圧電素子をもちいた超音波モータ解析事例

【概要】
超音波モータとは、超音波振動を利用しロータあるいは リニア被駆動体を駆動する方式のモータです。通常のモータは永久磁石やコイルを用いてロータを回転させますが、超音波モータでは超音波の発生のために圧電素子を使用します。そのため設計自由度が高く、一眼レフやミラーレス･カメラの交換レンズで使用されます。
本事例では、圧電調和解析をおこない、モータとして駆動する様子を確認しました。

【説明】
今回使用した超音波モータの構造を図1に示します。圧電体と金属を貼り合わせ、圧電体の表面に電極を周期的に配置します。それぞれの電極に対して、位相を規則正しく設定します。圧電素子は2つの端子に電位差を与えますと、電位の向きによって膨張、または収縮します。この膨張･収縮により超音波が発生します。
圧電解析結果を図2に示します。この結果、圧電体が超音波振動し、モータとして駆動している様子がわかります。