超音波モータ用ロータ及び超音波モータ
【課題】鳴きの発生を容易に抑制することができ、かつ製造が容易な超音波モータ用ロータ及びそれを備える超音波モータを提供する。
【解決手段】超音波モータ用ロータ５０は、支持部材５３と、弾性体３４と接触する板状の接触部材５４とを備えている。支持部材５３は、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを有する。支持部材本体５３ａは、弾性体３４と対向する対向面５３ａ１を有する。第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、支持部材本体５３ａの対向面５３ａ１から弾性体３４側に延びている。接触部材５４は、第１の突起部５３ｂと第２の突起部５３ｃとにより、支持部材本体５３ａの対向面５３ａ１から離間して支持されている。
【解決手段】超音波モータ用ロータ５０は、支持部材５３と、弾性体３４と接触する板状の接触部材５４とを備えている。支持部材５３は、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを有する。支持部材本体５３ａは、弾性体３４と対向する対向面５３ａ１を有する。第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、支持部材本体５３ａの対向面５３ａ１から弾性体３４側に延びている。接触部材５４は、第１の突起部５３ｂと第２の突起部５３ｃとにより、支持部材本体５３ａの対向面５３ａ１から離間して支持されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ用ロータに関し、詳細には、超音波振動を発生させるステータの上に配置される超音波モータ用ロータ及びそれを備える超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１や特許文献２などにおいて、圧電効果を利用した超音波モータが提案されている。超音波モータは、小型化が可能であり、高回転速度が得やすく、かつ、駆動音を小さくし得るアクチュエータであるため、カメラ用レンズなどのアクチュエータとして、広く利用されている。
【０００３】
図１３は、特許文献１に記載の超音波モータの斜視図である。図１４は、特許文献１に記載の超音波モータのステータとロータとの接触部を拡大した断面図である。図１３に示すように、超音波モータ１００は、ステータ１０１と、ロータ１０２とを備えている。ステータ１０１は、弾性体１０１ａと、弾性体１０１ａの裏面に貼付されている圧電体１０１ｂと弾性支持部１０２ｃとを備えている。ロータ１０２は、弾性体１０１ａの上に配置されている。ロータ１０２は弾性支持部１０２ｃにより軸方向の弾性体１０１ａ側に付勢されている。ロータ１０２は、ロータ母材１０２ａと、スライダ材１０２ｂと弾性支持部１０２ｃとを備えている。ロータ１０２は弾性支持部１０２ｃにより軸方向の弾性体１０１ａ側に付勢されている。図１４に示すように、スライダ材１０２ｂは、横断面形状が台形である円板状に形成されており、下底面全体がロータ母材１０２ａに貼付されている。そして、スライダ材１０２ｂの上底面は、ステータ１０１の弾性体１０１ａに接触している。
【０００４】
超音波モータ１００では、圧電体１０１ｂが電圧印加され、圧電体１０１ｂが屈曲振動すると、弾性体１０１ａのロータ１０２側の表面に、進行性振動波が発生する。このため、進行性振動波により波うつ弾性体１０１ａの表面と、スライダ材１０２ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ１０２が移動される。その結果、ロータ１０２がステータ１０１に対して回転する。
【０００５】
図１５は、下記の特許文献３に記載の棒状超音波モータにおけるロータの模式的断面図である。図１５に示すように、ロータ２００は、ロータ本環２０１と、接触バネ部２０２とを備えている。接触バネ部２０２は、ロータ本環２０１に接続されている基部２０２ａと、基部２０２ａの先端に接続されているフランジ部２０２ｂと、フランジ部２０２ｂの先端に設けられており、ステータと接触する接触突起部２０２ｃとを有する。ロータ２００では、接触バネ部２０２を構成する部材の肉厚が、接触突起部２０２ｃから離れるに従って厚くされており、接触バネ部２０２の固有振動モードの全てのモードの固有振動数が、駆動周波数の２倍よりも大きくされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−７４１８２号公報
【特許文献２】特開２００２−５８２６２号公報
【特許文献３】特開平５−２１１７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、超音波モータ１００では、弾性体１０１ａの表面と、スライダ材１０２ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ１０２が駆動される。このため、超音波モータ１００の駆動時における弾性体１０１ａとスライダ材１０２ｂとの接触により駆動音が発生する。この駆動音の周波数と、ロータ１０２の共振周波数とが一致すると、大きな駆動音、すなわち、「鳴き」が生じることとなる。従って、超音波モータ１００では、ロータ１０２の共振周波数が駆動音の周波数と一致しないように、ロータ１０２の弾性支持部１０２ｃ及びスライダ材１０２ｂなどを設計する必要がある。
【０００８】
しかしながら、超音波モータ１００では、弾性支持部１０２ｃがロータ１０２ｂと一体に形成されるため、ロータ１０２の構成が複雑になる傾向があった。また、スライダ材１０２ｂの下底面全体がロータ母材１０２ａに貼付されているため、スライダ材１０２ｂによって共振周波数を調節することが困難であった。さらに、スライダ材１０２ｂの共振周波数の調整可能な範囲も小さかった。従って、超音波モータ１００では、簡単な構成で鳴きの発生を十分に抑制することが困難であった。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載のロータでは、接触バネ部２０２が一体に形成されているため、接触バネ部２０２の作製が困難であるばかりか、共振周波数の調製が困難であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータが振動子との接触平面のうねりに追従しやすく、高いモータ特性を有し、鳴きの発生を簡単な構成で容易に抑制することができ、かつ、製造が容易な超音波モータ用ロータ及びそれを備える超音波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超音波モータ用ロータは、振動素子と、振動素子に取り付けられた弾性体とを有するステータを備える超音波モータの弾性体に接触するように配置される超音波モータ用ロータである。本発明に係る超音波モータ用ロータは、支持部材と、弾性体と接触する板状の接触部材とを備えている。支持部材は、支持部材本体と、第１及び第２の突起部とを有する。支持部材本体は、弾性体と対向する対向面を有する。第１及び第２の突起部のそれぞれは、支持部材本体の対向面から弾性体側に延びている。接触部材は、第１の突起部と第２の突起部とにより、支持部材本体の対向面から離間して支持されている。
【００１２】
本発明に係る超音波モータ用ロータのある特定の局面において、支持部材本体は筒状であり、支持部材本体の対向面は、支持部材本体の端面により構成されており、第２の突起部は、第１の突起部に対して支持部材本体の半径方向外側に位置している。
【００１３】
本発明に係る超音波モータ用ロータの他の特定の局面において、接触部材は、矩形状に形成されており、接触部材は、支持部材本体の周方向に沿って複数配置されている。この構成によれば、接触部材の作製が容易となり、従って、超音波モータ用ロータの製造が容易となる。
【００１４】
本発明に係る超音波モータ用ロータの別の特定の局面において、接触部材は、接触部材本体と、接触部材本体から突起する突起部とを有しており、接触部材は、突起部において弾性体に接触する。
【００１５】
本発明に係る超音波モータ用ロータのさらに他の特定の局面において、突起部は、接触部材本体の中央部に位置している。この構成によれば、突起部がステータ側に押圧された際に、ステータと突起部との接触位置が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクが変動することを効果的に抑制することができる。
