特許 7517619 超音波モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-08

(45)【発行日】2024-07-17

(54)【発明の名称】超音波モータ

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/16 20060101AFI20240709BHJP

【ＦＩ】

H02N2/16

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2023559489

(86)(22)【出願日】2022-10-11

(86)【国際出願番号】 JP2022037799

(87)【国際公開番号】W WO2023084972

(87)【国際公開日】2023-05-19

【審査請求日】2023-09-22

(31)【優先権主張番号】P 2021184942

(32)【優先日】2021-11-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001232

【氏名又は名称】弁理士法人大阪フロント特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 亜香里

(72)【発明者】

【氏名】樫浦 英秋

【審査官】三澤 哲也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－４４８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平６－１７３９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１０－２４８２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１７１７１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｎ ２／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸部材と、
対向し合う第１の主面及び第２の主面と、前記第１の主面及び前記第２の主面に接続されている側面と、を含む板状部と、前記軸部材を支持している第１の軸受け部と、を有する、第１のケース部材と、
前記第１のケース部材の前記第２の主面側に配置されており、前記第１のケース部材と共にケースを構成しており、底部と、前記底部に接続されている側壁部と、を含むカップ状部と、前記軸部材を支持している第２の軸受け部と、を有する、第２のケース部材と、
前記ケース内に配置されており、対向し合う第３の主面及び第４の主面を含む板状の振動体と、前記振動体の前記第３の主面上に設けられている圧電素子と、を有するステータと、
前記ケース内に配置されており、前記軸部材に固定されており、前記振動体の前記第４の主面に接触しているロータと、
を備え、
前記第２のケース部材の前記側壁部が、内側に突出しており、前記第１のケース部材の前記第２の主面を支持している少なくとも３つの複数の支持部と、前記第１のケース部材の前記第１の主面及び前記側面のうち少なくとも一方を固定している、少なくとも３つの複数の固定部と、を有する、超音波モータ。

【請求項2】

平面視において、前記第２のケース部材の前記複数の固定部が均等に配置されている、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項3】

前記第１のケース部材が、外部に取り付けられる取り付け部を有し、
前記軸部材が延びる方向において、前記第２のケース部材の前記複数の固定部が、前記取り付け部よりも外側に位置していない、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項4】

平面視において、前記複数の支持部及び前記複数の固定部が重なっている、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項5】

平面視における、前記第２のケース部材の前記側壁部の周回方向に沿う、前記支持部及び前記固定部のそれぞれの寸法を、前記支持部及び前記固定部のそれぞれの幅としたときに、前記支持部の幅が、前記固定部の幅よりも広い、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項6】

前記第１のケース部材が、前記第２のケース部材によって、かしめ構造により固定されている、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項7】

前記第２のケース部材の前記複数の支持部がそれぞれ、前記側壁部が外側から内側に切り起こされた切り起こし部である、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項8】

前記第１の軸受け部及び前記第２の軸受け部が樹脂からなる滑り軸受けである、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項9】

前記軸部材の一方の端部が錐状の形状を有する、請求項１に記載の超音波モータ。

【請求項10】

前記軸部材の一方の先端に、錐状の凹部が設けられている、請求項１に記載の超音波モータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超音波モータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、圧電素子によりステータを振動させる超音波モータが種々提案されている。下記の特許文献１には、超音波モータの一例が開示されている。この超音波モータにおいては、基台及びカバーにより構成されたケース内に、ステータ及びロータが収納されている。基台の載置部の上面にステータが載置されている。ステータの上方にロータが配置されている。基台の挿入孔、ステータの貫通孔及びロータの挿入孔に、軸部材が挿通されている。なお、ステータは、基台の載置部に、ねじ留め、ろう付けまたは接着により固定されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－２４８２７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載のような超音波モータにおいては、製造時などにおいて、回転軸の角度にずれが生じる場合がある。そのため、超音波モータの特性が劣化するおそれがある。また、超音波モータの十分な小型化は困難である。

【0005】

本発明の目的は、軸部材の角度のずれをより確実に抑制することができ、かつ小型化することができる、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】

