JPH0773428B2 - 圧電駆動装置 - Google Patents
圧電駆動装置Info
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- JPH0773428B2 JPH0773428B2 JP61227502A JP22750286A JPH0773428B2 JP H0773428 B2 JPH0773428 B2 JP H0773428B2 JP 61227502 A JP61227502 A JP 61227502A JP 22750286 A JP22750286 A JP 22750286A JP H0773428 B2 JPH0773428 B2 JP H0773428B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H57/00—Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
Landscapes
- 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。
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
端部に傾きを持った駆動片を形成し、その先端部が前記
縦振動によって楕円運動を行い、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。
−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
端部に傾きを持った駆動片を形成し、その先端部が前記
縦振動によって楕円運動を行い、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
き方向によって決まってしまい、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。
き方向によって決まってしまい、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、その上にロータを接触させることにより、摩
擦でロータを回転させるものである。
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、その上にロータを接触させることにより、摩
擦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、効率向上に
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。
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、効率向上に
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Ｔ字形の振動体の各面に複数の圧電素子部を設け
て、振動体を振動させることにより移動体を駆動できる
ようにした装置があった（たとえば特開昭61−15572
号）が、効率面および駆動の安定性の面で十分でなかっ
た。
て、振動体を振動させることにより移動体を駆動できる
ようにした装置があった（たとえば特開昭61−15572
号）が、効率面および駆動の安定性の面で十分でなかっ
た。
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、かつ接触点が多点化されて摩耗が削減さ
れ、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。
ことができ、かつ接触点が多点化されて摩耗が削減さ
れ、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、弾性を有する材料にてコ字
状またはロ字状に形成され、かつ一対の対向辺の断面形
状が各々ほぼ方形である振動体を少なくとも１個備え、
さらに前記振動体は前記各対向辺の少なくとも隣合う２
面に圧電素子部を有してなり、この圧電素子部に所定の
高周波電圧が印加されて前記対向辺が屈曲振動により共
振する振動子と、 前記各対向辺の隣合う圧電素子部に位相差を持たせて高
周波電圧を印加する電源装置と、 前記振動子の対向辺の各１面に接触される接触部材とを
備え、 前記振動子の対向辺の最大振幅点が円または楕円運動を
することにより、前記接触部材または振動子のいずれか
が駆動されるものである。
状またはロ字状に形成され、かつ一対の対向辺の断面形
状が各々ほぼ方形である振動体を少なくとも１個備え、
さらに前記振動体は前記各対向辺の少なくとも隣合う２
面に圧電素子部を有してなり、この圧電素子部に所定の
高周波電圧が印加されて前記対向辺が屈曲振動により共
振する振動子と、 前記各対向辺の隣合う圧電素子部に位相差を持たせて高
周波電圧を印加する電源装置と、 前記振動子の対向辺の各１面に接触される接触部材とを
備え、 前記振動子の対向辺の最大振幅点が円または楕円運動を
することにより、前記接触部材または振動子のいずれか
が駆動されるものである。
前記圧電素子部は、前記振動体に圧電素子を貼着して形
成したものであっても、また前記振動体を圧電材料にて
形成して、この圧電材料に直接に電極を形成したもので
あってもよい。なお、圧電材料に直接に電極を形成して
圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるもの
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。
成したものであっても、また前記振動体を圧電材料にて
形成して、この圧電材料に直接に電極を形成したもので
あってもよい。なお、圧電材料に直接に電極を形成して
圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるもの
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。
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面の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面に接触部材が接触するの
で、この接触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。
２面の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面に接触部材が接触するの
で、この接触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、振動体の共振は、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
っ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、このように振動体に振動しない箇所が
あることから、振動子と接触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
体は２本の対向辺を有し、この部分で接触部材に接する
ので、接触点が多点化される。そのため、摩耗が軽減さ
れ、かつ安定した駆動が可能となる。
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、振動体の共振は、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
っ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、このように振動体に振動しない箇所が
あることから、振動子と接触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
体は２本の対向辺を有し、この部分で接触部材に接する
ので、接触点が多点化される。そのため、摩耗が軽減さ
れ、かつ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６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、金属弾性材料にて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る１個の振
