JPH11299273A - 圧電変換素子及び圧電変換素子を使用したアクチエ−タ - Google Patents
圧電変換素子及び圧電変換素子を使用したアクチエ−タInfo
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- JPH11299273A JPH11299273A JP10119901A JP11990198A JPH11299273A JP H11299273 A JPH11299273 A JP H11299273A JP 10119901 A JP10119901 A JP 10119901A JP 11990198 A JP11990198 A JP 11990198A JP H11299273 A JPH11299273 A JP H11299273A
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- 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
- H02N2/021—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using intermittent driving, e.g. step motors, piezoleg motors
- H02N2/025—Inertial sliding motors
-
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-
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製作が容易で、十分な機械的強度を得ること
ができる圧電変換素子を提供する。 【解決手段】 2枚の薄板状の圧電素子11及び12の
表面にそれぞれ電極11a及び12aを形成し、第1の
圧電素子11の表面電極11aの上に第2の圧電素子1
2を積層して貼り合わせ、この積層体を巻き取つて円筒
状に構成する。貼り合わせ巻き取つて円筒状に構成され
た圧電素子を焼成し、電極11a及び12aにリ−ド線
を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、
圧電変換素子10が完成する。積層体を巻き取つて円筒
状に構成する構成の他、折り畳んで構成することもでき
る。
ができる圧電変換素子を提供する。 【解決手段】 2枚の薄板状の圧電素子11及び12の
表面にそれぞれ電極11a及び12aを形成し、第1の
圧電素子11の表面電極11aの上に第2の圧電素子1
2を積層して貼り合わせ、この積層体を巻き取つて円筒
状に構成する。貼り合わせ巻き取つて円筒状に構成され
た圧電素子を焼成し、電極11a及び12aにリ−ド線
を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、
圧電変換素子10が完成する。積層体を巻き取つて円筒
状に構成する構成の他、折り畳んで構成することもでき
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、圧電変換素子の
構造及びその圧電変換素子を使用したアクチエ−タに関
する。
構造及びその圧電変換素子を使用したアクチエ−タに関
する。
【0002】
【従来の技術】圧電変換素子を使用したアクチエ−タ
は、供給される電気エネルギを駆動力に変換する変換効
率が高く、小型軽量でありながら発生する駆動力が大き
く、また、駆動力を容易に制御できるため、カメラ、計
測機器、その他の精密機械の被駆動部材の駆動や位置決
めに利用されるようになつてきた。
は、供給される電気エネルギを駆動力に変換する変換効
率が高く、小型軽量でありながら発生する駆動力が大き
く、また、駆動力を容易に制御できるため、カメラ、計
測機器、その他の精密機械の被駆動部材の駆動や位置決
めに利用されるようになつてきた。
【0003】このようなアクチエ−タで使用される駆動
源である圧電変換素子には、単位の圧電素子を複数枚積
層して構成したものがある。これは、単位の圧電素子に
発生する厚み方向の変位をできるだけ大きくして取り出
すためである。
源である圧電変換素子には、単位の圧電素子を複数枚積
層して構成したものがある。これは、単位の圧電素子に
発生する厚み方向の変位をできるだけ大きくして取り出
すためである。
【0004】図20の(a)は、前記した単位の圧電素
子を複数枚積層して構成した圧電変換素子の構成の外観
を示す斜視図で、圧電変換素子100は、厚さが100
μm程度の単位の圧電素子101の表面に電極102を
設けてこれを複数枚積層して接着し、各単位圧電素子1
01の間の電極102を1枚置きに図20(b)に示す
ように結線103、104して正極及び負極としたもの
である。正極及び負極に電圧を印加するときは厚み方向
に伸縮して変位が発生するから、発生した変位を適宜の
手段で被駆動部材に伝達することで被駆動部材の駆動や
位置決めを行うことができる。