【0006】

本発明に係る超音波モータは、軸部材と、対向し合う第１の主面及び第２の主面と、前記第１の主面及び前記第２の主面に接続されている側面とを含む板状部と、前記軸部材を支持している第１の軸受け部とを有する、第１のケース部材と、前記第１のケース部材の前記第２の主面側に配置されており、前記第１のケース部材と共にケースを構成しており、底部と、前記底部に接続されている側壁部とを含むカップ状部と、前記軸部材を支持している第２の軸受け部とを有する、第２のケース部材と、前記ケース内に配置されており、対向し合う第３の主面及び第４の主面を含む板状の振動体と、前記振動体の前記第３の主面上に設けられている圧電素子とを有するステータと、前記ケース内に配置されており、前記軸部材に固定されており、前記振動体の前記第４の主面に接触しているロータとを備え、前記第２のケース部材の前記側壁部が、内側に突出しており、前記第１のケース部材の前記第２の主面を支持している少なくとも３つの複数の支持部と、前記第１のケース部材の前記第１の主面及び前記側面のうち少なくとも一方を固定している、少なくとも３つの複数の固定部とを有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係る超音波モータによれば、軸部材の角度のずれをより確実に抑制することができ、かつ小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの断面図である。

【図2】図２は、本発明の第１の実施形態におけるケースの斜視図である。

【図3】図３は、本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの分解斜視図である。

【図4】図４は、本発明の第１の実施形態における第１のケース部材の斜視図である。

【図5】図５は、本発明の第１の実施形態における第２のケース部材の斜視図である。

【図6】図６は、本発明の第１の実施形態におけるステータの平面図である。

【図7】図７は、本発明の第１の実施形態における第１の圧電素子の正面断面図である。

【図8】図８（ａ）～図８（ｃ）は、本発明の第１の実施形態において励振される進行波を説明するための、ステータの模式的平面図である。

【図9】図９は、本発明の第２の実施形態における軸部材の先端部付近、及び位置決めの治具の例を示す正面断面図である。

【図10】図１０は、本発明の第２の実施形態の変形例における軸部材の先端部付近、及び位置決めの治具の例を示す正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

なお、本明細書に記載の各実施形態は、例示的なものであり、異なる実施形態間において、構成の部分的な置換または組み合わせが可能であることを指摘しておく。

【0011】

図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波モータの断面図である。図２は、第１の実施形態におけるケースの斜視図である。図３は、第１の実施形態に係る超音波モータの分解斜視図である。なお、図１は、図２中のＩ－Ｉ線に沿う断面図である。

【0012】

図１に示すように、超音波モータ１は、ステータ２と、ロータ４と、ケース５と、軸部材１０とを有する。ケース５はステータ２及びロータ４を収納している。図２に示すように、ケース５は、第１のケース部材６及び第２のケース部材８により構成されている。図１に戻り、ステータ２とロータ４とは接触している。より具体的には、ステータ２は振動体３を有する。振動体３の一方主面にロータ４が接触している。ステータ２において生じた進行波により、ロータ４が回転する。一方で、軸部材１０は、ステータ２及びロータ４に挿通されており、ケース５の外側に至っている。ロータ４は軸部材１０に固定されている。よって、ロータ４の回転に伴い、軸部材１０が回転する。

【0013】

以下において、超音波モータ１の具体的な構成を説明する。本明細書において軸方向Ｚとは、ステータ２の振動体３の両主面を結ぶ方向であって、回転中心に沿う方向をいう。軸部材１０は、軸方向Ｚと平行に延びている。本明細書においては、軸方向Ｚから見る方向を、平面視と記載する。なお、平面視は、図１における上方から見る方向である。例えば、第１のケース部材６側から第２のケース部材８側に見る方向が平面視である。さらに、本明細書において内側及び外側とは、ケース５を基準とした内側及び外側である。

【0014】

図４は、第１の実施形態における第１のケース部材の斜視図である。

【0015】

第１のケース部材６は、本実施形態ではフランジである。第１のケース部材６は、板状部７Ａと、第１の軸受け部１８とを有する。板状部７Ａは、第１の主面７ａと、第２の主面７ｂと、側面７ｄとを含む。第１の主面７ａ及び第２の主面７ｂは互いに対向している。第１の主面７ａはケース５における外側に位置している。図１に示すように、板状部７Ａの中央部には、第１の突出部７Ｂ及び第２の突出部７Ｃが設けられている。第１の突出部７Ｂは、板状部７Ａから、ケース５の外側に突出している。第２の突出部７Ｃは、板状部７Ａから、ケース５の内側に突出している。第１の突出部７Ｂ及び第２の突出部７Ｃは軸方向Ｚに延びている。第１の突出部７Ｂ及び第２の突出部７Ｃは円筒状である。なお、第１の突出部７Ｂ及び第２の突出部７Ｃの形状は上記に限定されず、筒状であればよい。

