JPH0470875B2 - - Google Patents
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- JPH0470875B2 JPH0470875B2 JP62130313A JP13031387A JPH0470875B2 JP H0470875 B2 JPH0470875 B2 JP H0470875B2 JP 62130313 A JP62130313 A JP 62130313A JP 13031387 A JP13031387 A JP 13031387A JP H0470875 B2 JPH0470875 B2 JP H0470875B2
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- JP
- Japan
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- vibrator
- piezoelectric
- driven member
- drive device
- piezoelectric element
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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-
- H01L41/0906—
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、圧電素子を用いた往復動型または
回転型等の圧電駆動装置に関するものである。
回転型等の圧電駆動装置に関するものである。
従来、圧電素子を用いた超音波モータとして、
特公昭59−037672号公報に示されるものがある。
これは、圧電素子を振動体に貼りつけて縦振動を
発生させ、振動体の先端部に傾きを持つた駆動片
を形成し、その先端部が前記縦振動によつて楕円
運動を行い、円板と接触することにより、摩擦力
により円板を回転させるものである。
特公昭59−037672号公報に示されるものがある。
これは、圧電素子を振動体に貼りつけて縦振動を
発生させ、振動体の先端部に傾きを持つた駆動片
を形成し、その先端部が前記縦振動によつて楕円
運動を行い、円板と接触することにより、摩擦力
により円板を回転させるものである。
しかし、この従来構造であると、回転方向が駆
動片の傾き方向によつて決まつてしまい、また駆
動片の先端部は細く、摩擦のために摩耗も大き
く、寿命的にも問題がある。
動片の傾き方向によつて決まつてしまい、また駆
動片の先端部は細く、摩擦のために摩耗も大き
く、寿命的にも問題がある。
また、他の従来例として、特開昭58−148682号
公報に示されるものがある。この例は、圧電素子
の全体振動を振動体に伝え、一方の波形をもう一
方の波形と90°位相をずらせて振動させることに
より、振動体表面に進行波を発生させ、その上の
ロータを接触させることにより、摩耗でロータを
回転させるものである。
公報に示されるものがある。この例は、圧電素子
の全体振動を振動体に伝え、一方の波形をもう一
方の波形と90°位相をずらせて振動させることに
より、振動体表面に進行波を発生させ、その上の
ロータを接触させることにより、摩耗でロータを
回転させるものである。
この例によると、逆転も可能であるが、常に振
動子全体にエネルギを与える必要があり、しかも
圧電素子の振動体に貼着された面と反対側の面の
振動は吸収してやる必要がある。このためエネル
ギロスが大きく、効率的に難がある。また、リニ
アモータの形成には進行波を循環させる方策を取
らなければ、エネルギロスが大きすぎて問題に成
らず、その循環方法も極めて難しい。
動子全体にエネルギを与える必要があり、しかも
圧電素子の振動体に貼着された面と反対側の面の
振動は吸収してやる必要がある。このためエネル
ギロスが大きく、効率的に難がある。また、リニ
アモータの形成には進行波を循環させる方策を取
らなければ、エネルギロスが大きすぎて問題に成
らず、その循環方法も極めて難しい。
また、いずれも、この様な従来構造は摩擦を用
いて駆動するものであり、寿命および摩耗粉の発
生という点で問題である。
いて駆動するものであり、寿命および摩耗粉の発
生という点で問題である。
〔発明の目的〕
この発明は、低消費電力で効率良く機械的駆動
力を得ることができ、かつ接触点が無くて長寿命
であり、また安定駆動が可能な圧電駆動装置を提
供することを目的とする。
力を得ることができ、かつ接触点が無くて長寿命
であり、また安定駆動が可能な圧電駆動装置を提
供することを目的とする。
この発明の圧電駆動装置は、図の符号を引用し
て説明すると、振動子１と、電源装置５と、被駆
動部材６とを有する圧電駆動装置であつて、 前記振動子１は弾性を有する材料によりコ字状
および口の字状のいずれかの形状に形成され、か
つ一対の対向辺３の断面形状が各々ほぼ方形に形
成され、それぞれ少なくとも隣合う２面に圧電素
子部４を有してなり、 前記電源装置５は前記各対向辺３の隣合う圧電
素子部４に位相差を持たせて高周波電圧を印加す
ることにより前記各対向辺３の最大振幅部を円ま
たは楕円運動させるものであり、 前記被駆動部材６は前記振動子１の対向辺３と