子を複数枚積層して構成した圧電変換素子の構成の外観
を示す斜視図で、圧電変換素子100は、厚さが100
μm程度の単位の圧電素子101の表面に電極102を
設けてこれを複数枚積層して接着し、各単位圧電素子1
01の間の電極102を1枚置きに図20(b)に示す
ように結線103、104して正極及び負極としたもの
である。正極及び負極に電圧を印加するときは厚み方向
に伸縮して変位が発生するから、発生した変位を適宜の
手段で被駆動部材に伝達することで被駆動部材の駆動や
位置決めを行うことができる。
【0005】図21は、前記した単位の圧電素子を複数
枚積層して構成した圧電変換素子を使用したアクチエ−
タの一例を示す断面図、図22はその摩擦結合部の構成
を示す断面図である。
枚積層して構成した圧電変換素子を使用したアクチエ−
タの一例を示す断面図、図22はその摩擦結合部の構成
を示す断面図である。
【0006】図21において、111はフレ−ム、11
2、113、114は支持ブロツク、115は駆動軸
で、駆動軸115は支持ブロツク113と支持ブロツク
114により軸方向に移動自在に支持されている。10
0は前記した圧電変換素子で、その一端は支持ブロツク
112に接着固定され、他端は駆動軸115の一端に接
着固定される。駆動軸115は圧電変換素子100の厚
み方向の変位により軸方向(矢印a方向、及びこれと反
対方向)に変位可能に支持されている。
2、113、114は支持ブロツク、115は駆動軸
で、駆動軸115は支持ブロツク113と支持ブロツク
114により軸方向に移動自在に支持されている。10
0は前記した圧電変換素子で、その一端は支持ブロツク
112に接着固定され、他端は駆動軸115の一端に接
着固定される。駆動軸115は圧電変換素子100の厚
み方向の変位により軸方向(矢印a方向、及びこれと反
対方向)に変位可能に支持されている。
【0007】116はスライダブロツクで、横方向に駆
動軸115が貫通している。スライダブロツク116の
駆動軸115が貫通している下部には、図22に示すよ
うに、開口部116aが形成され、駆動軸115の下半
分が露出している。また、この開口部116aには駆動
軸115の下半分に当接するパツド117が嵌挿され、
パツド117には下部に突起117a(図22参照)が
設けられており、パツド117の突起117aが板ばね
118により押し上げられ、パツド117には駆動軸1
15に当接する上向きの付勢力Fが与えられている。
動軸115が貫通している。スライダブロツク116の
駆動軸115が貫通している下部には、図22に示すよ
うに、開口部116aが形成され、駆動軸115の下半
分が露出している。また、この開口部116aには駆動
軸115の下半分に当接するパツド117が嵌挿され、
パツド117には下部に突起117a(図22参照)が
設けられており、パツド117の突起117aが板ばね
118により押し上げられ、パツド117には駆動軸1
15に当接する上向きの付勢力Fが与えられている。
【0008】120は物品を載置するテ−ブルで、スラ
イダブロツク116に小ねじ121で固定されている。
イダブロツク116に小ねじ121で固定されている。
【0009】以上の構成により、パツド117を含むス
ライダブロツク116と駆動軸115とは板ばね118
の付勢力Fにより圧接され、摩擦結合している。
ライダブロツク116と駆動軸115とは板ばね118
の付勢力Fにより圧接され、摩擦結合している。
【0010】次に、その動作を説明する。まず、圧電変
換素子100に緩やかな立上り部分と急速な立下り部分
を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加すると、駆動パルスの
緩やかな立上り部分では、圧電変換素子100が緩やか
に厚み方向に伸び変位し、圧電素子100に結合する駆
動軸115も矢印a方向に緩やかに変位する。このと
き、駆動軸115に摩擦結合したスライダブロツク11
6は摩擦結合力により駆動軸115と共に矢印a方向に
移動する。
換素子100に緩やかな立上り部分と急速な立下り部分
を持つ鋸歯状波駆動パルスを印加すると、駆動パルスの
緩やかな立上り部分では、圧電変換素子100が緩やか
に厚み方向に伸び変位し、圧電素子100に結合する駆
動軸115も矢印a方向に緩やかに変位する。このと
き、駆動軸115に摩擦結合したスライダブロツク11
6は摩擦結合力により駆動軸115と共に矢印a方向に
移動する。
【0011】次に、駆動パルスの急速な立下り部分で
は、圧電変換素子100が急速に厚み方向に縮み変位
し、圧電変換素子100に結合する駆動軸115も矢印
aと反対方向に急速に変位する。このとき、駆動軸11
5に摩擦結合したスライダブロツク116は慣性力によ
り摩擦結合力に打ち勝つて実質的にその位置に留まり、
移動しない。圧電変換素子100に駆動パルスを連続的
に印加することにより、スライダブロツク116、及び
スライダブロツク116に固着されているテ−ブル12
0を連続的に矢印a方向に移動させることができる。