【００１６】
本発明に係る超音波モータは、上記本発明に係る超音波モータ用ロータを備えている。
【００１７】
本発明に係る超音波モータのある特定の局面において、振動素子は、圧電振動素子である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、弾性体と接触する接触部材は、板状に形成されており、第１の突起部と第２の突起部とにより、支持部材本体の対向面から離間して支持されているため、例えば、接触部材の厚さを変更したり、第１の突起部や第２の突起部の幅を調節したりすることにより、接触部材の共振周波数を容易に調節することができる。よって、鳴きの発生を簡単な構成で容易に抑制することができる。また、接触部材の共振周波数の調整可能な範囲が大きい。従って、駆動音の小さな超音波モータを容易に実現することができる。
【００１９】
また、本発明では、弾性体と接触する接触部材が支持部材とは別体に形成されているため、駆動音の小さな超音波モータ用ロータを容易かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る超音波モータの略図的断面図である。
【図２】ロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図３】ロータの略図的背面図である。
【図４】接触部材の共振周波数の調整を説明するための略図的断面図である。
【図５】接触部材の共振周波数の調整を説明するための略図的断面図である。
【図６】第２の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図７】第３の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図８】第４の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図９】第５の実施形態におけるロータの略図的背面図である。
【図１０】第６の実施形態におけるロータの略図的背面図である。
【図１１】第７の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図１２】変形例におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図１３】特許文献１に記載の超音波モータの斜視図である。
【図１４】特許文献１に記載の超音波モータのステータとロータとの接触部を拡大した断面図である。
【図１５】特許文献３に記載の棒状超音波モータにおけるロータの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波モータの略図的断面図である。図１に示すように、超音波モータ１は、ホルダ１０と、ステータ３０と、ロータ５０とを備えている。ホルダ１０は、円筒部１１と、第１及び第２のフランジ部１２，１３とを備えている。第１のフランジ部１２は、円筒部１１の一方側の端部から径方向外側に向かって延びている。一方、第２のフランジ部１３は、円筒部１１の他方側の端部から径方向外側に向かって延びている。第１及び第２のフランジ部１２，１３の少なくとも一方は、円筒部１１に対して着脱可能であってもよい。第１及び第２のフランジ部１２，１３の少なくとも一方を円筒部１１に対して着脱可能とすることにより、ステータ３０及びロータ５０の組み付けが容易となる。
【００２３】
ステータ３０は、円筒状に形成されており、円筒部１１の外側に配置されている。円筒部１１とステータ３０との間には、クリアランスが形成されている。ステータ３０は、円環状の付勢バネ３１と、円筒状の支持部材３２と、円筒状の圧電振動素子３３と、円筒状の弾性体３４とを備えている。支持部材３２は、第１のフランジ部１２に固定されている。支持部材３２と第１のフランジ部１２との間には、付勢バネ３１が配置されている。この付勢バネ３１によって支持部材３２並びにその上に形成されている圧電振動素子３３及び弾性体３４がロータ５０側に付勢されている。
【００２４】
支持部材３２の上には、圧電振動素子３３が取り付けられている。図示は省略するが、圧電振動素子３３は、厚み方向に分極された円筒状の圧電体と、圧電体の一方の端面に設けられた第１の電極と、圧電体の他方の端面に設けられた第２の電極とを備えている。
【００２５】
圧電体は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックなどの適宜の圧電材料により形成することができる。第１及び第２の電極は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属やこれらの金属のうちの１種以上を含む合金により形成することができる。
【００２６】
圧電振動素子３３の上には、弾性体３４が取り付けられている。弾性体３４は、圧電振動素子３３が駆動されることにより、表面に進行性振動波が発生する程度の弾性を有する部材である限りにおいて特に限定されない。弾性体３４は、例えば、金属、リン青銅などの合金、セラミック、シリコン材料または合成樹脂などにより形成することができる。なお、大きな進行性振動波が生じやすくなるように、弾性体３４のロータ５０側の表面３４ａには、弾性体３４の半径方向に延びる複数の溝が、周方向に沿って間隔をおいて形成されていてもよい。
【００２７】
ステータ３０の上部において、円筒部１１の外側には、ロータ５０が配置されている。ロータ５０と、円筒部１１との間には、クリアランスが形成されている。ロータ５０は、支持部材５３と、接触部材５４と、緩衝部材５２と、回転板５１とを備えている。回転板５１は、ベアリング１４を介して第２のフランジ部１３に取り付けられている。このため、ロータ５０は、ホルダ１０と、ホルダ１０に固定されているステータ３０とに対して円筒部１１の中心軸を中心として回転可能である。
【００２８】
回転板５１の材質は特に限定されないが、回転板５１は、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより形成することができる。
【００２９】
回転板５１には、ゴムなどの弾性体等により構成される緩衝部材５２を介して支持部材５３が取り付けられている。支持部材５３は、接触部材５４を支持するための部材である。図２に示すように、支持部材５３は、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを備えている。
【００３０】
図１に示すように、支持部材本体５３ａは、円筒状に形成されている。支持部材本体５３ａのステータ３０とは反対側の端部は、緩衝部材５２を介して回転板５１に接続されている。支持部材本体５３ａのステータ３０側の端面５３ａ１は、ステータ３０の弾性体３４と対向する対向面を構成している。なお、本発明において、支持部材本体は、筒状であればよく、円筒状でなくてもよい。すなわち、支持部材本体は、例えば、軸方向に貫通する貫通孔を有する多角柱状などであってもよい。
【００３１】
図２に示すように、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から弾性体３４側に延びている。第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃは、支持部材本体５３ａの径方向に沿って配列されている。より具体的には、第１の突起部５３ｂは、筒状に形成されている。そして、第１の突起部５３ｂは、端面５３ａ１の内周側縁部から弾性体３４側に垂直に延びている。第２の突起部５３ｃも、第１の突起部５３ｂと同様に筒状に形成されている。第２の突起部５３ｃの内径は、第１の突起部５３ｂの外径よりも大きい。第２の突起部５３ｃは、端面５３ａ１の外周側縁部から弾性体３４側に垂直に延びている。第１の突起部５３ｂと第２の突起部５３ｃとの間には、円環状の凹部５３ｄが形成されている。
【００３２】