一定間隔を保持して対向するものであり、 前記振動子１の前記対向辺３の最大振幅部と前
記被駆動部材６の前記対向辺３と対向する部分の
少なくとも一部とのいずれか一方を永久磁石７と
し、他方を磁性体とし、 さらに前記被駆動部材６または振動子１のいず
れかを移動可能としたものである。
て説明すると、振動子１と、電源装置５と、被駆
動部材６とを有する圧電駆動装置であつて、 前記振動子１は弾性を有する材料によりコ字状
および口の字状のいずれかの形状に形成され、か
つ一対の対向辺３の断面形状が各々ほぼ方形に形
成され、それぞれ少なくとも隣合う２面に圧電素
子部４を有してなり、 前記電源装置５は前記各対向辺３の隣合う圧電
素子部４に位相差を持たせて高周波電圧を印加す
ることにより前記各対向辺３の最大振幅部を円ま
たは楕円運動させるものであり、 前記被駆動部材６は前記振動子１の対向辺３と
一定間隔を保持して対向するものであり、 前記振動子１の前記対向辺３の最大振幅部と前
記被駆動部材６の前記対向辺３と対向する部分の
少なくとも一部とのいずれか一方を永久磁石７と
し、他方を磁性体とし、 さらに前記被駆動部材６または振動子１のいず
れかを移動可能としたものである。
前記圧電素子部は、前記振動子に圧電素子を貼
着して形成したものであつても、また前記振動子
を圧電材料にて形成して、この圧電材料に直接に
電極を形成したものであつてもよい。
着して形成したものであつても、また前記振動子
を圧電材料にて形成して、この圧電材料に直接に
電極を形成したものであつてもよい。
この発明の構成によると、各振動体の各対向辺
の隣合う２面に設けた圧電素子部に位相差を持た
せた高周波電圧を印加するので、各対向辺は最大
振幅点が円または楕円運動をする。この対向辺の
１面と被駆動部材との間の磁束の変化によつて被
駆動部材または振動子のいずれかが駆動され、機
械的駆動力が得られる。
の隣合う２面に設けた圧電素子部に位相差を持た
せた高周波電圧を印加するので、各対向辺は最大
振幅点が円または楕円運動をする。この対向辺の
１面と被駆動部材との間の磁束の変化によつて被
駆動部材または振動子のいずれかが駆動され、機
械的駆動力が得られる。
この場合に、各振動体はコ字状またはロ字状と
してあるので、その両対向辺が互いに共振し、大
きな振幅が得られる。そのため、電気的エネルギ
を効率良く機械的駆動力に変換できる。また、振
動子の共振は、２本の対向辺が連続した基端部に
おいて非振動状態となるように行われるので、基
端部を支持部とすることにより、支持によつて振
動を妨げることがなく、このことからも高効率が
得られる。また、このように振動子に振動しない
箇所があることから、振動子と被駆動部材のいず
れを固定側としても可動側として用いることがで
きる。さらに、振動子は２本の対向辺を有し、こ
の部分で磁束の変化を生じせしめるので、駆動点
が多く、しかも非接触のため摩耗がなく、安定し
た駆動が可能となる。
してあるので、その両対向辺が互いに共振し、大
きな振幅が得られる。そのため、電気的エネルギ
を効率良く機械的駆動力に変換できる。また、振
動子の共振は、２本の対向辺が連続した基端部に
おいて非振動状態となるように行われるので、基
端部を支持部とすることにより、支持によつて振
動を妨げることがなく、このことからも高効率が
得られる。また、このように振動子に振動しない
箇所があることから、振動子と被駆動部材のいず
れを固定側としても可動側として用いることがで
きる。さらに、振動子は２本の対向辺を有し、こ
の部分で磁束の変化を生じせしめるので、駆動点
が多く、しかも非接触のため摩耗がなく、安定し
た駆動が可能となる。
実施例
この発明の第１の実施例を第１図ないし第５図
に基づいて説明する。この圧電駆動装置は、リニ
アモータに適用した例であり、金属弾性材料の振
動部材２により振動子１を形成している。すなわ
ち、この圧電駆動装置は、コ字状に形成されしか
も一対の対向辺３の断面形状が各々方形であり各
対向辺３の隣合う２面に圧電素子を貼着して圧電
素子部４が形成され、この圧電素子部４に所定の
高周波電圧が印加されると対向辺３が屈曲振動に
より共振する振動子１と、各対向辺３の隣合う圧
電素子部４に位相差を持たせて高周波電圧を印加
する電源装置５と、振動子１の各対向辺３の各１
面の先端に設けた永久磁石７と、この永久磁石７
と一定間隔を保持して対向した磁性体よりなる被
駆動部材６とを備え、振動子１の対向辺３の最大
振幅点が円または楕円運動をすることにより、被
駆動部材６または振動子１のいずれかが駆動され
るものもある。
に基づいて説明する。この圧電駆動装置は、リニ
アモータに適用した例であり、金属弾性材料の振
動部材２により振動子１を形成している。すなわ
ち、この圧電駆動装置は、コ字状に形成されしか
も一対の対向辺３の断面形状が各々方形であり各
対向辺３の隣合う２面に圧電素子を貼着して圧電
素子部４が形成され、この圧電素子部４に所定の
高周波電圧が印加されると対向辺３が屈曲振動に
より共振する振動子１と、各対向辺３の隣合う圧
電素子部４に位相差を持たせて高周波電圧を印加
する電源装置５と、振動子１の各対向辺３の各１
面の先端に設けた永久磁石７と、この永久磁石７
と一定間隔を保持して対向した磁性体よりなる被
駆動部材６とを備え、振動子１の対向辺３の最大