は、圧電変換素子100が急速に厚み方向に縮み変位
し、圧電変換素子100に結合する駆動軸115も矢印
aと反対方向に急速に変位する。このとき、駆動軸11
5に摩擦結合したスライダブロツク116は慣性力によ
り摩擦結合力に打ち勝つて実質的にその位置に留まり、
移動しない。圧電変換素子100に駆動パルスを連続的
に印加することにより、スライダブロツク116、及び
スライダブロツク116に固着されているテ−ブル12
0を連続的に矢印a方向に移動させることができる。
【0012】スライダブロツク116、及びテ−ブル1
20を先と反対方向(矢印aと反対方向)に移動させる
には、圧電変換素子100に印加する鋸歯状波駆動パル
スの波形を変え、急速な立上り部分と緩やかな立下り部
分からなる駆動パルスを印加すれば達成できる。
20を先と反対方向(矢印aと反対方向)に移動させる
には、圧電変換素子100に印加する鋸歯状波駆動パル
スの波形を変え、急速な立上り部分と緩やかな立下り部
分からなる駆動パルスを印加すれば達成できる。
【0013】なお、ここでいう実質的とは、矢印a方向
と、これと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツ
ク116と駆動軸115との間の摩擦結合面に滑りを生
じつつ追動し、駆動時間の差によつて全体として矢印a
方向に移動するものも含まれる。
と、これと反対方向のいずれにおいてもスライダブロツ
ク116と駆動軸115との間の摩擦結合面に滑りを生
じつつ追動し、駆動時間の差によつて全体として矢印a
方向に移動するものも含まれる。
【0014】その他の形状の圧電変換素子としては、単
層の中空円筒状に形成した圧電変換素子がある。図23
は単層の中空円筒状の圧電変換素子の構成の一例を示す
断面図で、単層の中空円筒状の圧電変換素子134の表
面には電極136及び電極137が形成されており、中
空円筒の内面には電極138が形成されている。
層の中空円筒状に形成した圧電変換素子がある。図23
は単層の中空円筒状の圧電変換素子の構成の一例を示す
断面図で、単層の中空円筒状の圧電変換素子134の表
面には電極136及び電極137が形成されており、中
空円筒の内面には電極138が形成されている。
【0015】中空円筒状の圧電変換素子134は、基台
131の左右に設けた支持部材132、133により支
持されており、中空円筒状の圧電変換素子134にはス
ライダ135が適当な摩擦力で摩擦結合している。な
お、133aは圧電変換素子134の一端に嵌合する嵌
合部を備えたプラグで、プラグ133aを支持部材13
3にねじ込むことで、圧電変換素子134を基台131
に固定支持することができる。
131の左右に設けた支持部材132、133により支
持されており、中空円筒状の圧電変換素子134にはス
ライダ135が適当な摩擦力で摩擦結合している。な
お、133aは圧電変換素子134の一端に嵌合する嵌
合部を備えたプラグで、プラグ133aを支持部材13
3にねじ込むことで、圧電変換素子134を基台131
に固定支持することができる。
【0016】この構成において、電極136と電極13
8で構成される第1電極部、電極137と電極138で
構成される第2電極部を、共に予め半径方向に同方向に
分極させておき、この状態で第1電極部及び第2電極部
に互いに逆極性の鋸歯状波パルスを印加すると、鋸歯状
波パルスの緩やかな立上り部分では、第1電極部では伸
び変位が、第2電極部では縮み変位が発生し、スライダ
135を矢印a方向に移動することができる。また、鋸
歯状波パルスの急速な立下り部分では、第1電極部では
急速な縮み変位が、第2電極部では急速な伸び変位が発
生するが、スライダ135は慣性により中空円筒状の圧
電素子134との間の摩擦結合に打ち勝つてその表面を
滑り移動しない。スライダ135の移動を適宜の手段で
被駆動部材に伝達することで被駆動部材の駆動や位置決
めを行うことができる。
8で構成される第1電極部、電極137と電極138で
構成される第2電極部を、共に予め半径方向に同方向に
分極させておき、この状態で第1電極部及び第2電極部
に互いに逆極性の鋸歯状波パルスを印加すると、鋸歯状
波パルスの緩やかな立上り部分では、第1電極部では伸
び変位が、第2電極部では縮み変位が発生し、スライダ
135を矢印a方向に移動することができる。また、鋸
歯状波パルスの急速な立下り部分では、第1電極部では
急速な縮み変位が、第2電極部では急速な伸び変位が発
生するが、スライダ135は慣性により中空円筒状の圧
電素子134との間の摩擦結合に打ち勝つてその表面を
滑り移動しない。スライダ135の移動を適宜の手段で
被駆動部材に伝達することで被駆動部材の駆動や位置決
めを行うことができる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】前記した、従来の単位
の圧電素子を複数枚積層して構成した圧電変換素子は、
単位の圧電素子それぞれの表面に電極を設ける工程、積
