では、支持部材８，２２もまた、ステータ本体２の焼成工程において一体に焼成したが、支持部材は、ステータを経た後にステータに接合することにより一体化してもよい。
【００６７】
また、複数の圧電素子３についても、ステータ本体２を経た後に、複数の圧電素子を接合し、一体化してもよい。もっとも、好ましくは、上記第１，第２の実施形態のように、複数の圧電素子３を、ステータ本体２と一体焼成技術により得ることにより、組み立てに際しての部品点数の低減及び製造工程の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の圧電モータで用いられるステータを示す斜視図である。
【図２】図１に示したステータから電極及び配線を取り除いた状態を示す斜視図であるぁ
【図３】図２に示したステータの要部を説明するための部分断面斜視図である。
【図４】図１に示した実施形態で用いられているステータの電極及び配線構造を模式的に示す平面図である。
【図５】図１に示したステータを得るのに用意されるマザーの構造体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の圧電モータの略図的断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの動作原理を説明するための模式的平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る圧電モータに用いられるステータを説明するための斜視図である。
【図９】図８に示したステータを別の角度から示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の圧電モータを説明するための模式的断面図である。
【図１１】第２の実施形態において用意されるマザーの構造体を示す斜視図である。
【図１２】従来の超音波モータの一例を説明するための部分切欠斜視図である。
【図１３】従来の超音波モータの他の例を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…ステータ
２…ステータ本体
２ａ…上面
２ｂ…下面
３…圧電素子
３ａ…圧電板
３ｂ…第１の電極
３ｃ…第２の電極
３Ａ〜３Ｄ…圧電素子
４…突起
４ａ，４ｂ…突起
５…電極配線板
５ａ…連結部
６…電極
７…配線
８…支持部材
８ａ…円筒状支持部
８ｂ…嵌合部
８ｃ…上方端面
８ｄ…ベース
９…ロータ
１１…構造体
２１…ステータ
２２…支持部材
２２ａ…第１の部分
２２ｂ…第２の部分
２２ｃ…第３の部分
２３…ベース
２４…構造体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子を用いた圧電モータに関し、より詳細には、複数の圧電素子が搭載されているステータを振動させて、ステータに接触されるロータを駆動する圧電モータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電効果により生じる超音波振動を利用した圧電モータが種々提案されている。圧電モータは、圧電素子により生じる超音波振動を利用するため、超音波モータとも称されている。
【０００３】
例えば、下記の特許文献１には、図１２に示す超音波モータが開示されている。
【０００４】
図１２に示す超音波モータ１０１は、固定子１０２と、固定子１０２に接触され、移動される移動子１０３とを有する。固定子１０２には、複数の圧電素子１０４が固定されている。圧電素子１０４は、圧電体１０４ａと、圧電体１０４ａの両端面に設けられた電極１０４ｂ，１０４ｃとを有する。
【０００５】
固定子１０２は、水平方向に延びる固定子本体１０２ａを有する。この固定子本体１０２ａから下方に突出するように、複数の突起１０２ｂが設けられている。この複数の突起１０２ｂの側面に圧電素子１０４が一体化されている。
【０００６】
他方、固定子本体１０２ａの上面においても、複数の突起１０２ｃが形成されている。突起１０２ｃは、作用部を構成している。突起１０２ｃの先端が、移動子１０３に接触されている。
【０００７】
また、上記固定子本体１０２ａは、支持部材１０５に連ねられている。支持部材１０５は、上記固定子本体１０２ａの側面に連結されている支持部１０５ａと、他の部材に固定するための固定部１０５ｂとを有する。固定部１０５ｂにおいて、超音波モータ１０１が他の部材や設置場所に固定される。
【０００８】
上記固定子１０２、圧電体１０４ａ及び支持部材１０５は、チタン酸ジルコン酸鉛からなり一体に構成されている。
【０００９】
ここでは、圧電素子１０４ａが圧電効果により励振されると、それによって突起１０２ｃが振動し、該振動により移動子１０３がその長さ方向に移動される。
【００１０】