振幅点が円または楕円運動をすることにより、被
駆動部材６または振動子１のいずれかが駆動され
るものもある。
振動部材２はエリンバ等の恒弾性体を用いてい
るが、精度や大振幅が不要のときは、一般の鋼材
を用いても良く、またその他の金属やセラミツク
等を用いることもできる。振動部材２が磁性体で
あれば、磁束の変化量が大きく駆動効率が向上す
る。振動子１の各対向辺３の断面形状は方形であ
るが、各角部に面取りを施して８角形状の断面形
状としてもよく、また面取りの代りに角部を丸め
てもよい。要は、対向辺３は互いに直角に隣合う
４面を有する断面形状であればよい。振動子１の
基端部２ａは、固定しても振動に影響を与えない
長さをとり、第２図のように基台２１に固定して
ある。基台２１に対し、被駆動部材６は相対的に
第１図の矢印Ｐ方向へ進退移動自在にガイド手段
（図示せず）で支持してある。被駆動部材６は、
対向辺３の永久磁石７が配置されている各１面に
おける先端部であるＸ点およびＹ点（第４図Ｂ）
に一定間隔Ｇ（第２図）を開けて配置してある。
るが、精度や大振幅が不要のときは、一般の鋼材
を用いても良く、またその他の金属やセラミツク
等を用いることもできる。振動部材２が磁性体で
あれば、磁束の変化量が大きく駆動効率が向上す
る。振動子１の各対向辺３の断面形状は方形であ
るが、各角部に面取りを施して８角形状の断面形
状としてもよく、また面取りの代りに角部を丸め
てもよい。要は、対向辺３は互いに直角に隣合う
４面を有する断面形状であればよい。振動子１の
基端部２ａは、固定しても振動に影響を与えない
長さをとり、第２図のように基台２１に固定して
ある。基台２１に対し、被駆動部材６は相対的に
第１図の矢印Ｐ方向へ進退移動自在にガイド手段
（図示せず）で支持してある。被駆動部材６は、
対向辺３の永久磁石７が配置されている各１面に
おける先端部であるＸ点およびＹ点（第４図Ｂ）
に一定間隔Ｇ（第２図）を開けて配置してある。
電源装置５は、第５図に示すように高周波電源
８と90°位相器９とを有し、各圧電素子部４（４1
〜４4）に同図のように電圧を印加する。同図の
＋、−の符号は分極方向を示す。
８と90°位相器９とを有し、各圧電素子部４（４1
〜４4）に同図のように電圧を印加する。同図の
＋、−の符号は分極方向を示す。
動 作
振動子１の２本の対向辺３の各圧電素子部４1
〜４4に、第５図の電源装置５で高周波電圧を印
加して励振すると、各対向辺３はそれぞれの圧電
素子部４1〜４4の励振に従つて縦および横方向に
振動する。このとき圧電素子部４2，４4には圧電
素子部４1，４3よりも90°位相を遅らせた電圧を
印加すると、振動子１の対向辺３の先端部のＸ
点、Ｙ点は、第４図Ｃの様な円または楕円軌道を
描いて運動する。したがつて、対向辺３の永久磁
石７の１面に被駆動部材６が一定間隔Ｇを置いて
配置してあると、被駆動部材６は矢印Ｐ方向に直
線的に移動する。Ｘ点、Ｙ点の楕円軌道の偏平度
は、対向辺３の曲げ方向による曲げ剛性の違い
や、各圧電素子部４1〜４4に印加する電圧の大き
さ、位相差等により調整できる。
〜４4に、第５図の電源装置５で高周波電圧を印
加して励振すると、各対向辺３はそれぞれの圧電
素子部４1〜４4の励振に従つて縦および横方向に
振動する。このとき圧電素子部４2，４4には圧電
素子部４1，４3よりも90°位相を遅らせた電圧を
印加すると、振動子１の対向辺３の先端部のＸ
点、Ｙ点は、第４図Ｃの様な円または楕円軌道を
描いて運動する。したがつて、対向辺３の永久磁
石７の１面に被駆動部材６が一定間隔Ｇを置いて
配置してあると、被駆動部材６は矢印Ｐ方向に直
線的に移動する。Ｘ点、Ｙ点の楕円軌道の偏平度
は、対向辺３の曲げ方向による曲げ剛性の違い
や、各圧電素子部４1〜４4に印加する電圧の大き
さ、位相差等により調整できる。
圧電素子部４2，４4に90°進み位相の電圧を印
加すれば、第４図Ｃと反対回りの軌道を描くこと
になり、被駆動部材６と矢印Ｐと逆方向に移動す
る。
加すれば、第４図Ｃと反対回りの軌道を描くこと
になり、被駆動部材６と矢印Ｐと逆方向に移動す
る。
このように動作するが、各振動子１はコ字状と
してあるので、その両対向辺３が互いに共振し、
大きな振幅が得られる。そのため、電気的エネル
ギを効率良く機械的駆動力に変換できる。また、
振動子１の共振は、２本の対向辺３が連続した基
端部２ａにおいて第３図のように非振動状態とな
るように行われるので、基端部２ａを支持部とす
ることにより、支持によつて振動を妨げることが
なく、このことからも高効率が得られる。また、
このように振動子１に振動しない箇所があること
から、振動子１と被駆動部材６のいずれを固定側
としても可動側として用いることができる。
してあるので、その両対向辺３が互いに共振し、
大きな振幅が得られる。そのため、電気的エネル
ギを効率良く機械的駆動力に変換できる。また、
振動子１の共振は、２本の対向辺３が連続した基
端部２ａにおいて第３図のように非振動状態とな
るように行われるので、基端部２ａを支持部とす
ることにより、支持によつて振動を妨げることが
なく、このことからも高効率が得られる。また、
このように振動子１に振動しない箇所があること
から、振動子１と被駆動部材６のいずれを固定側
としても可動側として用いることができる。
このように、非接触で振動子１を共振させるの