【0016】

第１の突出部７Ｂ及び第２の突出部７Ｃに、連続した１つの貫通孔７ｃが設けられている。第１の突出部７Ｂの内径は、第２の突出部７Ｃの内径よりも大きい。第１の突出部７Ｂ内に第１の軸受け部１８が設けられている。軸部材１０は第１の軸受け部１８に挿通されている。軸部材１０は、第１の軸受け部１８を通り、ケース５の外側に突出している。なお、第１のケース部材６には、第２の突出部７Ｃは設けられていなくともよい。

【0017】

図３に示すように、第１のケース部材６は取り付け部７Ｄをさらに有する。取り付け部７Ｄは、板状部７Ａから、軸方向Ｚと直交する方向に突出している。超音波モータ１は、取り付け部７Ｄにおいて外部に取り付けられる。本実施形態では、板状部７Ａは円板状の形状を有する。もっとも、板状部７Ａの形状は円板状には限定されない。第１のケース部材６は、取り付け部７Ｄを必ずしも有していなくともよい。

【0018】

第１のケース部材６の板状部７Ａ、第１の突出部７Ｂ、第２の突出部７Ｃ及び取り付け部７Ｄは樹脂からなる。もっとも、第１のケース部材６の上記各部分の材料は樹脂に限定されず、例えば、金属またはセラミックスを用いることもできる。

【0019】

第２のケース部材８は、第１のケース部材６の第２の主面７ｂ側に配置されている。第２のケース部材８は、カップ状部９Ａと、第２の軸受け部１９とを有する。カップ状部９Ａは、底部９ａと、側壁部９ｂとを含む。側壁部９ｂは底部９ａに接続されている。図１に示すように、カップ状部９Ａは開口部９ｆを含む。開口部９ｆは、底部９ａ及び側壁部９ｂにより囲まれている。底部９ａの中央部には突出部９Ｂが設けられている。突出部９Ｂは、底部９ａからケース５の外側に突出している。突出部９Ｂは円筒状である。なお、突出部９Ｂの形状は上記に限定されず、筒状であればよい。

【0020】

突出部９Ｂ内に第２の軸受け部１９が設けられている。軸部材１０は、第２の軸受け部１９に挿通されている。軸部材１０は、第２の軸受け部１９を通り、ケース５の外側に突出している。第２のケース部材８のカップ状部９Ａ及び突出部９Ｂには、例えば、金属、セラミックスまたは樹脂などを用いることができる。

【0021】

第１の軸受け部１８及び第２の軸受け部１９としては、樹脂からなる滑り軸受けが好適に用いられる。もっとも、第１の軸受け部１８及び第２の軸受け部１９の材料は樹脂には限定されない。さらに、第１の軸受け部１８及び第２の軸受け部１９は滑り軸受けには限定されず、例えば、ベアリングなどであってもよい。

【0022】

図５は、第１の実施形態における第２のケース部材の斜視図である。

【0023】

第２のケース部材８における側壁部９ｂは、４つの支持部９ｄを有する。各支持部９ｄは、側壁部９ｂにおいて、内側（軸部材中心側）に突出している部分である。各支持部９ｄは、第１のケース部材６を支持している。本実施形態では、各支持部９ｄは切り起こし部である。切り起こし部とは、側壁部９ｂが外側から内側に切り起こされた部分である。さらに、側壁部９ｂは、４つの固定部９ｅを有する。第２のケース部材８の各固定部９ｅは、後述するかしめ構造によって第１のケース部材６を固定している。各固定部９ｅは、側壁部９ｂの開口端の一部が、内側に折り曲げられた構成を有する。より詳細には、超音波モータ１の製造に際し、本実施形態の各固定部９ｅは、かしめ構造によって側壁部９ｂの開口端の一部が折り曲げられることにより形成されている。ここでいう、支持部９ｄ及び固定部９ｅの構成を示す内側とは、軸方向Ｚと直交する方向における、ケース５の内側をいう。なお、支持部９ｄ及び固定部９ｅの構成は上記に限定されない。

【0024】

図１に示すように、第１のケース部材６は、各固定部９ｅによるかしめ構造により固定されている。より詳細には、平面視において、複数の支持部９ｄ及び複数の固定部９ｅが重なっている。固定部９ｅ及び支持部９ｄによって、第１のケース部材６の板状部７Ａが挟まれている。これにより、第１のケース部材６が第２のケース部材８に固定されている。

【0025】

本実施形態の特徴は、第２のケース部材８の側壁部９ｂが、少なくとも３つの複数の支持部９ｄと、少なくとも３つの複数の固定部９ｅとを有し、複数の固定部９ｅにより第１のケース部材６が固定されていることにある。それによって、軸部材１０の角度のずれをより確実に抑制することができ、かつ小型化することができる。これを以下において説明する。