他方、特許文献１には、図１３に示すリング状の超音波モータも開示されている。リング状の超音波モータ１１１では、リング状の固定子１１２が、リング状の固定子１１２の開口部に配置された支持部材１１３により支持されている。すなわち、支持部材１１３は、固定子１１２の内周面に連結された支持部１１３ａと、支持部１１３ａの内側に設けられた固定部１１３ｂとを有する。固定部１１３ｂが、他の部材や設置場所に固定される部分である。ここでは、リング状の固定子１１２の外周面に複数の電極１１４が設けられており、内周面に電極１１４と部分的に対向する複数の電極１１５が配置されている。そして、リング状の固定子１１２は圧電体からなり、図示の矢印で示す方向に分極されている。すなわち、分極方向が異なる複数の領域が、周方向において分散形成されている。
【特許文献１】特開平６−３３９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図１２に示す超音波モータ１０１では、上記のように、固定子１０２は複雑な形状を有する。従って、ＰＺＴを用いて、固定子１０２や支持部材１０５を一体に形成することができるとされているが、このような成形は現実には非常に困難であった。加えて、複数の圧電素子１０４の電極１０４ｂ，１０４ｃに対し、ボンディングワイヤーなどを用いた複雑な配線が必要であった。従って、配線作業が煩雑であり、かつ部品点数が多くなるという問題があった。
【００１２】
他方、図１３示す超音波モータ１１１においても、リング状の固定子１１２の外周面に設けられた複数の電極１１４及び内周面に設けられた複数の電極１１５に多数のボンディングワイヤーを接続しなければならなかった。そのため、配線作業が煩雑であり、かつ部品点数が多くなるという問題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、ステータにおける煩雑な配線作業を省略することができ、しかも部品点数を少なくすることができ、従って、小型化を進めることができるとともに、信頼性に優れた圧電モータ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明によれば、ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部が一面に設けられたステータとを備え、前記ステータが、前記接触部が設けられた前記一面を有するステータ本体と、前記ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に積層された複数の圧電素子と、前記ステータ本体と一体に設けられており、かつ前記複数の圧電素子を外部に電気的に接続するための複数の電極が形成された電極配線板と、前記複数の圧電素子と前記電極配線板上の前記複数の電極とを電気的に接続しており、前記ステータ本体表面から前記電極に至る導電膜からなる複数の配線とを備える、圧電モータが提供される。
【００１５】
本発明に係る圧電モータでは、好ましくは、前記複数の圧電素子が、それぞれ、セラミックスよりなり、対向し合う第１，第２の面を有する圧電板と、圧電板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極とを備え、前記複数の圧電素子と前記ステータ本体とが一体焼成により形成されている。その場合には、圧電モータの組み立てに際しての部品点数をより一層少なくすることができる。
【００１６】
本発明に係る圧電モータの他の特定の局面では、前記ステータ本体に連結された支持部材がさらに備えられている。この場合には、支持部材を他の部材や設置場所に連結することにより、ステータの動作にあまり影響を与えることなく、圧電モータを他の部材や設置場所に固定することができる。
【００１７】
本発明に係る圧電モータのより限定的な局面では、前記支持部材がセラミックスからなり、前記ステータ本体と一体焼成により一体化されている。この場合には、支持部材もステータ本体と一体化されているので、組み立てに際しての部品点数を少なくすることができる。
【００１８】
本発明に係る圧電モータのさらに他の特定の局面では、前記圧電素子の第２の電極が前記ステータ本体の前記一面または反対側の面に固着されている。この場合には、圧電モータの厚みを薄くすることができるとともに、圧電素子をステータ本体と容易に一体化することができる。
【００１９】
本発明に係る圧電モータのさらに別の特定の局面によれば、前記ステータ本体が中央に開口を有するリング状の形状を有し、前記電極配線板が前記ステータ本体の前記開口よりも小さな形状を有し、かつ前記ステータ本体のリング状の開口内に前記電極配線板が配置されている。この場合には、圧電モータの小型化を進めることができる。
【００２０】
