JPH03124281A - 振動子型アクチュエータ - 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、電気−機械変換素子である圧電振動子を駆動
源として用いている、超音波モータなどの振動子型アク
チュエータに関する。

（従来の技術） 従来、振動子型アクチュエータに駆動源として用いられ
ている圧電振動子として、分極軸に垂直な両端面に電極
が形成されている柱状の圧電磁器を備え、一方の前記端
面に形成されている電極は互いに絶縁されている２つの
部分に分割されているものかある。

振動子型アクチュエータとして、前記圧電振動子と、該
圧電振動子の圧電磁器の側面に圧着され、前記圧電振動
子によって回転される回転子とを備え、前記回転子の回
転運動を出力するものがある。

振動子型アクチュエータの駆動時、圧電振動子の共振周
波数に等しい周波数を有する交流信号が一方の端面の電
極部分を介して圧電振動子に印加される。圧電振動子は
励振され、圧電磁器の側面には振動変位が生じる。回転
子は振動変位を受けて一方の回転方向に回転される。

回転子の回転方向を切換えるとき、交流信号の印加は一
方の端面の一方の電極部分から他方の電極部分に切換え
られる。圧電振動子は励振され、圧電磁器の側面に生じ
る振動変位の方向は逆向きになる。回転子は前記振動変
位を受けて一方の回転方向と逆方向に回転される。

また、回転子の回転速度を変更するとき、電圧値の異な
る交流信号が圧電振動子に印加される。

圧電磁器の側面に生じる振動変位の大きさは、交流信号
の電圧値に対応して変化し、回転子は該振動変位の大き
さに対応する回転数で回転される。

（発明が解決しようとする課題） しかし、回転子の回転方向ずなわち圧電振動子の振動変
位の方向は、圧電振動子の一方の端面の電極の一方から
他方へまたは他方から一方へ切換えることによって制御
され、また、回転子の回転速度すなわち圧電振動子の振
動変位の大きさは、印加交流信号の電圧値を変えること
によって制御されるから、電極の切り替え制御および印
加交流信号の電圧制御などの異なる対象物を制御する手
段が必要になり、制御方法が複雑化する。

本発明の目的は、出力の大きさおよび方向を容易にかつ
任意に制御することができる振動子型アクチュエータを
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の振動子型アクチュエータは、発生する振動変位
お大きさおよび方向が印加交流信号の周波数によって制
御される圧電振動子と、該圧電振動子の振動変位を受け
て駆動される被駆動部材と、前記圧電振動子を支持する
支持手段とを備え、前記被駆動部材の運動を出力する。

前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面がありかつ
該軸に平行な方向に分極軸がある柱状の圧電磁器と、該
圧電磁器の両端面にそれぞれ形成されている電極とを有
し、前記一方の端面に形成されている電極と前記他方の
端面に形成されている電極とは、前記分極軸に直交する
仮想平面に対して非対称であり、前記被駆動部材は前記
圧電磁器の側面に圧着されていることが好ましい。

前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面がありかつ
該軸に平行な方向に分極軸がある柱状の圧電磁器と、該
圧電磁器の両端面にそれぞれ形成されている電極と、前
記圧電磁器の側面の少なくとも一部分に形成されている
被覆とを有し、前記被覆は前記圧電磁器の耐摩耗性より
優れている耐摩耗性および前記圧電磁器の熱伝導率より
大きい熱伝導率を有する材料からなり、前記被駆動部材
は前記被覆の外面に圧着され、前記被覆の振動変位の小
さい部位が前記支持手段に固着されていることが好まし
い。

前記一方の端面の電極の平面形状と前記他方の端面の電
極の平面形状とは、前記圧電磁器の中心位置に対して点
対称であることが好ましい。

前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面がありかつ
該軸に平行な方向に分極軸がある圧電磁器と、それぞれ
が前記圧電磁器の一方の端面に形成され、互いに絶縁さ
れている２つの電極と、それぞれが前記圧電磁器の他方
の端面に形成され、互いに絶縁されている２つの電極と
を有し、前記一方の端面に形成されている電極のそれぞ
れは、対応する前記他方の端面の電極と前記分極軸に直
交する仮想平面に対して対称であることか好ましい。