なお、本発明において、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、端面５３ａ１から弾性体３４側に延びていればよく、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃの延びる方向と端面５３ａ１とは垂直でなくてもよい。例えば、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、端面５３ａ１から弾性体３４側に斜めに延びていてもよい。
【００３３】
支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとの材質は、特に限定されず、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを形成することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとは、一体に形成されている例について説明する。但し、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとは、別体に形成されていてもよい。
【００３５】
接触部材５４は、中央に同心円状の貫通孔が形成されている円板状に形成されている。接触部材５４は、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から離間して支持されている。本実施形態では、接触部材５４は、第１の突起部５３ｂ先端部と第２の突起部５３ｃの先端部とに取り付けられている。具体的には、図２に示すように、第１の突起部５３ｂの先端部の径方向外側端部には、切欠き部５３ｂ１が形成されている。この切欠き部５３ｂ１により接触部材５４の径方向内側縁部が支持されている。一方、第２の突起部５３ｃの先端部の径方向内側端部には、切欠き部５３ｃ１が形成されている。この切欠き部５３ｃ１により接触部材５４の径方向外側縁部が支持されている。
【００３６】
接触部材５４は、接触部材本体５４ａと、突起部５４ｂとを備えている。図３に示すように、本実施形態では、突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａの全周にわたって円環状に形成されている。突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａの径方向略中央部に設けられている。図１に示すように、突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａから弾性体３４側に突起している。接触部材５４は、この突起部５４ｂにおいて、弾性体３４に接触している。
【００３７】
接触部材５４の材質は、特に限定されず、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより接触部材５４を形成することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、接触部材本体５４ａと突起部５４ｂとは、一枚の板状部材をプレスすることにより形成されている。但し、接触部材本体５４ａと突起部５４ｂとは別体に形成されていてもよい。この場合、例えば、突起部５４ｂのみを耐摩耗性に優れた材料、タングステン、サファイヤ、セラミックスなどで形成することができる。このため、弾性の優れている材料からなる接触部材本体５４ａと組み合わせることによって、突起部５４ｂの脆性を小さくし、材料価格を低下させ、さらには、切削等の難しい加工を不要とすることができる。
【００３９】
次に、超音波モータ１の動作について説明する。図１に示す圧電振動素子３３に電圧が印加されると、圧電振動素子３３が屈曲振動する。これにより、弾性体３４のロータ５０側の表面に、周方向に沿って進行する進行性振動波が発生する。このため、進行性振動波により波うつ弾性体３４のロータ５０側の表面と、突起部５４ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ５０が駆動される。その結果、ロータ５０がステータ３０に対して回転する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、接触部材５４は、板状に形成されており、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃによって、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から離間して支持されている。このため、例えば、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離を調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。すなわち、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃに形成されている切欠き部５３ｂ１，５３ｃ１の径方向における寸法を調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。具体的には、例えば、図４に示すように、切欠き部５３ｂ１，５３ｃ１の径方向における寸法を大きくし、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離Ｌを短くすることにより、共振周波数を高くすることができる。
【００４１】
さらに、接触部材５４の形状に応じた形状に切り欠き部５３ｂ１，５３ｃ１を形成することで、接触部材５４の位置を決める作業が容易になり、接触部材５４の保持力を大きくする効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、接触部材５４が別体に形成されているため、接触部材５４の厚みを調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。具体的には、例えば、図５に示すように、接触部材５４の厚みｔを小さくすることにより、共振周波数を高くすることができる。
【００４３】
このように、本実施形態では、接触部材５４の共振周波数を容易に調節することができる。例えば、接触部材５４の材質を変更することなく接触部材５４の共振周波数を調節することも可能である。また、接触部材５４の両固定端間の距離Ｌや、接触部材５４の厚みｔなど、複数のパラメータにより接触部材５４の共振周波数を調節できるため、接触部材５４の共振周波数の調節可能な範囲が広い。従って、駆動時の鳴きを容易かつ効果的に抑制することができる。従って、超音波モータ１の駆動音を小さくすることができる。
【００４４】
さらに、上記のように、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離Ｌや接触部材５４の厚みｔを調節することにより、ロータ５０の外形を変化させることなく共振周波数を調節することができる。従って、ホルダ１０やステータ３０の設計を変更することなく、接触部材５４の共振周波数を調節することができる。
【００４５】
また、接触部材５４を第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより端面５３ａ１から離間して支持することにより、接触部材５４の弾力性を高めることができるため、接触部材５４の弾性体３４の振動への追従性を高めることができる。従って、高いエネルギー効率と、スムーズな回転を実現することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、接触部材５４と支持部材５３とが別体であるため、接触部材５４が経年劣化した場合は、接触部材５４のみを交換すればよい。
【００４７】
また、例えば、図１５に示すように、片持ち梁態様で接触突起部２０２ｃが支持されている場合は、接触突起部２０２ｃがステータ側に押圧されると、フランジ部２０２ｂが大きく変形し、接触突起部２０２ｃとステータとの位置が変化する。このため、発生する駆動トルクが変動することとなる。
【００４８】