で、大きな振幅のまま利用でき、しかも非接触駆
動であるので摩耗がなく長寿命である。
で、大きな振幅のまま利用でき、しかも非接触駆
動であるので摩耗がなく長寿命である。
なお、第１図ないし第５図に示した第１の実施
例では、振動子１側に永久磁石７を設け、被駆動
部材６を磁性体としたが、この逆に、被駆動部材
６を永久磁石とし、振動子１を単に磁性体として
もよい。なお、前記磁性体は永久磁石を含むもの
であり、被駆動部材６と振動子１の両方を永久磁
石としてもよい。
例では、振動子１側に永久磁石７を設け、被駆動
部材６を磁性体としたが、この逆に、被駆動部材
６を永久磁石とし、振動子１を単に磁性体として
もよい。なお、前記磁性体は永久磁石を含むもの
であり、被駆動部材６と振動子１の両方を永久磁
石としてもよい。
第６図以下に説明する各実施例においても、被
駆動部材と振動子のいずれを永久磁石としてもよ
い。要は、振動子の対向辺の最大振幅部と駆動部
材の前記対向辺と対向する部分の少なくとも一部
とのいずれか一方を永久磁石とし、他方を磁性体
としてあればよい。
駆動部材と振動子のいずれを永久磁石としてもよ
い。要は、振動子の対向辺の最大振幅部と駆動部
材の前記対向辺と対向する部分の少なくとも一部
とのいずれか一方を永久磁石とし、他方を磁性体
としてあればよい。
第６図は、１個のコ字状の振動子１を用いて回
転モータとした実施例を示す。被駆動部材１６は
円板状に形成し、その軸１８を軸受１９で基台１
７に回転自在に支持してある。磁性体よりなる振
動子１は、基端部２ａで基台１７の立辺部分に固
定してある。振動子１の２本の対向辺３は永久磁
石よりなる被駆動部材１６と一定間隔をおいて平
行に配置し、その先端部が被駆動部材１６の外周
縁に位置するようにする。そして、２本の対向辺
３が同方向に円運動するように振動させ、被駆動
部材１６が回転するようにしてある。その他は第
１の実施例と同様である。
転モータとした実施例を示す。被駆動部材１６は
円板状に形成し、その軸１８を軸受１９で基台１
７に回転自在に支持してある。磁性体よりなる振
動子１は、基端部２ａで基台１７の立辺部分に固
定してある。振動子１の２本の対向辺３は永久磁
石よりなる被駆動部材１６と一定間隔をおいて平
行に配置し、その先端部が被駆動部材１６の外周
縁に位置するようにする。そして、２本の対向辺
３が同方向に円運動するように振動させ、被駆動
部材１６が回転するようにしてある。その他は第
１の実施例と同様である。
第７図および第８図は、２個のコ字状の磁性体
よりなる振動子１を間隔を開けて重合的に配置
し、上下の振動子１の間に永久磁石よりなる被駆
動部材６′を一定間隔を保持して配置したもので
ある。上下の振動子１は互いに基端部２ａでスペ
ーサ（図示せず）を介して重ね合わせてある。な
お、スペーサを用いずに基台（図示せず）に各振
動体２を個別に取付けてもよい。振動子１の対向
辺３の各点ｍ、ｎ、ｐ、ｑは、圧電素子部４によ
り第８図のように振動させられ、被駆動部材６′
は上下両面で各対向辺３の円または楕円運動によ
つて直進駆動される。この場合、２個の振動子１
で駆動するので、より一層大出力の駆動力が得ら
れ、かつ動作が安定する。その他は、第１の実施
例と同様である。振動部材２は、第９図のように
基端部２a′で互いに一体化させ、１個の振動子
１′としてもよい。
よりなる振動子１を間隔を開けて重合的に配置
し、上下の振動子１の間に永久磁石よりなる被駆
動部材６′を一定間隔を保持して配置したもので
ある。上下の振動子１は互いに基端部２ａでスペ
ーサ（図示せず）を介して重ね合わせてある。な
お、スペーサを用いずに基台（図示せず）に各振
動体２を個別に取付けてもよい。振動子１の対向
辺３の各点ｍ、ｎ、ｐ、ｑは、圧電素子部４によ
り第８図のように振動させられ、被駆動部材６′
は上下両面で各対向辺３の円または楕円運動によ
つて直進駆動される。この場合、２個の振動子１
で駆動するので、より一層大出力の駆動力が得ら
れ、かつ動作が安定する。その他は、第１の実施
例と同様である。振動部材２は、第９図のように
基端部２a′で互いに一体化させ、１個の振動子
１′としてもよい。
第１０図は、２個のコ字状の振動子２を互いに
反対向きとして一体のＨ形の振動子１″を構成し
た例である。この振動子１″は、例えば第１１図
のように用いる。すなわち、磁性体よりなる振動
子１″の中心部に軸３１を固定し、軸３１は基台
３７に固定し、軸受３８の装着された円板状の永
久磁石よりなる被駆動部材３６を軸３１に嵌めて
回転自在とし、４本の対向辺３の先端を被駆動部
材３６の外周縁に一定間隔を保持して配置する。
そして、各圧電素子部４により、４本の対向辺３
の先端が同じ方向に円運動するように撓ませるこ
とにより、被駆動部材３６が回転し、回転型のモ
ータを構成する。その他は第１の実施例と同様で
ある。
反対向きとして一体のＨ形の振動子１″を構成し
た例である。この振動子１″は、例えば第１１図
のように用いる。すなわち、磁性体よりなる振動
子１″の中心部に軸３１を固定し、軸３１は基台
３７に固定し、軸受３８の装着された円板状の永
久磁石よりなる被駆動部材３６を軸３１に嵌めて
回転自在とし、４本の対向辺３の先端を被駆動部
材３６の外周縁に一定間隔を保持して配置する。
そして、各圧電素子部４により、４本の対向辺３