（作用） 前記圧電振動子に所定の周波数の交流信号を印加すると
、前記圧電振動子には振動変位か生じ、該振動変位の大
きさおよび方向は前記周波数によって決定される。

前記被駆動部材は前記振動変位を受けて駆動されること
により、前記被駆動部材の運動速度および運動方向は前
記振動変位の大きさおよび方向によって決定されるから
、前記被駆動部材の運動速度および運動方向は交流信号
の周波数を変えることによって制御される。

前記圧電振動子の一方の端面の電極と他方の端面の電極
とが前記圧電磁器の分極軸に直交する仮想平面に対して
非対称であることより、前記圧電振動子の周波数特性に
おいて共振割れが前記圧電磁器の第１の共振点の近傍で
生じるから、前記圧電振動子は第１の共振点の近傍に２
つの共振周波数を有する。

２つの共振周波数の内の低い共振周波数より僅かに低い
周波数から高い共振周波数より僅かに高い周波数迄の周
波数範囲内で印加交流信号の周波数が可変されるとき、
前記圧電磁器の側面には、印加交流信号の周波数に対応
する大きさおよび方向を有する振動変位か生じる。前記
被駆動部材は前記圧電磁器の側面に圧着されていること
より、前記被駆動部材は前記振動変位によって駆動され
るから、前記被駆動部材の運動速度および運動方向は印
加交流信号の周波数を前記周波数範囲内で可変すること
によって制御される。

圧電磁器の側面の少なくとも一部分に形成されている被
覆を有する圧電振動子では、交流信号が印加されている
ときに圧電磁器の側面に生じる振動変位は前記被覆に伝
達され、前記被覆の外面には、前記圧電磁器から伝達さ
れる振動変位に対応する振動変位が生じる。前記被駆動
部材は前記被覆の外面に圧着されていることより、前記
被駆動部材は前記振動変位によって駆動される。

前記被覆は前記圧電磁器の耐摩耗性よりも優れている耐
摩耗性を有する材料からなることより、前記被覆の前記
被駆動部材との接触部位は前記圧電磁器に比して摩耗さ
れ難いから、摩耗による前記被覆の切削くずは出なくな
り、切削くずに起因する前記被駆動部材の運動速度の変
動などを抑制することができる。また、前記被覆は前記
圧電磁器の熱伝導率より大きい熱伝導率を有することよ
り、交流信号が印加されることによって前記圧電磁器に
発生ずる熱および前記被覆と前記被駆動部材との摩擦に
よって発生する熱は外部に放散され易くなるから、前記
圧電磁器の温度上昇は抑制され、前記圧電振動子の共振
周波数は変動され難い。

前記被覆の振動変位の小さい部位が前記支持手段に固着
されていることより、前記圧電振動子は前記支持手段に
対して相対移動されないから、前記被覆と前記被駆動部
材との相対位置関係は変わらず、前記被覆の振動変位は
前記被駆動部材に確実に伝達される。

前記一方の端面の電極と前記他方の端面の電極とか、前
記圧電磁器の分極軸の中心位置に対して点対称であるこ
とより、前記一方の端面の電極と前記他方の端面との非
対称性が増大するから、前記圧電磁器の側面に生じる振
動変位はより強くなる。

圧電磁器の一方の端面の電極のそれぞれが対応する他方
の端面の電極と対称である圧電振動子においては、前記
一方の端面の複数の電極の内いずれか１つを交流信号側
に接続し、前記一方の端面の１つの電極と前記分極軸に
直交する仮想平面に対して非対称となる前記他方の端面
の１つの電極を接地側に接続することによって、電極の
非対称性を導入することができる。

（実施例） 第１図は本発明の振動子型アクチュエータの一実施例を
示す正面図、第２図は第１図の振動子型アクチュエータ
に用いられている圧電振動子とその電源装置との接続を
示す図、第３図は第１図の振動子型アクチュエータに印
加される交流信号の周波数と回転数との関係を示す図、
第４図は第１図の振動子型アクチュエータに印加される
交流信号の電圧と回転数との関係を示ず図である。