【0026】

超音波モータ１の製造時においては、軸部材１０を第１のケース部材６及び第２のケース部材８に挿通させた状態において、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定することにより、ケース５を形成する。この固定に際しては、第１のケース部材６及び第２のケース部材８を、軸方向Ｚにおいて互いに密着させる方向に力が加えられる。このとき、３つ以上の支持部９ｄによって第１のケース部材６が支持されるため、第１のケース部材６の姿勢を安定化することができる。これに伴い、軸部材１０の姿勢も安定化させることができ、軸部材１０の傾きを抑制することができる。加えて、３つ以上の固定部９ｅにより第１のケース部材６の固定を行うため、力を均一に加えることができる。これにより、第１のケース部材６の第２のケース部材８に対する位置ずれ及び傾きを、より確実に抑制することができる。よって、軸部材１０の直角度をより確実に高めることができる。従って、軸部材１０の角度のずれをより確実に抑制することができる。なお、直角度とは、第１のケース部材６の基準面に対する直角度である。第１のケース部材６の基準面は、板状部７Ａの第１の主面７ａであってもよく、第２の主面７ｂであってもよい。

【0027】

さらに、本実施形態においては、第１のケース部材６が、第２のケース部材８によって、かしめ構造により固定されている。そのため、第１のケース部材６及び第２のケース部材８のねじ留めなどを要しない。従って、超音波モータ１を低背化することができ、小型化することができる。

【0028】

以下において、本実施形態の構成をさらに詳細に説明する。

【0029】

図１に示すように、軸部材１０には止め輪１７が設けられている。止め輪１７は、円環状の形状を有する。平面視において、止め輪１７は軸部材１０を囲んでいる。より詳細には、止め輪１７の内周端縁部は軸部材１０内に位置する。止め輪１７は第１の軸受け部１８に、軸方向Ｚにおける外側から当接している。これにより、軸部材１０の角度のずれを抑制することができる。軸部材１０及び止め輪１７の材料としては、例えば、金属または樹脂などを用いることができる。

【0030】

図６は、第１の実施形態におけるステータの平面図である。

【0031】

ステータ２は振動体３を有する。振動体３は円板状である。振動体３は第３の主面３ａ及び第４の主面３ｂを有する。第３の主面３ａ及び第４の主面３ｂは互いに対向している。振動体３の中央部には貫通孔３ｃが設けられている。貫通孔３ｃには、第１のケース部材６の第２の突出部７Ｃが挿通されている。

【0032】

なお、貫通孔３ｃの位置は上記に限定されない。貫通孔３ｃは、軸方向中心を含む領域に位置していればよい。平面視における貫通孔３ｃの形状は特に限定されず、例えば、円形または楕円形、あるいは、正六角形、正八角形または正十角形などの正多角形などであってもよい。さらに、振動体３の形状は円板状には限定されない。平面視における振動体３の形状は、例えば、正六角形、正八角形または正十角形などの正多角形であってもよい。振動体３は適宜の金属からなる。なお、振動体３は必ずしも金属からなっていなくともよい。振動体３は、例えば、セラミックス、シリコン材料または合成樹脂などの他の弾性体により構成されていてもよい。

【0033】

振動体３の第３の主面３ａには、複数の圧電素子が設けられている。より具体的には、複数の圧電素子は、第１の圧電素子１３Ａ、第２の圧電素子１３Ｂ、第３の圧電素子１３Ｃ及び第４の圧電素子１３Ｄである。複数の圧電素子は、軸方向Ｚに平行な軸を中心として周回する進行波を発生させるように、該進行波の周回方向に沿って分散配置されている。軸方向Ｚから見たときに、第１の圧電素子１３Ａ及び第３の圧電素子１３Ｃは軸を挟んで対向し合っている。第２の圧電素子１３Ｂ及び第４の圧電素子１３Ｄは軸を挟んで対向し合っている。

【0034】

図７は、第１の実施形態における第１の圧電素子の正面断面図である。

【0035】

第１の圧電素子１３Ａは圧電体１４を有する。圧電体１４は第５の主面１４ａ及び第６の主面１４ｂを有する。第５の主面１４ａ及び第６の主面１４ｂは対向し合っている。第１の圧電素子１３Ａは、第１の電極１５Ａ及び第２の電極１５Ｂを有する。圧電体１４の第５の主面１４ａ上に第１の電極１５Ａが設けられており、第６の主面１４ｂ上に第２の電極１５Ｂが設けられている。第２の圧電素子１３Ｂ、第３の圧電素子１３Ｃ、及び第４の圧電素子１３Ｄも、第１の圧電素子１３Ａと同様に構成されている。上記各圧電素子の平面視における形状は矩形である。なお、各圧電素子の平面視における形状は上記に限定されず、例えば楕円形などであってもよい。