動体２からなり、この振動体２は前記各対向辺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の対向辺３の各１面
に接触せしめられる接触部材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、接触部材６または振動子１のいずれかが駆動される
ものである。
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、金属弾性材料にて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る１個の振
動体２からなり、この振動体２は前記各対向辺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の対向辺３の各１面
に接触せしめられる接触部材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、接触部材６または振動子１のいずれかが駆動される
ものである。
振動体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ック等を用いることもでき
る。振動体２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。振動体２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７に固定
してある。基台７に対し、接触部材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。接触部材６は、対向辺３の圧電素子部
４が貼着されていない各１面における先端部であるＸ点
およびＹ点（第４図（Ｂ））に接するように配置してあ
る。なお、必ずしも先端部に接するようにしなくてもよ
い。また、接触部材６は、対向辺３の圧電素子部４が貼
着された１面における圧電素子部４の貼着されていない
部分に接触するようにしてもよい。さらに、振動子１
は、振動体２の一対の対向辺３の３面または４面に圧電
素子部４を貼着し、対向辺３の圧電素子部４が貼着され
ていない１面、または圧電素子部４が貼着された１面に
おける圧電素子部４の貼着されていない部分に接触部材
６が接するようにしてもよい。これらの例において、対
向辺３の圧電素子部４が貼着された面に、絶縁部材を介
して接触部材６が接するようにしてもよい。
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ック等を用いることもでき
る。振動体２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。振動体２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７に固定
してある。基台７に対し、接触部材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。接触部材６は、対向辺３の圧電素子部
４が貼着されていない各１面における先端部であるＸ点
およびＹ点（第４図（Ｂ））に接するように配置してあ
る。なお、必ずしも先端部に接するようにしなくてもよ
い。また、接触部材６は、対向辺３の圧電素子部４が貼
着された１面における圧電素子部４の貼着されていない
部分に接触するようにしてもよい。さらに、振動子１
は、振動体２の一対の対向辺３の３面または４面に圧電
素子部４を貼着し、対向辺３の圧電素子部４が貼着され
ていない１面、または圧電素子部４が貼着された１面に
おける圧電素子部４の貼着されていない部分に接触部材
６が接するようにしてもよい。これらの例において、対
向辺３の圧電素子部４が貼着された面に、絶縁部材を介
して接触部材６が接するようにしてもよい。
電源装置５は、第６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。
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 振動体２の２本の対向辺３の各圧電素子部41〜44、第６
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の励振に従って
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５図の様な円または楕円軌道を描いて運動する。
したがって、対向辺３の１面に接触部材６が接触するよ
うに配置してあると、接触部材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。
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の励振に従って
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５図の様な円または楕円軌道を描いて運動する。
したがって、対向辺３の１面に接触部材６が接触するよ
うに配置してあると、接触部材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５図と反対回りの軌道を描くことになり、接触部材６
は矢印Ｐと逆方向に移動する。
第５図と反対回りの軌道を描くことになり、接触部材６
は矢印Ｐと逆方向に移動する。
このように動作するが、各振動体２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、振動体２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（Ａ）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、支持によっ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
ように振動体２に振動しない箇所があることから、振動
子１と接触部材６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、振動体２は２本の対
向辺３を有し、この部分で接触部材６に接するので、接
触点が多点化される。そのため、摩耗が軽減され、かつ
安定した駆動が可能となる。
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、振動体２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（Ａ）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、支持によっ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
ように振動体２に振動しない箇所があることから、振動
子１と接触部材６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、振動体２は２本の対
向辺３を有し、この部分で接触部材６に接するので、接
触点が多点化される。そのため、摩耗が軽減され、かつ
安定した駆動が可能となる。
この実施例では、対向辺３を第３図（Ａ）のように１次
モードで振動させる場合につき説明したが、第３図
（Ｂ），（Ｃ）に示すように、２次モードや３次モード
等、高次モードで振動させると、対向辺３の接触部材６
に対する接触点をより一層多くできる。これにより、接
触点における摩耗をより一層少なくし、かつ動作の安定
を図ることができる。１次モードは、対向辺３の長手方
向につき、１枚の圧電素子部４を貼り付けた場合に発生
する。２次モードは、この１枚の圧電素子部４を長手方
向に２分割し、分極方向を反対にして貼付けたときに発
生する。３次モードは、１枚の圧電素子部４を長手方向
に３分割し、中央の分割圧電素子と両側の分割圧電素子
の分極方向を反対として貼り付け、各分割圧電素子の同
一面側の電極を共通として同一の圧電を印加したときに
発生する振幅モードを示す。
モードで振動させる場合につき説明したが、第３図
（Ｂ），（Ｃ）に示すように、２次モードや３次モード
等、高次モードで振動させると、対向辺３の接触部材６
に対する接触点をより一層多くできる。これにより、接
触点における摩耗をより一層少なくし、かつ動作の安定
を図ることができる。１次モードは、対向辺３の長手方
向につき、１枚の圧電素子部４を貼り付けた場合に発生
する。２次モードは、この１枚の圧電素子部４を長手方
向に２分割し、分極方向を反対にして貼付けたときに発