振動子型アクチュエータ１０は、第１図および第２図に
示すように、圧電振動子１２を駆動源として用いている
超音波モータである。圧電振動子１２は、柱状の圧電磁
器１４を有する。本実施例においては、圧電磁器１４は
円柱状の形状を有し、圧電磁器１４の軸線は分極軸に一
致している。圧電磁器１４の両端面は、圧電磁器１４の
軸線に垂直である。圧電磁器１４の一方の端面には、そ
の円形の一部分を切欠いた形状の電極１６が形成され、
他方の端面には、該端面の形状に等しい円形状の電極１
８が形成されている。圧電磁器１４の長さ寸法１０關で
あり、直径寸法は１０間である。

電極１６と電＠１８とは、圧電磁器１４の軸線に直交す
る仮想平面に対して非対称であることより、圧電振動子
１２の周波数特性において共振割れが圧電磁器１４の第
１の共振点（圧電振動子１２の共振点の内の共振周波数
が最も低い点）の近傍で生じるから、圧電振動子１２は
第１の共振点の近傍に２つ共振周波数を有する。第１の
共振点における共振割れの内の低い共振周波数は１．２
８ＫＨｚ、高い周波数は１３１．５ＫＨｚである。

圧電振動子１２は、電源装ｗ２０に接続されている。電
源装置２０は、無線周波の交流信号を発生する手段を有
する。前記交流信号の周波数ｆは１．２０ＫＨｚから１
４０ＫＨｚまでの間で可変され、その電圧値（Ｖｐ−ｐ
　）は２００■まで可変される。電源装置２０の端子Ｐ
は導線２２によって電極１６に接続され、端子Ｑは導線
２４によって１ ２ 電極１８に接続されている。端子Ｐは交流信号発生手段
に接続され、端子Ｑは接地側に接続されている。

振動子型アクチュエータ１０は、支持面２６に置かれる
支持台２８を備える。支持台２８は、円板部と、該円板
部の下面の縁部に沿って伸びる脚部とを有する。前記脚
部は支持面２６に固定されている。

支持台２８には、２つの支持手段３０．３２か設けられ
ている。一方の支持手段３０は、支持台２８の円板部に
置かれている長方形の平板３４を有する。平板３４の幅
方向が円板部の接線方向となるように円板部に配置され
ている。平板３４の幅方向に沿う一方の縁部には、その
縁部から垂直に立ち上がる支持板３６が収り付けられ、
他方の縁部には、支持板３６に平行な支持板３８が取り
付けられている。支持板３６および支持板３８は黄銅製
である。支持板３６の内面および支持板３８の内面のそ
れぞれには、板状のゴム部材４０が接着されている。支
持手段３０の平板３４は、ボルト４２およびボルト４２
に螺合されているナツト４４によって支持台２８の円板
部に固定されている。

他方の支持手段３２は、一方の支持手段３０と同様に、
平板３４および支持板３．６．３８からなる。平板３４
は、ボルト４２およびボルト４２に螺合されているナツ
ト４４によって支持台２８の円板部に固定されている。

支持手段３２は、それが支持手段３０と円板部の直径方
向に対向するように、支持台２８の円板部に配置されて
いる。

支持手段３０には、圧電振動子１２が支持されている。

圧電振動子１２は、支持板３６のゴム部材４０と支持板
３８のゴム部材４０との間に挟み込まれ、圧電磁器１４
の外周面の一部分は支持手段３０から上方に突出してい
る。圧電振動子１２はその軸線が支持台２８の円板部と
平行になるようにかつ電極１６の切り欠かれている部分
が上方の側に位置するように支持手段３０に配置されて
いる。

支持手段３２には、支持台２８の円板部に平行にかつ円
板部の直径方向に伸びる軸４６か取り付けられている。

軸４６の一方の端部は支持板３６に固定され、他方の端
部は支持板３８に固定されている。軸４６には、ベアリ
ング４８が支持されている。ベアリング４８の外径寸法
は１３硼である。