本発明に係る圧電モータの製造方法は、本発明に従って構成された圧電モータの製造方法であって、前記複数のステータ本体が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体中の各ステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意する工程と、前記マザーの構造体を切断し、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得る工程と、前記ステータと、前記ロータとを組み合わせる工程とを備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る圧電モータでは、ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に複数の圧電素子が積層されており、かつ電極配線板がステータ本体と一体化されており、複数の圧電素子と電極配線上の複数の電極とがステータ本体表面から電極に至る導電膜からなる複数の配線により電気的に接続されているため、圧電モータの製造に際してのボンディングワイヤーなどを用いた煩雑な配線作業を省略することができる。しかも、組み立てに際しての部品点数の低減を図ることができる。従って、小型化を進めることができ、かつ圧電モータの信頼性を高めることが可能となる。
【００２２】
本発明に係る圧電モータの製造方法では、マザーのステータ本体と、該マザーのステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意し、該マザーの構造体を切断するだけで、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得ることができるので、本発明の圧電モータを効率良く製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モータのステータを示す斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、ステータ１は、リング状のステータ本体２を有する。リング状のステータ本体２は、外周及び内周が略八角形の形状を有する。ステータ本体２は、上面２ａと、上面２ａと反対側の面である下面２ｂとを有する。上面２ａ上において、周方向に、複数の圧電素子３が積層され、固定されている。
【００２６】
圧電素子３は、セラミックスよりなる圧電板３ａと、圧電板３ａの第１の面に形成された第１の電極３ｂと、第１の面とは反対側の第２の面に形成された第２の電極３ｃとを有する。圧電板３ａは、圧電セラミックスからなり、本実施形態では、厚み方向に分極されている。もっとも、圧電板３ａの分極方向はこれに限定されるものではない。
【００２７】
圧電素子３は、第２の電極３ｂ側からステータ本体２の上面２ａに積層され、一体化されている。本実施形態では、ステータ本体２と、圧電素子３とは、後述するように一体焼成技術により一体化されている。
【００２８】
また、ステータ本体２の上面２ａにおいては、隣り合う圧電素子３，３間に複数の突起４が立設されている。突起４はその先端がロータに接触され、ロータを駆動する駆動部を構成している。
【００２９】
上記複数の突起４は、ステータ本体２と同じ材料により一体焼成によって一体的に構成されている。
【００３０】
リング状のステータ本体２内には、電極配線板５が配置されている。本実施形態では、電極配線板５は、リング状の形状を有する。そして、リング状の電極配線板の外形は、リング状のステータ本体２の開口部よりも小さくされている。従って、電極配線板５が、ステータ本体２の開口部内に配置されている。電極配線板５をステータ本体２の開口の内側に配置することができるので、ステータ１の小型化を進めることができる。なお、電極配線板５は、リング状でなくてもよい。
【００３１】
電極配線板５は外周縁から径方向外側に延びる複数本の連結部５ａを有する。連結部５ａの先端がステータ本体２の内側面に連結されている。電極配線板５の上面には、複数の電極６が配置されている。複数の電極６は、圧電素子３の第１の電極３ｂまたは第２の電極３ｃに、複数の配線７により電気的に接続されている。この配線７は、導電膜からなり、ステータ本体２の上面２ａから内側面に延び、連結部５ａの上面を経て、電極配線板５に至っている。この配線７は、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成された導電膜からなる。また、電極６についても、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成されている。
【００３２】
本実施形態の圧電モータでは、ステータ１が上記のような構造を有するため、複数の圧電素子３の第１，第２の電極３ｂ，３ｃを電気的に接続するために、多数のボンディングワイヤーを用いた複雑な配線作業を必要としない。加えて、多数のボンディングワイヤーを必要としないので、組み立てに際しての部品点数も少なくすることができる。
【００３３】
加えて、上記ステータ本体２、圧電素子３、突起４及び電極配線板５が、セラミックス一体焼成技術により得ることができるので、製造工程を簡略化することができる。これを、図２〜図５を参照してより具体的に説明する。
【００３４】
図２は、ステータ１から、上記電極６及び配線７を除去した状態を示す斜視図であり、図３はその一部の断面構造を示す部分切欠断面斜視図である。図２及び図３から明らかなように、電極配線板５は、ステータ本体２よりも厚みが薄くされている。そして、上記連結部５ａは、ステータ本体２の内側面の中間高さ位置において、ステータ本体２の内側面に連結されている。また、連結部５ａは、リング状の電極配線板５の本体部分と同じ厚みを有し、かつ同一平面上において連ねられている。従って、電極配線板５は、リング上のステータ本体２の内側の開口部において、ステータ本体２の厚み方向において、中間の位置に存在する。
