JPS59122385A - 超音波振動を利用したモ−タ−装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 れる進行波を、相互に加圧接触する位置に配置した動体
の一方向趣動に変換することを特徴とするモーター装置
に関するものである。

換言すれは、傾数個の電歪素子，圧電素子または磁歪素
子を組合せて弾性体内に組み込んで形成させた超音波振
動子と、該弾性体の一端面と一定の方向に移動する動体
の一端［−相互に加圧接触する位置に配湯することによ
シ、前記弾性体の表面において励振される横波と縦波と
の合成によって形成する進行波を前記動体の一方向運動
に変換することからなるモーター装置に関するものであ
る。

従来から広く用いられている各種モーター装置は、その
駆動源と１−で電磁力を応用［またものが大部分であり
、各種用途に使われている。ｌ７かしこれら装置の大き
さや重量及び回転力（トルク）等は用いられる材料によ
って一定の制限を・受けるものである。伺故なら、上記
因子は用いられる材料の磁気的特性等によって決められ
るものであり、これらの特性を超えた装置は回転駆動を
行うことが不可能となるためである。

本発明け、超音波の持つ強力な振動エネルギーを回転又
は直進運動に変換することによって小形に１〜で軽量々
モーター装置を実現し、具体的には弾性体内に電歪素子
，圧電素子寸たは磁歪素子を組込構成ｉ〜だ超音波振動
子の表面に励振される進行波を利用したモーター装置の
提供を目的とするものである。

以下図面を参照して本発明に係るモーター装置の動作原
理と実施例に関し詳細な説明を行う。

第１図は動作原理を説明するだめの一部拡大斜視図であ
る。】は金属等弾性体であり、その表面１ａ上に横振動
と縦振動が合成された進行波が形成された状態を拡大し
て示している。

上記進行波とは第１に一般にレイリー波と呼ばれる表面
波であり、弾性体の表面に沿って伝わる波が存在するこ
とが理論的に解明されている。

固体中における弾性波は縦波と横波とがあり、夫々独立
に存在−するが、表面という境界条件のため互いに錯綜
し合って合成される。レイ＋７−波を発生させるには基
板媒質上に縦または横振動をする振動子をのせて基板の
表面をたたけばよく、どんなたたきかたをしても振動源
より相当離れたところで表面波成分を観測することがで
きる。第２ＶＣ棒状（板状）弾性体の屈曲振動による進
行波であり、弾性体の表面には縦波と横波とが９０°位
相のずれた欄内撮動が形成され、棒状（板状）弾性体に
沿って伝搬する。第３に棒状（板状）弾性体に沿って伝
搬する縦波進行波であって、弾性体の表面にはポアッン
ン比による横波が表われる。この場合も弾性体表面は縦
波と横波とが９　０’位相のずれた槽内振動を形成する
。

前記第１図の場合、振動源は示しておらず、レイリー波
の伝搬状態のみを示している。即ち、今質点Ｂに着目す
ると、横振巾ａ（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）と
の合成された欄内Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動しており、
その進行波は音速Ｕのスピードで移動している。この運
動は弾性体表面上１ａのどの点であっても同様であって
、この状態下でフリーな動体２の表面を弾性体１の表面
上に加圧接触させると、該動体２け弾性体１の進行波の
頂点Ａ及びＡ′の部分でのみ接触しており、１つ該頂点
Ａ，には振動速度ｖ＝２ｒＪｂ（ｆｃだし矛は振動数）
で矢印Ｍの方向に運動しているのであるから、フリーな
動体２け弾性体１との摩擦力によって矢印Ｎの方向に駆
動されることになる。

本発明は上記進行波による動体の駆動を基本としたモー
ター装置に関するものであって、その実施例を以下に説
明する。第２図は装置の一部断面図を示しており、図中
１１ｔｊ：ケーシング本体であって、その内部に筒状屈
曲振動子１３の節部分を支持部材１２で支え、且つ該振
動子１３の略中央部外周面にテーパー１３２を設け、こ
のテーパー１３８の面上に動体としての回転子１４の内
周面一端側が加圧接触するように配置する。回転子１４
は回転軸１５に対してその軸方向に移動可能に支持され
、回転力が調圧機構１６を介して回転軸１５に伝えられ
る。尚調圧機構１６の一例詳細は第５図によって後述す
る。１７は軸受を示している。

振動子１３は中途部において電歪素子または圧電素子１
８．１９を組込み構成してあり、進行波の励振源となっ
ている。第３図は上記振動子１３の側面図を示１〜、第
４図は第３図のＡ　−Ａ線断面を示す。第３図において
電歪素子または圧電素子１．８．１９は軸方向に矢印の
ように伸縮動作する構成とし、その間に電極２０をはさ
み込んである。電歪素子または圧電素子と電極の配置は
第４図に示す如く、対角にある電極ａ、ｂを結線１−で
端子２１に導き、同様に電極ｃ、ｄを結線ｌ−で端子２
２に導く。夫々の対角位置にある電歪素子または圧電素
子は互に逆方向に伸縮するように動作する。即ち、電極
ａに接する電歪素子または圧電素子１８．ｌ’９は伸長
方向へ、電極すに接する電歪素子または圧電素子１８．
１９は短縮方向へ動作するように分極する。、更に電極
ｄに接する電歪素子または圧電素子１８．１９は伸長方
向へ、電極Ｃに接する電歪素子捷たは圧電素子１８．１
９は短縮方向へ動作するように分極する。

第５図は調圧機構１６の一例を示す断面図である。同図
は自動調圧機構の一例を示しており、回転軸１５と回転
子１４との間にＶ形底をもった特殊なカム２３．２４の
一対と、その中間に介在する複数個の鋼球２５を設ける
ことにより、無負荷のときはカム底部に鋼球があるが、
負荷が加わり、トルクが増加するに従って鋼球が溝をの
り上げて軸方向の圧力が発生するように機能する。−ｆ
：れによって回転子１４のトルりが回転軸１５側に伝達
される。

上記の構成により、第４図に示す電極ａ、ｂに結線きれ
た端子２１と振動子１３との間に高周波電圧を印加する
と、振動子１３は第６図に示すような屈曲振動をひきお
こす。即ち一次の振動状態において、中央部Ｂ点が振動
の腹、Ｈ及びに点が振動の節となる。次に他の一方の電
極Ｃ，ｄに結線された端子２２と、振動子１３の間に前
記電極ａ、ｂの電圧に対１〜で９０’位相のずれた高周
波電圧を加えると前記Ｂ点の振動と垂直方向に位相のず
れた振動Ｚ（紙面に垂直方向）が引き起され、いわば縦
波と横波とを人工的に作り出すことになり、その合成波
が回転円振動となる。

第７図てより振動子中央部１３１〕、即ち振動の腹の部
分と、それに外接する回転子Ｉ４の内周面１４　ａとの
接触状態を１／４周期毎に分解１、て（Ａ）（Ｂ）（Ｃ
）（Ｉ））に示した。即ち回転子１４の内周面１４ａは
振動子１３側の波の頂点と接触しており、その接触点は
順次移動して１周期毎に回転子１４の内周面１４ａを一
周する。頂点の質点速度は、振動の振巾に比例１〜、Ｏ
〜数ｍ　／　ｓｅｃ程度である。上記の接触点の移動に
よって振動子側に発生した振動が回転子側の回転力とし
て変換される理由を以下に述べる。即ち回転子１４の内
周面１４ａの周長と、これに内接する振動子１３の外周
面１３ｂの周長とを比較しｆｃ場合、図示より明らかな
ように邑然前者の周長の方が長く、よって第７図に示１
．たまうに両者の接触点が順次移動ｌ−で、接触点が一
周した時、前記の両周長差の分だけ回転子１４側がずれ
ることＶｃ々す、それが回転となって取り出される。