圧電振動子１２の上方には、被駆動部材５０か配置され
ている。被駆動部材５０は鋼製の円板からなり、その下
面は圧電磁器１４の外周面およびベアリング４８の外周
面のそれぞれに圧着されている。被駆動部材５０は、そ
の中心部位および支持台２８の円板部の中心部位を貫通
して伸びるポルト５２と、支持面２６の側に配置されて
いるナツト５４とによって支持されている。

ボルト５２の頭部と被駆動部材５０との間には、ばね部
材５６が配置されている。ホルト５２とナツト５４とを
螺合することにより、ばね部材５６は変形されるから、
ばね部材５６のはね力によって、被駆動部材５０の圧電
磁器１４に対する圧着力は決定される。

振動子型アクチュエータ１０の駆動時、電源装置２０か
ら供給される交流信号は端子Ｐから電極１６へ尋線２２
によって導かれる。交流信号が圧電振動子１２に印加さ
れると、圧電磁器１４の外周面には、振動変位が生じる
。振動変位の大きさおよび方向は印加交流信号の電圧お
よび周波数に応じて決定される。圧電磁器１４の被駆動
部材５０との接触部位には、他の部位より強い振動変位
か生じる。これに対し、圧電磁器１４の一方のゴム部材
４０との接触部位および圧電磁器１４の他方のゴム部材
４０との接触部位のそれぞれに生じる振動変位は、無視
しうる程小さい。

被駆動部材５０は圧電磁器１４の外周面に圧着されてい
ることより、前記振動変位は被駆動部材５０に伝達され
るから、被駆動部材５０は前記振動変位の大きさに対応
する速度で回転され、その回転方向は前記振動変位の方
向によって決定される。

印加交流信号の電圧を１４０ＶＰ−Ｐに保持し、周波数
ｆを１２　Ｋ　Ｈｚから１４０ＫＨｚまでの間５ ６ で変えると、第３図に示すように、周波数が１２５ＫＨ
ｚを超えるときに圧電磁器１４の外周面には振動変位が
生じ、被駆動部材５０の回転は開始される。そのときの
被駆動部材５０の回転方向を正軸方向とする。周波数ｆ
が次の（１）式を満足するとき、 １２５に１−１ｚ＜ｆ＜１３０ＫＨｚ−＝−（１）圧電
磁器１４の被駆動部材５０との接触部位に発生する振動
変位の大きさは放物線状に変化し、周波数が１２８ＫＨ
ｚのときに最大となるから、被駆動部材５０の回転数は
前記振動変位の大きさの変化に対応して変化する。被駆
動部材５０の最大回転数は周波数が１２８ＫＨｚのとき
に得られる約１７０回転／分である。また、周波数の前
記範囲内では、前記振動変位の方向は一方向であること
から、被駆動部材５０の回転方向は正転方向となる。

印加交流信号の周波数でか１３０　Ｋ　Ｈｚであるとき
、圧電磁器１４の外周面には、振動変位が発生しないか
ら、被駆動部材５０の回転は停止される。

印加交流信号の周波数ｆか次の（２）式を満足するとき
、 １３０ＫＨｚ＜ｆ≦１３６ＫＨｚ・・・・・・（２）圧
電磁器１４の外周面には、振動変位が生じる。

圧電磁器１４の被駆動部材５０との接触部位におりる振
動変位の大きさは周波数とともに放物線状に変化し、そ
の方向は周波数ｆが（１）式を満足するときの振動変位
の方向と逆になる。その結果、被駆動部材５０の回転数
はほぼ放物線状に変化し、その回転方向は逆回転方向と
なる。被駆動部材５０の最大回転数は約８０回転／分で
あり、そのときの周波数ｆは１３３ＫＨｚである。（圧
電振動子１２の低い共振周波数１３１．５ＫＨｚと異な
る周波数１３３ＫＨｚのときに回転数の最大値が得られ
ることは、圧電振動子１２と支持手段３０との間に発生
した僅かなずれによるものと考えられる。） 第４図を参照するに、被駆動部材５０の回転数と印加交
流信号の電圧との関係が明らかになる。