【００３５】
ステータ１の製造方法をより具体的に説明する。図２では、電極が形成される前のステータ１が示されていたが、本実施形態の製造方法では、上記電極形成前の複数のステータ１が連ねられたマザーの構造体をまず用意する。図５は、マザーの構造体１１を示す斜視図である。マザーの構造体１１では、図２に示した複数のステータ１が面方向においてマトリクス状に連ねられている。このような構造は、セラミックス一体焼成技術を用いることにより得ることができる。
【００３６】
すなわち、本実施形態では、上記ステータ本体２、圧電素子３、複数の突起４及び電極配線板５が、セラミックス一体焼成技術を用いて成形される。この場合、第１，第２の電極３ｂ，３ｃは、前述したように、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成されるが、該焼き付けは、セラミックスの一体焼成に際し行われる。圧電板３ａを構成するセラミックス材料は、圧電素子３に適した適宜の圧電セラミックス、例えばチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスを用いることができる。もっとも、他の圧電セラミックスを用いてもよい。
【００３７】
ステータ本体２、突起４及び電極配線板５は、上記圧電板３ａを形成している圧電セラミックスと同じ圧電セラミックスを用いて形成されてもよい。その場合には、セラミックス材料の種類を少なくすることができ、かつ一体焼成に際しての焼成条件のコントロールが容易である。
【００３８】
もっとも、ステータ本体２、突起４及び電極配線板５は、それぞれの機能に応じたセラミックス材料により形成されてもよい。例えば、ステータ本体２は、機械的強度に優れたＡｌ２Ｏ３などの絶縁性セラミックスを用いて形成されてもよい。突起４についても同様に、Ａｌ２Ｏ３などの機械的強度に優れた絶縁性セラミックスにより構成されることが望ましい。
【００３９】
他方、電極配線板５については、電極６や配線７が表面に形成されるので、圧電効果等が生じないように、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁性セラミックスにより形成されることが望ましい。
【００４０】
もっとも、ステータ本体２、突起４及び電極配線板５を構成するセラミックスを、圧電板３ａを形成するための圧電セラミックスと異なるセラミックスとした場合には、セラミックス材料の種類は増加することとなる。
【００４１】
また、本実施形態の製造方法では、圧電素子３の上面に位置する第１の電極３ｂも、上記一体焼成により形成されていたが、一体焼成後に、上面に形成される第１の電極３ｂを導電ペーストの塗布・焼き付け等により形成してもよい。
【００４２】
本実施形態の製造方法では、図５に示すマザーの構造体１１を得た後に、上記複数の電極６及び複数の配線７を形成する。複数の電極６及び配線７は、導電ペーストの塗布・焼き付けにより形成することができる。もっとも、複数の電極６及び配線７についても、マザーの構造体１１を得るための一体焼成に際し、電極３ｂ，３ｃを形成してもよい。すなわち、焼成前に導電ペーストをパターン印刷し、焼成に際して焼き付けることにより、電極６及び配線７を形成してもよい。
【００４３】
次に、マザーの構造体１１を厚み方向に切断することにより、図１に示す個々のステータ１を得ることができる。従って、本実施形態の製造方法によれば、複数のステータ本体２が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体において各ステータ本体２に一体化された複数の圧電素子３とを有するマザーの構造体１１を用意し、切断するだけで、ステータ本体２に複数の圧電素子３が固定された個々のステータ１を効率良く得ることができる。よって、該ステータとロータとを組み合わせることにより、比較的安全な工程を得るだけで圧電モータを得ることができる。
【００４４】
図４は、上記複数の電極６及び配線７の配置を略図的に示す模式的平面図である。各圧電素子３の第１の電極及び第２の電極３ｂ，３ｃに、それぞれ、配線７の一端が接続され、配線７の他端が、電極配線板５上に形成された電極６に電気的に接続されている。
【００４５】
なお、上記実施形態の圧電モータでは、電極配線板５を外部の部材に連結することにより外部の部材に固定される。それによって、外部からの振動等に影響されずに、ステータ１を確実に所望の態様で振動させることができる。
【００４６】