の先端が同じ方向に円運動するように撓ませるこ
とにより、被駆動部材３６が回転し、回転型のモ
ータを構成する。その他は第１の実施例と同様で
ある。
第１２図ないし第１４図は、１個のロ字状の振
動部材１０２からなる振動子１０１を用いた実施
例を示す。この例では、１次モードの振動とした
場合、対向辺１０３の中央部の点が円または楕円
運動し、その平面部に被駆動部材１０６を一定間
隔を保つて対向させると、中央部の円または楕円
運動により、被駆動部材１０６は移動することに
なる。駆動部材１０６は矢印Ｑ方向に直接的に進
退自在に支持してリニアモータとすることもで
き、また被駆動部材１０６を回転自在に支持して
回転型モータとすることもできる。この例の場
合、１次モードでは第１４図のような振動とな
る。１０７は基台である。圧電素子部４の分極方
法は前述と同様である。その他の構成効果は第１
の実施例と同様である。
動部材１０２からなる振動子１０１を用いた実施
例を示す。この例では、１次モードの振動とした
場合、対向辺１０３の中央部の点が円または楕円
運動し、その平面部に被駆動部材１０６を一定間
隔を保つて対向させると、中央部の円または楕円
運動により、被駆動部材１０６は移動することに
なる。駆動部材１０６は矢印Ｑ方向に直接的に進
退自在に支持してリニアモータとすることもで
き、また被駆動部材１０６を回転自在に支持して
回転型モータとすることもできる。この例の場
合、１次モードでは第１４図のような振動とな
る。１０７は基台である。圧電素子部４の分極方
法は前述と同様である。その他の構成効果は第１
の実施例と同様である。
第１５図および第１６図は、ロ字状の磁性体よ
りなる振動子１０１を、スペーサ１０５を介して
２枚重合的に配置し、振動子１０１の間に一定間
隔を保つて永久磁石よりなる被駆動部材１０６を
矢印Ｑ方向に直線的に進退自在に配置したもので
ある。４本の対向辺１０３は第８図の運動をする
ように圧電素子部４を取付ける。その他は第１の
実施例と同様である。
りなる振動子１０１を、スペーサ１０５を介して
２枚重合的に配置し、振動子１０１の間に一定間
隔を保つて永久磁石よりなる被駆動部材１０６を
矢印Ｑ方向に直線的に進退自在に配置したもので
ある。４本の対向辺１０３は第８図の運動をする
ように圧電素子部４を取付ける。その他は第１の
実施例と同様である。
なお、前記各実施例では、対向辺３，１０３の
隣り合う２面のみに圧電素子部４を貼り付けた
が、３面に圧電素子部４を貼付けても、また４面
に貼付けてもよい。
隣り合う２面のみに圧電素子部４を貼り付けた
が、３面に圧電素子部４を貼付けても、また４面
に貼付けてもよい。
第１７図ないし第１９図は、各々振動子４０１
〜４０１″を圧電材料で形成し、直接に圧電素子
部４０４〜４０４″を形成した実施例を示す。圧
電材料としては、PZT（ジルコンチタン酸鉛磁
器）等の圧電セラミツク、または圧電セラミツク
とプラスチツクと複合圧電材料等が用いられる。
なお、これら圧電材料は磁性を有しないが、プラ
スチツクと磁性材料との混合物に圧電セラミツク
スを混合した材料で形成し、振動子４０１〜４０
１″の全体に磁性体としての特徴を持たせても良
い。また、磁性材料を混合する代わりに、振動子
４０１〜４０１″に後述のように設ける各電極を
磁性材料で形成し、振動子４０１〜４０１″に磁
性体としての効果を持たせても良い。
〜４０１″を圧電材料で形成し、直接に圧電素子
部４０４〜４０４″を形成した実施例を示す。圧
電材料としては、PZT（ジルコンチタン酸鉛磁
器）等の圧電セラミツク、または圧電セラミツク
とプラスチツクと複合圧電材料等が用いられる。
なお、これら圧電材料は磁性を有しないが、プラ
スチツクと磁性材料との混合物に圧電セラミツク
スを混合した材料で形成し、振動子４０１〜４０
１″の全体に磁性体としての特徴を持たせても良
い。また、磁性材料を混合する代わりに、振動子
４０１〜４０１″に後述のように設ける各電極を
磁性材料で形成し、振動子４０１〜４０１″に磁
性体としての効果を持たせても良い。
第１７図の例は、振動子４０１を１個のコ字形
振動部材４０２により形成し、方形断面形状の対
向辺４０３の隣り合う２面に、１次モードの縦効
果を利用した圧電素子部４０４を直接に形成した
ものである。各圧電素子部４０４は、対向辺４０
４の長手方向と垂直な複数本の電極a1，b1を前記
長手方向に配列し、これら１本おきの電極a1，b1
どうしを接続部a2，b2で接続して２組の電極組
ａ，ｂを形成する。すなわち、電極a1，b1を横方
向に交差指状に設ける。これら２区に電極組ａ，
ｂ間に直流電圧を印加して、分極処理を施す。図
の＋、−は分極の極性を示す。このように分極処
理して、第５図の電源装置５と同様な電源装置に
より高周波電圧を印加すれば、対向辺４０３は圧
電素子部４０４の主として圧電縦効果による伸縮
が生じ、屈曲振動を行う。また、対向辺４０３の
隣合う２面の圧電素子部４０４に位相差を持つ電
圧を印加すれば、対向辺４０３の先端は円または
楕円運動を行う。なお、各圧電素子部４０４の電
極a1，b1は２本だけでもよい。
振動部材４０２により形成し、方形断面形状の対
向辺４０３の隣り合う２面に、１次モードの縦効
果を利用した圧電素子部４０４を直接に形成した
ものである。各圧電素子部４０４は、対向辺４０