第４図の○印は周波数か１．２８ＫＨｚである印加交流
信号を示し、・印は周波数が１３１．５ＫＨｚである印
加交流信号を示す。

印加交流信号の周波数を１．２８　Ｋ　Ｈｚに保持し、
その電圧を変化させるとき、圧電磁器１４の振動変位の
大きさは、印加交流信号の電圧の上昇に伴い大きくなる
から、被駆動部材５ｏの回転数は上昇する。同様に、周
波数が１３１．５ＫＨｚの交流信号を圧電振動子に印加
し、その電圧を変化させるとき、圧電磁器の振動変位の
大きさは、交流信号の電圧の上昇に伴い大きくなるがら
、被駆動部材５０の回転数は上昇する。但し、被駆動部
材５０の回転方向は逆方向である。本図から明らかなよ
うに、周波数が１２８ＫＨｚである交流信号が印加され
ているときに被駆動部材５０の回転数と、周波数１３１
．５ＫＨｚである交流信号が印加されるときの被駆動部
材５０の回転数との比は約２＝１である。

以上により、非対称性か導入されている圧電振動子１２
を駆動源とすると振動子型アクチュエータ１０において
は、印加交流信号の周波数を変化させることによって、
被駆動部材５０の回転数を変化させることができ、かつ
その回転方向を転換することかできるから、回転数およ
び回転方向の制御が容易になる。また、印加交流信号の
電圧を制御することによって、回転数制御が可能である
。

振動子型アクチュエータ１０には、その駆動源として他
の圧電振動子か用いられる。第５図は第１図の振動子型
アクチュエータに用いられている他の圧電振動子を示す
斜視図、第６図は第１図の振動子型アクチュエータに用
いられているさらに他の圧電振動子を示す斜視図、第７
図は第５図の圧電振動子を用いている振動子型アクチュ
エータおよび第６図の圧電振動子を用いている振動子型
アクチュエータのそれぞれにおける回転数と印加交流信
号の電圧との関係を示す図、第８図は第５図の圧電振動
子を用いている振動子型アクチュエータおよび第６図の
圧電振動子を用いている振動子型アクチュエータのそれ
ぞれにおける回転数と印加交流信号の電圧との関係を示
す図である。

９ ０ 他の圧電振動子６０は、第５図に示すように、円柱状の
圧電磁器６２を有する。圧電磁器６２の長さ寸法は１０
１ｍであり、直径寸法は１０ｍｍである。圧電磁器６２
の一方の端面には、半円形状の電極６４が形成され、他
方の端面には、その全面に広がる円形状の電極６６が形
成されている。圧電振動子６０の電極６４と電極６６と
の非対称性は、圧電振動子１２の電極１６と電極１８と
の非対称性より強くなるから、圧電振動子６０の圧電磁
器６２の側面に生じる振動変位は圧電振動子１２の振動
変位より強くなる。圧電振動子６０における第１の共振
点の内の低い共振周波数は、１５５．７ＫＨｚであり、
高い共振周波数は約１６６ＫＨｚである。圧電振動子６
０は、支持手段３０のゴム部材４０の一方と他方との間
に挾み込まれている。電極６４は電源装置２０の端子Ｐ
に接続され、電極６６は端子Ｑに接続されている。

さらに他の圧電振動子６８は、第６図に示すように、円
柱状の圧電磁器７０を有する。圧電磁器７０の一方の端
面には、半円形状の電＃１７２が形成され、他方の端面
には、電＠７４が形成されている。電極７４の形状およ
び寸法は電極７２の形状および寸法に等しい。電極７４
はそれが電極７２と圧電磁器７０の中心点に対して点対
称となるように前記他方の端面に配置されていることに
より、非対称性が増大するから、圧電磁器７０の外周面
には、圧電振動子６０の振動変位より強い振動変位が生
じる。圧電振動子６８の低い共振周波数は、１５５．８
ＫＨｚであり、高い共振周波数は１６８ＫＨｚである。