又電極ａ、ｂｉたはＣ，ｄに加える高周波電圧の位相を
逆転することによって回転子の回転方向を切１１換える
ことができる。

第８図は本発明の他の実施例を示す（イ）−細断面図、
（ロ’ＩＡ−Ａ線断面の概念図である。本実施例によれ
はケーシング本体３１の内部に支持部材３２に支えられ
たリング状屈曲振動子３３を配置し、その内周面にテー
パー３３３を設け、回転子３４の外周面が接触するよう
に配ｔａれる。

回転子３４は回転軸３５に対１．て軸方向に対して移動
可能に支持され第５図に示した構成と同様の調圧機構３
６を設けて回転軸３５に回転力を伝える。３７は電歪素
子または圧電素子を示し３８は軸受を示寸。第８図（ロ
）において（同図ではケーシング本体３１の断面を省略
しである）、リング状屈曲振動子３３は弾性体で構成さ
れ、その外周に固定配置した電歪素子または圧電素子３
７Ｆｉ夫々矢印方向に伸縮するように分極されて、電極
ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ。

ｈを設ける。更に電極ａ、ｂ、ｃ、ｄを結線して端子３
９に導き、同様に電極ｅ、ｆ、ｇ、ｈを結線１〜で端子
４０に導く。端子３９と振動子３３との間に高周波゛電
圧を印加１２、更に端子４０と振動子３３との間に９０
°位相をずらした高周波電圧を印加すると振動子３３が
バイモルフ形の屈曲振動を発生する。この際の屈曲振動
数ｆ但し　Ｅ：ヤング率　　　♂：ボアソソン比ａ：中
心円の半径　ｈ：周壁の厚さ ｎ　：屈曲振動の次数　ｆ：材料の密度上記実施例はｎ
　＝　２の場合であって、第９図により振動子３３に内
接する回転子３４の接触状態を１／４周期毎に分解ｌ−
で（Ａ３（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示した。

上記両者の接触する点が波の頂点であり、その頂点は振
動の一周期につき回転子３４の外周面上を半周ｌ〜、上
記接触点の移動によって振動子３３側に発生した振動が
回転子３４側の回転力として伝達されることは第７図に
示した例によって説明した通りである。

第１０図は本発明の更に他の実施例を示し、（イ）は一
部所面図、（ロ）は圧電体の電極配置図である。本実施
例によれば９０°位相のずれた２回路の高周波電圧をそ
れぞれの電極ａ、ｂに印加し圧電体５２を励振させる。

弾性リング５１はバイモルフ振動を発生１〜、その一端
面５１に横波と縦波の合成された表面波が形成され、そ
の一端面に加圧接触された回転子５３が回転駆動を受け
る。第１０図（ロ）は圧電体の分極方向と電極配置であ
る。電極ピッチを表面波の波長の１／２とＴ７圧電体の
分極方向を図（ロ）に示すようにのｅのＯ・・・とする
。（電極群ＡとＢの位置を１／４波長ずら［７）各電極
は結線され端子ａとｂの２回路構成する。上記の構成に
より端子ａとｂに９０°位相のずれた高周波電圧を印加
すると弾性体表面上に進行波が形成される。

第１１図は本発明の更に他の実施例を示しており、超音
波振動を直進運動に変換するリニアモーターの一例を示
している。同図において板状部材６１の表面に対１〜で
単数または複数の弾性体６２．６２を加圧接触させ、該
弾性体６２表面の一部に圧電体６３．６３を設けて、弾
性体６２に表面波（レイリー波）を発生させる。

弾性体６２のコーナ一部６２ａを曲面形状とすることに
よって表面波は弾性体６２の表面に沿つて伝搬し、板状
部材６１を矢印Ｗ方向に移動させるように駆動させる。

第１２図は上記実施例に用いた一方向表面波発生方法を
示しており、圧電体９１の表面に複数個の電極９２．９
２・−・を配置し、図示の如く３回路に分割接続して移
相器９３に接続する。

該移相器９３により、夫々の回路に０°、１２００２４
０°の如く１２０°位相のずれた高周波電圧を印加する
ことによって圧電体９１に一方向表面波を発生させるこ
とができる。

第１３図は棒状弾性体７１の表面に板状部材７２を加圧
接触させ、棒状弾性体７１の他の一部に複数の圧電体７
３を固定配置し７、棒状弾性体を曲線形状に曲げてエン
ドレス構造としたリニアモーターの一例である。上記の
構成により棒状弾性体は屈曲振動をひきおこし、その波
動は棒状弾性体７１に沿って伝搬し、進行波となってリ
ング上を循環する。

第１４図（イ）は２本の棒状弾性体７６．７７を結合子
７８．７９によって固定１２、一方の棒状弾性体７６の
表面に板状部材８０を加圧接触はせ、他方の棒状弾性体
７７の一部に複数の圧電体８１を固定配置１〜たりニア
モーターの一例である。上記の構成により棒状弾性体７
７は圧電体８１により屈曲振動をひきおこし、その進行
波は棒状弾性体７７の端部で結合子７８の縦振動に変換
され、その縦振動は棒状弾性体７６の屈曲振動に変換さ
れ、進行波となって棒状弾性体７６上を伝搬する。この
進行波は結合子７９を通ってもとへもどる。

第１４図（ロ）は２本の棒状弾性体７６．７７を共振子
８２．８３によって固定１２、一方の棒状弾性体７６の
表面に板状部材８０を加圧接触させ、他方の棒状弾性体
７７の一部に複数の圧電体８１を固定配置１．たりニア
モーターの一例である。上記の構成により棒状弾性体７
７は圧電体８１により屈曲振動をひきおこし、その進行
波は棒状弾性体７７の端部で共振子８２の縦振動に変換
され、その縦振動は棒状弾性体７６の屈曲振動に変換さ
れ、進行波となって棹状弾性体７６上を伝搬する。この
進行波は共振子８３を通ってもとへもどる。

ここで、結合子と共振子の機能上の差異を述べる。結合
子とは、棒状弾性体の屈曲振動を縦振動に変換才たはそ
の逆変換を行なう部材であって音響インピーダンスのマ
ツチングの問題で結合子の構成材料および寸法等に制約
を受ける。

しかし、形状が単純であるため、小型化、低価格化が容
易である。又、共振子とは、振動変換は上記結合子と同
様であるが、音響インピーダンスのマツチングは比較的
自由に選べ、振動エネルギーの伝達能力も大きい。しか
し、形状が複雑で、固有振動数を振動源の蛋動故に合せ
る必要上価格的に高価となる。

第１５図は棒状弾性体８６の両端部に振動子８７．８８
を結合１〜、棒状弾性体の表面に板状部材８９を加圧接
触させたＩＪ　ニアモーターの一例である。上記の構成
により、棒状弾性体８６は振動子８７により屈曲振動を
ひきおこし、その進行波は振動子８８により振動エネ・
ルギーを吸収される。この振動エネルギーは電気エネル
ギーに変換され、回収または振動子８７に帰還される。

