JPH0792017A - 捩れ振動子 - Google Patents

捩れ振動子

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JPH0792017A
JPH0792017A JP5257744A JP25774493A JPH0792017A JP H0792017 A JPH0792017 A JP H0792017A JP 5257744 A JP5257744 A JP 5257744A JP 25774493 A JP25774493 A JP 25774493A JP H0792017 A JPH0792017 A JP H0792017A
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piezoelectric bimorph
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▲しん▼介 三浦
Tsutomu Odagiri
努 小田切
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    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0603—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph

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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は捩れ振動子の一端にのみ活性な捩れ
振動を生起させ、他端における変形を抑止して上記捩れ
振動端を出力端として有効に用いることができ、又捩れ
振動子の他端側において支持物への固定が適正に行なえ
るようにし、この固定により出力端側の捩れ振動に悪影
響を及ぼす懸念を払拭できるようにすると共に、更には
出力端側において従来の捩れ振動子と同様の捩れ振動を
得ながら、セラミック等の圧電素子の使用を半減して、
コスト低減と小形化を達成でき、製造も容易な捩れ振動
子を提供する。 【構成】一端で捩れ方向に振動する圧電バイモルフ１の
他端に、同バイモルフ１の同他端における変形を抑止す
る剛体ブロック２を結合した捩れ振動子。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は圧電バイモルフを利用
した捩れ振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】特公平５−１３４０１号は、四象限単位
の分極領域に区分した矩形の圧電セラミックを貼り合せ
体にすることにより、一方の対角において厚み方向の一
方向に屈曲し、他方の対角において厚み方向の他方向に
屈曲し、全体として両端において捩れ振動するようにし
た圧電バイモルフ、即ち両端捩れ形の捩れ振動子を提供
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】然しながら、上記捩
れ振動子においては一端の捩れ振動運動を出力端として
用いるのに、出力端としては用いない他端でも捩れ振動
を惹起する非合理的構造となり、又両端振動のために余
分なセラミックの使用を要し非経済的であり、圧電バイ
モルフも大型となる。
【０００４】又上記捩れ振動子は両端で捩れ振動するた
めに、支持物に対する固定位置が限定され、例えば出力
端と反対側の端部を固定すると、本来捩れ振動さるべき
端部の捩れ振動が固定によって強制的に抑止され、その
反作用として出力端側の捩れ振動を減殺する等の問題を
招来する。
【０００５】又圧電バイモルフの両端捩れ振動の中心
（振動の節）を固定部として用いることができるが、こ
の節の位置の特定は非常に難しく、又固定に要する面積
の確保が困難であって、支持物への強固な固定が行ない
難い。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】この発明は上記問題点
を有効確実に解決する一端振動形の捩れ振動子を提供す
るものであって、その手段として、一端で捩れ方向に振
動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他端に
おける変形を抑止する剛体ブロックを結合した捩れ振動
子を構成したものである。
【０００７】
【作用】この発明に係る捩れ振動子は、一端で捩れ方向
に振動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他