それに対して、例えば、本実施形態のように、接触部材５４が、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより両持ち梁態様で支持されている場合は、接触部材５４がステータ側に押圧されても、接触部材５４が大きく変形しにくい。また、片持ち梁態様の場合とは異なり、接触部材５４の突起部５４ｂが垂直方向に変位することとなる。このため、突起部５４ｂとステータとの接触位置及び接触角度が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクが変動しにくい。すなわち、一定の大きさの駆動トルクを安定して発生させることができる。また、突起部５４ｂが局所的に摩耗し、突起部５４ｂの形状が変化することによって、突起部５４ｂとステータとの接触面積が変化することも効果的に抑制することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態のように、接触部材５４が、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより両持ち梁態様で支持されている場合は、接触部材５４の固有振動数を低下させることができるため、接触部材を介してステータからロータに伝わる不要な振動を減衰させることができ、駆動音をより効果的に低減することができる。
【００５０】
特に、図１２に示すように、突起部５４ｂが断面矩形状に形成されている場合などのように、突起部５４ｂがステータに面接触するような場合には、両持ち梁態様の本実施形態では、片持ち梁態様の場合とは異なり、接触部材５４がステータ側に押圧されても、突起部５４ｂとステータとの接触面積が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクの変動がより効果的に抑制される。また、中央部に突起部５４ｂを形成するなどして、接触部材５４の中央部の剛性を高めた場合、接触部材５４の突起部５４ｂ以外の部分の剛性が相対的に低下する。従って、接触部材５４は、突起部５４ｂとステータとの接触角度が変化しないように撓みやすくなる。すなわち、接触部材５４のたわみによって突起部５４ｂとステータとの接触角度が変化しに九九なる。従って、発生する駆動トルクの変動がさらに効果的に抑制される。なお、接触部材５４の中央部の剛性を高める方法は、中央部の厚みを厚くする方法に限定されず、例えば、Ｕ字状に形成する方法なども挙げられる。
【００５１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５２】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、接触部材５４が一枚の板状部材をプレスすることにより形成されたものである例について説明した。このため、第１の実施形態では、突起部５４ｂの裏面側に凹部が形成されている。
【００５３】
しかしながら、本発明において、突起部５４ｂの裏面側に凹部が形成されている必要は必ずしもない。例えば、図６に示すように、突起部５４ｂの裏面側が平坦であってもよい。
【００５４】
（第３及び第４の実施形態）
上記第１及び第２の実施形態では、接触部材５４は、突起部５４ｂにおいて弾性体３４と接触している例について説明した。但し、本発明において、接触部材５４は、突起部５４ｂを有してなくてもよい。例えば、図７に示すように、接触部材５４は、平板状に形成されており、接触部材５４の弾性体３４側の表面５４ｃ全体で弾性体３４に接触していてもよい。また、図８に示すように、接触部材５４は、表面５４ｃ側に向かって幅狭となる形状に形成されていてもよい。
【００５５】
（第５及び第６の実施形態）
上記第１の実施形態では、図３に示すように、円環状の接触部材５４が支持部材５３の全周にわたって取り付けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９に示すように、円弧状の接触部材５４が、支持部材５３の周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられていてもよい。その場合、凹部５３ｄは、図９に示すように、接触部材５４が設けられている部分にのみ形成されていてもよいし、図９に示す場合とは異なり、支持部材５３の全周にわたって形成されていてもよい。
【００５６】
また、図１０に示すように、矩形状の接触部材５４が、支持部材５３の周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられていてもよい。この場合、接触部材５４の作製が容易となるため、超音波モータの製造が容易となる。
【００５７】
また、図９に示すように、接触部材５４が周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられ、かつ、ロータ及びステータの中心に回転軸などの構造物が配置されているため、摩耗などの要因で接触部材５４が損傷した場合であっても、接触部材５４が単数の場合と比べて、接触部材５４の交換が容易である。
【００５８】
なお、上記実施形態では、本発明を実施した好ましい形態の一例について、円板進行波型超音波モータを例に挙げて説明した。但し、本発明に係る超音波モータは、円板進行波型超音波モータに限定されない。本発明に係る超音波モータは、例えば、平板共振型の超音波モータであってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、振動素子として、圧電振動素子を用いる例について説明したが、本発明において、振動素子は、圧電振動素子でなくてもよく、超音波振動を発生させることができるものである限りにおいて特に限定されない。
【００６０】
（第７の実施形態）
上記第１の実施形態では、図２に示すように、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃに切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１を設け、切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１に接触部材５４を取り付ける例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１を形成せずに、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃの先端に位置する端面に接触部材５４を取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…超音波モータ
１０…ホルダ
１１…円筒部
１２…第１のフランジ部
１３…第２のフランジ部
１４…ベアリング
３０…ステータ
３１…付勢バネ
３２…支持部材
３３…圧電振動素子
３４…弾性体
３４ａ…弾性体の表面
５０…ロータ
５１…回転板
５２…緩衝部材
５３…支持部材
５３ａ…支持部材本体
５３ａ１…支持部材本体の端面
５３ｂ…第１の突起部
５３ｂ１…切欠き部
５３ｃ…第２の突起部
５３ｃ１…切欠き部
５３ｄ…凹部
５４…接触部材
５４ａ…接触部材本体
５４ｂ…突起部
５４ｃ…接触部材の弾性体側の表面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波モータ用ロータに関し、詳細には、超音波振動を発生させるステータの上に配置される超音波モータ用ロータ及びそれを備える超音波モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記の特許文献１や特許文献２などにおいて、圧電効果を利用した超音波モータが提案されている。超音波モータは、小型化が可能であり、高回転速度が得やすく、かつ、駆動音を小さくし得るアクチュエータであるため、カメラ用レンズなどのアクチュエータとして、広く利用されている。
【０００３】
図１３は、特許文献１に記載の超音波モータの斜視図である。図１４は、特許文献１に記載の超音波モータのステータとロータとの接触部を拡大した断面図である。図１３に示すように、超音波モータ１００は、ステータ１０１と、ロータ１０２とを備えている。ステータ１０１は、弾性体１０１ａと、弾性体１０１ａの裏面に貼付されている圧電体１０１ｂと弾性支持部１０２ｃとを備えている。ロータ１０２は、弾性体１０１ａの上に配置されている。ロータ１０２は弾性支持部１０２ｃにより軸方向の弾性体１０１ａ側に付勢されている。ロータ１０２は、ロータ母材１０２ａと、スライダ材１０２ｂと弾性支持部１０２ｃとを備えている。ロータ１０２は弾性支持部１０２ｃにより軸方向の弾性体１０１ａ側に付勢されている。図１４に示すように、スライダ材１０２ｂは、横断面形状が台形である円板状に形成されており、下底面全体がロータ母材１０２ａに貼付されている。そして、スライダ材１０２ｂの上底面は、ステータ１０１の弾性体１０１ａに接触している。