４の長手方向と垂直な複数本の電極a1，b1を前記
長手方向に配列し、これら１本おきの電極a1，b1
どうしを接続部a2，b2で接続して２組の電極組
ａ，ｂを形成する。すなわち、電極a1，b1を横方
向に交差指状に設ける。これら２区に電極組ａ，
ｂ間に直流電圧を印加して、分極処理を施す。図
の＋、−は分極の極性を示す。このように分極処
理して、第５図の電源装置５と同様な電源装置に
より高周波電圧を印加すれば、対向辺４０３は圧
電素子部４０４の主として圧電縦効果による伸縮
が生じ、屈曲振動を行う。また、対向辺４０３の
隣合う２面の圧電素子部４０４に位相差を持つ電
圧を印加すれば、対向辺４０３の先端は円または
楕円運動を行う。なお、各圧電素子部４０４の電
極a1，b1は２本だけでもよい。
第１８図の例は、対向辺４０３′の隣り合う２
面に、圧電横効果を利用した圧電素子部４０４′
を形成したものである。この例では、電極ｃ，ｄ
は縦方向の交差指状に設ける。すなわち、各圧電
素子部４０４′は、対向辺４０３′の長手方向に沿
つて２本または多数本の平行な電極ｃ，ｄからな
る交差指電極を形成する。この電極ｃ，ｄ間に直
流電圧を印加して分極処理を施す。図の＋、−は
分極の極性を示す。このように分極処理して電極
ｃ，ｄ間に高周波電圧を印加すれば、対向辺４０
３′は圧電素子部４０４′の圧電横効果による伸縮
を生じ屈曲振動を行う。その他の構成作用は、第
１７図の実施例と同様である。
面に、圧電横効果を利用した圧電素子部４０４′
を形成したものである。この例では、電極ｃ，ｄ
は縦方向の交差指状に設ける。すなわち、各圧電
素子部４０４′は、対向辺４０３′の長手方向に沿
つて２本または多数本の平行な電極ｃ，ｄからな
る交差指電極を形成する。この電極ｃ，ｄ間に直
流電圧を印加して分極処理を施す。図の＋、−は
分極の極性を示す。このように分極処理して電極
ｃ，ｄ間に高周波電圧を印加すれば、対向辺４０
３′は圧電素子部４０４′の圧電横効果による伸縮
を生じ屈曲振動を行う。その他の構成作用は、第
１７図の実施例と同様である。
第１９図の例は、振動子４０１″が１個のロ次
状の振動部材４０２″の２次の屈曲モードを利用
する実施例で、各対向辺４０３″の隣合う２面の
各々に圧電横効果を利用した圧電素子部４０４″
を２個づつ形成したものである。すなわち、対向
辺４０３″に長手方向中央部の両側に位置して、
長手方向に沿う電極ｅ，ｆを２本ずつ平行に４本
設け、平行な２本ずつを１組としてこの２本の間
に直流電圧を印加して分極処理する。このとき、
１組目の電極ｅ，ｆと２組目の電極ｅ，ｆとは極
性を反対にして分極し、同相の高周波電圧を印加
するかまたは、分極を同一方向とし反対の極性の
高周波電圧を印加する。
状の振動部材４０２″の２次の屈曲モードを利用
する実施例で、各対向辺４０３″の隣合う２面の
各々に圧電横効果を利用した圧電素子部４０４″
を２個づつ形成したものである。すなわち、対向
辺４０３″に長手方向中央部の両側に位置して、
長手方向に沿う電極ｅ，ｆを２本ずつ平行に４本
設け、平行な２本ずつを１組としてこの２本の間
に直流電圧を印加して分極処理する。このとき、
１組目の電極ｅ，ｆと２組目の電極ｅ，ｆとは極
性を反対にして分極し、同相の高周波電圧を印加
するかまたは、分極を同一方向とし反対の極性の
高周波電圧を印加する。
これら第１７図ないし第１９図の振動子４０１
〜４０１″を用いて前記各実施例と同様に被駆動
部材６，３６等を組合せることにより、往復動型
または回転型等の圧電駆動装置が構成される。
〜４０１″を用いて前記各実施例と同様に被駆動
部材６，３６等を組合せることにより、往復動型
または回転型等の圧電駆動装置が構成される。
なお、これら第１７図ないし第１９図に例と同
様に、第９図、第１０図、第１５図に例のように
振動子が複数個の振動部材からなるものにおいて
も、振動子を圧電材料で形成して直接に電極を形
成することもできる。
様に、第９図、第１０図、第１５図に例のように
振動子が複数個の振動部材からなるものにおいて
も、振動子を圧電材料で形成して直接に電極を形
成することもできる。
また、貼付けの場合と同様に、対向辺４０３〜
４０３″の３面または４面に圧電素子部４０４〜
４０４″を設けることもできる。
４０３″の３面または４面に圧電素子部４０４〜
４０４″を設けることもできる。
このように、振動子４０１〜４０１″に圧電セ
ラミツク等の圧電材料を用いて振動子４０１〜４
０１″に圧電素子部４０４〜４０４″を直接に形成
することにより、圧電素子の貼着が省略でき、接
着層がないことから性能の安定が図れる。また、
圧電素子を貼付けたものと異なり、貼付け誤差等
による特性のばらつきがなく、かつ工数が削減さ
れて生産性が向上する。しかも、形状的にも複雑
なものが可能となり、コスト面および性能面で有
利な圧電駆動装置が構成できる。
ラミツク等の圧電材料を用いて振動子４０１〜４
０１″に圧電素子部４０４〜４０４″を直接に形成
することにより、圧電素子の貼着が省略でき、接
着層がないことから性能の安定が図れる。また、
圧電素子を貼付けたものと異なり、貼付け誤差等
による特性のばらつきがなく、かつ工数が削減さ
れて生産性が向上する。しかも、形状的にも複雑
なものが可能となり、コスト面および性能面で有
利な圧電駆動装置が構成できる。
