JPH02228268A - 超音波振動子 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、共振周波数が調節可能な超音波振動子に関す
るものである。

［従来技術］ 従来、電気的な信号を機械的な振動に変換して超音波振
動を発生させるために、電歪素子磁歪素子あるいは圧電
素子を利用した電気機械変換素子が用いられている。超
音波振動子はこれらの電気機械変換素子に共振器を着設
し、振幅の大きな超音波振動を得るように構成されてい
る。

上記超音波振動子においては、種々の目的により所望の
共振周波数を得るために、前記共振器の形状寸法により
調節している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記超音波振動子において、共振器形状
寸法のみで所望の共振周波数を得るためには、非常に高
精度な機械精度が必要となる。さらに、該共振周波数は
、前記超音波振動子の組立て精度などの影響を受けるた
めに、必ずしも所望の共振周波数が得られるとは限らな
かった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたもの
であり、超音波振動子の共振周波数が広範囲にわたって
調節可能であり、しかも印加された電気入力を高効率で
超音波振動に変換する事のできる優れた超音波振動子を
提供する事をその目的としている。

［課題を解決するための手段］ この目的を達成するために本発明の超音波振動子は、電
気機械変換素子と、少なくとも１ケ所以上の固定部を備
えた弾性体と前記電気機械変換素子の振動を該弾性体に
伝達する位置を変化するための調整手段を具備する事を
特徴としている。

［作用コ 上記の構成を有する本発明の超音波振動子では、調整手
段により電気機械変換素子の振動を弾性体に伝達する位
置を変化させ該駆動部と前記弾性体の相対位置を変化す
る事により、該超音波振動子の共振周波数を変える。そ
の結果、該超音波振動子の共振周波数を任意に制御する
ことが可能となる。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１乃至第４図は、本実施例の超音波振動子である。

その構造を示す第１図及び第２図においてリング形状を
有する圧電体２１が、基台２２に固定されている。その
上下面には電極２３及び電極２４が形成されている。こ
れらの電極に交流電流を印加すると本圧電体２１は厚さ
振動モードで振動する。

該電極２３の上面には、駆動子２５が配置されている。

この該駆動子２５上面には、弾性を有し傾斜した梁２５
ａが形成されている。

該駆動子２５の梁２５ａ上部には、円筒形状を有する弾
性体２６が配置されており、該弾性体２６の中心円孔に
ボルト２７を通し、前記基台２２に締め付は固定されて
いる。

更に該弾性体２６は、その厚さ方向に対し、目的とする
周波数ｆより小さい周波数において内周固定−外周自由
で曲げ振動するよう形状寸法が調節されている。

上記構成を有する超音波振動子１１の作用を第３図を参
照しつつ以下に説明する。

まず、第３図（ａ）の状態で固定された超音波振動子１
１において、電極２３及び電極２４に大略目標周波数ｆ
の交流電圧を印加して前記圧電体２１を振動させると、
前記弾性体２６は第３図（ａ）に破線で示すような曲げ
振動モードで共振する。

次に、前記ボルト２７の締め付は力をわずかに強くする
と、該超音波振動子１１は第３図（ｂ）のように前記振
動子２５の梁２５ａがさらに傾斜することにより、梁２
５ａと前記弾性体２６の接触位置がボルト中心から見て
外に移動する。

それによって、前記圧電体２１の振動により該弾性体２
６を加振する位置が外へ移動することになる。その結果
、前記曲げ振動において、梁２５ａから見た該弾性体２
６は、内径が外へ拡がったように見える。よって、該曲
げ振動の周波数が大きくなる。すなわち、前記弾性体２
６の加振位置を変更する事は、超音波振動子の共振器構
造を変化させている事と等価である。このようにしてボ
ルト２７の締め付は力を加減し、弾性体２６の共振周波
数を変更し、目標周波数ｆで共振させる。

尚、上記実施例は超音波振動子の駆動子に形成された梁
に片持梁を使用したが、これに限定されるものではなく
、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）に示すように種々の形
状を用いる事も可能である。

また、超音波振動子の駆動素子として圧電体を使用した
が、これに限定されるものではなく、電気エネルギーを
機械エネルギーに変換できるその他の素子、例えば電歪
素子等を用いてもよい。

さらに、実施例では超音波振動子の弾性体の形状を円筒
形状とし、曲げ振動する例について説明したが、その形
状、振動モードはそれに限されるものでなく、例えば梁
状、平板状及び縦振動、ねじり振動、せん断振動等、種
々のものが考えられる。その他、本発明の趣旨を逸脱し
ない範囲で種々の変形が可能である。

［発明の効果］ 以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、超音波振動子の共振周波数を広範囲に調節する事が可
能となり、その結果、適応範囲の広い優れた超音波振動
子となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本実施例の超音波振動子の断面図、
第２図は上記超音波振動子の上面図、第３図は超音波振
動子の動作説明図、第４図は駆動子に形成される梁形状
の説明図である。 図中、２１は電気機械変換素子に対応する圧電体、２５
ａは梁、２６は弾性体、２７は調整手段に対応するボル
トである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．　電気的振動を機械的振動に変換する電気機械変換
   素子と、 該電気機械変換素子により発生する機械的振動が少なく
   とも一点で伝達されて振動する弾性体と、該弾性体にお
   ける前記振動が伝達される点の位置を移動させる調整手
   段とを有すことを特徴とする超音波振動子。
2. ２．　請求項１記載の超音波振動子であって、前記振動
   は、弾性を有し且つ前記弾性体に対し傾斜するともに付
   勢される梁により伝達され、前記調整手段は前記弾性体
   に対する梁の付勢力を調整すべく作用することを特徴と
   する超音波振動子。