層して接着する工程、各層の電極を結線する工程という
繁雑な作業を経て構成されるので、製造コストの高いも
のであつた。
の圧電素子を複数枚積層して構成した圧電変換素子は、
単位の圧電素子それぞれの表面に電極を設ける工程、積
層して接着する工程、各層の電極を結線する工程という
繁雑な作業を経て構成されるので、製造コストの高いも
のであつた。
【0018】また、単層の中空円筒状の圧電変換素子
は、比較的機械的強度が高いという特徴はあるにして
も、発生する変位を大きくするには電界強度を高める必
要がある。従つて、圧電素子に印加する電圧に制約があ
る場合には、圧電変換素子の厚みを薄くして電界強度を
高めなければならない。即ち、発生する変位を大きくし
ようとすると圧電変換素子の機械的強度が低下するとい
う不都合があつた。
は、比較的機械的強度が高いという特徴はあるにして
も、発生する変位を大きくするには電界強度を高める必
要がある。従つて、圧電素子に印加する電圧に制約があ
る場合には、圧電変換素子の厚みを薄くして電界強度を
高めなければならない。即ち、発生する変位を大きくし
ようとすると圧電変換素子の機械的強度が低下するとい
う不都合があつた。
【0019】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を解
決するもので、請求項1の発明は、電極が形成された薄
板状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2
の圧電素子とを積層して構成した積層体を、筒状に巻き
取ることにより形成されたことを特徴とする圧電変換素
子である。
決するもので、請求項1の発明は、電極が形成された薄
板状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2
の圧電素子とを積層して構成した積層体を、筒状に巻き
取ることにより形成されたことを特徴とする圧電変換素
子である。
【0020】そして、前記第1の圧電素子は片面に第1
の電極が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の
電極が形成されたものとし、前記積層体は前記第1の圧
電素子の電極非形成面が第2の圧電素子の電極形成面に
対向するように積層し、この積層体を1又は複数層積層
して構成するとよい。
の電極が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の
電極が形成されたものとし、前記積層体は前記第1の圧
電素子の電極非形成面が第2の圧電素子の電極形成面に
対向するように積層し、この積層体を1又は複数層積層
して構成するとよい。
【0021】また、前記第1の圧電素子の第1の電極は
複数の領域に分割され、分割された複数の電極領域のそ
れぞれと前記第2の圧電素子の第2の電極とで複数の電
極部を構成するようにしてもよい。
複数の領域に分割され、分割された複数の電極領域のそ
れぞれと前記第2の圧電素子の第2の電極とで複数の電
極部を構成するようにしてもよい。
【0022】請求項4の発明は、電極が形成された薄板
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を、積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳むことに
より形成されたことを特徴とする圧電変換素子である。
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を、積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳むことに
より形成されたことを特徴とする圧電変換素子である。
【0023】そして、前記第1の圧電素子は片面に第1
の電極が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の
電極及び第3の電極が形成されたものとし、前記積層体
は前記第1の圧電素子の電極非形成面が第2の圧電素子
の第2の電極形成面に対向するように積層し、この積層
体を1又は複数層積層して構成し、前記第1の圧電素子
の第1の電極と第2の圧電素子の第3の電極とを電気的
に接続して構成するとよい。
の電極が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の
電極及び第3の電極が形成されたものとし、前記積層体
は前記第1の圧電素子の電極非形成面が第2の圧電素子
の第2の電極形成面に対向するように積層し、この積層
体を1又は複数層積層して構成し、前記第1の圧電素子
の第1の電極と第2の圧電素子の第3の電極とを電気的
に接続して構成するとよい。
【0024】また、前記第1の圧電素子の第1の電極及
び第2の圧電素子の第3の電極とは複数の領域に分割さ
れ、分割された複数の電極領域のそれぞれと前記第2の
圧電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成するよう