【0036】

ここで、第１の電極１５Ａは、振動体３の第３の主面３ａに接着剤により貼り付けられている。この接着剤の厚みは非常に薄い。従って、第１の電極１５Ａは振動体３に電気的に接続される。

【0037】

なお、進行波を発生させるためには、ステータ２は、少なくとも第１の圧電素子１３Ａ及び第２の圧電素子１３Ｂを有していればよい。あるいは、複数の領域に分割された、１個の圧電素子を有していてもよい。この場合には、例えば、圧電素子の各領域が互いに異なる方向に分極されていてもよい。

【0038】

図３に示すように、振動体３の第４の主面３ｂ上において、複数の突起部３ｅが設けられている。複数の突起部３ｅは、振動体３における、ロータ４に接触している部分である。各突起部３ｅは、振動体３の第４の主面３ｂから軸方向Ｚに突出している。平面視において、複数の突起部３ｅは円環状に並んでいる。複数の突起部３ｅは、第４の主面３ｂの他の部分から軸方向Ｚに突出しているため、振動体３において進行波が生じたとき、複数の突起部３ｅの先端はより一層大きく変位する。そして、第４の主面３ｂにおける突起部３ｅにロータ４が接触している。よって、ステータ２において生じさせた進行波によって、ロータ４を効率的に回転させることができる。なお、複数の突起部３ｅは必ずしも設けられていなくともよい。

【0039】

ロータ４は円板状である。図１に示すように、ロータ４の中央部には貫通孔４ｃが設けられている。もっとも、貫通孔４ｃの位置は上記に限定されない。貫通孔４ｃは、軸方向中心を含む領域に位置していればよい。さらに、ロータ４の形状は上記に限定されない。ロータ４の形状は、平面視において、例えば、正六角形、正八角形または正十角形などの正多角形であってもよい。

【0040】

ロータ４は、凹部４ａと、側壁部４ｂとを有する。凹部４ａは、軸方向Ｚから見たときに円形である。側壁部４ｂは、凹部４ａを囲んでいる部分である。ロータ４は側壁部４ｂの端面４ｄにおいて、ステータ２と接触している。もっとも、凹部４ａ及び側壁部４ｂは設けられていなくともよい。ロータ４の材料としては、例えば、金属またはセラミックスなどを用いることができる。本実施形態では、ロータ４と軸部材１０とは別体として構成されている。もっとも、ロータ４及び軸部材１０が一体として構成されていてもよい。

【0041】

ロータ４におけるステータ２側の面には、摩擦材が固定されていてもよい。それによって、ステータ２の振動体３とロータ４との間に加わる摩擦力を安定化させることができる。この場合には、ロータ４を効率的に回転させることができ、超音波モータ１を効率的に回転駆動させることができる。

【0042】

ロータ４上には弾性部材１２が設けられている。弾性部材１２は、軸方向Ｚにおいて、ステータ２と共にロータ４を挟んでいる。弾性部材１２は円環状の形状を有する。なお、弾性部材１２の形状は上記に限定されない。弾性部材１２の材料としては、例えば、ゴムまたは樹脂などを用いることができる。もっとも、弾性部材１２は設けられていなくともよい。

【0043】

弾性部材１２の第２の軸受け部１９側には、バネ部材１６が配置されている。より具体的には、本実施形態のバネ部材１６は金属からなる板バネである。バネ部材１６の中央部には、貫通孔１６ｃが設けられている。貫通孔１６ｃに軸部材１０が挿通されている。軸部材１０は幅広部１０ａを有する。軸部材１０の幅広部１０ａにおける幅は、軸部材１０における他の部分の幅よりも広い。なお、軸部材１０の幅は、軸部材１０の軸方向Ｚと直交する方向に沿う寸法である。幅広部１０ａに、バネ部材１６の内周端縁部が当接している。これにより、バネ部材１６及び軸部材１０の間の位置ずれを抑制することができる。もっとも、バネ部材１６の材料及び構成は上記に限定されない。軸部材１０の構成も上記に限定されるものではない。

【0044】

バネ部材１６から弾性部材１２を介して、ロータ４に弾性力が付与されている。これにより、ロータ４がステータ２に押し当てられている。この場合には、ステータ２及びロータ４の間の摩擦力を高めることができる。よって、ステータ２からロータ４に進行波を効果的に伝搬させることができ、ロータ４を効率的に回転させることができる。従って、超音波モータ１を効率的に回転駆動させることができる。

