特開 2023-42041 圧電モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023042041

(43)【公開日】2023-03-27

(54)【発明の名称】圧電モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 11/21 20160101AFI20230317BHJP

   H02N 2/12 20060101ALI20230317BHJP

   H02N 2/16 20060101ALI20230317BHJP

【ＦＩ】

H02K11/21

H02N2/12

H02N2/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021149110

(22)【出願日】2021-09-14

(71)【出願人】

【識別番号】518287320

【氏名又は名称】株式会社Ｐｉｅｚｏ Ｓｏｎｉｃ

(74)【代理人】

【識別番号】100099645

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100154162

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 浩輔

(72)【発明者】

【氏名】多田 興平

【テーマコード（参考）】

5H611

5H681

【Ｆターム（参考）】

5H611AA01

5H611BB01

5H611PP07

5H611QQ01

5H611QQ03

5H611RR00

5H611RR01

5H611UA08

5H611UB01

5H681BB03

5H681BB16

5H681CC02

5H681CC07

5H681DD15

5H681DD35

5H681DD53

5H681DD55

5H681DD57

5H681DD65

5H681DD66

5H681DD75

5H681EE03

5H681EE22

5H681EE23

5H681FF02

5H681FF04

5H681FF08

5H681FF09

5H681GG22

5H681GG23

5H681GG24

5H681GG27

(57)【要約】

【課題】圧電モータに、別の部材又は別の装置を取り付ける。
【解決手段】圧電モータ１００は、弾性体１１３と、弾性体に貼り付けられた圧電素子１１２及び摺動材１１４とを有しているステータ１１１と、摺動材と当接する基体部分１２２と、皿バネ部分１２３とを有するロータ１２１と、ロータと共に回転するシャフト１３５とを備え、シャフトの端部には、接続部材１６０と接続される部材接続部１３７が形成されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

弾性体と、前記弾性体に貼り付けられた圧電素子及び摺動材とを有しているステータと、
前記摺動材と当接する基体部分と、皿バネ部分とを有するロータと、
前記ロータと共に回転するシャフトとを備え、
前記シャフトの端部には、接続部材と接続される部材接続部が形成されている、圧電モータ。

【請求項2】

前記部材接続部に接続されている前記接続部材をさらに備える、請求項１に記載の圧電モータ。

【請求項3】

前記接続部材は、前記シャフトの回転軸と同軸であり、且つ前記シャフトの前記端部から突出していると共に、前記シャフトとエンコーダとを接続する、請求項１又は２に記載の圧電モータ。

【請求項4】

前記接続部材は、前記シャフトの回転軸と同軸であり、且つ前記シャフトの前記端部から突出していると共に、前記シャフトと他の圧電モータとを接続する、請求項１又は２に記載の圧電モータ。

【請求項5】

前記接続部材は、前記部材接続部に接続される第１の接続部と、前記他の圧電モータが備えるシャフトに接続される第２の接続部とを有している、請求項４に記載の圧電モータ。

【請求項6】

前記接続部材は、前記他の圧電モータが備えるシャフトである、請求項４に記載の圧電モータ。

【請求項7】

前記接続部材は、接続部を有しており、
前記部材接続部は、前記接続部が挿入される穴である、請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電モータ。

【請求項8】

他のステータ及び他のロータをさらに備えている、請求項１から７のいずれか一項に記載の圧電モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、接続部材を接続可能な圧電モータに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、圧電素子を利用して駆動力を生じさせる圧電モータ（例えば、超音波モータ）が記載されている。この圧電モータは、ベースに固定されたステータと、ステータに対向するロータとを備えている。そして、ステータは、弾性体と、弾性体に貼り付けられた圧電素子及び摺動材とを有している。また、ロータは、環状部材を備えている。そして、環状部材は、摺動材と当接する基体部分と、基体部分と一体的に形成されている皿バネ部分とを有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０３１９１０号

【0004】

圧電モータのステータの圧電素子に高周波電圧が印可されると、圧電素子の伸縮によって弾性体にたわみ振動が生じ、円周方向に進行波が発生する。ロータは、摺動材を介して弾性体と接触しているので、進行波が発生すると進行波とは反対の方向に回転する。この回転に伴い、シャフトがロータと同じ方向に回転する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

圧電モータのシャフトには、圧電モータとは別の部材又は別の装置の取り付けが望まれる場合がある。例えば、取り付けが望まれる別の部材又は別の装置は、エンコーダ等の検出装置、又は他の圧電モータ等である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の一例としての圧電モータは、弾性体と、前記弾性体に貼り付けられた圧電素子及び摺動材とを有しているステータと、前記摺動材と当接する基体部分と、皿バネ部分とを有するロータと、前記ロータと共に回転するシャフトとを備え、前記シャフトの端部には、接続部材と接続される部材接続部が形成されている。

【0007】

本発明のさらなる特徴は、添付図面を参照して例示的に示した以下の実施例の説明から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る圧電モータの概略斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る圧電モータの概略断面図である。