端における変形を抑止する剛体ブロックを結合して上記
捩れ振動を惹起する振動子構造としたので、振動子の一
端にのみ活性な捩れ振動を生起させることができ、これ
を出力端とする振動源として有効に用いることができ
る。
【０００８】又上記剛体ブロックは捩れ振動していない
ため、これを支持物への固定手段として直接又は間接的
に用いることができ、この固定による出力端側の捩れ振
動に対する悪影響の問題も払拭できるばかりか、固定面
積を充分に確保して強固な固定が図れる。
【０００９】更には出力端側において従来の捩れ振動子
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減でき、コスト低減を図り、加えて小形化を
達成でき、製造も容易となる。
【００１０】
【実施例】以下この発明を図１乃至図６に基いて説明す
る。
【００１１】捩れ振動子は前記の如く圧電バイモルフ１
と剛体ブロック２とから成り、一端においてのみ捩れ振
動を惹起させるようにした振動子であって、上記圧電バ
イモルフ１は金属板等から成る振動板３の対向する平面
の一方の表面に一対の圧電セラミック等から成る圧電板
４ａ，５ａを並べて貼り合せ、更に他方の表面に一対の
圧電板４ｂ，５ｂを並べて貼り合せ、圧電板４ａと４ｂ
を対向状態に配し、同様に圧電板５ａと５ｂを対向状態
に配する。
【００１２】圧電板４ａ，４ｂの対は電圧印加により一
方４ａが長さ方向に縮みａを生じた時、他方４ｂが長さ
方向に伸びｂを生じ、この縮みａと伸びｂが交互に行な
われ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板４ａ，４ｂ
を貼り合せた領域において、厚み方向の一方に屈曲ｃ1
を生ずる。
【００１３】同時に圧電板５ａ，５ｂの対は電圧印加に
より一方５ａが長さ方向に伸びｂを生じた時、他方５ａ
が長さ方向に縮みａを生じ、この伸びｂと縮みａが交互
に行なわれ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板５
ｂ，５ａを貼り合せた領域において、厚み方向の他方に
屈曲ｃ2を生ずる。屈曲ｃ1，ｃ2は逆方向である。
【００１４】上記屈曲ｃ1，ｃ2を生ずる圧電板４ａ，４
ｂ，５ａ，５ｂは振動板３を共有しているので、圧電バ
イモルフ１全体としてはその一端の左側コーナ部と、右
側コーナ部において交互に屈曲ｃ1，ｃ2を生ずる。所謂
圧電バイモルフ１の一端において捩れ振動を惹起する。
【００１５】上記図１に示す実施例は上記屈曲ｃ1，
ｃ2、即ち捩れ振動を振動板３と四枚の圧電板４ａ，４
ｂ，５ａ，５ｂから成る圧電バイモルフ１で形成した
が、図２は振動板３の一方の表面と他方の表面に各一枚
の圧電板６ａ，６ｂを貼り合せ、各圧電板６ａ，６ｂに
仮想線で区分される二象限の分極領域（ポーリング領
域）７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを設け、図１と同様の捩れ
振動を惹起させるようにしている。
【００１６】つまり圧電板６ａ，６ｂの対向する一対の
分極領域（図１の４ａ，４ｂと対応する７ａ，７ｂ）に
おいては一方７ａの縮みａと他方８ｂの伸びｂとが交互
に生ずるように分極し、他の一対の分極領域（図１の５
ａ，５ｂと対応する８ａ，８ｂ）においては一方の伸び
ｂと他方の縮みａとが交互に生ずるように分極する。
【００１７】上記振動板３と圧電板４ａ，４ｂ，５ａ，
５ｂ，６ａ，６ｂは矩形にし、圧電バイモルフ１を矩形
にする。又は振動板３を矩形にし、圧電板は任意の形を
選択する。
【００１８】又この発明は上記振動板３、即ち圧電バイ
モルフ１の外形を半円形等の異形にし実施できる。
【００１９】又上記圧電板は対向する一対の圧電板４
ａ，４ｂの一方又は双方、又は圧電板５ａ，５ｂの一方
又は双方を複数枚の圧電板で構成しても良い。
【００２０】又図２に示す振動板３を介さずに圧電板６
ａ，６ｂを直に貼り合せバイモルフ１を構成することが
できる。
【００２１】上記の如く形成した圧電バイモルフ１の他
端、即ち前記互いに逆方向の屈曲ｃ1，ｃ2を生ずる側と
反対側の他端部に同他端の変形を抑止する剛体ブロック
２を一体に結合する。
【００２２】この剛体ブロック２の結合にて圧電バイモ
ルフ１の他端は上記一端側の捩れ方向の振動（屈曲
ｃ1，ｃ2）に伴なう如何なる変形も生せず、一端側にお
ける活性な捩れ振動のみが有効に惹起される。
【００２３】上記圧電バイモルフ１と剛体ブロック２の
結合例として、既述の如く、上記圧電バイモルフ１を振
動板３と圧電板４ａ乃至６ｂの貼り合せ体にて形成し、
