【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、小型直流モータとして使用される直流ブラシ
レスモータと振動片型超音波モータとの機能を結合した
直流ブラシレス超音波モータに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a DC brushless ultrasonic motor that combines the functions of a DC brushless motor used as a small DC motor and a vibrating piece type ultrasonic motor.
従来より、直流ブラシレスモータあるいは振動片型超音
波モータは公知であって各々利点、欠点を有している。BACKGROUND ART Conventionally, DC brushless motors and vibrating piece type ultrasonic motors have been known, and each has advantages and disadvantages.
例えば、直流ブラシレスモータにあっては、公知のホー
ル素子の作用にて数個の電磁コイルを順に起磁さ、せる
ことにより、マグネットロータを回転させる構造であっ
て、通常のブラシモータに比べ起動トルクが弱いという
欠点がある。一方、振動片型超音波モータにあっては、
とのモータを構成する振動片の先端がロータへ強力な力
を与えているため、振動片、ロータの摩耗が著しく一例
によれば１０時間も連続すると回転特性が変化するとい
う欠点があった。For example, a DC brushless motor has a structure in which a magnet rotor is rotated by sequentially magnetizing several electromagnetic coils by the action of a known Hall element. The disadvantage is that the torque is weak. On the other hand, in the vibrating piece type ultrasonic motor,
Since the tips of the vibrating pieces that make up the motor apply a strong force to the rotor, the vibrating pieces and the rotor suffer significant wear and tear, and for example, the rotational characteristics change after 10 hours of continuous use.
本発明の目的は、直流ブラシレスモータと振動片型超音
波モータを結合して、直流ブラシレスモータのもつ耐久
性と、−動片型超音波モータのもつ大起動力という利点
を利用して小型直流モータとして有効な直流ブラシレス
超音波モータを提供するＩＣある。An object of the present invention is to combine a DC brushless motor and a vibrating piece type ultrasonic motor, and to utilize the advantages of the durability of the DC brushless motor and the large starting force of the moving piece type ultrasonic motor to create a compact DC brushless motor. There are ICs that provide DC brushless ultrasonic motors that are effective as motors.
以下、本発明の構成な一実施例に′基づき説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A specific embodiment of the present invention will be explained below.
ケー７１の左部には超音波振動子用ソレノイド２が、ソ
レノイド２端部に固定されたソレノイド軸３をストッパ
４を介してケース１に嵌着するととにより保持されてい
る。このソレノイド２の右方には、横方向に振動可能な
ランジバン型超音波振動子５を配し、この振動子５の左
側に設けたソレノイド巻線６を巻回した突出部７を設け
て、この突出部７を前記ソレノイド２に形成した受孔８
に遊嵌しである。また前記振動子５の右側には、振動体
９を固定してあり、どの振動体９の局部には複数の板片
状の振動片１０を連続して立設している。この振動片１
０は、前記振動体９の中央から横に突設した磁性体より
なる軸体１１Ｅ！、びケース１の右端にベアリング１２
を介して支承される軸１３とに回転可能に設けられた非
磁性体よりなるインナーロータ１４と、このインナーロ
ータ１４に対し横動可能かつ一体的に回転可能な磁石体
よりなるアウターロータ１５との端部に当接可能に配さ
れており、さらに振動片１ｏの内、インナーロータ１４
に当接する振動片１ｏと、アウターロータ１５に当接す
る振動片１ｏとは互に当接角度を変えており、両ロータ
の回転方向が異なるようにしである。An ultrasonic transducer solenoid 2 is held on the left side of the case 71 by fitting a solenoid shaft 3 fixed to the end of the solenoid 2 into the case 1 via a stopper 4. On the right side of this solenoid 2, a Langevin type ultrasonic transducer 5 that can vibrate in the transverse direction is arranged, and a protrusion 7 is provided on the left side of this transducer 5, around which a solenoid winding 6 is wound. A receiving hole 8 in which this protrusion 7 is formed in the solenoid 2
It is loosely fitted. Further, a vibrating body 9 is fixed to the right side of the vibrator 5, and a plurality of plate-like vibrating pieces 10 are successively provided at a local part of each vibrating body 9. This vibrating piece 1
0 is a shaft body 11E made of a magnetic material that protrudes laterally from the center of the vibrating body 9! and bearing 12 on the right end of case 1.