【０００４】
超音波モータ１００では、圧電体１０１ｂが電圧印加され、圧電体１０１ｂが屈曲振動すると、弾性体１０１ａのロータ１０２側の表面に、進行性振動波が発生する。このため、進行性振動波により波うつ弾性体１０１ａの表面と、スライダ材１０２ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ１０２が移動される。その結果、ロータ１０２がステータ１０１に対して回転する。
【０００５】
図１５は、下記の特許文献３に記載の棒状超音波モータにおけるロータの模式的断面図である。図１５に示すように、ロータ２００は、ロータ本環２０１と、接触バネ部２０２とを備えている。接触バネ部２０２は、ロータ本環２０１に接続されている基部２０２ａと、基部２０２ａの先端に接続されているフランジ部２０２ｂと、フランジ部２０２ｂの先端に設けられており、ステータと接触する接触突起部２０２ｃとを有する。ロータ２００では、接触バネ部２０２を構成する部材の肉厚が、接触突起部２０２ｃから離れるに従って厚くされており、接触バネ部２０２の固有振動モードの全てのモードの固有振動数が、駆動周波数の２倍よりも大きくされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−７４１８２号公報
【特許文献２】特開２００２−５８２６２号公報
【特許文献３】特開平５−２１１７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の通り、超音波モータ１００では、弾性体１０１ａの表面と、スライダ材１０２ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ１０２が駆動される。このため、超音波モータ１００の駆動時における弾性体１０１ａとスライダ材１０２ｂとの接触により駆動音が発生する。この駆動音の周波数と、ロータ１０２の共振周波数とが一致すると、大きな駆動音、すなわち、「鳴き」が生じることとなる。従って、超音波モータ１００では、ロータ１０２の共振周波数が駆動音の周波数と一致しないように、ロータ１０２の弾性支持部１０２ｃ及びスライダ材１０２ｂなどを設計する必要がある。
【０００８】
しかしながら、超音波モータ１００では、弾性支持部１０２ｃがロータ１０２ｂと一体に形成されるため、ロータ１０２の構成が複雑になる傾向があった。また、スライダ材１０２ｂの下底面全体がロータ母材１０２ａに貼付されているため、スライダ材１０２ｂによって共振周波数を調節することが困難であった。さらに、スライダ材１０２ｂの共振周波数の調整可能な範囲も小さかった。従って、超音波モータ１００では、簡単な構成で鳴きの発生を十分に抑制することが困難であった。
【０００９】
また、上記特許文献３に記載のロータでは、接触バネ部２０２が一体に形成されているため、接触バネ部２０２の作製が困難であるばかりか、共振周波数の調製が困難であるという問題もあった。
【００１０】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータが振動子との接触平面のうねりに追従しやすく、高いモータ特性を有し、鳴きの発生を簡単な構成で容易に抑制することができ、かつ、製造が容易な超音波モータ用ロータ及びそれを備える超音波モータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る超音波モータ用ロータは、振動素子と、振動素子に取り付けられた弾性体とを有するステータを備える超音波モータの弾性体に接触するように配置される超音波モータ用ロータである。本発明に係る超音波モータ用ロータは、支持部材と、弾性体と接触する板状の接触部材とを備えている。支持部材は、支持部材本体と、第１及び第２の突起部とを有する。支持部材本体は、弾性体と対向する対向面を有する。第１及び第２の突起部のそれぞれは、支持部材本体の対向面から弾性体側に延びている。接触部材は、第１の突起部と第２の突起部とにより、支持部材本体の対向面から離間して支持されている。
【００１２】
本発明に係る超音波モータ用ロータのある特定の局面において、支持部材本体は筒状であり、支持部材本体の対向面は、支持部材本体の端面により構成されており、第２の突起部は、第１の突起部に対して支持部材本体の半径方向外側に位置している。
【００１３】
本発明に係る超音波モータ用ロータの他の特定の局面において、接触部材は、矩形状に形成されており、接触部材は、支持部材本体の周方向に沿って複数配置されている。この構成によれば、接触部材の作製が容易となり、従って、超音波モータ用ロータの製造が容易となる。
【００１４】
本発明に係る超音波モータ用ロータの別の特定の局面において、接触部材は、接触部材本体と、接触部材本体から突起する突起部とを有しており、接触部材は、突起部において弾性体に接触する。
【００１５】
本発明に係る超音波モータ用ロータのさらに他の特定の局面において、突起部は、接触部材本体の中央部に位置している。この構成によれば、突起部がステータ側に押圧された際に、ステータと突起部との接触位置が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクが変動することを効果的に抑制することができる。
【００１６】
本発明に係る超音波モータは、上記本発明に係る超音波モータ用ロータを備えている。
【００１７】
本発明に係る超音波モータのある特定の局面において、振動素子は、圧電振動素子である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、弾性体と接触する接触部材は、板状に形成されており、第１の突起部と第２の突起部とにより、支持部材本体の対向面から離間して支持されているため、例えば、接触部材の厚さを変更したり、第１の突起部や第２の突起部の幅を調節したりすることにより、接触部材の共振周波数を容易に調節することができる。よって、鳴きの発生を簡単な構成で容易に抑制することができる。また、接触部材の共振周波数の調整可能な範囲が大きい。従って、駆動音の小さな超音波モータを容易に実現することができる。
【００１９】
また、本発明では、弾性体と接触する接触部材が支持部材とは別体に形成されているため、駆動音の小さな超音波モータ用ロータを容易かつ安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１の実施形態に係る超音波モータの略図的断面図である。
【図２】ロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図３】ロータの略図的背面図である。
【図４】接触部材の共振周波数の調整を説明するための略図的断面図である。
【図５】接触部材の共振周波数の調整を説明するための略図的断面図である。
【図６】第２の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図７】第３の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図８】第４の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図９】第５の実施形態におけるロータの略図的背面図である。
【図１０】第６の実施形態におけるロータの略図的背面図である。
【図１１】第７の実施形態におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図１２】変形例におけるロータの一部を拡大した略図的断面図である。
【図１３】特許文献１に記載の超音波モータの斜視図である。
【図１４】特許文献１に記載の超音波モータのステータとロータとの接触部を拡大した断面図である。
