超音波モーターとは？医療機器・ロボットに組み込む超音波モーター（超音波モータ・USM）の種類（一般環境用・非磁性）と、トルク・保持トルク・使う環境の選び方

超音波モーターとは

超音波モーターは、圧電セラミックと金属を貼り合わせた振動体に交流電圧をかけて進行波を起こし、押し付けたロータを摩擦で回すモーターです。磁石とコイルを使わないので、磁気の影響を受けません。

比較ページには、日本の会社が自社で開発・製造する回転型の超音波モーターを、各社の代表の型の単位で載せています。モーターを組み込んだステージ、ドライバ単体、取扱商社が売る製品は載せていません。

2つの種類

• 一般環境用：オフィス・工場・研究所で使う型です。例は新生工業の USR60-S3 と、Piezo Sonic の PSM60S-A ⁠⁠です
• 非磁性型（磁場環境用）：金属部品を磁気を帯びない材料にした型です。例は新生工業の USR60-S3N と、Piezo Sonic の PSM60N-A ⁠⁠です

電磁モーターとの違い

• 低速で高トルクが出るので、減速機を挟まずに装置を直接回せます
• 電源を切っても保持力があるので、姿勢を保つための電磁ブレーキがいりません
• 電磁モーターに減速機を組み合わせた場合より、20dBほど静かです
• 摩擦で回るので、電磁モーターより耐久性は短くなります

トルクと回転数

• 新生工業の USR60-S3 は、最大トルク1.0N・m、定格100rpm・最高150rpmです
• Piezo Sonic の PSM60S-A は、最大トルク1.2N・m、定格120rpm・最高180rpmです
• 電源を切ったときの保持トルクは、USR60-S3 が1.0N・m、PSM60S-A が1.2N・mです

磁場の中で使うとき

• 新生工業の非磁性型は、金属部品を特殊なアルミと銅合金だけにしています。USR60-S3N は3Tを超える磁場で使えます
• Piezo Sonic の PSM60N-A は3Tの磁場で使え、MRIや元素分析機の中の装置に向けています

使う環境と寿命

• 4製品とも、使用温度は-10〜+55℃です
• 新生工業は、湿度45%以上では固着することがあるとしています
• 効率は約30%で、残りは熱になります。ケースが55℃を超えないよう放熱します
• Piezo Sonic の PSM60S-A は、耐久時間を間欠動作6,000時間、連続動作3,000時間と公表しています
• モーターはドライバ・ケーブルとセットで調整されています。組み合わせを変えたら、ドライバを再調整します