生する。３次モードは、１枚の圧電素子部４を長手方向
に３分割し、中央の分割圧電素子と両側の分割圧電素子
の分極方向を反対として貼り付け、各分割圧電素子の同
一面側の電極を共通として同一の圧電を印加したときに
発生する振幅モードを示す。
第７図は、１個のコ字状の振動対２からなる振動子１を
用いて回転モータとした実施例を示す。接触部材16は円
板状に形成し、その軸18を軸受19で基台17に回転自在に
支持してある。振動子１は、基端部2aで基台17の立片部
分に固定してある。振動子１の２本の対向辺３は接触部
材16と平行に配置し、その先端部が接触部材16の外周縁
に位置するようにする。対向辺３の先端には摩擦片20を
つけ、２本の振動子３が同方向に円運動するように振動
させ、接触部材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。
用いて回転モータとした実施例を示す。接触部材16は円
板状に形成し、その軸18を軸受19で基台17に回転自在に
支持してある。振動子１は、基端部2aで基台17の立片部
分に固定してある。振動子１の２本の対向辺３は接触部
材16と平行に配置し、その先端部が接触部材16の外周縁
に位置するようにする。対向辺３の先端には摩擦片20を
つけ、２本の振動子３が同方向に円運動するように振動
させ、接触部材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８図および第９図は、２個のコ字状の振動体２を間隔
を開けて重合的に配置し、上下の振動体２の間に接触部
材６′を配置したものである。上下の振動体２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。両振動体２の対向辺
３の各点m,n,p,qは、圧電素子部４により第９図のよう
に振動させられ、接触部材６′は上下両面で各対向辺３
に接して直進駆動される。この場合、２個の振動体２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。両振動体２は、第10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。
を開けて重合的に配置し、上下の振動体２の間に接触部
材６′を配置したものである。上下の振動体２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。両振動体２の対向辺
３の各点m,n,p,qは、圧電素子部４により第９図のよう
に振動させられ、接触部材６′は上下両面で各対向辺３
に接して直進駆動される。この場合、２個の振動体２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。両振動体２は、第10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11図は、２個のコ字状の振動体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12図のように用いる。すなわ
ち、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接触部材36を軸
31に嵌めて回転自在とし、１本の対向辺３の先端を接触
部材36と外周縁に配置する。そして、各圧電子部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、接触部材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。
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12図のように用いる。すなわ
ち、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接触部材36を軸
31に嵌めて回転自在とし、１本の対向辺３の先端を接触
部材36と外周縁に配置する。そして、各圧電子部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、接触部材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13図ないし第15図は、１個のロ字状の振動体102から
なる振動体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、その平面部に接触部材106を接触
させると、中央部の円または楕円運動により、接触部材
106は移動することになる。接触部材106は矢印Ｑ方向に
直線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、また接触部材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15図（Ａ）のような振動となり、２次モードおよび
３次モードではそれぞれ第15図（Ｂ），（Ｃ）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。
なる振動体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、その平面部に接触部材106を接触
させると、中央部の円または楕円運動により、接触部材
106は移動することになる。接触部材106は矢印Ｑ方向に
直線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、また接触部材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15図（Ａ）のような振動となり、２次モードおよび
３次モードではそれぞれ第15図（Ｂ），（Ｃ）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16図および第17図は、ロ字状の振動体102を、スペー
サ105を介して２枚重合的に配置し、両振動体102の間に
接触部材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９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。
サ105を介して２枚重合的に配置し、両振動体102の間に
接触部材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９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、第１の実施例および第13図の実施例において、第
18図に示すように、接触部材206を丸棒状として一対の
対向辺３（103）の間に位置させ、回転駆動することも
できる。また、第19図または第20図のように、接触部材
306を円筒状とし、２本の対向辺３（103）を取り囲むよ
うに配置してもよい。第19図の例は接触部材306を対向
辺３の互いの外側の面に接触させ、第20図の例は一対の
対向辺３の互いに同一平面に位置する面に接触させてい
る。この場合も、接触部材３（103）が回転運動を行
う。
18図に示すように、接触部材206を丸棒状として一対の
対向辺３（103）の間に位置させ、回転駆動することも
できる。また、第19図または第20図のように、接触部材
306を円筒状とし、２本の対向辺３（103）を取り囲むよ
うに配置してもよい。第19図の例は接触部材306を対向
辺３の互いの外側の面に接触させ、第20図の例は一対の
対向辺３の互いに同一平面に位置する面に接触させてい
る。この場合も、接触部材３（103）が回転運動を行
う。
また、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。３面に貼
付けた場合は、残りの１面に接触部材6,6′,106を接触
させるようにすることが望ましい。４面に貼付けた場合
は、絶縁部材を介して対向辺３と接触部材6,6′,106と
を接触させることが望ましい。絶縁部材は接触部材6,
6′,106側に設けても、対向辺３側に設けてもよい。
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。３面に貼
付けた場合は、残りの１面に接触部材6,6′,106を接触
させるようにすることが望ましい。４面に貼付けた場合
は、絶縁部材を介して対向辺３と接触部材6,6′,106と
を接触させることが望ましい。絶縁部材は接触部材6,
6′,106側に設けても、対向辺３側に設けてもよい。