【図3】第１実施形態に係る接続構造の概略的な分割斜視図である。

【図4】第２実施形態に係る圧電モータの概略斜視図である。

【図5】第２実施形態に係る圧電モータの概略断面図である。

【図6】第３実施形態に係る圧電モータの概略斜視図である。

【図7】第３実施形態に係る圧電モータの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための例示的な実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。ただし、以下の実施形態において説明する寸法、材料、形状及び構成要素の相対的な位置は任意に設定でき、本発明が適用される装置の構成又は様々な条件に応じて変更できる。また、特別な記載がない限り、本発明の範囲は、以下に具体的に記載された実施形態に限定されるものではない。

【0010】

［第１実施形態］
図１から図３を用いて第１実施形態の圧電モータ１００について説明する。図１は、第１実施形態の圧電モータ１００の斜視図であり、ケース１３４側から見た外観を示している。また、図２は、シャフト１３５の長手方向に沿った概略断面図であり、シャフト１３５の回転軸を通る断面を示している。そして、図３は、エンコーダＥＮとの接続構造の概略的な分割斜視図である。

【0011】

図１に示すように、圧電モータ１００は、ベース１４１と、ベース１４１にねじ止めされているケース１３４を備えている。さらに、圧電モータ１００は、ベース１４１を貫通してベース１４１から突出するシャフト１３５を備えている。また、略板状のベース１４１の側面には、外部と接続するためのコネクタ１４４が、端子支持板を介して取り付けられている。さらに、圧電モータ１００には、検出装置の一例として、圧電モータ１００のシャフト１３５の回転数及び回転の有無等を検出するエンコーダＥＮが取り付けられている。なお、検出装置の他の例としては、シャフト１３５の回転速度及び回転位置等を検出するタコジェネレータがある。

【0012】

続いて図２に示すように、圧電モータ１００は、シャフト１３５の回転軸を中心に略回転対称の構成を備えている。この圧電モータ１００は、ベース１４１に固定されたステータ１１１と、ステータ１１１に対向するロータ１２１とを備えている。そして、ステータ１１１及びロータ１２１は、ケース１３４内の略円柱状のスペースに格納されている。このステータ１１１は、弾性体１１３と、弾性体１１３に貼り付けられた圧電素子１１２及び摺動材１１４とを有している。

【0013】

また、ロータ１２１は、摺動材１１４と当接する基体部分１２２と、当該基体部分１２２と一体的に形成されている皿バネ部分１２３とを有している。そして、基体部分１２２と皿バネ部分１２３とは、環状部材１２０を構成している。また、シャフト１３５は、それぞれ略リング状のステータ１１１及びロータ１２１を貫通している。そして、ステータ１１１とロータ１２１はシャフト１３５の回転軸と同軸であり、シャフト１３５はロータ１２１と共に回転する。

【0014】

また、圧電モータ１００は、圧電素子１１２と電気的に接続されているフレキシブル基板１１５を備えている。このフレキシブル基板１１５は、コネクタ１４４と電気的に接続されている。そして、圧電素子１１２には、コネクタ１４４及びフレキシブル基板１１５を介して、外部電源から高周波電圧が印可される。高周波電圧が印可されると、圧電素子１１２の伸縮によって弾性体１１３にたわみ振動が生じ、円周方向に進行波が発生する。この進行波の各頂点において、ロータ１２１は、摺動材１１４を介して弾性体１１３と接触している。そして、各頂点は楕円運動しており、当該楕円運動の軌跡は、進行波の進む方向とは逆方向である。そのため、ロータ１２１は、進行波とは反対の方向に回転する。

【0015】

ベース１４１からロータ１２１に向かって、ピエゾ素子等の圧電素子１１２と、圧電素子１１２が貼り付けられた弾性体１１３と、弾性体１１３に貼り付けられた摺動材１１４とが、この順に配置されている。この摺動材１１４は、基体部分１２２を強く押し付けても変形を抑制できるように構成してもよい。一例として、摺動材１１４は、強化繊維を含む架橋フッ素樹脂により形成できる。

【0016】

例えば、摺動材１１４のフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、又はＦＥＰを用いることができ、２種以上のフッ素樹脂を用いることもできる。また強化繊維としては、例えば炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭化ケイ素繊維、窒化ケイ素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、セラミック繊維、ＰＴＦＥ繊維、又はボロン繊維を用いることができる。強化繊維を含む架橋フッ素樹脂を用いることによって、ロータ１２１の基体部分１２２が摺動材１１４に押し付けられた際に、強化繊維が摺動材１１４の変形を抑制する。これにより、ロータ１２１がステータ１１１に押し付けられる際の押し付け力（両者の間の摩擦力）をより強くして、圧電モータ１００を高トルク化することができる。

