[发明专利]超声波电动机

说明书

技术领域

本发明涉及使用外边缘是圆或者多边形的振动体的超声波电动机，更详细而言，涉及具有将多个压电元件分散配置成环状的定子的超声波电动机。

背景技术

目前，提出了各种利用压电效应的超声波电动机。在下述的专利文献1中，揭示了具有在圆环状的压电振子上粘贴圆环状的弹性体而成的定子、以及与该圆环状的弹性体接触的转子的超声波电动机。圆环状的压电振子在由压电陶瓷形成的圆环状的压电体的两面形成多个电极。多个电极包括第一及第二相的电极组。通过对第一相的电极组和第二相的电极组施加在时间上相位不同的高频电压，来产生两个驻波。通过合成这两个驻波，在环状的弹性体和压电振子的表面产生行波。

然而，在像专利文献1所记载的那样的使用了圆环状的压电振子的超声波电动机中，该压电振子难以制作。即，为了激振所需的振动，压电体必须形成为准确的圆环状。因此，必须高精度地研磨压电陶瓷，从而使得圆环状的压电体的外边缘中心与内边缘中心成为同心。而且，在形成电极和极化中也必须分别进行加工，容易使成本提高。

此外，在专利文献1所记载的超声波电动机中，由于圆环状的压电振子覆盖圆环状的弹性体的单面的整个表面，因此，需要使圆环状的弹性体的相反侧的面与转子接触。即，与转子接触的面限定于环状弹性体的单面。因此，在设计上有较大限制。

对此，在下述的专利文献2中，揭示了具有图12所示的定子的超声波电动机。在图12所示的定子101中，使用了由金属等形成的圆环状的弹性体102。在弹性体102的下表面上，以分散配置在周向上的方式形成多个突起103。通过形成沿径向延伸的多个槽104来设置多个突起103。

在上述圆环状的弹性体102的上表面上，粘贴有多个第一压电元件105a和多个第二压电元件102b。更具体而言，设置有由配置有四个第一压电元件105a的部分形成的A相驱动部105A、以及由配置有四个第二压电元件105b的部分形成的B相驱动部105B。在A相驱动部和B相驱动部中，激振得到在时间上相位不同的驻波。通过合成这些驻波来形成行波。在设行波的波长为λ时，A相驱动部105A和B相驱动部105B在一侧隔开3λ/4的间隔而配置，在另一侧隔开λ/4的间隔而配置。

在制造专利文献2所记载的超声波电动机时，只要在由金属等形成、且容易加工的圆环状的弹性体102的上表面上粘贴具有矩形的平面形状的多个压电元件105a、105b即可。因而，无需对压电陶瓷进行繁杂的加工。

专利文献1：日本专利特公平1-17354号公报

专利文献2：日本专利特开平11-187677号公报

发明内容

利用A相驱动部105A和B相驱动部105B，分别激振得到波数为5的五波驻波。另外，在本说明书中，对于将环状部分沿周向传播的驻波的波数为S(S为自然数)的情况，将该波称为S波。为了高效地进行这些S倍波的激振，优选的是使得利用一个压电元件105a或者105b进行激振的区域的周长、即沿行波的传播路线的尺寸相当于λ/2，并在与该周长λ/2相当的部分的所有区域进行激振。

然而，在专利文献2所述的超声波电动机中，在相邻的矩形压电元件105a之间以及相邻的压电元件125a之间，分别产生用箭头C表示的间隙。因而，无法提高激振效率。

另外，在专利文献2所记载的超声波电动机中，也考虑将多个压电元件105a、105b形成为扇形或梯形的形状，从而使上述间隙C变小。然而，在这种情况下，无法高效且廉价地形成各压电元件，成本提高。

而且，在上述超声波电动机中，容易使定子101的保持结构变复杂。对于定子101，在圆环状的压电体102的上表面侧设置多个压电元件105a和105b，使下表面侧的突出部103与转子接触来进行驱动。因此，为了保持定子101，必须将连结部的一端与圆环状的弹性体102的侧面连结，而将连接部的另一端与保持部分连结。因而，容易使具有连结部等的保持结构变复杂。

此外，在上述超声波电动机中，必须使弹性体102的与层叠有压电元件105a、105b的一侧成相反侧的面与转子接触，接触转子的面限定于弹性体102的单面。

本发明的目的在于提供一种超声波电动机，该超声波电动机克服了上述现有技术的缺点，容易制造，效率高，且能实现保持结构的简化，而且，驱动转子的部分的限制较少。