【0045】

ステータ２において、複数の圧電素子を周回方向に分散配置し、駆動することにより進行波を発生させる構造については、例えば、ＷＯ２０１０／０６１５０８Ａ１に開示されている。なお、この進行波を発生させる構造については、以下の説明だけでなく、ＷＯ２０１０／０６１５０８Ａ１に記載の構成を本明細書に援用することにより、詳細な説明は省略することとする。

【0046】

図８（ａ）～図８（ｃ）は、第１の実施形態において励振される進行波を説明するための、ステータの模式的平面図である。なお、図８（ａ）～図８（ｃ）では、グレースケールにおいて、黒色に近いほど一方の方向の応力が大きく、白色に近いほど他方の方向の応力が大きいことを示す。

【0047】

図８（ａ）には、三波の定在波Ｘが示されており、図８（ｂ）には、三波の定在波Ｙが示されている。第１～第４の圧電素子１３Ａ～１３Ｄが、中心角９０°の角度を隔てて配置されているとする。この場合、三波の定在波Ｘ，Ｙが励振されるため、進行波の波長に対する中心角は１２０°となる。中心角は、一波の角度１２０°に３／４を掛けた角度９０°で決定する。三波の定在波Ｘの振幅が大きい所定の場所に第１の圧電素子１３Ａを配置し、中心角９０°間隔で第２～第４の圧電素子１３Ｂ～１３Ｄを配置する。この場合、振動の位相が９０°異なる三波の定在波Ｘ，Ｙが励振され、両者が合成されて、図８（ｃ）に示す進行波が生じる。

【0048】

なお、図８（ａ）～図８（ｃ）における、Ａ＋、Ａ－、Ｂ＋、Ｂ－は、圧電体１４の分極方向を示す。＋は、厚み方向において、第５の主面１４ａから第６の主面１４ｂに向けて分極されていることを意味する。－は、逆方向に分極されていることを示す。Ａは、第１の圧電素子１３Ａ及び第３の圧電素子１３Ｃであることを示し、Ｂは、第２の圧電素子１３Ｂ及び第４の圧電素子１３Ｄであることを示す。

【0049】

なお、三波の例を示したが、これに限定されず六波、九波、十二波などの場合も同様に位相が９０°異なる２つの定在波が励振され、両者の合成により進行波が生じる。本発明において、進行波を発生させる構成は、図８（ａ）～図８（ｃ）に示した構成に限らず、従来より公知の様々な進行波を発生させる構成を用いることができる。

【0050】

以下において、本発明の好ましい形態の例を説明する。図５に示すように、平面視において、第２のケース部材８の複数の固定部９ｅが均等に配置されていることが好ましい。それによって、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定するに際し、力をより一層均一に加えることができる。加えて、第１のケース部材６を均等に固定することができる。それによって、第１のケース部材６の第２のケース部材８に対する位置ずれ及び傾きをより一層確実に抑制することができ、軸部材１０の角度のずれをより一層確実に抑制することができる。

【0051】

平面視において、第２のケース部材８の複数の支持部９ｄが均等に配置されていることが好ましい。それによって、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定する際に、第１のケース部材６をより一層安定して支持することができる。従って、軸部材１０の角度のずれをより一層確実に抑制することができる。

【0052】

平面視において、複数の支持部９ｄ及び複数の固定部９ｅが重なっていることが好ましい。この場合には、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定するに際し、各固定部９ｅから第１のケース部材６に加わる力を、各支持部９ｄに効果的に分散させることができる。従って、第１のケース部材６を第２のケース部材８に安定して固定することができる。

【0053】

本実施形態においては、支持部９ｄの幅は２．３ｍｍである。固定部９ｅの幅は２ｍｍである。なお、支持部９ｄ及び固定部９ｅのそれぞれの幅は、平面視における、第２のケース部材８の側壁部９ｂの周回方向に沿う、支持部９ｄ及び固定部９ｅのそれぞれの寸法である。このように、支持部９ｄの幅が、固定部９ｅの幅よりも広いことが好ましい。それによって、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定するに際し、各固定部９ｅから第１のケース部材６に加わる力を、各支持部９ｄに、より一層分散させることができる。従って、第１のケース部材６を第２のケース部材８に、より一層安定して固定することができる。

【0054】

ところで、図２に示すように、第１のケース部材６は１対の取り付け部７Ｄを有する。１対の取り付け部７Ｄは、板状部７Ａを挟み互いに対向している。図１に示すように、板状部７Ａは、第２のケース部材８の開口部９ｆ内に位置している。他方、図２に戻り、取り付け部７Ｄは第２のケース部材８の外側に延びている。より具体的には、第２のケース部材８の側壁部９ｂには切り欠き部９ｇが設けられている。取り付け部７Ｄは、切り欠き部９ｇから第２のケース部材８の外側に延びている。