第１６図は棒状（板状）弾性体９６の表面上に２回路（
Ａ及びＢ）の電極を有する圧′上体８７を固定し、圧電
体の分極方向を１／４波長おきに弾性体９６に対（〜で
紙面に垂直方向の矢印Ｍ。

Ｍ・・・となるように配置する。電極Ａ及びＢにそれぞ
れ９０°位相のずれた高周波電圧を印加すると棒状弾性
体はバイモルフ振動をひきおこし一定方向の進行波を形
成する。

第１７図及び第１９図は上記圧電体９７ａ及び９７ｂの
電極Ａ′及びＢ′の配置を別々の位置におき圧電体の分
極方向を１／２波長おきに弾性体に対Ｉ−で矢印Ｍ、Ｍ
’となるように配置し、圧電体９７ａと９７ｂの位置関
係を１／４波長十夛波長（ｎ：整数）の間隔とした場合
である。

第１８図は棒状（板状）弾性体９６の一部分に２ケの結
合子１００，１０１を介した振動子９８．９９を固定配
置１−た場合である。結合子の間隔を１／４波長十景波
長（ｎ：整数）としてそれぞれの振動子に９０’位相の
ずれた高周波電圧を印加すると棒状弾性体９６け屈曲振
動をひきおこし一定方向の進行波を形成する。