第21図ないし第23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）等の圧電セラミック、または圧電セラミック
とプラスチックとの複合圧電材料等が用いられる。
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）等の圧電セラミック、または圧電セラミック
とプラスチックとの複合圧電材料等が用いられる。
第21図の例は、振動子401を１個のコ字形振動体402から
なるものとし、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404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組の電極組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６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04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。
なるものとし、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404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組の電極組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６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04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22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
手方向に沿って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403′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21図の実施例と同様である。
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
手方向に沿って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403′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21図の実施例と同様である。
第23図の例は、振動子401″が１個のロ字状の振動体40
2″の２次の屈曲モードを利用する実施例で、各対向辺4
03″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。
2″の２次の屈曲モードを利用する実施例で、各対向辺4
03″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21図ないし第23図の振動子401〜401″を用いて
前記各実施例と同様に接触部材6,36等と組合せることに
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。
前記各実施例と同様に接触部材6,36等と組合せることに
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21図ないし第23図の例と同様に、第10
図，第11図，第16図の例のように振動子が複数個の振動
体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。
図，第11図，第16図の例のように振動子が複数個の振動
体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、さらに高次モードで対向辺403〜403″を振動させる
ように構成することもできる。
または４面に圧電素子部404〜404″を設けることもで
き、さらに高次モードで対向辺403〜403″を振動させる
ように構成することもできる。
このように、振動子401〜401″に圧電セラミック等の圧
電材料を用いて振動子401〜401″に圧電素子部404〜40
4″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、形状的にも複雑なものが可能となり、コスト面にお
よび性能面で有利な圧電駆動装置が構成できる。
電材料を用いて振動子401〜401″に圧電素子部404〜40
4″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、形状的にも複雑なものが可能となり、コスト面にお
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は、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、振動体の共振
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、支持によっ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、このように振動体に
振動しない箇所があることから、振動子と接触部材のい
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、振動体は２本の対向辺を有し、この部分で
接触部材に接するので、接触点が多点化される。そのた
め、摩耗が軽減され、かつ安定した駆動が可能となると
いう効果がある。なお、圧電材料に直接に電極を形成し
て圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるも
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。
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、振動体の共振
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、支持によっ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、このように振動体に
振動しない箇所があることから、振動子と接触部材のい
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、振動体は２本の対向辺を有し、この部分で
接触部材に接するので、接触点が多点化される。そのた
め、摩耗が軽減され、かつ安定した駆動が可能となると
いう効果がある。なお、圧電材料に直接に電極を形成し
て圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるも
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。
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５図は同じくその動作説明図、
第６図は同じくその電源装置のブロック、第７図
（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ他の実施例の平面図および破
断側面図、第８図（Ａ）はさらに他の実施例の平面図，
第８図（Ｂ）はその正面図、第９図は同じくその動作説
明図、第10図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第
11図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第12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13図はさらに他の実施例の斜視図、第14
図はその破断側面図、第15図は同じくその振動モードの
説明図、第16図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、
第17図はその全体の斜視図、第18図はさらに他の実施例
の原理説明図、第19図はさらに他の実施例の原理説明
図、第20図はさらに他の実施例の原理説明図、第21図な