an inner rotor 14 made of a non-magnetic material and rotatably mounted on a shaft 13 supported through the inner rotor 14; The inner rotor 14 of the vibrating piece 1o is arranged so as to be able to come into contact with the end of the
The vibrating piece 1o that comes into contact with the outer rotor 15 and the vibrating piece 1o that comes into contact with the outer rotor 15 have mutually different contact angles, so that the rotation directions of both rotors are different.
またインナーロータ１４の前記軸体Ｊ１が遊嵌するよう
に設けられた孔部１６には、ロータソレノイド１７を設
けてあり、電磁作用にてインナーロータ１４の横動操作
をするようにしである。そして、このインナーロータ１
４の右端には、前記軸１３に一端を嵌着したインナーロ
ータ戻しばね１８を弾接しており、さらにアウターロー
タ１５の左端と連ｉしだ可撓性の連動部材１９を固着し
である。この連動部材１９は、側部にＵ字状のガイドア
ーＪ−２０を殺げてあり、前記両ロータ１４゜１５の端
部Ｖｃ複数個固着しておき、前記インナーロータ１４が
右方へ移動する時、アウターロータ１５を左方へ移動さ
せ、また逆にインナーロータ１４が左方へ移動する時、
アウターロータ１５を右方へ移動させるように、両ロー
タの連動を計るものである。また連動部材１９には、前
記軸１３に一端を固定して、インナーロータ１４の回転
を軸１３に伝達する腕１９ｇの他端を固定しである。A rotor solenoid 17 is provided in a hole 16 into which the shaft J1 of the inner rotor 14 is loosely fitted, so that the inner rotor 14 can be operated laterally by electromagnetic action. And this inner rotor 1
An inner rotor return spring 18 having one end fitted onto the shaft 13 is in elastic contact with the right end of the rotor 4, and a flexible interlocking member 19 is further fixed to the left end of the outer rotor 15. This interlocking member 19 has a U-shaped guide J-20 on its side, and a plurality of ends Vc of both the rotors 14 and 15 are fixed to each other so that the inner rotor 14 moves to the right. When the outer rotor 15 is moved to the left, and conversely when the inner rotor 14 is moved to the left,
This measures the interlocking of both rotors so as to move the outer rotor 15 to the right. The interlocking member 19 has one end fixed to the shaft 13 and the other end of an arm 19g that transmits the rotation of the inner rotor 14 to the shaft 13.
また前記アクタ−ロータ１５は、図示したようＳ極、Ｎ
極の分極をした所謂マグネットロータに相当する作用も
するようにしである。すなわち、アウターロータ１５の
外周部のケース１内側には、第２図に示すようにステー
！２１に巻回したコイル２２を、例えば２極４相一式の
ものであれば、アウターロータ１５の周囲（π／２ずっ
ずらせて４個配置してあり、さらに位置検出手段となる
２個のホール素子２３がアウターロータ１５の周囲に互
にπ／２ずらせて配置しである。Further, the actor rotor 15 has an S pole and an N pole as shown in the figure.
It is also designed to function like a so-called magnetic rotor with polarized polarization. That is, as shown in FIG. 2, there are stays inside the case 1 at the outer circumference of the outer rotor 15. For example, if the coils 22 wound around the coils 21 are a two-pole, four-phase set, four coils are arranged around the outer rotor 15 (shifted by π/2), and two holes serving as position detection means are arranged around the outer rotor 15. The elements 23 are arranged around the outer rotor 15 so as to be shifted by π/2 from each other.