電極配線板５を外部に連結するためには、好ましくは、図６に示すように、電極配線板５の下面に支持部材８を連結することが望ましい。支持部材８は、円筒状支持部８ａと、円筒状支持部８ａの上面において、円筒状支持部８ａよりも外径が小さい嵌合部８ｂとを有する。嵌合部８ｂは、電極配線板５に嵌合されている。また、円筒状支持部８ａの上方端面８ｃが、電極配線板５の下面に接触されている。上記嵌合部８ｂの高さは、電極配線板５の厚みに等しくされている。そのため、嵌合部８ｂの上面と、電極配線板５の上面とを面一とすることができ、より確実に支持部材８により電極配線板５を支持することができる。もっとも、嵌合部８ｂの高さは特に限定されず、また嵌合部８ｂは設けられずともよい。
【００４７】
また、円筒状支持部８ａの下端においては、外周から径方向外側に延びるベース８ｄが設けられている。ベース８ｄが、圧電モータを設置する部分に取り付けられる部分に相当する。もっとも、ベース８ｄは必ずしも設けられずともよい。
【００４８】
図６に示すように、上記ステータ本体２の上方に突出された突起４に接触するように、一点鎖線で示すロータ９が配置される。このロータ９と、前述したステータ１とを組み合わせることにより本実施形態の圧電モータが構成される。ロータ９は、上記複数の突起４で回転駆動され得る限り、適宜の平面形状を有することができる。例えば、ロータ９は、円環などのリング状の形状を有していてもよく、また円盤や多角形板であってもよい。
【００４９】
図７は、本実施形態の圧電モータの駆動原理を説明するための模式的平面図である。
【００５０】
対向し合う一対の圧電素子を第１，第２の圧電素子３Ａ，３Ｂの圧電体は、厚み方向において逆方向となるように分極処理されている。同様に、対向し合う第３，第４の圧電素子３Ｃ，３Ｄの圧電体も、厚み方向において逆方向において分極処理されている。
【００５１】
圧電素子３Ａ〜３Ｄの内、対向し合う第１，第２の圧電素子３Ａ，３Ｂが、Ａ相駆動部を構成するための圧電素子であり、第３，第４の圧電素子３Ｃ，３Ｄは、Ｂ相駆動部を構成するための圧電素子である。Ａ相駆動部については、圧電素子にＡ＋またはＡ−を付して示し、Ｂ相駆動部を構成する圧電素子についてはＢ＋またはＢ−を付している。Ａ＋とＡ−とは、圧電体が、厚み方向において逆方向に分極されていることを意味する。Ｂ相駆動部についても同様に構成されている。
【００５２】
上記第１〜第４の圧電素子３Ａ〜３Ｄは矩形の平面形状を有する。従って、安価にかつ効率良く製造することができる。もっとも、本発明においては、圧電素子３Ａ〜３Ｄは、矩形以外の平面形状、例えば扇形などの平面形状を有していてもよい。圧電素子３Ａ〜３Ｄは、同一の平面形状を有する。圧電素子３Ａ〜３Ｄの内、圧電素子３Ａを代表して説明することとする。
【００５３】
圧電素子３Ａの第１，第２の短辺の中点と中心Ｏとを結ぶ仮想線を、それぞれ、仮想線Ｅ１，Ｅ２とする。仮想線Ｅ１，Ｅ２のなす角度、すなわち中心角は６０°である。言い換えれば、圧電素子３Ａの第１，第２の短辺の中点間の距離Ｌは、上記中心角６０°に対応する。本実施形態では、３波の定在波が励振され、合成されて３波の進行波が得られる。距離Ｌは、３波の進行波の波長の長さに対応する中心角をλθとしたときに、λθ／２の中心角に対応する寸法とされている。第２〜第４の圧電素子３Ａ〜３Ｄの寸法も同じとされている。
【００５４】
上記圧電素子の寸法を中心角で規定するのは、圧電素子の上記寸法は、受信からの径方向距離によって変動することによる。すなわち、前述した仮想線Ｅ１，Ｅ２間の距離は、径方向位置によって変化するため、圧電素子の寸法は、中心角を基準にして表現されている。
【００５５】
なお、本明細書においては、上記周方向とは、振動体において発生される２つの定在波及び該２つの定在波の合成により生じる進行波が周回する方向をいうものとする。また、上記中心角を規定するうえでの中心とは、前述した進行波の周回する方向の中心をいうものとする。
【００５６】
そして、隣り合う圧電素子間の間隔、すなわち上記周方向に沿う寸法は、上記中心角で３０°に相当する。例えば、図７の仮想線Ｅ２と、圧電素子３Ａに隣り合う圧電素子３Ｃの圧電素子３Ａ側の短辺の中点とを中心Ｏとを結ぶ仮想線をＥ３との間隔は、中心角でλθ／４＝３０°である。
【００５７】
従って、隣り合う圧電素子間は、周方向において中心角でλθ／４隔てられていることとなる。
【００５８】
駆動に際し弾性体よりなるリング状のステータ本体２において進行波が発生すると、突起４の先端が楕円運動することとなる。従って、突起４の先端に圧接されているロータ９が回転駆動される。
【００５９】
図８は、本発明の第２の実施形態の圧電モータで用いられるステータを示す斜視図であり、図９は図８とは異なる角度から見たステータの斜視図である。第２の実施形態の圧電モータのステータ２１は、第１の実施形態と同様に、外周縁が八角形のリング状のステータ本体２を有し、ステータ本体２の上面２ａに複数の圧電素子３が積層され、固定された構造を有する。異なるところは、円柱状の突起４に代えて、一対の角柱状の突起４ａ，４ｂが隣り合う圧電素子３，３間に配置されていることと、支持部材の形状が異なる点にある。その他の点については同一であるため、同一部分については、同一の参照番号を付することにより、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図８及び図９に示すように、ここでは、隣り合う圧電素子３，３間に、一対の角柱状の突起４ａ，４ｂが立設されている。このように、ロータを駆動するための接触部としての突起は隣り合う圧電素子３，３間で複数本設けられてもよい。また、円柱状でなく、角柱状などの任意の形状の突起を用いることができる。