【0055】

超音波モータ１は、取り付け部７Ｄにおいて外部に取り付けられる。例えば、取り付け部７Ｄにおいて、外部にねじ留めされてもよく、あるいは、接着剤等により外部に接合されてもよい。なお、取り付け部７Ｄの個数及び配置は上記に限定されない。１個の取り付け部７Ｄが設けられていてもよく、３個以上の取り付け部７Ｄが設けられていてもよい。

【0056】

軸方向Ｚにおいて、第２のケース部材８の複数の固定部９ｅが、取り付け部７Ｄよりも外側に位置していないことが好ましい。より具体的には、軸方向Ｚにおいて、複数の固定部９ｅが取り付け部７Ｄよりも内側に位置することが好ましい。または、複数の固定部９ｅ及び取り付け部７Ｄの軸方向Ｚにおける位置が同じであることが好ましい。これにより、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定するに際し、容易に均一に力を加えることができる。よって、軸部材１０の直角度を容易に高めることができる。加えて、超音波モータ１を、取り付け部７Ｄにおいて外部に容易に取り付けることができる。よって、超音波モータ１を外部に取り付ける際の精度を高めることができる。

【0057】

図２及び図４に示すように、本実施形態においては、板状部７Ａの第１の主面７ａにおける外周縁、及び取り付け部７Ｄの外部に接触する部分の軸方向Ｚにおける位置は同じである。なお、該外周縁における、第２のケース部材８の各固定部９ｅに接触する部分付近が凹状となっている。このように、第１のケース部材６において、各固定部９ｅに接触する部分は、軸方向Ｚにおいて、取り付け部７Ｄにおける外部に接触する部分よりも内側に位置することが好ましい。このような構成とすることにより、軸方向Ｚにおいて、第２のケース部材８の複数の固定部９ｅを、より確実に、取り付け部７Ｄよりも外側に位置しないようにすることができる。

【0058】

上記のように、第１のケース部材６は、第２のケース部材８によって、かしめ構造により固定されていることが好ましい。この場合には、第１のケース部材６を第２のケース部材８に固定するに際し、第１のケース部材６に対して、第１の主面７ａ側からケース５の内側に相当する方向に、均一に力を加えることができる。これにより、第１のケース部材６の第２のケース部材８に対する位置ずれ及び傾きを、より一層確実に抑制することができる。よって、軸部材１０の直角度をより一層確実に高めることができる。従って、軸部材１０の角度のずれをより一層確実に抑制することができる。加えて、第１のケース部材６及び第２のケース部材８のねじ留めなどを要しないため、生産性を高めることができる。さらに、超音波モータ１を低背化することができ、小型化することができる。

【0059】

もっとも、第１のケース部材６の固定は、かしめ構造による固定には限定されない。例えば、第２のケース部材８の複数の固定部９ｅは、接着剤により第１のケース部材６を固定している部分であってもよく、溶接により第１のケース部材６を固定している部分であってもよい。

【0060】

さらに、第１のケース部材６は、第２のケース部材８に圧入されていてもよい。例えば、第１のケース部材６における板状部７Ａの側面７ｄが、軸方向Ｚに直交する方向における外側に突出した３つ以上の凸部を有していてもよい。この場合、複数の固定部９ｅは、側壁部９ｂにおける、板状部７Ａの複数の凸部に当接している部分である。あるいは、第２のケース部材８の側壁部９ｂが、第１のケース部材６を圧入により固定するための３つ以上の凸部を有していてもよい。該凸部は、側壁部９ｂから軸方向Ｚに直交する方向における内側に突出している。この場合、該凸部が固定部９ｅである。本発明においては、固定部９ｅは、板状部７Ａの第１の主面７ａ及び側面７ｄのうち少なくとも一方を固定していればよい。

【0061】

図５に示すように、第２のケース部材８の複数の支持部９ｄがそれぞれ、切り起こし部であることが好ましい。より具体的には、各支持部９ｄ及び側壁部９ｂは一体として構成されており、かつ第２のケース部材８は、支持部９ｄ及び側壁部９ｂにより囲まれた開口部９ｈを有する。それによって、支持部９ｄが側壁部９ｂから剥離することを抑制することができ、かつ支持部９ｄの軸方向Ｚと直交する方向に沿う寸法を大きくすることができる。よって、第１のケース部材６をより一層確実に支持することができる。加えて、支持部９ｄを容易に設けることができる。従って、生産性を高めることができ、かつ軸部材１０の角度のずれをより一層確実に抑制することができる。