【0017】

また、摺動材１１４は、略円形の外形を有し、架橋フッ素樹脂（強化繊維を含む架橋フッ素樹脂を含む）によって形成できる。一例として、架橋フッ素樹脂は、ＪＩＳＫ７２１８Ａ法（リング対ディスク）に準拠した滑り摩耗試験によって測定した場合の比摩耗量が、１×１０^－６ｍｍ^３／Ｎ・Ｍ未満である。また、弾性体１１３は、複数の櫛歯を備えている。そして、当該櫛歯同士の間には、弾性体１１３の中心から弾性体１１３の外周に向かって放射状に延在する矩形状の溝が形成されている。また、一例としての弾性体１１３は、鉄、鋼、ジュラルミン、銅合金及びチタン合金等の金属によって形成できる。

【0018】

シャフト１３５は、ロータ１２１の回転に伴い、ロータ１２１と同じ方向に回転する。また、ベース１４１にはシャフト１３５が貫通する穴が形成されており、この穴にはベアリング１３８が取り付けられている。代替的に、ベアリング１３８に代えて、例えばフッ素樹脂製のブッシュを用いてもよい。さらに、ケース１３４にもシャフト１３５が貫通する穴が形成されており、この穴に対応する位置にもベアリング１３８が取り付けられている。

【0019】

ステータ１１１は、複数のステータねじによってベース１４１に固定されている。具体的に、弾性体１１３のシャフト１３５側の縁部は、ねじ穴を有している。また、ベース１４１は、弾性体１１３のねじ穴に対応するねじ穴を有している。そして、ステータねじが両ねじ穴と螺合することにより、ステータ１１１がベース１４１に固定されている。

【0020】

ロータ１２１は、皿バネ部分１２３が固定される固定部の一例として、シャフト１３５に固定されるスタビライザー１２５を有している。なお、図２において、スタビライザー１２５は、斜線の塗り潰しによって表されている。環状部材１２０の中央には穴が形成されており、環状部材１２０とスタビライザー１２５とは別体である。そして、ロータ１２１は、複数のロータねじと、スタビライザー１２５とを介して、シャフト１３５のフランジ１３６に固定されている。そして、皿バネ部分１２３のシャフト１３５側に位置する内縁部は、ねじ穴を有している。また、スタビライザー１２５の外縁部は、当該ねじ穴に対応するねじ穴を有している。そして、ロータねじが両ねじ穴と螺合することにより、皿バネ部分１２３がスタビライザー１２５に固定されている。

【0021】

皿バネ部分１２３は、ロータ１２１をステータ１１１に対して付勢するためのスプリングとして機能する。これにより、基体部分１２２が、ステータ１１１の摺動材１１４に押し付けられている。すなわち、皿バネ部分１２３が基体部分１２２をステータ１１１に対して付勢することにより、ロータ１２１が摺動材１１４に密着する。皿バネ部分１２３がスプリングとして機能することにより、圧電モータ１００のサイズを小さくすることができる。

【0022】

また、皿バネ部分１２３は、圧電モータ１００の半径方向において、基体部分１２２とスタビライザー１２５との間に設けられている。換言すると、スタビライザー１２５は、皿バネ部分１２３よりもシャフト１３５に近い位置において、シャフト１３５に固定されている。具体的に、スタビライザー１２５の内縁部及びシャフト１３５のフランジ１３６には、それぞれ対応するねじ穴が形成されている。そして、ロータねじが両ねじ穴と螺合することにより、スタビライザー１２５がフランジ１３６に固定されている。

【0023】

このスタビライザー１２５は、皿バネ部分１２３の湾曲した薄肉部よりも厚く形成されている。すなわち、シャフト１３５の回転軸方向において、スタビライザー１２５は、皿バネ部分１２３の薄肉部よりも厚い。そして、スタビライザー１２５は、皿バネ部分１２３の振動が伝搬するように構成されている。これにより、皿バネ部分１２３の振動を抑制し、異音を低減できる。また、振動を抑制する結果、圧電モータ１００の寿命をより長くできる。なお、スタビライザー１２５は厚いため、皿バネ部分１２３から振動が伝搬しても損傷する可能性は低い。また、スタビライザー１２５は、環状部材１２０よりも質量が大きくなるように形成してもよい。なお、スタビライザー１２５には、アルマイト処理、又はアニール処理を施してもよい。

【0024】

さらに、スタビライザー１２５によって、皿バネ部分１２３の内縁部から皿バネ部分１２３の外縁部までの距離をより短くできる。換言すると、ロータ１２１の半径方向における皿バネ部分１２３の長さをより短くできる。これにより、損傷しやすい薄肉部を短くできるため、皿バネ部分１２３が損傷する可能性を減少できる。その結果、圧電モータ１００の寿命をより長くできる。また、より強い力でロータ１２１をステータ１１１に押し付けても損傷しないため、圧電モータ１００を高トルク化することができる。さらに、高精度の加工を要する薄肉部を短くできるため、皿バネ部分１２３の製造コストを削減できる。また、皿バネ部分１２３の変形量を低く抑えて、圧電モータ１００を高トルク化することができる。