圧電振動子６８は支持手段３０のゴム部材４０の一方と
他方との間に挾み込まれている。＠極７２は電源装置２
０の端子Ｐに接続され、電極７４は電源装置２０の端子
Ｑに接続されている。

第７図を参照するに、圧電振動子６０を用いている振動
子型アクチュエータには、周波数が１．５５．７ＫＨ７
，である交流信号が印加されている。圧電振動子６８を
用いている振動子型アクチュエータには、周波数が１５
５．８ＫＨｚである交流信号が印加されている。本図か
ら明らかなように、同一の入力電圧に対して、圧電振動
子６８を用いている振動子型アクチュエータの出力回転
数は圧電振動子６０を用いている振動子型アクチュエー
タの出力回転数より高い。その結果、圧電振動子の電極
の非対称を増すことにより、同一の入力電圧に対して、
高い出力回転数を得ることができるから、入力電圧に起
因する電圧振動子の発熱が抑制され、熱に起因する共振
周波数の変動を小さくすることができる。

第８図から明らかなように、圧電振動子６８を用いてい
る振動子型アクチュエータの出力トルクは、同一出力回
転数に対して圧電振動子６０を用いている振動子型アク
チュエータの出力トルクより大きい。

以上より、電極の非対称性の大きい圧電振動子６８を駆
動源として用いることにより、より高い回転数およびト
ルクを出力する振動子型アクチュエータを得ることがで
きる。

さらに他の圧電振動子を駆動源として振動子型アクチュ
エータ１０に用いることができる。第９図は第１図の振
動子型アクチュエータに用いられているさらに他の圧電
振動子を示す斜視図である。

さらに他の圧電振動子７６は、円柱状の圧電磁器１４を
有する。圧電磁器１４の一方の端面には、互いに絶縁さ
れている１対の電極７８．８０が形成されている。電極
７８および電極８０は同じ半円状の形状および同じ寸法
を有する。同様に、圧電磁器１４の他方の端面には、互
いに絶縁されている１対の電極８２．８４が形成されて
いる。電極８２は電極７８と圧電磁器１４の軸線に直交
する仮想平面に対して対称であり、同様に、電極８４は
電極８０と対称である６圧電振動子７６は、支持手段３
０のゴム部材４０の一方と他方との間に配置されている
。電極８０を電源装置２０の端子Ｐに接続し、端子Ｑを
電極８０と前記仮想平面に対して非対称である電極８２
に接続することによって、圧電振動子７６に非対称性を
導入することができる。その結果、圧電振動子７６に生
じる振動変位の方向を印加交流信号の周波数によって制
御することができ、振動子型アクチュエータの３ ４ 回転方向を容易に制御することができる。

第１０図を参照するに、他の振動子型アクチュエータ８
６には、さらに他の圧電振動子８８が用いられている。

第１０図は本発明の振動子型アクチュエータの他の実施
例を示す■面図、第１１図は第１０図の振動子型アクチ
ュエータに用いられている圧電振動子を示す斜視図であ
る。

他の振動子型アクチュエータ８６は、圧電振動子８８を
駆動源として用いている超音波モータである。圧電振動
子８８は、第１１図に示すように、円柱状の圧電磁器７
０を有する。圧電磁器７０の一方の端面には、電極７２
が形成され、他方の端面には、電極７４が形成されてい
る。電＃１７２は電源２０の端子Ｐに接続され、電＠７
４は端子Ｑに接続されている。圧電磁器７０の外周面に
は、その外周面の半分を覆う被覆９０が形成されている
。被覆９０は燐青銅からなり、その厚さ寸法は５０μｍ
である。

圧電振動子８８は、支持手段３０の支持板３６と支持板
３８との間に配置されている。被覆９０の一方の縁部は
支持板３６にはんだ付され、他方の縁部は支持板３８に
はんだ付されている。被覆９０の外面には、被駆動部材
５０が圧着されている。