【００６１】
さらに図８〜図１０に示すように、本実施形態では、電極配線板５に、複数本の支持部材２２が連結されている。各支持部材２２は、電極配線板５の下面から下方に延びる第１の部分２２ａと、第１の部分２２ａの下端から水平方向かつ外側方向に延びる第２の部分２２ｂと、第２の部分２２ｂの外側端から下方に延びる第３の部分２２ｃとを有する。第３の部分２２ｃの下端が、ベース２３に連結されている。
【００６２】
このように、本発明における圧電モータの支持部は、電極配線板５を機械的に支持するのに適した様々な形状とされ得る。
【００６３】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、ステータ本体２、圧電素子３、複数の突起４ａ，４ｂ及び支持部材２２がセラミックス一体焼成技術により得られる。従って、部品点数の低減及び製造工程の簡略化を果たすことができる。
【００６４】
より具体的には、図１１に示すマザーの構造体２４を用意する。このマザーの構造体２４では、図８に示した複数のステータ２１の複数の電極及び配線を除いた構造が連ねられている。従って、マザーの構造体２４を経た後に、上記複数の電極６及び複数の配線７を形成し、厚み方向にマザーの構造体２４を切断することにより、個々のステータ２１を効率良く得ることができる。そして、図１０に上方に略図的に示すように、ロータを組み合わせることにより、圧電モータを得ることができる。
【００６５】
第２の実施形態においても、上記ステータ本体２、圧電素子３、突起４ａ，４ｂ、及び支持部材２２をセラミックス一体焼成技術で得ることにより、製造工程の簡略化及び部品点数の低減を果たすことができる。また、第２の実施形態においても、各部材を構成するセラミックス材料については、同種の材料を用いてもよく、異なる種類のセラミックスを用いてもよい。
【００６６】
また、第１，第２の実施形態では、支持部材８，２２もまた、ステータ本体２の焼成工程において一体に焼成したが、支持部材は、ステータを経た後にステータに接合することにより一体化してもよい。
【００６７】
また、複数の圧電素子３についても、ステータ本体２を経た後に、複数の圧電素子を接合し、一体化してもよい。もっとも、好ましくは、上記第１，第２の実施形態のように、複数の圧電素子３を、ステータ本体２と一体焼成技術により得ることにより、組み立てに際しての部品点数の低減及び製造工程の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の圧電モータで用いられるステータを示す斜視図である。
【図２】図１に示したステータから電極及び配線を取り除いた状態を示す斜視図であるぁ
【図３】図２に示したステータの要部を説明するための部分断面斜視図である。
【図４】図１に示した実施形態で用いられているステータの電極及び配線構造を模式的に示す平面図である。
【図５】図１に示したステータを得るのに用意されるマザーの構造体を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態の圧電モータの略図的断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る圧電モータの動作原理を説明するための模式的平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る圧電モータに用いられるステータを説明するための斜視図である。
【図９】図８に示したステータを別の角度から示す斜視図である。
【図１０】第２の実施形態の圧電モータを説明するための模式的断面図である。
【図１１】第２の実施形態において用意されるマザーの構造体を示す斜視図である。
【図１２】従来の超音波モータの一例を説明するための部分切欠斜視図である。
【図１３】従来の超音波モータの他の例を説明するための模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…ステータ
２…ステータ本体
２ａ…上面
２ｂ…下面
３…圧電素子
３ａ…圧電板
３ｂ…第１の電極
３ｃ…第２の電極
３Ａ〜３Ｄ…圧電素子
４…突起
４ａ，４ｂ…突起
５…電極配線板
５ａ…連結部
６…電極
７…配線
８…支持部材
８ａ…円筒状支持部
８ｂ…嵌合部
８ｃ…上方端面
８ｄ…ベース
９…ロータ
１１…構造体
２１…ステータ
２２…支持部材
２２ａ…第１の部分
２２ｂ…第２の部分
２２ｃ…第３の部分
２３…ベース
２４…構造体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部が一面に設けられたステータとを備え、