【0025】

なお、皿バネ部分１２３は、ロータねじによって、スタビライザー１２５にねじ止めされている。そして、スタビライザー１２５は、ロータねじによって、シャフト１３５のフランジ１３６にねじ止めされている。そして、ねじ止めにより、皿バネ部分１２３をスタビライザー１２５に強固に固定できると共に、スタビライザー１２５をシャフト１３５に強固に固定できる。代替的に、皿バネ部分１２３の固定と、スタビライザー１２５の固定には、溶接等の他の固定方法を用いることもできる。

【0026】

スタビライザー１２５は、金属製であってもよい。一例として、スタビライザー１２５は、５０００系アルミニウム合金（例えばＡ５０５２）によって形成できる。これにより、ケース１３４をベース１４１に取り付ける際に、スタビライザー１２５の変形量を低く抑えることができる。そのため、ロータ１２１がステータ１１１に押し付けられる際の押し付け力（両者の間の摩擦力）をより強くして、圧電モータ１００を高トルク化することができる。さらに、両者の間の押し付け力がばらつくことも抑制できる。すなわち、ケース１３４を取り付ける際に、スタビライザー１２５は、ベース１４１（ステータ１１１）側に押し付けられる。これにより、ロータ１２１がステータ１１１に押し付けられるが、その際にスタビライザー１２５の大きな変形に起因して、押し付け力がばらつくことを抑制できる。なお、環状部材１２０は、一例として、７０００系アルミニウム合金（例えばＡ７０７５）によって形成できる。

【0027】

また、スタビライザー１２５は、環状部材１２０よりも低剛性となるように（縦弾性係数が低くなるように）構成してもよい。これにより、スタビライザー１２５が振動を吸収することによって、皿バネ部分１２３の振動をより抑制できる。そのために、スタビライザー１２５は、シャフト１３５の回転軸を中心とする環状溝１２９を有している。この環状溝１２９は、断面略Ｕ字状の形状を有しており、環状溝１２９の底はスタビライザー１２５の他の部分よりも薄い。この環状溝１２９により、スタビライザー１２５の剛性をより低くできる。その結果、皿バネ部分１２３の振動をより抑制できる。このようにスタビライザー１２５を低剛性に構成することにより、ロータ１２１をステータ１１１に押し付ける際にスタビライザー１２５がわずかに変形する。その結果、ロータ１２１をステータ１１１に押し付ける力を均等に分散させることができる。なお、スタビライザー１２５は、環状部材１２０と同じ剛性、または環状部材１２０よりも高剛性となるように構成してもよい。ただし、低剛性となるように構成することにより、皿バネ部分１２３の振動をより抑制できる。

【0028】

なお、環状溝１２９の数は一つには限定されず、二つ以上の環状溝１２９が形成されていてもよい。また、環状溝１２９に代えて、格子状、放射状、又は同心円状に配列されるように複数の穴又は凹部を形成してもよい。さらに、多数の穴又は凹部を等間隔で形成してもよく、スタビライザー１２５内に多数の中空の空間又はリング状の空間を形成してもよい。さらに、振動を抑制する必要がない場合（例えば、異音を無視できる場合）、ロータ１２１は、スタビライザー１２５を備えていなくともよい。この場合、皿バネ部分１２３は、シャフト１３５まで延在し、フランジ１３６に直接固定される。

【0029】

また、略リング状のスタビライザー１２５の半径方向における幅は、同じく略リング状の皿バネ部分１２３の半径方向における幅よりも長い。これにより、皿バネ部分１２３の全周に渡って、スタビライザー１２５の質量を、皿バネ部分１２３の対応する部分よりも大きくできる。そのため、皿バネ部分１２３の全周に渡って、スタビライザー１２５の剛性を、皿バネ部分１２３よりも低くできる。ただし、一変形例として、スタビライザー１２５の形状はリング状には限定されず、多角形等の他の形状であってもよい。

【0030】

［接続構造］
圧電モータ１００は、図２及び図３に示す接続部材１６０を備えている。そして、シャフト１３５の端部には、接続部材１６０と接続される部材接続部１３７が形成されている。すなわち、圧電モータ１００は、部材接続部１３７に接続されている接続部材１６０を備えている。代替的に、接続部材１６０は、圧電モータ１００に選択的に取り付け可能であってもよい。また、接続部材１６０には、エンコーダＥＮが取り付けられている。なお、圧電モータ１００がエンコーダＥＮを備えていてもよく、圧電モータ１００が圧電モータ１００に選択的に取り付け可能であってもよい。

【0031】

接続部材１６０は、シャフト１３５の回転軸と同軸である。そして、シャフト１３５に取り付けられた接続部材１６０は、シャフト１３５の端部から突出している。すなわち、接続部材１６０は、シャフト１３５と共に回転するように、シャフト１３５に接続されている。具体的に、図３に示すように、接続部材１６０は、略円筒状の大径部１６１と、接続部である小径部１６２とを有している。そして、シャフト１３５の部材接続部１３７は、略円筒状の小径部１６２が挿入される穴である。代替的に、接続部材１６０の一方の端部に形成されている接続部が、接続部材１６０の他方の端部より大きな外寸を有していてもよい。さらに、接続部は、接続部材１６０に接続できればよく、角柱状等の他の形状を有していてもよい。