【図１５】特許文献３に記載の棒状超音波モータにおけるロータの模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る超音波モータの略図的断面図である。図１に示すように、超音波モータ１は、ホルダ１０と、ステータ３０と、ロータ５０とを備えている。ホルダ１０は、円筒部１１と、第１及び第２のフランジ部１２，１３とを備えている。第１のフランジ部１２は、円筒部１１の一方側の端部から径方向外側に向かって延びている。一方、第２のフランジ部１３は、円筒部１１の他方側の端部から径方向外側に向かって延びている。第１及び第２のフランジ部１２，１３の少なくとも一方は、円筒部１１に対して着脱可能であってもよい。第１及び第２のフランジ部１２，１３の少なくとも一方を円筒部１１に対して着脱可能とすることにより、ステータ３０及びロータ５０の組み付けが容易となる。
【００２３】
ステータ３０は、円筒状に形成されており、円筒部１１の外側に配置されている。円筒部１１とステータ３０との間には、クリアランスが形成されている。ステータ３０は、円環状の付勢バネ３１と、円筒状の支持部材３２と、円筒状の圧電振動素子３３と、円筒状の弾性体３４とを備えている。支持部材３２は、第１のフランジ部１２に固定されている。支持部材３２と第１のフランジ部１２との間には、付勢バネ３１が配置されている。この付勢バネ３１によって支持部材３２並びにその上に形成されている圧電振動素子３３及び弾性体３４がロータ５０側に付勢されている。
【００２４】
支持部材３２の上には、圧電振動素子３３が取り付けられている。図示は省略するが、圧電振動素子３３は、厚み方向に分極された円筒状の圧電体と、圧電体の一方の端面に設けられた第１の電極と、圧電体の他方の端面に設けられた第２の電極とを備えている。
【００２５】
圧電体は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックなどの適宜の圧電材料により形成することができる。第１及び第２の電極は、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属やこれらの金属のうちの１種以上を含む合金により形成することができる。
【００２６】
圧電振動素子３３の上には、弾性体３４が取り付けられている。弾性体３４は、圧電振動素子３３が駆動されることにより、表面に進行性振動波が発生する程度の弾性を有する部材である限りにおいて特に限定されない。弾性体３４は、例えば、金属、リン青銅などの合金、セラミック、シリコン材料または合成樹脂などにより形成することができる。なお、大きな進行性振動波が生じやすくなるように、弾性体３４のロータ５０側の表面３４ａには、弾性体３４の半径方向に延びる複数の溝が、周方向に沿って間隔をおいて形成されていてもよい。
【００２７】
ステータ３０の上部において、円筒部１１の外側には、ロータ５０が配置されている。ロータ５０と、円筒部１１との間には、クリアランスが形成されている。ロータ５０は、支持部材５３と、接触部材５４と、緩衝部材５２と、回転板５１とを備えている。回転板５１は、ベアリング１４を介して第２のフランジ部１３に取り付けられている。このため、ロータ５０は、ホルダ１０と、ホルダ１０に固定されているステータ３０とに対して円筒部１１の中心軸を中心として回転可能である。
【００２８】
回転板５１の材質は特に限定されないが、回転板５１は、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより形成することができる。
【００２９】
回転板５１には、ゴムなどの弾性体等により構成される緩衝部材５２を介して支持部材５３が取り付けられている。支持部材５３は、接触部材５４を支持するための部材である。図２に示すように、支持部材５３は、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを備えている。
【００３０】
図１に示すように、支持部材本体５３ａは、円筒状に形成されている。支持部材本体５３ａのステータ３０とは反対側の端部は、緩衝部材５２を介して回転板５１に接続されている。支持部材本体５３ａのステータ３０側の端面５３ａ１は、ステータ３０の弾性体３４と対向する対向面を構成している。なお、本発明において、支持部材本体は、筒状であればよく、円筒状でなくてもよい。すなわち、支持部材本体は、例えば、軸方向に貫通する貫通孔を有する多角柱状などであってもよい。
【００３１】
図２に示すように、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から弾性体３４側に延びている。第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃは、支持部材本体５３ａの径方向に沿って配列されている。より具体的には、第１の突起部５３ｂは、筒状に形成されている。そして、第１の突起部５３ｂは、端面５３ａ１の内周側縁部から弾性体３４側に垂直に延びている。第２の突起部５３ｃも、第１の突起部５３ｂと同様に筒状に形成されている。第２の突起部５３ｃの内径は、第１の突起部５３ｂの外径よりも大きい。第２の突起部５３ｃは、端面５３ａ１の外周側縁部から弾性体３４側に垂直に延びている。第１の突起部５３ｂと第２の突起部５３ｃとの間には、円環状の凹部５３ｄが形成されている。
【００３２】
なお、本発明において、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、端面５３ａ１から弾性体３４側に延びていればよく、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃの延びる方向と端面５３ａ１とは垂直でなくてもよい。例えば、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃのそれぞれは、端面５３ａ１から弾性体３４側に斜めに延びていてもよい。
【００３３】
支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとの材質は、特に限定されず、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとを形成することができる。
【００３４】
なお、本実施形態では、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとは、一体に形成されている例について説明する。但し、支持部材本体５３ａと、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃとは、別体に形成されていてもよい。
【００３５】
接触部材５４は、中央に同心円状の貫通孔が形成されている円板状に形成されている。接触部材５４は、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から離間して支持されている。本実施形態では、接触部材５４は、第１の突起部５３ｂ先端部と第２の突起部５３ｃの先端部とに取り付けられている。具体的には、図２に示すように、第１の突起部５３ｂの先端部の径方向外側端部には、切欠き部５３ｂ１が形成されている。この切欠き部５３ｂ１により接触部材５４の径方向内側縁部が支持されている。一方、第２の突起部５３ｃの先端部の径方向内側端部には、切欠き部５３ｃ１が形成されている。この切欠き部５３ｃ１により接触部材５４の径方向外側縁部が支持されている。
【００３６】
接触部材５４は、接触部材本体５４ａと、突起部５４ｂとを備えている。図３に示すように、本実施形態では、突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａの全周にわたって円環状に形成されている。突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａの径方向略中央部に設けられている。図１に示すように、突起部５４ｂは、接触部材本体５４ａから弾性体３４側に突起している。接触部材５４は、この突起部５４ｂにおいて、弾性体３４に接触している。
【００３７】
接触部材５４の材質は、特に限定されず、例えば、ＡｌやＦｅなどの金属、Ａｌ合金、ステンレスなどの合金またはセラミックなどにより接触部材５４を形成することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、接触部材本体５４ａと突起部５４ｂとは、一枚の板状部材をプレスすることにより形成されている。但し、接触部材本体５４ａと突起部５４ｂとは別体に形成されていてもよい。この場合、例えば、突起部５４ｂのみを耐摩耗性に優れた材料、タングステン、サファイヤ、セラミックスなどで形成することができる。このため、弾性の優れている材料からなる接触部材本体５４ａと組み合わせることによって、突起部５４ｂの脆性を小さくし、材料価格を低下させ、さらには、切削等の難しい加工を不要とすることができる。