従って、前記振動子５．振動体９．振動片１０゜両ロー
タ１４，１５にて所謂振動片型超音波モータＡが構成さ
れ、また前記アウターロータ１５と、ステータ２１．
コイル２２等の電磁装置Ｃと、ホール素子２３にて所謂
直流ブラシレスモータＢが構成されていることになる。Therefore, the vibrator 5. Vibrating body 9. A so-called vibrating piece type ultrasonic motor A is constituted by both rotors 14 and 15 having a vibrating piece 10°, and the outer rotor 15 and the stator 21 .
The electromagnetic device C such as the coil 22 and the Hall element 23 constitute a so-called DC brushless motor B.
また、ケース１の右外部の軸１３には、エンコーダ２４
を固着し、ホトインタラプタ２５によって回転速度を検
出するようにしている。この装置は後述する理由により
必ずしも必要でない。In addition, an encoder 24 is attached to the shaft 13 on the right outside of the case 1.
is fixed, and the rotation speed is detected by a photointerrupter 25. This device is not absolutely necessary for reasons explained below.
次に、上記実施例の作動を説明する、第３図に示すように、先ずコントロール部２６から正、
逆転の指令がロータソレノイド駆動部２７へ出され、ロ
ータソレノイド１７をオン・オフする。この場合にはロ
ータソレノイド１７にインナーロータ１４を右方へ移動
する入力が与えられるとすると、振動片１０群の一方は
インナーロータ１４から離れ、またインナーロータ１４
の移動にＪ：リアウターロータ１５が連動部材１９の作
用にて左方へ移動し、振動片１０群の他方と白抜するこ
とになる。Next, to explain the operation of the above embodiment, as shown in FIG.
A reverse rotation command is issued to the rotor solenoid drive section 27 to turn the rotor solenoid 17 on and off. In this case, if an input is given to the rotor solenoid 17 to move the inner rotor 14 to the right, one of the groups of vibrating pieces 10 will move away from the inner rotor 14, and
J: The rear outer rotor 15 moves to the left by the action of the interlocking member 19, and becomes white with the other group of vibrating pieces 10.
次にコントロール部２６からの指令が高周波駆動部２８
へ出されると、超音波振動子５が振動し、振動体９を介
した振動片１０の振動によりアウターロータ１５が指定
された方向に回転する。この回転によりアラタルロータ
１５とインナーロータ１４とは一体的に回転するよう釦
なっており、軸１３も回転する。従って、エンコーダ２
４とホトインタラプタ２５にて軸１３の回転数にて、前
記ロータの回転数が計数され、前記コントロール部２６
へ送られる。Next, a command from the control unit 26 is sent to the high frequency drive unit 28.
When the ultrasonic transducer 5 is emitted, the ultrasonic transducer 5 vibrates, and the vibration of the vibrating piece 10 via the vibrating body 9 causes the outer rotor 15 to rotate in a specified direction. Due to this rotation, the abutment rotor 15 and the inner rotor 14 rotate integrally, and the shaft 13 also rotates. Therefore, encoder 2
The number of rotations of the rotor is counted by the number of rotations of the shaft 13 at 4 and the photo interrupter 25, and the number of rotations of the rotor is counted by the number of rotations of the shaft 13.
sent to.
そして立上り時から定速回転数に到達したことをコント
ロール部２６が検知すると、コントロール部２６からブ
ラシレス駆動部２９へ指令が出され、公知のようにホー
ル素子２３により検知作用によって適宜のコイル２２に
電流を流し、ステータ２１をアウターロータ１５が回転
するように磁化させ、直流ブラシレスモータとしてのア
ウターロータ１５の回転作動が開始する。そしてアウタ
ーロータ１５の回転はインナーロータ１４を介して軸１
３に伝達される。When the control unit 26 detects that the constant rotation speed has been reached from the time of startup, a command is issued from the control unit 26 to the brushless drive unit 29, and as is known, the Hall element 23 causes the detection action to cause the appropriate coil 22 to be activated. A current is applied to magnetize the stator 21 so that the outer rotor 15 rotates, and the outer rotor 15 starts rotating as a DC brushless motor. The rotation of the outer rotor 15 is transmitted to the shaft 1 via the inner rotor 14.