振動子型アクチュエータ８６の駆動時、交流信号が電源
装置２０から圧電振動子８８に印加され、圧電振動子８
８の圧電磁器１４の外周面には、振動変位が生じる。圧
電磁器１４の被覆９０に覆われている部分の振動変位は
、被覆９０に伝達されるから、被覆９０の外面には振動
変位が生じる。

被駆動部材５０は、被覆９０の外面に圧着されているこ
とより、被覆９０の被駆動部材５０との接触部位におけ
る振動変位は被駆動部材５０に伝達されるから、被駆動
部材５ｏは被覆９０の振動変位の方向に対応する方向に
回転される。

振動子型アクチュエータ８６か長時間にわたり駆動され
る時、被覆９０は燐青銅製であることより、被Ｍ９０は
圧電磁器１４に比して耐皇耗性を有するから、摩耗に起
因する被覆９０の切削ぐずが出す、被駆動部材５０の回
転数の変動を小さくすることかできる。また、圧電磁器
１４には、交流信号か印加されることによって熱が発生
ずるが、該発生熱は被覆９０を介して外部に放散され易
く、または、支持板３６．３８を介して外部に放散され
易くなるから、温度上昇にに起因する圧電磁器１４の共
振周波数の変動は小さくなり、被駆動部材５０の回転数
の変動を小さくすることができる。

また、被覆９０か支持板３６．３８にはんだ付されてい
ることにより、圧電振動子８８は支持手段３０に対して
ずれないから、圧電振動子８８の振動変位は被駆動部材
５０に確実に伝達される。

（発明の効果） 本発明によれば、発生ずる振動変位の大きさおよび方向
が印加交流信号の周波数によって制御される圧電振動子
を駆動源として用いていることにより、前記圧電振動子
の振動変位の大きさおよび方向は前記被駆動部材の運動
速度および運動方向を決定するから、前記被駆動部材の
運動速度および運動方向を印加交流信号の周波数によっ
て任意かつ容易に制御することができる。

一方の端面の電極と他方の端面の電極とが前記圧電磁器
の分極軸に直交する平面に対して非対称である圧電振動
子を駆動源として用いることにより、前記圧電振動子の
振動変位の大きさおよび方向が前記圧電振動子の第１の
共振点の近傍の所定の周波数範囲内の周波数に対応して
決定されるから、印加交流信号の周波数を前記周波数範
囲内で可変することによって前記被駆動部材の運動速度
および運動方向を制御することかできる。

一方の端面の電極と他方の端面の電極とが非対称であり
かつ圧電磁器の側面の一部分に被覆が形成されている圧
電振動子を駆動源として用いているときには、前記被覆
は摩耗され難いことにより、摩耗による前記被覆の切削
くずは出なくなるから、切削くずに起因する前記被駆動
部材の運動速度の変動を抑制することができる。また、
交流信号が印加されることによって前記圧電磁器に発生
する熱および前記被覆と前記被駆動部材との摩擦によっ
て発生する熱は外部に放散され易くなることにより、前
記圧電磁器の温度上昇は抑制されるから、７ 前記圧電振動子の共振周波数は変動され難く、共振周波
数の変動に起因する前記圧電振動子の振動変位の大きさ
の変動を抑制することかできる。その結果、前記被駆動
部材の運動速度の変動を小さくすることかできる。さら
に、前記被覆の振動変位の小さい部位が前記支持手段に
固着されていることより、前記圧電振動子は前記支持手
段に対して相対移動されないから、前記被覆の振動変位
は前記被駆動部材に確実に伝達され、前記被駆動部材の
運動効率の低下を防ぐことができる。

前記一方の端面の電極と前記他方の端面の電極とか前記
圧電磁器の分極軸の中心位置に対して点対称であること
より、前記一方の端面の電極と前記他方の端面との非対
称性か増大するから、前記圧電磁器の側面に生じる振動
変位はより大きくなり、前記被駆動部材の運動速度を速
くすることができる。