尚、本実施例では主として圧電素子を主として用いて説
明しているが、これを電歪素子または磁歪素子に代替す
ることが可能である。

以上本発明に係る超音波撮動を利用１．たモーター装置
に関して、その駆動原理及び実施例の詳細な説明を行っ
たが、従来の各種モーター装置と異なり、弾性体内に電
歪素子、圧電素子またけ磁歪素子を組込構成することに
よって、表面に励振される進行波を利用１−だ装荷であ
って超音波の持つ強力な振動エネルギーによって欄内振
動を伴った進行波を発生させて動体の回転捷たは直進運
動に変換するという画期的手法によって成るものであり
、強力な回転力、駆動力を持つ小形軽量なモーター装置
が得られるという大きな効果を有しており、あらゆる用
途に適用することが可能であるという大きな効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の動作原理を説明するための一部拡大斜
視図であり、第２図は本発明の実施例を示す一部断面図
、第３図は振動子の側面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
断面の概念図、第５図Ｆｉ調圧機構の一例を示す側面図
、第６図は振動子の屈曲状態を示す説明図、第７図は振
動子と回転子の接触状態を示す分解図、第８図は本発明
の別の実施例を示す（イ）一部所面図、（ロ）Ａ−Ａ線
断面の概念図、第９図は振動子と回転子の接触状態を示
す分解図、第１０図は本発明の更に他の実施例を示すも
のであって（イ）図は一部断面図、（ロ）図は圧電体の
電極配置図、第１１図は本発明の更に他の実施例を示す
斜視図、第１２図は上記実施例圧用いた一方向表面波発
生方法を示す態様図、第１３図はエンドレス構造のリニ
アモーターの一例図、第１４図（イ）は結合子によりエ
ンドレス構造としたリニアモーター、第１４図（ロ）は
共振子によりエンドレス構造とじたリニアモーターの一
例図、第１５図は１本の直線弾性体と２個の振動子によ
り構成したＩＪ　ニアモーターの一例図、第１６図、第
１７図、第１９図は圧電体により棒状弾性体に進行波を
形成させる電極の配置図、第１８図は振動子により棒状
弾性体に進行波を形成させる配置図である。 １・・・弾性体　　２・・・動体　　１１，３１・・・
ケーシング本体　　１２．３２−・・支持部材　　１３
．３３・・・振動子　　１３ａ、　３３ａ・・・テーパ
ー　　１４．３４・・・回転子　　１５．３５・・・回
転軸　　１６．３６・・・調圧機構　　１７・・・軸受
　　１８．１９・・・電歪素子または圧電素子　　２０
・・・電極　　２３．２４・・・カム２５・・・鋼球　
　３７・・・電歪素子または圧電素子３８・・・軸受　
　４１・・・板状部材　　４２・・・弾性体４３・・・
圧電体　　４４・・・電極　　４５・・・移相器手続補
正書（自発） 昭和５８年９月１７日 特許庁長官殿 １、事件の表示　特願昭５７−２２８５６９号２、発明
の名称　超音波振動を利用したモーター装置３、補正を
する者 事件との関係　特許出願人 ４、補正の対象 （１）明細書の特許請求の範囲の欄 （２）明細書の発明の詳細な説明の欄 （３）明細書の図面の簡単な説明の欄 ５、補正の内存 （１）別紙の通り （２）別紙の通り （３）別紙の、’ｊｉｆ］ｈ １、発明の名称 超音波振動を利用１−たモーター装置 ２、特許請求の範囲 （１）　　複数個の電歪索子、圧電素子または磁歪素子
を組合せて、弾性体内に組込構成した超音波振動子と、 この弾性体の一端面と、一定の方向に移動する動体の一
端面とを相互に加圧接触する位置に配置することにより
、 この弾性体の表面において励振される横波と縦波の合成
された表面波をこの動体の一方向運動に変換することを
特徴とする超音波振動を利用しまたモーター装置。 （２）複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪素子を組
合せて、 弾性体表面上にレイリー波とよばルる横波と縦波の合成
された表面波を利用したことを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の超音波振動を利用１〜だモーター装
置。 （３）複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪累子を組
合せて、 棒状弾性体に屈曲振動をおこさせ棒状弾性体表面上に横
波と縦波の合成された表面波を利用ｊ−たことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載の超音波振動を利用
１．たモーター装置。 （４）複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪索子を組
合せて、棒状弾性体に縦波弾性波をおこさせ、 棒状弾性体表面上にポアッソン比による横波と縦波の合
成された表面波を利用したことを特徴とする特許請求の
範囲第（１）項記載の超音波振動を利用したモーター装
置。 （５）超音波振動子は、円柱または円筒状弾性体内に電
歪素子、圧電素子またけ磁歪素子を２回路以上組込構成
して成り、 この超音波振動子の一端面と相互に加圧接触させる動体
を円筒形回転子として構成することにより、 超音波振動子の表面において励振される横波と縦波の合
成された表面波を動体の一方向回転運動に変換すること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超音波振
動を利用したモーター装置。 （６）支持部材で仕切られた筒状屈曲振動子の略中央部
外周面に設けたテーパーを介して回転子の内周面一端側
が加圧接触され、 この回転子は回転軸に対してその軸方向に移動可能に支
持され回転力が調圧機構を介１゜て回転軸に伝達される
ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項または第（
５）項に記載の超音波振動を利用１７たモーター装置。 （力　振動子の中途部において、 間に電極をはさみ軸方向に伸縮動作を行う電歪素子、圧
電素子または磁歪索子を組み込んだことを特徴とする特
許請求の範囲第（１）項。 第（５）項まだは第（６）項記載の超音波振動を利用ｊ
〜だモーター装置。 （８）回転軸と回転子の間に、 Ｖ形底をもった一対のカムとその間に複数の＠４球を介
在させたことからなる自動調圧機構を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲第（５）項捷たは第（６）項記載
の超音波感動を利用したモーター装置。 （９）開放端側にテーパーを設けた屈曲撮動子と、この
テーパ一部分と接して開放端とは逆の部分を包み込んだ
ロータと、 この屈曲振動子開放端側に２個以上の電歪素子、圧電素
子または磁歪素子を設けた屈曲振動子と、 各部材を貞通［−で少なくとも一端は調圧装置を介して
回転軸を軸受けに支持したことを特徴とする特許請求の
範囲第（５）項記載の超音波感動を利用１〜だモーター
装置う （１０）電歪素子、圧電素子または磁歪素子を軸方向に
伸縮１．得るように配したこ七を特徴とする特許請求の
範囲第（５）項記載の超音波振動を利用したモーター装
置ａ０ （１１）円形に保持された電歪素子またけ圧電素子の電
極において、 互いに対角にある電極を結線し各々の端子に導くと共に
、 対角位置にある定歪素子または圧電素子は互に逆方向に
伸縮するように配したことを特徴とする特許請求の範囲
第（５）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 Ｏａ　　振動子中央部が外接する回転子内周面との接触
状態をケ持させたことを特徴とする特許請求の範囲第（
５）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 （１１３）支持部材で支えられた内面にテーパーを有す
るリング状屈曲振動子を配し、 その中で回転軸に対し２て軸方向に移動可能なように回
転子内周面が接触するように支持して設置すると共に、 一方、このリング状振動子の外側Ｋ　％歪素子捷たけ圧