3.
上述の直流ブラシレスモータへの回転へ移行してから、
一定時間後、コントロール部２６から振動子用ソレノイ
ド駆動部３０へ指令が出され、ソレノイド２とソレノイ
ド巻線６との電磁作用を生起させ、振動子５をソレノイ
ド２方向へ引付ける。After switching to the DC brushless motor mentioned above,
After a certain period of time, a command is issued from the control section 26 to the vibrator solenoid drive section 30, causing electromagnetic action between the solenoid 2 and the solenoid winding 6, and attracting the vibrator 5 in the direction of the solenoid 2.
この振動子５の移動によって、振動片１０とロータとが
離れる。そして、この離脱作動後、前記振動子５を振動
させるための入力を切るようにし、直流プラシレスモ、
−夕としてのみ作動させるようにする。This movement of the vibrator 5 separates the vibrating piece 10 from the rotor. After this detachment operation, the input for vibrating the vibrator 5 is cut off, and the DC plastic
- Make it work only in the evening.
尚、前述した振動片型超音波モータと直流ブラシレスモ
ータとの切換えの際、回転数引継ぎが軽快に行なわれる
ように、予玩振動片型超音波モータによって任意の定め
られた回転数に到達した時、エンコーダ２４の情報によ
って定められたモータ回転数命令が前記ブラシレス駆動
部２９に出されるようにコントロール部２６で、ソフト
又はノーードを作成しておくと良い。In addition, when switching between the vibrating piece type ultrasonic motor and the DC brushless motor mentioned above, in order to easily take over the rotation speed, the preliminary vibrating piece type ultrasonic motor can be used to reach an arbitrary predetermined rotation speed. At this time, it is preferable to create software or a node in the control section 26 so that a motor rotation speed command determined by the information of the encoder 24 is issued to the brushless drive section 29.
また前述のエンコーダ２４は、前記ホール素子２３でも
ロータの回転数を検出できるため、特に必要でない。Further, the encoder 24 described above is not particularly necessary because the rotation speed of the rotor can be detected by the Hall element 23 as well.
以上のように本発明によれば、直流ブラシレスモーフの
起動トルクが小さい欠点と振動片型超音波モータの振動
片寿命が短かい欠点を互に補足し合うことができ、起動
電流を低減でき、小型、高寿命、高起動力の直流ブラシ
レス超音波モータを提供することができる。As described above, according to the present invention, the shortcomings of the DC brushless morph's low starting torque and the shortcomings of the vibrating piece type ultrasonic motor's short vibrating piece life can be compensated for, and the starting current can be reduced. It is possible to provide a DC brushless ultrasonic motor that is small, has a long life, and has high starting power.
図面は本発明の一実施例を示すものであり、第１図は断
面図、第２図はステータとロータとの関係を示す説明断
面図、第３図は制御系を示すブロック図である。Ａ・・・・・・振動片型超音波モータ、Ｂ・・・・・・
直流ブラシレスモーフ、１５・・・・・・磁石製ロータ
、Ｃ・・・・・・直流ブラシレスモータの電磁装置。第１図第２図２The drawings show one embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a sectional view, FIG. 2 is an explanatory sectional view showing the relationship between a stator and a rotor, and FIG. 3 is a block diagram showing a control system. A... Vibrating piece type ultrasonic motor, B...
DC brushless morph, 15... Magnetic rotor, C... Electromagnetic device for DC brushless motor. Figure 1 Figure 2 Figure 2
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026931AJPS60174076A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Dc brushless supersonic motor |
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59026931AJPS60174076A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Dc brushless supersonic motor |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60174076Atrue JPS60174076A (en) | 1985-09-07 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59026931APendingJPS60174076A (en) | 1984-02-17 | 1984-02-17 | Dc brushless supersonic motor |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60174076A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107285U (en)* | 1989-02-10 | 1990-08-27 |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02107285U (en)* | 1989-02-10 | 1990-08-27 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
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