いし第23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、2,102,402,40
2′,402″……振動体、3,103,303,303′,303″……対向
辺、4,41〜44,404,404′,404″……圧電素子部、6,6′,
16,106,206,306……接触部材
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５図は同じくその動作説明図、
第６図は同じくその電源装置のブロック、第７図
（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ他の実施例の平面図および破
断側面図、第８図（Ａ）はさらに他の実施例の平面図，
第８図（Ｂ）はその正面図、第９図は同じくその動作説
明図、第10図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第
11図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第12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13図はさらに他の実施例の斜視図、第14
図はその破断側面図、第15図は同じくその振動モードの
説明図、第16図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、
第17図はその全体の斜視図、第18図はさらに他の実施例
の原理説明図、第19図はさらに他の実施例の原理説明
図、第20図はさらに他の実施例の原理説明図、第21図な
いし第23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、2,102,402,40
2′,402″……振動体、3,103,303,303′,303″……対向
辺、4,41〜44,404,404′,404″……圧電素子部、6,6′,
16,106,206,306……接触部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 孝 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 石橋 誠輝 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−15572（ＪＰ，Ａ)
Claims (11)
- 【請求項１】弾性を有する材料にてコ字状またはロ字状
に形成され、かつ一対の対向辺の断面形状が各々ほぼ方
形である振動体を少なくとも１個備え、さらに前記振動
体は前記各対向辺の少なくとも隣合う２面に圧電素子部
を有してなり、この圧電素子部に所定の高周波電圧が印
加されて前記対向辺が屈曲振動により共振する振動子
と、 前記各対向辺の隣合う圧電素子部に位相差を持たせて高
周波電圧を印加する電源装置と、 前記振動子の対向辺の各１面に接触される接触部材とを
備え、 前記振動子の対向辺の最大振幅点が円または楕円運動を
することにより、前記接触部材または振動子のいずれか
が駆動される圧電駆動装置。 - 【請求項２】前記圧電素子部は、前記振動体に圧電素子
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。 - 【請求項３】前記振動体は圧電セラミックスで構成し、
前記圧電素子部はこの圧電セラミッ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。 - 【請求項４】前記振動子は、１個の振動体からなる特許
請求の範囲第２項または第３項記載の圧電駆動装置 - 【請求項５】前記振動子は、２個の振動体からなる特許
請求の範囲第２項または第３項記載の圧電駆動装置 - 【請求項６】前記２個の振動体は、所定の間隔を介在さ
せて重合的に配設され、前記接触部材が前記振動体の２
対の対向辺に接触される特許請求の範囲第５項記載の圧
電駆動装置。 - 【請求項７】前記２個の振動体は、個々の振動体がコ字
状をなすものであってＨ型に配設され、前記接触部材が
前記振動体の２対の対向辺に接触されている特許請求の
範囲第５項記載の圧電駆動装置。 - 【請求項８】前記接触部材は、平板状に形成され、前記
接触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。 - 【請求項９】前記接触部材は、円板状に形成され、前記
接触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。 - 【請求項１０】前記接触部材は、前記一対の対向辺の間
にこの対向辺と平行に延びる丸軸状に形成され、前記接
触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４項記載の圧電駆動装置。 - 【請求項１１】前記接触部材は、円筒状に形成され、前
記接触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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/007,673 US4742260A (en) | 1986-02-06 | 1987-01-28 | Piezoelectrically driving device |
| DE19873703676 DE3703676A1 (de) | 1986-02-06 | 1987-02-06 | Piezoelektrische antriebsvorrichtung |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-24706 | 1986-02-06 | ||
| JP2470686 | 1986-02-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62277079A JPS62277079A (ja) | 1987-12-01 |
| JPH0773428B2 true JPH0773428B2 (ja) | 1995-08-02 |
Family
ID=12145618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61227502A Expired - Lifetime JPH0773428B2 (ja) | 1986-02-06 | 1986-09-25 | 圧電駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773428B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63294279A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-30 | Hiroshi Shimizu | 圧電駆動装置 |
| JPS63294281A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-30 | Hiroshi Shimizu | 圧電駆動装置 |
| JPS63294278A (ja) * | 1987-05-25 | 1988-11-30 | Hiroshi Shimizu | 圧電駆動装置 |
| JP2552429Y2 (ja) * | 1988-05-11 | 1997-10-29 | 富士写真フイルム株式会社 | シャッタ装置 |
| US7157830B2 (en) * | 2003-04-02 | 2007-01-02 | Piezomotor Uppsala Ab | Near-resonance wide-range operating electromechanical motor |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2510486B2 (ja) * | 1984-06-29 | 1996-06-26 | キヤノン株式会社 | 圧電装置 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61227502A patent/JPH0773428B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62277079A (ja) | 1987-12-01 |
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