この発明の圧電駆動装置、各振動体をコ字状ま
たはロ字状としてあるので、その両対向辺が互い
に共振し、大きな振幅が得られる。そのため、電
気的エネルギを効率良く機械的駆動力に変換でき
る。また、振動子の共振は、２本の対向辺が連続
した基端部において非振動状態となるように行わ
れるので、基端部を支持部とすることにより、支
持によつて振動を妨げることがなく、このことか
らも高効率が得られる。また、このように被駆動
部材に振動しない箇所があることから、振動子と
被駆動部材のいずれを固定側としても可動側とし
ても用いることができる。
たはロ字状としてあるので、その両対向辺が互い
に共振し、大きな振幅が得られる。そのため、電
気的エネルギを効率良く機械的駆動力に変換でき
る。また、振動子の共振は、２本の対向辺が連続
した基端部において非振動状態となるように行わ
れるので、基端部を支持部とすることにより、支
持によつて振動を妨げることがなく、このことか
らも高効率が得られる。また、このように被駆動
部材に振動しない箇所があることから、振動子と
被駆動部材のいずれを固定側としても可動側とし
ても用いることができる。
さらに、振動子は被駆動部材と非接触の自由状
態で共振するので、振幅が大きく取れる。しか
も、非接触駆動であるので、摩耗が生じず長寿命
とすることができ、かつ安定した駆動が可能とな
るという効果がある。
態で共振するので、振幅が大きく取れる。しか
も、非接触駆動であるので、摩耗が生じず長寿命
とすることができ、かつ安定した駆動が可能とな
るという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例の斜視図、第２図
はその破断側面図、第３図は同じくその振動モー
ドの説明図、第４図Ａは同じくその振動子の平面
図、第４図Ｂは同じくその正面図、第４図Ｃは同
じくその動作説明図、第５図は同じくその電源装
置のブロツク図、第６図Ａ，Ｂはそれぞれさらに
他の実施例の平面図および破断側面図、第７図Ａ
はさらに他の実施例の平面図、第７図Ｂはその正
面図、第８図は同じくその動作説明図、第９図は
さらに他の実施例の振動子の斜視図、第１０図は
さらに他の実施例の振動子の斜視図、第１１図
Ａ，Ｂはそれぞれその全体の破断平面図および縦
断側面図、第１２図はさらに他の実施例の斜視
図、第１３図はその破断側面図、第１４図は同じ
くその振動モードの説明図、第１５図はさらに他
の実施例の振動子の斜視図、第１６図はその全体
の斜視図、第１７図ないし第１９図はそれぞれ互
いに異なるさらに他の実施例における振動子の斜
視図である。 １，１′，１″，１０１，４０１〜４０１″……
振動子、２，１０２，４０２，４０２′，４０
２″……振動部材、３，１０３，３０３，３０
３′，３０３″……対向辺、４，４1〜４4，４０
４，４０４′，４０４″……圧電素子部、５……電
源装置、６，６′，１６，１０６，２０６，３０
６……被駆動部材、７……永久磁石。
はその破断側面図、第３図は同じくその振動モー
ドの説明図、第４図Ａは同じくその振動子の平面
図、第４図Ｂは同じくその正面図、第４図Ｃは同
じくその動作説明図、第５図は同じくその電源装
置のブロツク図、第６図Ａ，Ｂはそれぞれさらに
他の実施例の平面図および破断側面図、第７図Ａ
はさらに他の実施例の平面図、第７図Ｂはその正
面図、第８図は同じくその動作説明図、第９図は
さらに他の実施例の振動子の斜視図、第１０図は
さらに他の実施例の振動子の斜視図、第１１図
Ａ，Ｂはそれぞれその全体の破断平面図および縦
断側面図、第１２図はさらに他の実施例の斜視
図、第１３図はその破断側面図、第１４図は同じ
くその振動モードの説明図、第１５図はさらに他
の実施例の振動子の斜視図、第１６図はその全体
の斜視図、第１７図ないし第１９図はそれぞれ互
いに異なるさらに他の実施例における振動子の斜
視図である。 １，１′，１″，１０１，４０１〜４０１″……
振動子、２，１０２，４０２，４０２′，４０
２″……振動部材、３，１０３，３０３，３０
３′，３０３″……対向辺、４，４1〜４4，４０
４，４０４′，４０４″……圧電素子部、５……電
源装置、６，６′，１６，１０６，２０６，３０
６……被駆動部材、７……永久磁石。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 振動子１と、電源装置５と、被駆動部材６と
を有する圧電駆動装置であつて、 前記振動子１は弾性を有する材料によりコ字状
および口の字状のいずれかの形状に形成され、か
つ一対の対向辺３の断面形状が各々ほぼ方形に形
成され、それぞれ少なくとも隣合う２面に圧電素
子部４を有してなり、 前記電源装置５は前記各対向辺３の隣合う圧電
素子部４に位相差を持たせて高周波電圧を印加す
ることにより前記各対向辺３の最大振幅部を円ま
たは楕円運動させるものであり、 前記被駆動部材６は前記振動子１の対向辺３と
一定間隔を保持して対向するものであり、 前記振動子１の前記対向辺３の最大振幅部と前
記被駆動部材６の前記対向辺３と対向する部分の
少なくとも一部とのいずれか一方を永久磁石７と
し、他方を磁性体とし、 さらに前記被駆動部材６または振動子１のいず
れかが移動可能である圧電駆動装置。 ２ 前記圧電素子部は、前記振動子に圧電素子を
貼着して形成される特許請求の範囲第１項記載の