【0032】

小径部１６２には、ねじ山が形成されており、部材接続部１３７には当該ねじ山と噛み合うねじ溝が形成されている。そして、小径部１６２は、部材接続部１３７に螺合されている。具体的に、圧電モータ１００の他の部材を組み立てた後に、接続部材１６０の小径部１６２が部材接続部１３７にねじ込まれる。このとき、大径部１６１と小径部１６２との間の段差に、シャフト１３５の端面を突き当てる。これにより、シャフト１３５の回転軸に沿った方向において、接続部材１６０を正確な位置に取り付けることができる。そして、接続部材１６０の取り付け後、エンコーダＥＮを接続部材１６０の大径部１６１に取り付ける。このように、圧電モータ１００の他の部材を組み立てた後に、接続部材１６０を取り付けでき、且つ取り外すこともできる。そのため、接続部材１６０を交換して、圧電モータ１００に他の種類の検出装置等を取り付けることもできる。

【0033】

部材接続部１３７の深さは、小径部１６２の長さよりも長い。また、接続部材１６０の小径部１６２と大径部１６１との間には、ねじ山又はねじ溝が形成されていない。そして、接続部材１６０が接続されると、小径部１６２と大径部１６１との間の段差に、シャフト１３５の端面が突き当たる。これにより、接続部材１６０の中心軸とシャフト１３５の回転軸とを一致させることができる。すなわち、接続部材１６０の中心軸が、シャフト１３５の回転軸に対して傾くことを防止できる。

【0034】

代替的に、部材接続部１３７がシャフト１３５の端面から突出する雄ねじ部であってもよい。この場合、接続部材１６０の接続部は、雄ねじ部が挿入される雌ねじ部となる。ただし、シャフト１３５に雌ねじ部が形成されることによって、シャフト１３５がケース１３４から突出することを防止できる。また、部材接続部１３７と接続部材１６０の接続部は、螺合に代えて又は螺合と共に、接着若しくは融着等の方法で接続されていてもよい。ただし、螺合によって接続することにより、接続部材１６０を取り外して交換できる。

【0035】

なお、接続部材１６０の螺合方向は、圧電モータ１００の主たる回転方向である正転方向と一致させてもよい。すなわち、圧電モータ１００の正転方向が右回転であれば、接続部材１６０の小径部１６２は右ねじとして構成される。ここで、正転方向は、逆転方向よりも負荷がかかる方向、又は逆転方向よりも回転する時間が多い方向である。

【0036】

例えば、圧電モータ１００は、薬液を注入する注入機器の駆動機構を駆動する。この場合、シャフト１３５が正転方向に回転すると駆動機構のアクチュエータが前進し、シャフト１３５が逆転方向に回転するとアクチュエータが後進する。そして、正転時には、逆転時よりも圧電モータ１００に負荷がかかる。または、正転時には、逆転時よりも圧電モータ１００が長く駆動する。ここで、コネクタ１４４を介して圧電モータ１００に入力される駆動信号は交流信号であり、位相が異なる２種類の信号のうち一方が他方に対して遅れている場合を正転信号としたときに、他方が一方に対して遅れている場合が逆転信号となる。

【0037】

また、接続部材１６０は、シャフト１３５とエンコーダＥＮとを接続している。具体的に、接続部材１６０の大径部１６１には、エンコーダＥＮを取り付けるための取り付け構造として、面取り部１６３が形成されている。また、エンコーダＥＮには、不図示のボスを挿入する穴が形成されている。そして、エンコーダＥＮに挿入されるボスは、大径部１６１の面取り部１６３に突き当たる。これによって、大径部１６１がエンコーダＥＮに挿入された状態で、エンコーダＥＮが接続部材１６０を介してシャフト１３５に取り付けられる。なお、エンコーダＥＮは、シャフト１３５の回転を検出して注入機器の制御装置へパルス信号を送る。

【0038】

一例として、接続部材１６０の材質は、真鍮、リン性銅、チタン、及びステンレス等である。また、接続部材１６０は、シャフト１３５よりも硬い材料によって形成できる。例えば、接続部材１６０の材料は、ビッカース硬さ試験によって測定される硬さがシャフト１３５の材料よりも硬い。これにより、小径部１６２が部材接続部１３７の内面に食い込むので、より硬く接続部材１６０を締結できる。

【0039】

以上説明した実施形態に係る圧電モータ１００によれば、エンコーダＥＮ等の検出装置を圧電モータ１００に取り付けることができる。また、エンコーダＥＮにおける大径部１６１を挿入する部分のサイズは、エンコーダＥＮの種類によって異なることがある。この場合であっても、大径部１６１の長さ、直径、又は形状を異ならせることによって、異なる種類のエンコーダＥＮを圧電モータ１００に取り付けることができる。すなわち、圧電モータ１００のシャフト１３５を、異なる複数のエンコーダＥＮの間で共用できる。

