JPH02266215A

JPH02266215A - 振動子

Info

Publication number: JPH02266215A
Application number: JP1089398A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakamura; 武中村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1990-10-31
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JP2531021B2

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）この発明は振動子に関し、特に駆動用圧電素子と帰還用
圧電素子とを有し、たとえば振動ジャイロなどのように
振動を利用した装置に用いられる振動子に関する。

（従来技術）第４図はこの発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す図解図である。この振動ジャイロ１は、振動子
２を含む。この振動子２は、正３角柱状の振動体３を含
み、振動体３の１つの側面に駆動用圧電素子４が形成さ
れ、振動体３の他の２つの側面に帰還用圧電素子５ａお
よび５ｂがそれぞれ形成されている。そのため、この振
動子２では、帰還用圧電素子５ａおよび５ｂと駆動用圧
電素子４との間に発振回路６が接続され、帰還用圧電素
子５ａおよび５ｂの出力が発振回路６Ｆ介して駆動用圧
電素子４に帰還される。したがって、この振動子２は自
励振駆動する。

そして、この振動ジャイロ１では、帰還用圧電素子５ａ
および５ｂからの出力電圧の差を差動回路７で検出する
ことによって、その回転角速度が測定される。

（発明が解決しようとする課題）ところが、上述の振動子２は、１つの駆動用圧電素子４
によって振動体３を振動するので、振動体３の振幅が小
さい。そのため、この振動子２を用いた振動ジャイロ１
は、外部からの不要な振動の影響を受けやすく感度が悪
い。

それゆえに、この発明の主たる目的は、振動体の振幅の
大きい、振動子を提供することである。

（課題を解決するための手段）この発明は、横断面が多角形の振動体と、振動体の少な
くとも３つの側面にそれぞれ形成される圧電素子とを含
み、圧電素子のうち２以上のものが駆動用に用いられ、
さらに圧電素子のうち他の１以上のものが帰還用に用い
られる、振動子である。

（作用）１以上の帰還用の圧電素子からの出力を２以上の駆動用
の圧電素子に帰還すると、振動子はそれらの駆動用の圧
電素子で駆動され、振動体はそれらの駆動方向を合成し
た方向に振動する。

（発明の効果）この発明°によれば、２以上の駆動用の圧電素子によっ
て振動体を振動するので、１つの駆動用圧電素子によっ
て振動体を振動する従来例に比べて、振動体の振幅が大
きくなる。そのため、この発明にかかる振動子を用いれ
ば、外部からの不要な振動の影響を受けにくい高感度の
振動ジャイロが得られる。

また、この発明にかかる振動子では、それを２以上の方
向から駆動してそれらの駆動方向を合成した方向に振動
体を振動することができるため、１つの駆動用圧電素子
によって駆動するいわゆる一方向駆動の従来例に比べて
、振動体やそれを支持するための支持部材ないし支持台
などのたとえば経時変化、温度変化、取付は角度の変化
、自重（重心位置）の変化などによる機械的な状態変化
に対して、安定した振動姿勢をとることができる。

そのため、この発明にかかる振動子は、たとえば振動ジ
ャイロのように振動の微少変化を検出するために基本と
なる振動姿勢が安定であるべき装置に好適に用いられる
。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例）実施例では振動子を用いた振動ジャイロについて説明す
るが、この発明は振動ジャイロ以外に振動を利用した装
置に用いられる振動子に適用されることを予め指摘して
おく。

第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。この
振動ジャイロ１０は、振動子１２を含む。

振動子１２は、たとえば正３角柱状の振動体１４を含む
。この振動体１４は、たとえばエリンバ、鉄−ニッケル
合金９石英、ガラス、水晶、セラミックなど、−船釣に
機械的な振動を生じる材料で形成される。

この振動体１４には、その３つの側面の中央部にそれぞ
れ圧電素子１６ａ、１６ｂおよび１６Ｃが形成される。

圧電素子１６ａは、たとえばセラミックからなる圧電層
１８ａを含み、圧電層１８ａの両主面にはそれぞれ電極
２０ａおよび２２ａが形成される。なお、これらの電極
２０ａおよび２２ａは、たとえば金、銀、アルミニウム
、ニッケル、銅−ニッケル合金（モネルメタル）などの
電極材料で、たとえばスパッタリング、蒸着等の薄膜技
術であるいはその材料によっては印刷技術で形成される
。同様に、他の圧電素子１６ｂおよび１６ｃも、それぞ
れ、たとえばセラミックからなる圧電７！１８ｂおよび
１８ｃを含み、それらの圧電層１８ｂと１８ｃとの両主
面にも、電極２゜ｂおよび２２ｃと２０ｂおよび２２ｃ
とが、それぞれ形成されている。そして、これらの圧電
素子１６ａ〜１６Ｃの一方の電極２０ａ〜２０ｃは、た
とえば接着剤で振動体１４に接着される。

なお、振動体１４をたとえばエリンバ、鉄−ニッケル合
金などの金属からなる振動材料で形成すれば、圧電素子
１６ａ〜１６ｃの一方の電極２０ａ〜２０ｃは形成され
なくてもよい。なぜなら、振動体１４がそれらの電極２
０３〜２０ｃを兼ねるからである。この場合、圧電層１
８ａ〜１８ｃは、たとえばＰＺＴ（ジルコン・チタン酸
鉛）。

Ｚｎ０（酸化鉛）などの圧電材料でたとえばスパッタリ
ング、蒸着などの薄膜技術によって形成されてもよい。

この振動子１２では、圧電素子１６３〜１６ｃのうち任
意の２つが駆動用に用いられ、他の１つが帰還用に用い
られる。この実施例では、たとえば、圧電素子１６ａお
よび１６ｂが駆動用に用いられ、他の圧電素子１６Ｃが
帰還用に用いられる。