前記ステータが、前記接触部が設けられた前記一面を有するステータ本体と、前記ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に積層された複数の圧電素子と、前記ステータ本体と一体に設けられており、かつ前記複数の圧電素子を外部に電気的に接続するための複数の電極が形成された電極配線板と、前記複数の圧電素子と前記電極配線板上の前記複数の電極とを電気的に接続しており、前記ステータ本体表面から前記電極に至る導電膜からなる複数の配線とを備える、圧電モータ。
【請求項２】
前記複数の圧電素子が、それぞれ、セラミックスよりなり、対向し合う第１，第２の面を有する圧電板と、圧電板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極とを備え、前記複数の圧電素子と前記ステータ本体とが一体焼成により形成されている、請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項３】
前記ステータ本体に連結された支持部材をさらに備える、請求項１または２に記載の圧電モータ。
【請求項４】
前記支持部材がセラミックスからなり、前記ステータ本体と一体焼成により一体化されている、請求項３に記載の圧電モータ。
【請求項５】
前記圧電素子の第２の電極が前記ステータ本体の前記一面または反対側の面に固着されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項６】
前記ステータ本体が中央に開口を有するリング状の形状を有し、前記電極配線板が前記ステータ本体の中央の開口よりも小さな形状を有し、かつ前記ステータ本体のリング状の開口内に前記電極配線板が配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電モータの製造方法であって、前記複数のステータ本体が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体中の各ステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意する工程と、
前記マザーの構造体を切断し、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得る工程と、
前記ステータと、前記ロータとを組み合わせる工程とを備える、圧電モータの製造方法。
【請求項１】
ロータと、ロータを回転駆動するためにロータに接触される駆動部が一面に設けられたステータとを備え、
前記ステータが、前記接触部が設けられた前記一面を有するステータ本体と、前記ステータ本体の一面または該一面とは反対側の面に積層された複数の圧電素子と、前記ステータ本体と一体に設けられており、かつ前記複数の圧電素子を外部に電気的に接続するための複数の電極が形成された電極配線板と、前記複数の圧電素子と前記電極配線板上の前記複数の電極とを電気的に接続しており、前記ステータ本体表面から前記電極に至る導電膜からなる複数の配線とを備える、圧電モータ。
【請求項２】
前記複数の圧電素子が、それぞれ、セラミックスよりなり、対向し合う第１，第２の面を有する圧電板と、圧電板の第１，第２の面にそれぞれ形成された第１，第２の電極とを備え、前記複数の圧電素子と前記ステータ本体とが一体焼成により形成されている、請求項１に記載の圧電モータ。
【請求項３】
前記ステータ本体に連結された支持部材をさらに備える、請求項１または２に記載の圧電モータ。
【請求項４】
前記支持部材がセラミックスからなり、前記ステータ本体と一体焼成により一体化されている、請求項３に記載の圧電モータ。
【請求項５】
前記圧電素子の第２の電極が前記ステータ本体の前記一面または反対側の面に固着されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項６】
前記ステータ本体が中央に開口を有するリング状の形状を有し、前記電極配線板が前記ステータ本体の中央の開口よりも小さな形状を有し、かつ前記ステータ本体のリング状の開口内に前記電極配線板が配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電モータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電モータの製造方法であって、前記複数のステータ本体が連なったマザーのステータ本体と、マザーのステータ本体中の各ステータ本体に一体化された複数の圧電素子とを有するマザーの構造体を用意する工程と、
前記マザーの構造体を切断し、個々の圧電モータのステータ本体及び複数の圧電素子を有する個々のステータを得る工程と、
前記ステータと、前記ロータとを組み合わせる工程とを備える、圧電モータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１０−２２１６９（Ｐ２０１０−２２１６９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８２３０４（Ｐ２００８−１８２３０４）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]