【００３９】
次に、超音波モータ１の動作について説明する。図１に示す圧電振動素子３３に電圧が印加されると、圧電振動素子３３が屈曲振動する。これにより、弾性体３４のロータ５０側の表面に、周方向に沿って進行する進行性振動波が発生する。このため、進行性振動波により波うつ弾性体３４のロータ５０側の表面と、突起部５４ｂの表面との間に発生する摩擦力により、ロータ５０が駆動される。その結果、ロータ５０がステータ３０に対して回転する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、接触部材５４は、板状に形成されており、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃによって、支持部材本体５３ａの端面５３ａ１から離間して支持されている。このため、例えば、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離を調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。すなわち、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃに形成されている切欠き部５３ｂ１，５３ｃ１の径方向における寸法を調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。具体的には、例えば、図４に示すように、切欠き部５３ｂ１，５３ｃ１の径方向における寸法を大きくし、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離Ｌを短くすることにより、共振周波数を高くすることができる。
【００４１】
さらに、接触部材５４の形状に応じた形状に切り欠き部５３ｂ１，５３ｃ１を形成することで、接触部材５４の位置を決める作業が容易になり、接触部材５４の保持力を大きくする効果を得ることができる。
【００４２】
また、本実施形態では、接触部材５４が別体に形成されているため、接触部材５４の厚みを調節することにより、接触部材５４の共振周波数を容易に調整することができる。具体的には、例えば、図５に示すように、接触部材５４の厚みｔを小さくすることにより、共振周波数を高くすることができる。
【００４３】
このように、本実施形態では、接触部材５４の共振周波数を容易に調節することができる。例えば、接触部材５４の材質を変更することなく接触部材５４の共振周波数を調節することも可能である。また、接触部材５４の両固定端間の距離Ｌや、接触部材５４の厚みｔなど、複数のパラメータにより接触部材５４の共振周波数を調節できるため、接触部材５４の共振周波数の調節可能な範囲が広い。従って、駆動時の鳴きを容易かつ効果的に抑制することができる。従って、超音波モータ１の駆動音を小さくすることができる。
【００４４】
さらに、上記のように、接触部材５４の第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより支持されている部分相互間の距離Ｌや接触部材５４の厚みｔを調節することにより、ロータ５０の外形を変化させることなく共振周波数を調節することができる。従って、ホルダ１０やステータ３０の設計を変更することなく、接触部材５４の共振周波数を調節することができる。
【００４５】
また、接触部材５４を第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより端面５３ａ１から離間して支持することにより、接触部材５４の弾力性を高めることができるため、接触部材５４の弾性体３４の振動への追従性を高めることができる。従って、高いエネルギー効率と、スムーズな回転を実現することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、接触部材５４と支持部材５３とが別体であるため、接触部材５４が経年劣化した場合は、接触部材５４のみを交換すればよい。
【００４７】
また、例えば、図１５に示すように、片持ち梁態様で接触突起部２０２ｃが支持されている場合は、接触突起部２０２ｃがステータ側に押圧されると、フランジ部２０２ｂが大きく変形し、接触突起部２０２ｃとステータとの位置が変化する。このため、発生する駆動トルクが変動することとなる。
【００４８】
それに対して、例えば、本実施形態のように、接触部材５４が、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより両持ち梁態様で支持されている場合は、接触部材５４がステータ側に押圧されても、接触部材５４が大きく変形しにくい。また、片持ち梁態様の場合とは異なり、接触部材５４の突起部５４ｂが垂直方向に変位することとなる。このため、突起部５４ｂとステータとの接触位置及び接触角度が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクが変動しにくい。すなわち、一定の大きさの駆動トルクを安定して発生させることができる。また、突起部５４ｂが局所的に摩耗し、突起部５４ｂの形状が変化することによって、突起部５４ｂとステータとの接触面積が変化することも効果的に抑制することができる。
【００４９】
さらに、本実施形態のように、接触部材５４が、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃにより両持ち梁態様で支持されている場合は、接触部材５４の固有振動数を低下させることができるため、接触部材を介してステータからロータに伝わる不要な振動を減衰させることができ、駆動音をより効果的に低減することができる。
【００５０】
特に、図１２に示すように、突起部５４ｂが断面矩形状に形成されている場合などのように、突起部５４ｂがステータに面接触するような場合には、両持ち梁態様の本実施形態では、片持ち梁態様の場合とは異なり、接触部材５４がステータ側に押圧されても、突起部５４ｂとステータとの接触面積が変化しにくい。従って、発生する駆動トルクの変動がより効果的に抑制される。また、中央部に突起部５４ｂを形成するなどして、接触部材５４の中央部の剛性を高めた場合、接触部材５４の突起部５４ｂ以外の部分の剛性が相対的に低下する。従って、接触部材５４は、突起部５４ｂとステータとの接触角度が変化しないように撓みやすくなる。すなわち、接触部材５４のたわみによって突起部５４ｂとステータとの接触角度が変化しに九九なる。従って、発生する駆動トルクの変動がさらに効果的に抑制される。なお、接触部材５４の中央部の剛性を高める方法は、中央部の厚みを厚くする方法に限定されず、例えば、Ｕ字状に形成する方法なども挙げられる。
【００５１】
以下、本発明を実施した好ましい形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。
【００５２】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、接触部材５４が一枚の板状部材をプレスすることにより形成されたものである例について説明した。このため、第１の実施形態では、突起部５４ｂの裏面側に凹部が形成されている。
【００５３】
しかしながら、本発明において、突起部５４ｂの裏面側に凹部が形成されている必要は必ずしもない。例えば、図６に示すように、突起部５４ｂの裏面側が平坦であってもよい。
【００５４】
（第３及び第４の実施形態）
上記第１及び第２の実施形態では、接触部材５４は、突起部５４ｂにおいて弾性体３４と接触している例について説明した。但し、本発明において、接触部材５４は、突起部５４ｂを有してなくてもよい。例えば、図７に示すように、接触部材５４は、平板状に形成されており、接触部材５４の弾性体３４側の表面５４ｃ全体で弾性体３４に接触していてもよい。また、図８に示すように、接触部材５４は、表面５４ｃ側に向かって幅狭となる形状に形成されていてもよい。
【００５５】
（第５及び第６の実施形態）