そのため、この振動子１２には、帰還用の圧電素子１６
Ｃと駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂとの間に、振
動子１２を自動振駆動するための帰還ループとして発振
回路２４などが接続される。

すなわち、帰還用の圧電素子１６ｃの電極２２Ｃは、発
振回路２４の入力端に接続される。そして、この発振回
路２４の出力端は、固定抵抗器２６ａを介して駆動用の
圧電素子１６ａの電極２２ａと固定抵抗器２６ｂを介し
て駆動用の圧電素子１６ｂの電極２２ｂとに接続される
。そのため、帰還用の圧電素子１６ｃの出力は発振回路
２４などを介して２つの駆動用の圧電素子１６ａおよび
１６ｂに帰還され、この振動子１２は自動振駆動する。

この場合、振動子１２の振動体１４は、２つの駆動用の
圧電素子１６ａおよび１６ｂによる２つの駆動方向を合
成した方向に振動する。したがって、この実施例では、
１つの駆動用圧電素子で駆動する従来例に比べて、振動
体１４の振幅が大きくなる。しかも、たとえば経時変化
、温度変化、取付は角度の変化、自重（重心位置）の変
化などによる機械的な状態変化に対して、振動体Ｉ４の
振動姿勢が安定である。

一方、駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂの入力側の
電極２２ａおよび２２ｂには、検出用端子２８ａおよび
２８ｂが、それぞれ接続される。

これらの検出用端子２８ａおよび２８ｂは、振動ジャイ
ロ１０の回転角速度に応じて変化する駆動用の圧電素子
１６ａおよび１６ｂのインピーダンス変化を検出するた
めのものである。

これらの検出用端子２８ａおよび２８ｂは、差動回路３
０の２つの入力端に、それぞれ接続される。この差動回
路３０では、駆動用の圧電素子１６ａおよび１６ｂのイ
ンピーダンス変化が、それらの電極２２ａおよび２２ｂ
間の電位差として検出される。したがって、差動回路３
ｏがらの出力によって、振動ジ十イロ１０の回転角速度
を知ることができる。

この振動ジャイロ１０では、第４図に示す従来例に比べ
て、振幅の大きい振動子１２が用いられているため回転
角速度の感度がよくなる。しかも、たとえば経時変化な
どによる機械的な状態変化に対して、振動体１４の振動
姿勢が安定であるので、回転角速度を安定的に測定する
ことができる。

さらに、この振動ジャイロ１０では、駆動用の圧電素子
１６ａおよび１６ｂの電極２２ａおよび２２ｂ間の電位
差、すなわち駆動用の圧電素子の入力端の電位差を検出
することによって回転角速度を測定するため、それらの
圧電素子１６ａ〜１６Ｃに特性上のばらつきや経時変化
、温度変化があっても、圧電素子の特性やそれらの共振
周波数のずれに影古されることなく回転角速度を正確に
測定することができる。

第２図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。こ
の実施例では、特に、振動体１４が正４角柱状に形成さ
れ、振動体１４の４つの側面に、それぞれ圧電素子１６
ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄが形成されている。そ
して、たとえば、隣接する２つの圧電素子１６ａおよび
１６ｂが駆動用に用いられ、他の２つの圧電素子１６ｃ
および１６ｄが帰還用に用いられる。そのため、２つの
帰還用の圧電素子１６Ｃおよび１６ｄが可変抵抗器３２
の２つの固定端子３２ａおよび３２ｂにそれぞれ接続さ
れ、可変抵抗器３２の可動端子３２Ｃが発振回路２４の
入力端に接続される。したがって、この実施例では、２
つの帰還用の圧電素子１６Ｃおよび１６ｄからの出力が
合成された形で２つの駆動用の圧電素子１６ａおよび１
６ｂに帰還される。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。この実施例では、振動体１４が正６角柱状に形成さ
れ、振動体１４の隣接しない３つの側面に、圧電素子１
６２〜１６Ｃがそれぞれ形成される。そして、この実施
例では、第１図に示す実施例と同様に、たとえば、２つ
の圧電素子１６ａおよび１６ｂが駆動用に用いられ、他
の圧電素子１６ｃが帰還用に用いられる。

なお、上述の各実施例では、振動子１２の振動体１４が
正３角柱状、正４角柱状あるいは正６角柱状に形成され
ているが、この発明では、振動体１４は２等辺３角柱状
に形成されてもよい。この場合、振動体１４の等しい側
面に形成される圧電素子を駆動用として用い、他の側面
に形成される圧電素子を帰還用として用いればよい。あ
るいは、振動体１４は、２等辺３角柱状、正４角柱状、
正６角柱状以外の多角柱状に形成されてもよい。この場
合、圧電素子は、振動体の少なくとも３つの側面にそれ
ぞれ形成されればよい。そして、それらの圧電素子のう
ち２以上のものを駆動用に用い、他の圧電素子のうち１
以上のものを帰還用に用いればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す図解図である。第２図はこの発明の他の実施例を示す図解図である。第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す図解図であ
る。第４図はこの発明の背景となる従来の振動ジャイロの一
例を示す図解図である。図において、１２は振動子、１４は振動体、１６ａ、１
６ｂおよび１６Ｃは圧電素子を示す。特許出願人　株式会社　村田製作所代理人　弁理士　岡　１）　全　啓第２図図

Claims

【特許請求の範囲】横断面が多角形の振動体、および前記振動体の少なくとも３つの側面にそれぞれ形成され
る圧電素子を含み、前記圧電素子のうち２以上のものが駆動用に用いられ、
さらに前記圧電素子のうち他の１以上のものが帰還用に用いら
れる、振動子。