【0040】

なお、圧電モータ１００は、非磁性体材料を用いて構成できる。非磁性体材料の一例として、弾性体１１３の材料はリン青銅であり、シャフト１３５、ロータねじ、及びステータねじの材料は真鍮である。また、ケース１３４、ベース１４１、皿バネ部分１２３、及びスタビライザー１２５の材料はアルミニウムである。非磁性体材料を用いて圧電モータ１００を構成することにより、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等の、磁気を利用する機器の近傍で圧電モータ１００を使用できる。

【0041】

［第２実施形態］
図４及び図５を用いて第２実施形態の圧電モータ２００について説明する。図４は、圧電モータ２００の斜視図である。そして、図５は、シャフト２３５の長手方向に沿った概略断面図であり、シャフト２３５の回転軸を通る断面を示している。第２実施形態の圧電モータ２００は、他のステータ及び他のロータをさらに備えている。すなわち、シングルタイプである再１実施形態の圧電モータ１００とは異なり、ダブルタイプの圧電モータ２００は、二組のステータと二組のロータを備えている。

【0042】

なお、第２実施形態の説明においては、第１実施形態との相違点について主に説明し、既に説明した構成要素については同じ参照番号を付し、その説明を省略する。特に説明した場合を除き、同じ参照符号を付した構成要素は略同一の動作及び機能を奏し、その作用効果も略同一である。

【0043】

図４に示すように、圧電モータ２００は、一対のベース２４１に固定されるケース２３４を有する。一対のベース２４１はそれぞれ略板状であり、ケース２３４に対してねじ止めされている。さらに、圧電モータ２００は、ベース２４１を貫通してベース２４１から突出するシャフト２３５を備えている。また、一対のベース２４１のそれぞれの側面には、外部と接続するためのコネクタ２４４が、端子支持板を介して取り付けられている。

【0044】

図５に示すように、圧電モータ２００は、シャフト２３５の回転軸を中心に略回転対称の構成を備えている。この圧電モータ２００は、一方のベース２４１に固定された一のステータ２１１Ａと、ステータ２１１Ａに対向する一のロータ２２１Ａとを備えている。さらに、圧電モータ２００は、他方のベース２４１に固定された他のステータ２１１Ｂと、他のステータ２１１Ｂに対向する他のロータ２２１Ｂとを備えている。なお、以下の説明においては、一のステータ２１１Ａ及び他のステータ２１１Ｂを総称して、単にステータ２１１と呼ぶことがある。また、一のロータ２２１Ａ及び他のロータ２２１Ｂを総称して、単にロータ２２１と呼ぶことがある。

【0045】

ステータ２１１及びロータ２２１は、ケース２３４内の略円柱状のスペースに格納されている。また、シャフト２３５は、それぞれ略リング状のステータ２１１及びロータ２２１を貫通しており、ステータ２１１とロータ２２１はシャフト２３５の回転軸と同軸である。そして、シャフト２３５は、ロータ２２１と共に回転する。

【0046】

各ステータ２１１は、弾性体２１３と、圧電素子２１２と、摺動材２１４とを有している。そして、圧電素子２１２及び摺動材２１４は、弾性体２１３に貼り付けられている。また、圧電モータ２００の両側において、圧電素子２１２と、弾性体２１３と、摺動材２１４とは、ベース２４１からロータ２２１に向かってこの順に配置されている。また、各ロータ２２１は、基体部分２２２と皿バネ部分２２３とを有している。そして、基体部分２２２と皿バネ部分２２３とは、環状部材２２０を構成している。基体部分２２２は摺動材２１４と当接し、皿バネ部分２２３は基体部分２２２と一体的に形成されている。さらに、各ロータ２２１は、皿バネ部分２２３が固定されると共に、シャフト２３５に固定される固定部の一例として、スタビライザー２２５を有している。

【0047】

一方のベース２４１にはシャフト２３５が貫通する穴が形成されており、当該穴にはベアリング２３８が取り付けられている。また、他方のベース２４１には接続部材１６０が貫通する穴が形成されており、当該穴にはベアリング２３８が取り付けられている。代替的に、二つのベアリング２３８の少なくとも一方に代えてブッシュを用いてもよい。また、各ステータ２１１は、複数のステータねじによって各ベース２４１に固定されている。具体的に、弾性体２１３のシャフト２３５側の縁部は、ねじ穴を有している。また、ベース２４１は、弾性体２１３のねじ穴に対応するねじ穴を有している。そして、ステータねじが両ねじ穴と螺合することにより、ステータ２１１がベース２４１に固定されている。