圧電駆動装置。 ３ 前記振動子は圧電セラミツクで構成し、前記
圧電素子部はこの圧電セラミツクに駆動用電極を
直接形成してなる特許請求の範囲第１項記載の圧
電駆動装置。 ４ 前記振動子は、１個の振動部材からなる特許
請求の範囲第２項または第３項記載の圧電駆動装
置。 ５ 前記振動子は、２個の振動部材からなる特許
請求の範囲第２項または第３項記載の圧電駆動装
置。 ６ 前記２個の振動子は、所定の間隔を介在させ
て重合的に配設され、前記被駆動部材が前記振動
子の２対の対向辺に一定間隔を保持して対向した
特許請求の範囲第５項記載の圧電駆動装置。 ７ 前記２個の振動子は、個々の振動子がコ字状
をなすものであつてＨ型に配設され、前記被駆動
部材が前記振動子の２対の対向辺と一定間隔を保
持して対向した特許請求の範囲第５項記載の圧電
装置。 ８ 前記被駆動部材は、平板状に形成され、前記
被駆動部材または前記振動子のいずれかが直線的
に駆動される特許請求の範囲第２項または第３項
記載の圧電駆動装置。 ９ 前記被駆動部材は、円板状に形成され、前記
被駆動部材または前記振動子のいずれかが回転的
に駆動される特許請求の範囲第２項または第３項
記載の圧電駆動装置。 １０ 前記振動子の材質は磁性体である特許請求
の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記載の圧
電駆動装置。 １１ 前記被駆動部材は永久磁石よりなる特許請
求の範囲第１０項記載の圧電駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130313A JPS63294278A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 圧電駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62130313A JPS63294278A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 圧電駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294278A JPS63294278A (ja) | 1988-11-30 |
| JPH0470875B2 true JPH0470875B2 (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=15031335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62130313A Granted JPS63294278A (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 圧電駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294278A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5140215A (en) * | 1988-09-19 | 1992-08-18 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Vibrator and ultrasonic motor employing the same |
| US5039899A (en) * | 1989-02-28 | 1991-08-13 | Brother Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric transducer |
| EP3537595A1 (fr) | 2018-03-09 | 2019-09-11 | ETA SA Manufacture Horlogère Suisse | Moteur piezoélectrique linéaire à course allongée |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61149992U (ja) * | 1985-03-08 | 1986-09-16 | ||
| JPH0773428B2 (ja) * | 1986-02-06 | 1995-08-02 | 洋 清水 | 圧電駆動装置 |
| JPS6356181A (ja) * | 1986-08-26 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Works Ltd | 圧電モ−タ |
| JP2725767B2 (ja) * | 1986-12-01 | 1998-03-11 | キヤノン株式会社 | 振動波駆動装置 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62130313A patent/JPS63294278A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63294278A (ja) | 1988-11-30 |
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