電素子を配置、で、 回転軸にθＪ］圧釉；構を備オーたことを特徴とする特
許請求の範囲第（Ｉｊ′ｆＴＪ寸たは第（３）項記載の
超廿彼抵動を利用ｊ７たモーター装置。 α４）弾性体で構成されたリング状屈曲振動子の外周に
、 分極された電歪素子または圧電素子を固定配置１−たこ
とを特徴とする特許請求の範囲第（Ｔ３）項記載の超音
波撮動を利用したモーター装置Ｍ。 （１５）　　超音波振動子はリング状弾性体内に電歪素
子、圧電素子または磁歪素子を２回路以上組込構成して
成り、 このリング状弾性体内に配置面１−だ回転子の一端面と
この弾性体の一端面とが相互に加圧接触する構成とし、 弾性体の表面において励振される横波と縦波の合成され
た表面波を回転子の一方向回転運動に変換することを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項捷たは第（３）項記
載の超音波振動を利用したモーター装置。 （Ｉ５）回転軸の周囲に恰かも部材が貫通した如くに回
転子、リング状弾性体振動子、定歪素子捷たは圧電素子
を顯にかつ一体的に構成し、回転軸のミル一端側は軸受
、他端側は 調圧機構を経て軸受を通させて全体を筐体で覆ったこと
を特徴とする特許請求の範囲第（至）項記載の超音波振
動を利用１７たモーター装置。 ０′７）回転軸から回転子、振動子と電歪素子または圧
電素子が同心的に構成されたモーターにおいて、 これら電歪素子、圧電素子の電極を隅数個に区画し、 その電極を一つおきに結線１．たーの端子と他の電極を
結線して形成１〜た端子を設け、かつ、−の電歪素子捷
たは！：Ｅ電素子の群を他のそれと９００位相をずらせ
て配したことを特徴とする特許請求の範囲第０５）項記
載の超音波撮動を利用１−だモー　ター装置ｄ、。 ０日　回転軸と回転子の間にあってカムと複数個の鋼球
を組合せたことからなる調圧機構を用いたことを特徴と
する特許請求の範囲第（４項記載の超音波振動を利用し
たモーター装置。 叫　動体は一定方向に移動する板状部材より成この板状
部材に加圧接触する単数またＶｉ複数の弾性体表面に２
回路以上の圧電水子、磁歪素子捷たは電歪素子を固定配
置し、 各回路に印加する高、周波電圧の位相をずらせるととに
より、 弾（〈°ユ体表面における横波と縦波が合成された表面
波を形成１．てこの板状部材を一定方向に直進移動せ１
７めることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の超音波振ｔＭＪを利用１−だモーター装置。 （ホ）棒状弾性体の表面に板状部材を加圧接触せ（〜め
ると共に、 他の部分において単数捷たは複数の電歪素子、圧電素子
または磁歪素子を固定配置ｌ−１各回路に印加する高周
波電圧の位相をずらすことにより、 この棒状弾性体の表面において励振される横波と縦波が
合成された表面波を動体の一方向回転運動に変換するこ
とを４１！Ｐ徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
超音波振動を利用１゜だモーター装置。 い）棒状弾性体の端部をそれぞれ巻回して当接せしめエ
ンドレスとしたことを特徴とする特許請求の範囲第（ホ
）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 （イ）−の弾性体表面には板状部材を加圧接触し、他の
弾性体表面には複数の電歪素子、圧電素子まだは磁歪素
子を固定配置Ｌｆｃ２本の棒状弾性体を結合子によって
固定１２、 それぞれを回路とし、 弾性体表面において励振される横波と縦波の合成された
表面波をとの動体の一方向運動に変換することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項または第（３）項記載の
超音波撮動を利用したモーター装置。 （ト）−の弾性体表面には板状部材を加圧接触ｊ〜、他
の弾性体表面には複数の電歪素子、圧電素子または磁歪
素子を固定配置１〜だ２本の棒状弾性体を共振子によっ
て固定し、 それぞれを回路とし、 弾性体表面ておいて励振される横波と縦波の合成された
表面波を動体の一方向回転運動に変換することを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項線たけ第（３）項記載の
超音波振動を利用したモーター装置。 に）板状部材と電歪素子、圧電素子才たは磁歪素子が１
木の棒状弾性体上に配置されたことを特徴とする特許請
求の範囲第（１）項、縞（３）項寸たは第（４）項記載
の超音波振動を利用１〜たモーター装置。 （イ）棒状弾性体の一端面に複数個の電歪素子ま】 たけ圧電素子を７波長おきに固定配列すると共に、 それぞれの端子には７波長ずつを結線して２回路とし、 棒状弾性体に屈曲振動による表面波を形成することを特
徴とする特許請求の範囲第（ホ）項記載の超音波振動を
利用したモーター装置。 　　　　− いつ　棒状弾性体の一端面に了波長おきに分極した複数
個の電歪素子または圧電素子をそれぞれ十波長＋１波長
の間隔で固定配置１−１棒状弾性体に屈曲振動による表
面波を形成することを特徴とする特許請求の範囲第（ト
）項記載の超音波振動を利用（−だモーター装置。 （イ）棒状弾性体の一端面に結合子を介１．で、複数個
の電、歪素子、圧電素子または磁歪素子による振動子を
それぞれ１波技十−波畏の２ 間隔で固定配置し２、 棒状弾性体に屈曲振動による表面波を形成することを特
徴とする特許請求の範囲第（イ）項記載の超音波振動を
利用１−だモーター装置。 （ホ）円環状弾性体の表面に複数個の電歪素子または圧
電素子を固定配置すると共に、 その振動を表面波に変換を行わせ、 弾性体表面に励振された横波と縦波の合成され７ｖ表面
波を！１ｄＩ体の一方向回転運動に変換することを特徴
とする特許請求の範囲第（１１項記載の超音波振動を利
用（〜だモーター装置。 ３、発明の詳細な説明 本発明は超音波振動子の表面において励振される表面波
を、相互に加圧接触する位置に配置した動体の一方向運
動に変換することを特徴とするモーター装置に関するも
のである。 換言すれば、複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪素
子を組合せて弾性体内に組み込んで形成させた超音波振
動子と、この弾性体の一端面と一定の方向に移動する動
体の一端面を相互に加圧接触する位置に配置することに
より、この弾性体の表面において励振される横波と縦波
との合成によって形成する表面波をこの動体の一方向運
動に変換することからなるモーター装ＷＫ−関するもの
である。 従来から広く用いられている各種モーター装置は、その
駆動源として電磁力を応用したものが大部分であり、各
種用途に使われている。しか１７、これら装ｆｄの大き
さや電縫及びトルり等は用いられる材料によって一定の
制限を受けるものである。何故ならば、これらの因子は
用いられる材料の磁気的特性等によって決められるもの
であり、これらの特性を超えた装置は回転駆動を行うこ
とが不可能となるためである。 本発明は超音波の持つ強力な振動エネルギーを回転又は
直進運動に変換することによって小形に１〜で軽址なモ
ーター装置を実現１−１具体的には弾性体内に電歪素子
、圧電素子または磁歪素子を組込構成した超音波振動子
の表面に励振される表面波を利用（７たモーター装置の
提供を目的とするものである。 以下、図面を参照して本発明に係るモーター装置の動作
原理と実施例に関１〜詳細な説明を行う。 〈１〉　動作原理について 第１図は動作原理を説明するだめの一部拡大斜視図であ
る。１は金属等弾性体であり、その表面１ａ上に横振動
と緬振動が合成された表面波が形成された状態を拡大し
て示しでいる。 この表面波とは第１　ＶＣ一般にし・イリー波と呼ばれ
るものであり、弾性体の表面に沿って伝わる波が存在す
ると七が理論的Ｃで解明さ］している。 固体中における弾性波ＶＣＦｉ縦波と横波とがあり、そ
れぞれ独立に存在するが、表面という境界条件のため互
いに錯綜し合って合成される。 レイリー波を発生させるには基板媒質上に縦または横振
動をする振動子をのせて弾性体の表面を励伽すれば、振