【0062】

もっとも、支持部９ｄは、側壁部９ｂと別体として設けられていてもよい。支持部９ｄ及び側壁部９ｂの材料が互いに異なっていてもよく、支持部９ｄが側壁部９ｂに接合されていてもよい。

【0063】

図９は、第２の実施形態における軸部材の先端部付近、及び位置決めの治具の例を示す正面断面図である。

【0064】

本実施形態は、軸部材２０の一方の端部２０ａが錐状の形状を有する点において第１の実施形態と異なる。上記の点以外においては、本実施形態の超音波モータは第１の実施形態の超音波モータ１と同様の構成を有する。超音波モータの軸部材２０以外の部分の説明には、第１の実施形態の説明に用いた図面及び符号を援用する。なお、本明細書において、錐状は、先端が曲面状である場合も含む。

【0065】

図９に示す端部２０ａは、軸部材２０の第２のケース部材８側の端部である。端部２０ａが錐状の形状を有することにより、超音波モータの位置決めを容易に行うことができる。例えば、図９に示す治具２９には、円錐状の凹部２９ｃが設けられている。この凹部２９ｃ及び端部２０ａを互いに嵌合させることにより、ケース５を形成するに際し、軸部材２０の位置決めを容易に、かつより確実に行うことができる。よって、軸部材２０の直角度をより確実に、効果的に高めることができる。加えて、図１に示すように、第１の実施形態と同様に、第２のケース部材８の側壁部９ｂが、少なくとも３つの複数の支持部９ｄと、少なくとも３つの複数の固定部９ｅとを有し、複数の固定部９ｅにより第１のケース部材６が固定されている。従って、軸部材２０の角度のずれを効果的に抑制することができる。

【0066】

なお、軸部材２０の端部２０ａの形状は円錐状に限定されず、角錐状であってもよい。さらに、軸部材２０の両端部のうち少なくとも一方が錐状の形状を有していればよい。よって、軸部材２０の第１のケース部材６側の端部が錐状の形状を有していてもよい。

【0067】

本実施形態においては、軸部材２０の端部２０ａは凸状となっている。もっとも、端部２０ａは凹状となっていてもよい。例えば、図１０に示す第２の実施形態の変形例においては、軸部材３０の端部３０ａは錐状の凹部３０ｃを有する。より具体的には、軸部材３０の先端３０ｂに凹部３０ｃが設けられている。凹部３０ｃは円錐状である。もっとも、凹部３０ｃは角錐状であってもよい。例えば、図１０に示す治具３９には、円錐状の凸部３９ａが設けられている。この凸部３９ａ及び凹部３０ｃを互いに嵌合させることにより、軸部材３０の位置決めを容易に、かつより確実に行うことができる。よって、軸部材３０の直角度をより確実に、効果的に高めることができる。従って、軸部材３０の角度のずれを効果的に抑制することができる。

【0068】

加えて、軸部材３０に凸部を設ける必要がないため、軸部材３０を短くすることができる。従って、超音波モータを低背化することができ、小型化することができる。

【符号の説明】

【0069】

１…超音波モータ
２…ステータ
３…振動体
３ａ，３ｂ…第３，第４の主面
３ｃ…貫通孔
３ｅ…突起部
４…ロータ
４ａ…凹部
４ｂ…側壁部
４ｃ…貫通孔
４ｄ…端面
５…ケース
６…第１のケース部材
７Ａ…板状部
７Ｂ，７Ｃ…第１，第２の突出部
７Ｄ…取り付け部
７ａ，７ｂ…第１，第２の主面
７ｃ…貫通孔
７ｄ…側面
８…第２のケース部材
９Ａ…カップ状部
９Ｂ…突出部
９ａ…底部
９ｂ…側壁部
９ｄ…支持部
９ｅ…固定部
９ｆ…開口部
９ｇ…切り欠き部
９ｈ…開口部
１０…軸部材
１０ａ…幅広部
１２…弾性部材
１３Ａ～１３Ｄ…第１～第４の圧電素子
１４…圧電体
１４ａ，１４ｂ…第５，第６の主面
１５Ａ，１５Ｂ…第１，第２の電極
１６…バネ部材
１６ｃ…貫通孔
１７…止め輪
１８，１９…第１，第２の軸受け部
２０…軸部材
２０ａ…端部
２９…治具
２９ｃ…凹部
３０…軸部材
３０ａ…端部
３０ｂ…先端
３０ｃ…凹部
３９…治具
３９ａ…凸部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】