【0048】

各ロータ２２１は、複数のロータねじと、スタビライザー２２５とを介して、シャフト２３５のフランジ２３６に固定されている。また、各ロータ２２１は、皿バネ部分２２３が固定されるスタビライザー２２５を有している。具体的に、皿バネ部分２２３のシャフト２３５側に位置する内縁部は、ねじ穴を有している。また、スタビライザー２２５の外縁部は、当該ねじ穴に対応するねじ穴を有している。そして、ロータねじが両ねじ穴と螺合することにより、皿バネ部分２２３がスタビライザー２２５に固定されている。代替的に、二つのロータ２２１が、一つのスタビライザー２２５を共用してもよい。この場合、二つの皿バネ部分２２３が、一つのスタビライザー２２５に固定される。スタビライザー２２５が一つである場合には、圧電モータ２００を小型化することができる。

【0049】

さらに、各スタビライザー２２５は、シャフト２３５の回転軸を中心とする環状溝２２９を有している。この環状溝２２９は、断面略Ｕ字状の形状を有しており、環状溝２２９の底はスタビライザー２２５の他の部分よりも薄い。また、圧電モータ２００の半径方向において、スタビライザー２２５の幅は、皿バネ部分２２３の幅よりも長く設定されている。なお、シャフト２３５のフランジ２３６とスタビライザー２２５との間にスペーサーを配置してもよい。さらに、このスペーサーに代えてまたはスペーサーに加えて、フランジ２３６とスタビライザー２２５との間にスプリング、例えば皿バネを配置してもよい。

【0050】

圧電モータ２００は、第１実施形態と同様の接続部材１６０を備えている。そして、シャフト２３５の端部には、接続部材１６０と接続される部材接続部２３７が形成されている。すなわち、圧電モータ２００は、部材接続部２３７に接続されている接続部材１６０を備えている。また、接続部材１６０は、ステータ２１１Ａからロータ２２１Ａへと向かう方向に延びている。そして、接続部材１６０には、エンコーダＥＮが取り付けられている。

【0051】

上記第２実施形態に係る圧電モータ２００によれば、エンコーダＥＮ等の検出装置をダブルタイプの圧電モータ２００に取り付けることができる。また、異なる種類のエンコーダＥＮを圧電モータ２００に取り付けることができる。すなわち、圧電モータ２００のシャフト２３５を、異なる複数のエンコーダＥＮの間で共用できる。

【0052】

［第３実施形態］
図６及び図７を用いて第３実施形態の圧電モータ３００について説明する。図６は、圧電モータ３００の斜視図である。そして、図７は、シャフト３３５の長手方向に沿った概略断面図であり、シャフト３３５の回転軸を通る断面を示している。この第３実施形態の圧電モータ３００は、第２実施形態の圧電モータ２００を二つ備えている。なお、第３実施形態の説明においては、第１及び第２実施形態との相違点について主に説明し、既に説明した構成要素については同じ参照番号を付し、その説明を省略する。特に説明した場合を除き、同じ参照符号を付した構成要素は略同一の動作及び機能を奏し、その作用効果も略同一である。

【0053】

図６に示すように、圧電モータ３００は、二つの圧電モータ２００を備えている。すなわち、一の圧電モータ２００Ａに、他の圧電モータ２００Ｂが取り付けられている。なお、以下の説明では、一方の圧電モータ２００Ａ及び他方の圧電モータ２００Ｂを総称して単に圧電モータ２００と呼ぶことがある。

【0054】

また、図７に示すように、圧電モータ３００は、接続部材３６０を備えている。そして、接続部材３６０は、シャフト２３５及びシャフト３３５の回転軸と同軸である。また、接続部材３６０は、シャフト２３５の端部から突出していると共に、シャフト２３５と他方の圧電モータ２００Ｂとを接続している。すなわち、他方の圧電モータ２００Ｂは、シャフト３３５を備えており、接続部材３６０を介して一方の圧電モータ２００Ａに取り付けられている。そして、シャフト３３５の一方の端部には、接続部材１６０と接続される第１の部材接続部３３７Ａが形成されている。そして、第１の部材接続部３３７Ａには、接続部材１６０の小径部１６２（図３）に形成されているねじ山と噛み合うねじ溝が形成されている。そして、小径部１６２は、第１の部材接続部３３７Ａに螺合されている。なお、接続部材１６０には、不図示のエンコーダＥＮを取り付けることができる。

【0055】

また、シャフト３３５の他方の端部には、接続部材３６０と接続される第２の部材接続部３３７Ｂが形成されている。そして、第２の部材接続部３３７Ｂには、接続部材３６０の大径部３６１に形成されているねじ山と噛み合うねじ溝が形成されている。そして、大径部３６１は、第２の部材接続部３３７Ｂに螺合されている。これにより、シャフト２３５、接続部材３６０、シャフト３３５、及び接続部材１６０が、共に回転するように接続される。なお、シャフト３３５は、第２の部材接続部３３７Ｂが形成されている端部を除いて、シャフト２３５と同様に構成されている。

【0056】

接続部材３６０は、シャフト２３５の部材接続部２３７に接続される第１の接続部と、シャフト３３５の第２の部材接続部３３７Ｂに接続される第２の接続部とを有している。具体的に、接続部材３６０は、第１の接続部である小径部３６２と、第２の接続部である大径部３６１とを有している。そして、シャフト３３５の第２の部材接続部３３７Ｂは、大径部３６１が挿入される穴である。さらに、圧電モータ３００は、接続部材１６０を備えている。そして、シャフト３３５の端部には、接続部材１６０と接続される第１の部材接続部３３７Ａが形成されている。すなわち、シャフト３３５の第１の部材接続部３３７Ａは、接続部材１６０の小径部１６２が挿入される穴である。