圧電磁器の両端面に複数の電極が形成されている圧電振
動子においては、前記一方の端面の複数の電極の内いず
れか１つを交流信号側に接続し、８ 前記一方の端面の１つの電極と前記分極軸に直交する仮
想平面に対して非対称となる前記他方の端面の１つの電
極を接地側に接続することによって、電極の非対称性を
導入することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の振動子型アクチュエータの一実施例を
示す正面図、第２図は第１図の振動子型形アクチュエー
タに用いられている圧電振動子とその電源装置との接続
を示す図、第３図は第１図の振動子型アクチュエータに
印加される交流信号の周波数と回転数との関係を示す図
、第４図は第１図の振動子型アクチュエータに印加され
る交流信号の電圧と回転数との関係を示す図、第５図は
第１図の振動子型アクチュエータに用いられている他の
圧電振動子を示す斜視図、第６図は第１図の振動子型ア
クチュエータに用いられているさらに他の圧電振動子を
示す斜視図、第７図は第５図の圧電振動子を用いる振動
子型アクチュエータおよび第６図の圧電振動子を用いて
いる振動子型アクチュエータのそれぞれにおける回転数
と印加交流信号の電圧との関係を示す図、第８図は第５
図の圧電振動子を用いている振動子型アクチュエータお
よび第６図の圧電振動子を用いている振動子型アクチュ
エータのそれぞれにおける回転数と印加交流信号の電圧
との関係を示す図、第９図は第１図の振動子型アクチュ
エータに用いられているさらに他の圧電振動子を示す斜
視図、第１０図は本発明の振動子型アクチュエータの他
の実施例を示す正面図、第１１図は第１０図の振動子型
アクチュエータに用いられている圧電振動子を示す斜視
図である。 １０．８６・・・振動子型アクチュエータ、１２６０．
６８，７６．８８・・・圧電振動子、１４゜６２７０・
・・圧電磁器、１６．１８，６４，６６゜７２　７４．
７８，８０，８２．８４・・・電極、３０・・・支持手
段、５０・・・被駆動部材、９０・・・被覆。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）発生する振動変位の大きさおよび方向が印加交流
   信号の周波数によって制御される圧電振動子と、該圧電
   振動子の振動変位を受けて駆動される被駆動部材と、前
   記圧電振動子を支持する支持手段とを備え、前記被駆動
   部材の運動を出力する振動子型アクチュエータ。
2. （２）前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面があ
   りかつ該軸に平行な方向に分極軸がある柱状の圧電磁器
   と、該圧電磁器の両端面にそれぞれ形成されている電極
   とを有し、前記一方の端面に形成されている電極と前記
   他方の端面に形成されている電極とは、前記分極軸に直
   交する仮想平面に対して非対称であり、前記被駆動部材
   は前記圧電磁器の側面に圧着されている請求項１に記載
   の振動子型アクチュエータ。
3. （３）前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面があ
   りかつ該軸に平行な方向に分極軸がある柱状の圧電磁器
   と、該圧電磁器の両端面にそれぞれ形成されている電極
   と、前記圧電磁器の側面の少なくとも一部分に形成され
   ている被覆とを有し、前記被覆は前記圧電磁器の耐摩耗
   性より優れている耐摩耗性および前記圧電磁器の熱伝導
   率より大きい熱伝導率を有する材料からなり、前記被駆
   動部材は前記被覆の外面に圧着され、前記被覆の振動変
   位の小さい部位が前記支持手段に固着されている請求項
   １に記載の振動子型アクチュエータ。
4. （４）前記一方の端面の電極の平面形状と前記他方の端
   面の電極の平面形状とは、前記圧電磁器の中心位置に対
   して点対称である請求項２または３に記載の振動子型ア
   クチュエータ。
5. （５）前記圧電振動子は、軸に垂直な平面に両端面があ
   りかつ該軸に平行な方向に分極軸がある圧電磁器と、そ
   れぞれが前記圧電磁器の一方の端面に形成され、互いに
   絶縁されている２つの電極と、それぞれが前記圧電磁器
   の他方の端面に形成され、互いに絶縁されている２つの
   電極とを有し、前記一方の端面に形成されている電極の
   それぞれは、対応する前記他方の端面の電極と前記分極
   軸に直交する仮想平面に対して対称である請求項１に記
   載の振動子型アクチュエータ。