上記第１の実施形態では、図３に示すように、円環状の接触部材５４が支持部材５３の全周にわたって取り付けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図９に示すように、円弧状の接触部材５４が、支持部材５３の周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられていてもよい。その場合、凹部５３ｄは、図９に示すように、接触部材５４が設けられている部分にのみ形成されていてもよいし、図９に示す場合とは異なり、支持部材５３の全周にわたって形成されていてもよい。
【００５６】
また、図１０に示すように、矩形状の接触部材５４が、支持部材５３の周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられていてもよい。この場合、接触部材５４の作製が容易となるため、超音波モータの製造が容易となる。
【００５７】
また、図９に示すように、接触部材５４が周方向に沿って間隔をあけて複数取り付けられ、かつ、ロータ及びステータの中心に回転軸などの構造物が配置されているため、摩耗などの要因で接触部材５４が損傷した場合であっても、接触部材５４が単数の場合と比べて、接触部材５４の交換が容易である。
【００５８】
なお、上記実施形態では、本発明を実施した好ましい形態の一例について、円板進行波型超音波モータを例に挙げて説明した。但し、本発明に係る超音波モータは、円板進行波型超音波モータに限定されない。本発明に係る超音波モータは、例えば、平板共振型の超音波モータであってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、振動素子として、圧電振動素子を用いる例について説明したが、本発明において、振動素子は、圧電振動素子でなくてもよく、超音波振動を発生させることができるものである限りにおいて特に限定されない。
【００６０】
（第７の実施形態）
上記第１の実施形態では、図２に示すように、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃに切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１を設け、切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１に接触部材５４を取り付ける例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、切欠き部５３ｂ１、５３ｃ１を形成せずに、第１及び第２の突起部５３ｂ、５３ｃの先端に位置する端面に接触部材５４を取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００６１】
１…超音波モータ
１０…ホルダ
１１…円筒部
１２…第１のフランジ部
１３…第２のフランジ部
１４…ベアリング
３０…ステータ
３１…付勢バネ
３２…支持部材
３３…圧電振動素子
３４…弾性体
３４ａ…弾性体の表面
５０…ロータ
５１…回転板
５２…緩衝部材
５３…支持部材
５３ａ…支持部材本体
５３ａ１…支持部材本体の端面
５３ｂ…第１の突起部
５３ｂ１…切欠き部
５３ｃ…第２の突起部
５３ｃ１…切欠き部
５３ｄ…凹部
５４…接触部材
５４ａ…接触部材本体
５４ｂ…突起部
５４ｃ…接触部材の弾性体側の表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動素子と、前記振動素子に取り付けられた弾性体とを有するステータを備える超音波モータの前記弾性体に接触するように配置される超音波モータ用ロータであって、
前記弾性体と対向する対向面を有する支持部材本体と、前記支持部材本体の対向面から前記弾性体側に延びる第１及び第２の突起部とを有する支持部材と、
前記第１の突起部と前記第２の突起部とにより、前記支持部材本体の対向面から離間して支持されており、前記弾性体と接触する板状の接触部材とを備える、超音波モータ用ロータ。
【請求項２】
前記支持部材本体は筒状であり、前記支持部材本体の対向面は、前記支持部材本体の端面により構成されており、前記第２の突起部は、前記第１の突起部に対して前記支持部材本体の半径方向外側に位置している、請求項１に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項３】
前記接触部材は、矩形状に形成されており、前記接触部材は、前記支持部材本体の周方向に沿って複数配置されている、請求項２に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項４】
前記接触部材は、接触部材本体と、前記接触部材本体から突起する突起部とを有しており、前記接触部材は、前記突起部において前記弾性体に接触する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項５】
前記突起部は、前記接触部材本体の中央部に位置している、請求項４に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータを備える、超音波モータ。
【請求項７】
前記振動素子は、圧電振動素子である、請求項６に記載の超音波モータ。
【請求項１】
振動素子と、前記振動素子に取り付けられた弾性体とを有するステータを備える超音波モータの前記弾性体に接触するように配置される超音波モータ用ロータであって、
前記弾性体と対向する対向面を有する支持部材本体と、前記支持部材本体の対向面から前記弾性体側に延びる第１及び第２の突起部とを有する支持部材と、
前記第１の突起部と前記第２の突起部とにより、前記支持部材本体の対向面から離間して支持されており、前記弾性体と接触する板状の接触部材とを備える、超音波モータ用ロータ。
【請求項２】
前記支持部材本体は筒状であり、前記支持部材本体の対向面は、前記支持部材本体の端面により構成されており、前記第２の突起部は、前記第１の突起部に対して前記支持部材本体の半径方向外側に位置している、請求項１に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項３】
前記接触部材は、矩形状に形成されており、前記接触部材は、前記支持部材本体の周方向に沿って複数配置されている、請求項２に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項４】
前記接触部材は、接触部材本体と、前記接触部材本体から突起する突起部とを有しており、前記接触部材は、前記突起部において前記弾性体に接触する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項５】
前記突起部は、前記接触部材本体の中央部に位置している、請求項４に記載の超音波モータ用ロータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の超音波モータ用ロータを備える、超音波モータ。
【請求項７】
前記振動素子は、圧電振動素子である、請求項６に記載の超音波モータ。
【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１４】
【図１５】
【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１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３５５４０（Ｐ２０１２−２３５５４０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８４４４６（Ｐ２００９−１８４４４６）
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【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２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月７日（２００９．８．７）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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