【0057】

一例として、圧電モータ２００Ｂの連結は、以下の手順によって行われる。まず、一方の圧電モータ２００Ａの他の部材を組み立てる。そして、一方の圧電モータ２００Ａのシャフト２３５に、接続部材３６０をねじ込む。続いて、他方の圧電モータ２００Ｂのシャフト３３５を接続部材３６０に取り付ける。その後、他方の圧電モータ２００Ｂの他の部材を組み立てる。さらに、他方の圧電モータ２００Ｂのシャフト３３５に接続部材１６０をねじ込んで、圧電モータ３００が組み立てられる。なお、必要であれば、エンコーダＥＮを接続部材１６０に取り付ける。

【0058】

このように、他方の圧電モータ２００Ｂの他の部材を組み立てる前に、シャフト３３５を接続部材３６０に取り付ける。これにより、一方の圧電モータ２００Ａの位置と他方の圧電モータ２００Ｂの位置とが、シャフト３３５の回転方向においてずれることを防止できる。代替的に、他方の圧電モータ２００Ｂの他の部材を組み立てた後に、シャフト３３５を接続部材３６０に接続してもよい。この場合、シャフト３３５の端面がシャフト２３５の端面に付き当たるまで、接続部材３６０をねじ込む。これにより、大径部３６１の長さを調整することによって、シャフト３３５の回転方向における位置ずれを抑制できる。

【0059】

以上説明した第３実施形態に係る圧電モータ３００によれば、一方の圧電モータ２００Ａに他方の圧電モータ２００Ｂを取り付けることができる。また、異なる種類のエンコーダＥＮを圧電モータ３００に取り付けることもできる。すなわち、圧電モータ３００のシャフト３３５を、異なる複数のエンコーダＥＮの間で共用できる。

【0060】

代替的に、接続部材３６０は、他方の圧電モータ２００Ｂが備えるシャフト３３５と一体的に構成されていてもよい。すなわち、シャフト３３５に、小径部３６２と同形状の雄ねじ部を形成してもよい。この場合であっても、シャフト２３５にシャフト３３５を取り付けて、他方の圧電モータ２００Ｂを連結できる。さらに、シャフト２３５と接続部材３６０とが一体的に構成されていてもよい。すなわち、シャフト２３５に、大径部３６１と同形状の雄ねじ部を形成してもよい。この場合であっても、シャフト２３５にシャフト３３５を取り付けて、他方の圧電モータ２００Ｂを連結できる。

【0061】

また、圧電モータ３００は、三つ以上の圧電モータ２００を備えていてもよい。また、シングルタイプの圧電モータ１００に、シングルタイプの圧電モータ１００又はダブルタイプの圧電モータ２００が取り付けられていてもよい。さらに、ダブルタイプの圧電モータ２００に、シングルタイプの圧電モータ１００が取り付けられていてもよい。

【0062】

以上、各実施形態を参照して本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明に反しない範囲で変更された発明、及び本発明と均等な発明も本発明に含まれる。また、各実施形態及び各変形形態は、本発明に反しない範囲で適宜組み合わせることができる。

【0063】

例えば、接続部材１６０は、回転力を伝達する延長シャフトとして機能させてもよい。この場合、接続部材１６０にはエンコーダＥＮが取り付けられない。そして、接続部材１６０は、ギア等の他の部材に接続されて、当該他の部材に回転力を伝達する。この場合、接続部材１６０の長さは、第１実施形態の接続部材１６０が有する長さより長くとも短くともよい。さらに、シャフト１３５は、ケース１３４から突出するような長さを有していてもよい。この場合、接続部材１６０は、ケース１３４の外側でシャフト１３５に取り付けられる。さらに、圧電モータ１００又は圧電モータ２００には、別の部材の一例として延長シャフトを取り付けてもよい。この場合、接続部材１６０の大径部１６１を雄ねじ部として構成する。そして、延長シャフトの端部に大径部１６１をねじ込む雌ねじ部を形成する。

【符号の説明】

【0064】

１００：圧電モータ、１１１：ステータ、１１２：圧電素子、１１３：弾性体、１１４：摺動材、１２１：ロータ、１２２：基体部分、１２３：皿バネ部分、１３５：シャフト、１３７：部材接続部、１６０：接続部材、２００：圧電モータ、２１１：ステータ、２１２：圧電素子、２１３：弾性体、２１４：摺動材、２２１：ロータ、２２２：基体部分、２２３：皿バネ部分、２３５：シャフト、２３７：部材接続部、3００：圧電モータ、３３５：シャフト、３６０：接続部材、３３７Ａ：部材接続部、３３７Ｂ：部材接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】