動源より相当離れたところで表面波成分を観測すること
ができる。 第２に棒状（板状）弾性体の屈曲振動による表面波であ
り、弾性体の表面には縦波と横波とが９００位相のずれ
だ細円振動が形成され、棒状（板状）弾性体に沿って伝
搬する。 第３に棒状（板状）弾性体に沿って伝搬する縦波弾性波
であって、弾性体の表面にはポアッソン比による横波が
表われるつこの場合も弾性体表面は縦波と横波とが９０
°位相のずれた細円撮動を形成する。 この第１図はレイリー波の伝搬状態（振動源は図示せず
）のみを示している。即ち、質点Ｂに層目すると、横４
辰巾ａ（上下方向）と縦振巾ｂ（左右方向）との合成さ
れだ欄内Ｑ上を矢印Ｍの方向に運動しており、その表面
波は音速Ｕのスピードで移動１．でいる。この運動は弾
性体表面上１ａのどの点であっても同様であって、この
状態下でフリーな動体２の表面を弾性体１の表面上に加
圧接触させると、この動体２は弾性体１の表面波の頂点
Ａ及びＡ′の部分でのみ接触しており、かつこの頂点Ａ
、　Ａ′は振動速度Ｖ＝２π３ｂ（ただｔ、ｆは振動数
）で矢印Ｍの方向に運動１．でいるのであるから、フリ
ーな動体２は弾性体１との摩擦力によって矢印Ｎの方向
に駆動されることになる。 本発明はこの表面波による動体の駆動を基本ふしたモー
ター装置に関するものであって、その実施例を以下に説
明する。 ＜２〉本発明の実施例について 第２図は装置の一部断面図を示ｊ〜でおり、１１はケー
シング本体であって、その内部に筒状屈曲振動子１３の
節部分を支持部材］２で支え、かつこの振動子１３の略
中央部外周面にテーパー１３８を設け、このテーバ−１
３３の面上に動体としての回転子１４の内周面一端側が
加圧接触するように配置する。回転子１４は回転軸１５
に対してその軸方向に移動可能に支持され、回転力が調
圧機構１６を介して回転軸１５に伝えられる。なお、調
圧機構１６の一例詳ＩＶＪＩＩは第５図によって後述す
る。 １７は軸受を示１．でいる。 振動子１３は中途部において定歪素子または圧電素子１
８．１９を組込み構成１．であり、表面波の励振源とな
っている。 〈３〉振動子について 第３図はこの振動子１３の１ｉｌ１面図を示し、第４図
は第３図のＡ、　−Ａ線断面を示す。第３（図（（お１
＾て゛（Ｍ、歪素子″４たは圧電素子１８，１．９は軸
方向に矢印のように伸縮動作する構成とし、その間（（
油；（φ總Ｏをはさみ込んである。′電歪素子まだは圧
′Ｉｌｉ素子と電極の配置は第４図に示す如く、対角に
ある電極ａ、ｂを結線１．τ端子２１に導き、同様［電
極ｃ、ｄを結線して端子２２に導く。それぞれの対角位
１ａにある電歪索子または圧電素子は互ＶＣ逆方同（ｆ
ｃ伸縮するように動作する。即ち、電稜ａに接する電歪
素子または圧電素子１８．１９は伸長方向へ、電極ｂｉ
ｘこ接する電歪索子または圧電素子１８．１９は短縮方
向へ動作するように分極する。さらに、電極ｄに接する
電歪素子または圧電素子１８．１９は伸長方向へ、電極
Ｃに接する電歪素子まだは圧電素子１８．１９は短縮方
向へ動作するように分極する。 〈４〉調圧機構について 第５図は調圧接摺１６の一例を示す断面図である。同図
は自動調圧機構の一例を示Ｌ７ており、回転軸１５と回
転子１４との間にＶ形成をもった特殊なカム２３．２４
の一対と、その中間に介在する枚数側の銅球２５を設け
ることにより、無負荷のと＠はカム底部に鋼球があるが
、負荷が加わり、トルクがカン々加するに従って銅球が
溝をのり上げて祠ｊ方向の圧力が発生するように機能す
る。それによって回転子１・１のトルクが回転軸１５ｉ
ｌ１１１に伝達いれる。 この構成により、第４図（で示す′！！、極ａ、ｂに結
線さｆｈた九（子２１と振動子１３との間に高周波電圧
を印加すると、振動子１３は第６図に示すような屈曲振
動をひきおこす。即ち、−次の振動状態において、中央
部Ｂ点が撮動の腹、■（及びに点が振動の節となる。次
に他の一方の電極Ｃ１ｄに結線された端子２２と、撮動
子１３の間にこれらの′就極ａ、ｂの電圧に対して９０
鵞相のずれた高周波電圧を加えるとこのＢ点の振動と垂
直方向に位相のずれた振動Ｚ（紙面に垂直方向）が引き
起され、いわば縦波と横波とを人工的に合成することに
なり、その表面波が回転円撮動となる。 〈５〉撮動子と回転子の接触状態について第７図によｌ
′）振動子１３の中央部外周面１３ｂ、即ち、振動の腹
の部分と、それて外接する回転子１４の内周面１４ａと
の接触状態を１周期毎に分解１．て（Ｎ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）て示した。即ち、回転子１４の内周面１４ａは振
動子１３側の波の頂点と接触しており、その接触点は順
次移動して１周期毎に回転子１４の内周面１４．２を一
周する。頂点の質点連関は、振動の振巾に比例し、０〜
数ｍ　／　ｓｅｃ程度である。この接触点の移動によっ
て振動子側に発生した振動が回転子側の回転力として変
換される理由を以下に述べる。 即ち、回転子１４の内周面１４ａの局長と、これに内接
する振動子１３の中央部外周面１３ｂの周長と１を比較
した場合、図示より明らかなように当然内周面１４ａの
周長の方が長く、よって第７図に示したように両者の接
触点が順次移動して、接触点が一周した時、との両周長
差の分だけ回転子１４側がずれることになり、それが回
転となって取り出される。 もちろん、電極ａ、ｂ才たけｃ、ｄに加える高周波電圧
の位相を逆転することによって回転子の回転方向を切り
換えることができる。 〈６〉リング状屈曲振動子について　　　−第８図は本
発明の他の実施例を示す（イ）−細断面図、１口）Ａ−
Ａ想断面の概念図である。この実施例によれば、ケーン
ング本体３１の内部に支持部材３２に支えられたリング
状屈曲撮動子３３を配置し、その内周面にテーパー３３
３を設け、回転子３４の外周面が接触するように配置さ
れる。 回転子３４は回転軸３５に対して軸方向に対して移動可
能に支持され、第５図に示Ｉ−だ構成と同様の調圧機構
３６を設けて回転軸３５に回転力を伝える。３７は電歪
素子または圧電素子を示［７，３８は軸受余水す。第８
図ｃ口）において（同図でけケ、−シング本体３１の断
面を省略しである）、リング状屈曲振動子３３は弾性体
で構成され、その外周に固定配置ａ（７た電歪素子また
は圧電素子３７はそれぞれ矢印方向に伸縮するように分
極されて、′妊極ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを設
ける。 さらに、電極ａ、ｈ、ｃ、ｄを結線して端子３９に導き
、同様に、寛Ｍｅ、ｆｔ　ｇｌ　ｈを結線して端子４０
に導く。端子３９と振動子３３との間に高周波電圧を印
加（７、さらに、端子４０と振動子３３との間に９０°
位相をずらした高周波′重圧を印加すると振動子３３が
バイモルフ形の屈曲撮動を発生する、 この際の屈曲振動数ｆ１よ 但し　Ｅ：ヤング率　　　　　ｌ：ボアッノン比ａ　：
中心円の半径　　　ｈ　：周壁の厚さｎ　：屈曲振動の
次数　　Ｆ＝材料の密度この実施例はｎ　＝　２の場合
であって、第９図により振動子３３に内接する回転子３
４の接触状態を１周期毎に分解して（Ａ）（ＢＭＣＭＤ
）Ｖｃ示した。これら両者の接触する点が波の頂点であ
り、その頂点は振ｔｈの一周期につき回転子３４の外周
面上を半周し、これらの接触点の移動によって振動子３
３側に発生１．た振動が回転子３４側の回転力として云
怖されることは第７図に示１．た例によって説明しまた
通りである。 〈７〉高周波′磁圧による圧電体の励振について第１０
図は本発明の他の実施例を示し、（イ）は−細断面図、
（ロ）は圧′電体の’ｄイ、極配置図である。 この実施例によれば９０°位相のずれた２回路の高周波
電圧をそれぞれの電極ａ、ｂに印加し圧電体５２を励振
させる。弾性リング５１はバイモルフ振動を発生１−１
その一端面５１に横波と縦波の合成された表面波が形成
され、その一端面に加圧接触された回転子５３が回転部
ｉＭＪを受けるう第１０図（ロ）は圧電体の分極方向と
電極配置である。電極ピッチを表面波の波長のよとし圧
電体の分極方向を図（ロ）に示すように■ｅ■ｅ・・・