該振動板３の端部に上記剛体ブロック２を結合し、上記
圧電板の端部は剛体ブロック２に対し非結合とする。
【００２４】又好ましい結合例として、上記圧電バイモ
ルフ１を矩形にし、上記剛体ブロック２を矩形圧電バイ
モルフの一辺の略全長に亘り結合し変形抑止効果を向上
せしめる。
【００２５】図１，図２，図３，図５は前記振動板３を
一体無垢の構造物で形成して前記圧電板を貼り合せ圧電
バイモルフ１を形成しており、更には剛体ブロック２と
振動板３とを切削物又は鋳造物等により一体無垢の構造
物で形成する。図３は捩れ振動の軸線となる軸部９を中
心に直径方向の一平面上に振動板３を延ばして軸対称に
し、図５は上記軸部９を中心にして平行な二平面上に振
動板３を延在させ軸対称に配した場合を示している。
【００２６】又図４は上記振動板３を二部品にて形成
し、軸部９を介して一体に結合し両部品を一平面上又は
二平面上に延在させ、前記の説明に従い圧電板を貼り合
せ圧電バイモルフ１を形成している。剛体ブロック２と
振動板３とを別部品にて形成し、接着や溶接、螺着等に
て結合できる。
【００２７】又図６は上記圧電バイモルフ１の単位を放
射状に複数単位配置した実施例である。圧電バイモルフ
１の各単位は全体として軸対称となるように放射状に配
向する。
【００２８】前記剛体ブロック２は捩れ振動軸線に対し
て軸対称の形態にし、所定の重量を有する重錘（例えば
金属ブロック）にて形成する。
【００２９】上記捩れ振動子の一端、即ち上記圧電バイ
モルフ１の一端の上記軸部９に捩れ振動軸線上において
検液子を連結して粘度計や密度計或は液面計を形成し、
上記捩れ振動子と検液子とを共振させる場合、上記剛体
ブロック２は所要の重量を有する重錘にて形成すること
により上記検液子とのバランスを採り共振を適正に惹起
させる手段として兼用できる。
【００３０】この発明は上記思想に従い、圧電バイモル
フ１（振動板３と言い換えることもできる）を振動軸線
に対し軸対称に配しない場合も含む。
【００３１】
【発明の効果】この発明に係る捩れ振動子は、一端で捩
れ方向に振動する圧電バイモルフの他端における変形が
剛体ブロックにより確実に抑止され振動子の一端にのみ
活性な捩れ振動を生起させることができ、これを出力端
とする振動源として有効に用いることができる。
【００３２】又上記剛体ブロックを支持物への固定手段
として直接又は間接的に用いることができ、この固定に
より出力端側の捩れ振動に悪影響を及ぼす懸念を払拭で
きるばかりか、固定面積を充分に確保して強固な固定が
図れる。
【００３３】更には出力端側において従来の捩れ振動子
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減して、コスト低減と小形化を達成でき、製
造も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る捩れ振動子の一実施例を示す斜
視図である。
【図２】この発明に係る捩れ振動子の他の実施例を示す
斜視図である。
【図３】この発明に係る捩れ振動子の更に他の実施例を
示す断面図である。
【図４】この発明に係る捩れ振動子の更に他の実施例を
示す断面図である。
【図５】この発明に係る捩れ振動子の更に他の実施例を
示す斜視図である。
【図６】この発明に係る捩れ振動子の更に他の実施例を
示す断面図である。
【符号の説明】
１ 圧電バイモルフ ２ 剛体ブロック ３ 振動板 ４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ 圧電板

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一端で捩れ方向に振動する圧電バイモルフ
    の他端に、同バイモルフの同他端における変形を抑止す
    る剛体ブロックを結合したことを特徴とする捩れ振動
    子。
  2. 【請求項２】上記圧電バイモルフを振動板と圧電板の貼
    り合せ体にて形成し、該振動板の端部に上記剛体ブロッ
    クを結合し、上記圧電板の端部は剛体ブロックに対し非
    結合としたことを特徴とする請求項１記載の捩れ振動
    子。
  3. 【請求項３】上記圧電バイモルフが矩形を呈し、上記剛
    体ブロックを上記矩形圧電バイモルフの一辺の略全長に
    亘り結合したことを特徴とする請求項１又は２記載の捩
    れ振動子。
  4. 【請求項４】上記圧電バイモルフを放射状に配置したこ
    とを特徴とする請求項１，２，３記載の捩れ振動子。
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