とする。（電極群ＡとＢの位置を土波長ずらし）各電極
は結線され端子ａとｂの２回路構成するっこの構成によ
り端子ａとｂに９０鵞相のずれた高周波電圧を印加する
と弾性体表面上に表面波が形成される。 ＜８）直進運動に変換するリニアモーターについて 第１１図は本発明の他の実施例を示しており、超音波振
動を直進運動に変換するリニアモーターの一例を示１．
ている。同図において板状部材６１の表面に対して単数
または複数の弾性体６２゜６２を加圧接触させ、これら
の弾性体６２表面の一部に圧電体６３．６３を設けるこ
とによって、弾性体６２に表面波（レイリー波）を発生
させることが出来る。弾性体６２のコーナ一部６２ａを
曲面形状とすることによって表面波は弾性体６２の表面
に沿って１１−１板状部材６１を矢印Ｗ方向に移動させ
るように駆動させる。 ＜ｑ＞一方図表面波発生方法について 第１２図は第１１図に示した実施例に用いた一方向表面
波発生方法を示１〜でおり、圧電体９１の表面に複数個
の電極９２．９２・・・を配置し、図示の如く３回路に
分割接続して移相器９３に接続する。 この移相器９３により、それぞれの回路に００、■２ｏ
ｃ：。 ２４０°の如＜　１２Ｑ’位相のずれた高周波電圧を印
加することによって圧電体９１に一方向表面波を発生づ
することかできる。 〈心　エツトレス構造のリニアモーターに関する実施例
について 第１３１Ｎは棒状弾性体７１の表面に板状部材７２を加
圧接触京せ、伸゛伏弾性に７１の他の一部に複数の圧電
体７３を同定配面し、棒状弾性体を曲線形状に曲げてエ
ンドレスｍ１ｔａと１．たリニアモーターの一例である
。この（１に成りこよＦ）棒状弾性体は屈曲振動をひき
おこし、その波動は棒状弾性体７１に沿って伝搬［７、
表面波となってリング上を循環する。 〈１１〉結合子によりエンドレス構造としたリニアモー
ターに関する実施例について 第１４図（イ）は２本の棒状弾性体７６．７７を結合子
７８．７９によって固定し、−の棒状弾性体７６の表面
に板状部材８０を加圧接触させ、他の棒状弾性体７７の
一部に複数の圧電体８１を固定配置１〜たりニアモータ
ーの一例である。この構成により棒状弾性体７７は圧電
体８１により屈曲振動をひきおむし、その表面波は棒状
弾性体７７の端部で結合子７８の縦振動に変換され、さ
らにその縦振動は棒状弾性体７６の屈曲振動に変換され
、゛よって表面波と々って棒状弾性体７６上を伝搬する
。この表面波は結合子７９を通って棒状弾性体７７へも
どる。 〈１Ｚ）共振子によりエンドレス構造としたリニアモー
ターに関する実施例につ いて 第１４図（ロ）は２本の棒状弾性体７６．７７を共振子
８２．８３によって固定ｌ〜、一方の棒状弾性体７６の
表面に板状部材８０を加圧接触させ、他の棒状弾性体７
７の一部に複数の圧電体８１全固定配置したリニアモー
ターの一例である。この構成により棒状弾性体７７は圧
電体８１により屈曲振動をひきおこし、その表面波は棒
状弾性体７７の端部で共振子８２の縦振動に変換され、
その縦振動は棒状弾性体７６の屈曲振動に変換され、表
面波となって棒状弾性体７６上を伝搬する。この表面波
は共振子８３を通って棒状弾性体７７へもどる。 〈工３〉結合子と共振子の関係についてここで、結合子
と共振子の機能上の差異を述べる。結合子とけ棒状弾性
体の屈曲振動を縦振動に変換またはその逆変換を行なう
部材であって、音響インピーダンスのマツチングの問題
として結合子の構成材料および寸法等に制約を受ける。 しかＬ、形状が単純であるため、小型化。 低価格化が容易である。 捷た、共振子とは振動変換は結合子と同様であるが、音
響インピーダンスのマツチングは比較的自由に選べ、振
動エネルギーの伝達能力も太きい。Ｉ〜か（７、形状が
複雑で、固有振動数を振動源の振動数に合せる必要上、
価格的には高り構成したリニアモーターに関する 実施例について 第１５図は棒状弾性体８６の両端部に振動子８７゜８８
を結合し、棒状弾性体の表面に板状部材８９を加圧接触
させたりニアモ　ターの一例である。 この構成により、棒状弾性体８６は振動子８７により屈
曲振動をひきおこし、その表面波は振動子８８により振
動エネルギーを吸収される。この振動エネルギーは電気
エネルギーに変換され、回収または振動子８７に帰還さ
れる。 ＜Ｉｇ＞　ｍ面波発生方法について 第１６図は棒状（板状）弾性体９６の表面上に２回路（
Ａ及びＢ）の電極を有する圧電体８７を固定し、圧電体
の分極方向を主波長おきに弾性体９６に対して紙面に垂
直方向の矢印Ｍ、Ｍ’・・・となるように配置する。電
極Ａ及びＢにそれぞれ９０゜位相のずれた高周波電圧を
印加すると棒状弾性体９６はバイモルフ振動をひきおこ
し一定方向の表面波を形成する。 ぐ１６〉表面波発生方法について 第１７図及び第１９図はこの圧１に体９７３及び９７ｂ
の電極Ａ′及びＢ′の配置を別々の位置におき圧電体の
分極方向を１波長おきに弾性体に対して矢印Ｍ、Ｍ’と
なるように配置（−１圧電体９７ａと９７ｂの位置関係
を一波長＋下波長（ｎ：整数）の間隔とした場合である
。 ぐ１７）表面波発生方法について 第１８図は棒状（板状）弾性体９６の一部分に２ケの結
合子１００．　１０１を介１−た振動子９８．９９を固
定配置した場合である。結合子の間隔を１波長＋１波長
（＋１：整数）と１．てそれぞれの振動子に９００位相
のずれた高周波電圧を印加すると棒状弾性体９６は屈曲
振ＷｄＪをひきおこし、一定方向の表面波を形成する。 なお、この実施例では主として圧電素子を主として用い
て説明しているが、これを電歪素子または磁歪素子に代
替することが可能である。 〈１９〉本発明の効果について 以上、本発明に係る超音波振動を利用したモーターｄｆ
ｖｃ関して、その駆動原理及び実施例の詳細な説明を行
ったが、従来の各種モーター装置と異なり、弾性体内に
電歪素子、圧電素子または磁歪素子を組込構成すること
によって、表面に励振される表面波を利用した装置であ
って、超音波の持つ強力な振動エネルギーによって細円
１辰動を伴った表面波を発生させて動体の回転捷たけ直
進運動に変換するという画期的手法によって成るもので
、強力な回転力や駆動力などを持つ小形に（７て軽量な
モーター装置が得られるという大きな効果を有１．でお
り、あらゆる用途に適用することが可能であるという大
きな効果を発揮する。 ４、図面の簡単な説明 第１図は本発明の動作原理を説明するための一部拡大斜
視図であり、第２図は本発明の実施例を示す一部断面図
、第３図は振動子の側面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線
断面の概念図、第５図は調圧機構の一例を示す側面図、
第６図は振動子の屈曲状態を示す説明図、第７図は振動
子と回転子の接触状態を示す分解図、第８図は本発明の
他の実施例を示す（イ）一部所面図、（ロ）Ａ−Ａ線断
面の概念図、第９図は振動子と回転子の接触状態を示す
分解図、第１０図は本発明の他の実施例を示すものであ
って（イ）図は一部断面図、（ロ）図は圧電体の′社標
配置図、第１１図は本発明の他の実施例を示す斜視図、
第１２図は第１１図において示（７た実施例において用
いた一方向表面波発生方法を示す態様図、第１３図はエ
ンドレス構造のリニアモーターの一例図、第１４図（イ
）は結合子によりエンドレス構造としたリニアモーター
。 第１４図（ロ）は共娠子によりエンドレス構造と１７だ
リニアモーターの一例図、槙１５図は１本の直線弾性体
と２個の振動子により構成したリニアモーターの一例図
、第１６図、槙１７図、第１９図は圧電体により棒状弾
性体に表面波を形成させる電極の配置図、第１８図は撮
動子により棒状弾性体に表面波を形成させる配置図であ
る。 １・・・弾性体　　２・・・動体　　１１，３１・・・
ケーシング本体　　１２．３２・・・支持部材　　１３
．３３・・・振動子　　１３ａ、　３３ａ・・・テーパ
ー　　１４．３４・・・回転子　　１５．３５・・・回
転軸　　１６．３６・・・調圧機構　　１７・・・軸受
　　１８．１９・・・電歪素子または圧電素子　　２０
・・・電極　　２３．２４・・・カム２５・・・鋼球　
　３７・・・電歪素子まだは圧電素子３８・・・軸受

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪素子を組
   合せて、弾性体内に組込構成した超音波振動子と、該弾
   性体の一端面と、一定の方向に移動する動体の一端面を
   相互に加圧接触する位置に配置することによシ、前記弾
   性体の表面において励振される横波と縦波の合成された
   進行波を、前記動体の一方向運動に変換することを特徴
   とする超音波振動を利用したモーター装置。 （２）袂数個の電歪素子、圧電素子または磁歪索子を組
   合せて、弾性体表面上にレーリー波とよけれる横波と縦
   波の合成された進行波を利用したこと全特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の超音波振動を利用したモー
   ター装置。 （３）蝮数個の電歪素子、圧電素子または磁歪素子を組
   合せて、棒状弾性体に屈曲振動音おこさせ棒状弾性体光
   面上に横波と縦波の合成された進行波を利用したこと全
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超音波振動
   を利用したモーター装置。 （４）複数個の電歪素子、圧電素子または磁歪素子を組
   合せて、棒状弾性体に縦波進行波をおこさせ、棒状弾性
   体表面上にポアッソン比による横波と縦波の合成された
   進行波を利用したことを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 （５）超音波振動子は、円柱または円筒状弾性体内に電
   歪素子、圧電素子または磁歪索子を２回路以上組込構成
   して成り、前記超音波振動子の一端面と相互に加圧接触
   させる動体を円筒形回転子として構成することにより、
   超音波振動子の表面において励振される横波と縦波の合
   成された進行波を動体の一方向回転運動に変換すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超音波振
   動を利用１〜だモーター装置。 （６）支持部材で仕切られた筒状屈曲振動子の略中央郡
   夕ｉＪＭ面に設けたテーパーを介して回転子の内周面一
   端側が加圧接触され前記回転子ｒ１回転軸に対してその
   軸方向に移動可能に支持され回転力が調圧機構を介して
   回転軸に伝達されることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１項またｒｊ、第（５）項に記載の芹音波振動金利用
   したモーター装置。 （７）振動子の中途部において、間に電極をに［さみ軸
   方向に伸縮動作を行う電歪素子、圧電素子または磁歪素
   子を組み込んたこと全％徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項、第（５）ｆ＠”ｔたけ第（６）項記載の超音波振
   動をオ］］用したモーター装置。 （８）　　回転軸と回転子の間に■形底全もった一対の
   カムとその間に秒数の鋼球を介在させたことからなる自
   動調圧機構を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   （５）項または第（６）項記載の超音波振動を利用した
   モーター装置。 （９）　　開放端側にテーパー全役けた屈曲振動子と該
   テーパ一部分と接して〔ト・放端とは逆の部分を包み込
   んだロータと、前記屈曲振動子開放端倶１に２個以上の
   電歪素子、圧電１素子または磁歪素子を設けた屈曲振動
   子と前記それぞれの部材を貫通して少なくとも一端は調
   圧装置を介して回転軸を軸受けに支持したことを特徴と
   する特許請求の範囲第（５）項記載の超音波撮動を利用
   したモーター装置。 叫　電歪素子、圧−５素子または磁歪素子を軸方向に伸
   粗し得るように配したことを特徴とする特許請求の範囲
   第（５）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 ０］）　　円形に保持されだ電歪素子または圧電素子の
   電極において、互いに対角にある電極を結線し各々の端
   子に導びくと共に対角位置にある電歪素子または圧電素
   子は互に逆方向に伸縮するように配し７だことを特徴と
   する特許請求の範囲第（５）項記載の超音波振動を利用
   したモーター装置。 （２）振動子中央部が外接する回転子内周面との接触状
   態を保持させたことを特徴とする特許請求の範囲第（５
   ）項記載の超音波振動を利用したモーター装置。 （２）支持部材で支えられた内面にテーパーを有するリ
   ング状屈曲振動子を配し、その中で回転軸に対して軸方
   向に移動可能なように回転子外周面が接触するように支
   持して設置すると共に、一方前記リング状振動子の外側
   に電歪素子または圧電素子を配してかつ回転軸に調圧機
   構を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
   または第（３）項記載の超音波振動を利用したモーター
   装置。 （縛　弾性体で構成されたリング状屈曲振動子の外周に
   分極された％企素子または圧電素子を固定配置したこと
   を特徴とする特許請求の範囲第０４項記載の超音波振動
   を利用したモーター装置。 ０５１　　超音波振動子はリング状弾性体内に電歪素子
   、圧電素子または磁歪素子を２回路以上組込構成して成
   り、該リング状弾性体内に配置した回転子の一端面と前
   記弾性体の一端面とが相互に加圧接触する構成とし、弾
   性体の表面において励振される横波と縦波の合成された
   進行波を回転子の一方向回転運動に変換することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項または第（３）項記載
   の超音波振動を利用したモーター装置。 （ト）回転軸の周囲に恰かも部材が貫通した如くに回転
   子、リング状弾性体振動子、電歪素子または圧電素子を
   順にかつ一体的に構成し回転軸の一端側は軸受、他端側
   は調圧機構を経て軸受を通させて全体を筐体で覆ったこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１５１項記載の超音
   波振動を利用したモーター装置。 θη　回転軸から回転子、振動子と電歪素子または圧電
   素子が同心的に構成されたモーターにおいて、前記電歪
   素子、圧電素子の電極を偶数個に区画し、その電極を一
   つおきに結線した一方の端子と、他の電極全結線して形
   成した端子を設け、かつ一方の電歪素子または圧電素子
   の群を他方のそれと９０°位相をずらせて配したことを
   特徴とする特許請求の範囲第Ｑ５１項討截の超音波振動
   を利用したモーター装置゛。 （１８）　　回転軸と回転子の間にあってカムと複数個
   の鋼球を組合せたことからなる調圧機構を用いたことを
   特徴とする特許請求の範囲第（至）項記載の超召波振動
   を利用したモーター装置。 ０１　　動体Ｌ１一定方向に移動する板状部材より成り
   、該板状部材に加圧接触する単数または複数の弾性体表
   面に２回路以上の圧電素子、磁歪素子または電歪素子を
   固定配置し、夫々の回路に印加する高周波電圧の位相を
   ずらせることにより、弾性体表面において横波と縦波が
   合成された進行波全形成して前記板状部材を一定方向に
   直進移動せしめることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の超音波振動全利用したモーター装置。 罎　棒状弾性体の表面に板状部材を加圧接触せしめると
   共に、他の部分において単数または複数の霜、全素子、
   圧電素子または磁歪素子を固定配置し、それぞれの回路
   に印加する高周波電圧の位相をずらすことにより前記棒
   状弾性体の表面において励振される横波と縦波が合成さ
   れた進行波を動体の一方向回転運動に変換することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１ン項記載の超音波振動を
   利用したモーター装置。 イ１）棒状弾性体の端部全それぞれ巻回して当接せしめ
   エンドレスとしたことを特徴とする特許請求の範囲第俤
   項記載の超音波振動全利用したモーター装置。 翰　一方の弾性体表面には板状部材を加圧接触し、他方
   の弾性体表面には複数の電歪素子。 圧電素子またはＩｊ１！ｔ−＆素子を固定配置した２本
   の棒状弾性体を結合子によって固定し夫々を回路とし、
   弾性体表面において励振される横波と縦波の合成された
   進行波音、前記動体の一方向運動に変換すること全特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項またにＶ第（３）項記
   載の超音波振動を利用したモーター装置。 翰　一方の弾性体表面には板状部制−會力０圧接触し、
   他方の弾性体表面には枚数の電歪素子。 圧１４３Ｉ索子捷たは磁歪素子を固定画上置した２本の
   棒状弾性体を共振子によって固定し夫々を回路とし、弾
   性体表面において励振される横波と縦波の合成された進
   行波全動体の一方向利用したモーター装部。 （至）板状部材と電歪索子、圧電素子または磁歪素子が
   １本の棒状弾性体上に配置されたことを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項、第（３）項捷たは第（４）項記
   載の超音波振動をオロ用したモーター装置。 （ハ）棒状弾性体の一端面に複数個の電歪素子まして２
   回路とし、棒状弾性体に屈曲振動による進行波を形成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第−項記載の超音波
   振動を第１用したモーター装わ−０ （ホ）　棒状弾性体の一端面に一波長おきに分極しま た複数個の電歪素子または圧電素子ケそれぞれ−波長＋
   −波長の間隔で固定配置し、棒状２ 弾性体に屈曲振動による進行波全形成することを特徴と
   する特許請求の軸囲第翰項言ｅ１載の超音波振動ゲ第１
   用したモーター装置。 ＠　棒状弾性体の一端面に結合子を介して複数個の電歪
   素子、圧電素子または磁歪素子による振動子をそれぞれ
   一波長十一波長の間隔で２ 固定配置し、棒状弾性体に屈曲振動ｅこよる進行波を形
   成することを特徴とする特許請求の範ＩＩ）１項記載の
   超音波振動を第１［用したモーター装し。 翰　円環状弾性体の表面に複数個の電歪素子まだは圧電
   素子を固定配置すると共に、その振動を進行波に変換葡
   行わせ、弾性イネ表面に励振された横波と縦波の合成さ
   れたら！！−４］波全動体の一方向回転運動に変換する
   ととを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の超晋
   波振動を利用したモーター装置。