にしてもよい。
び第2の圧電素子の第3の電極とは複数の領域に分割さ
れ、分割された複数の電極領域のそれぞれと前記第2の
圧電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成するよう
にしてもよい。
【0025】さらに、前記複数の電極部にそれぞれ位相
の異なる交流電圧を印加するときは、圧電変換素子に楕
円振動を発生させることができる。
の異なる交流電圧を印加するときは、圧電変換素子に楕
円振動を発生させることができる。
【0026】請求項8の発明は、電極が形成された薄板
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を筒状に巻き取る
ことにより形成された圧電変換素子と、前記圧電変換素
子に固定結合された駆動軸と、前記駆動軸に摩擦結合さ
れた被駆動部材とを備え、前記圧電変換素子に駆動パル
スを印加することで発生する速度の異なる往復振動によ
り駆動軸に摩擦結合された被駆動部材を駆動することを
特徴とする圧電変換素子を使用したアクチエ−タであ
る。
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を筒状に巻き取る
ことにより形成された圧電変換素子と、前記圧電変換素
子に固定結合された駆動軸と、前記駆動軸に摩擦結合さ
れた被駆動部材とを備え、前記圧電変換素子に駆動パル
スを印加することで発生する速度の異なる往復振動によ
り駆動軸に摩擦結合された被駆動部材を駆動することを
特徴とする圧電変換素子を使用したアクチエ−タであ
る。
【0027】請求項9の発明は、電極が形成された薄板
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を、積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳むことに
より形成された圧電変換素子と、前記圧電変換素子に固
定結合された駆動軸と、前記駆動軸に摩擦結合された被
駆動部材とを備え、前記圧電変換素子に駆動パルスを印
加することで発生する速度の異なる往復振動により駆動
軸に摩擦結合された被駆動部材を駆動することを特徴と
する圧電変換素子を使用したアクチエ−タである。
状の第1の圧電素子と電極が形成された薄板状の第2の
圧電素子とを積層して構成した積層体を、積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳むことに
より形成された圧電変換素子と、前記圧電変換素子に固
定結合された駆動軸と、前記駆動軸に摩擦結合された被
駆動部材とを備え、前記圧電変換素子に駆動パルスを印
加することで発生する速度の異なる往復振動により駆動
軸に摩擦結合された被駆動部材を駆動することを特徴と
する圧電変換素子を使用したアクチエ−タである。
【0028】請求項10の発明は、複数の領域に分割さ
れた第1の電極が形成された薄板状の第1の圧電素子
と、第2の電極が形成された薄板状の第2の圧電素子と
を積層して筒状に形成し、前記第1の圧電素子の分割さ
れた第1電極の複数の電極領域のそれぞれと前記第2の
圧電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成した圧電
変換素子と、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動
部材とを備え、前記複数の電極部にそれぞれ位相の異な
る交流電圧を印加することで圧電変換素子に楕円振動を
発生させ、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部
材を駆動することを特徴とする圧電変換素子を使用した
アクチエ−タである。
れた第1の電極が形成された薄板状の第1の圧電素子
と、第2の電極が形成された薄板状の第2の圧電素子と
を積層して筒状に形成し、前記第1の圧電素子の分割さ
れた第1電極の複数の電極領域のそれぞれと前記第2の
圧電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成した圧電
変換素子と、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動
部材とを備え、前記複数の電極部にそれぞれ位相の異な
る交流電圧を印加することで圧電変換素子に楕円振動を
発生させ、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部
材を駆動することを特徴とする圧電変換素子を使用した
アクチエ−タである。
【0029】請求項11の発明は、複数の領域に分割さ
れた第1の電極が形成された薄板状の第1の圧電素子
と、第2の電極が形成された薄板状の第2の圧電素子と
を積層し、積層体の表面が交互に内外に位置するように
連続して折り畳み形成し、前記第1の圧電素子の分割さ
れた第1の電極の複数の電極領域のそれぞれと第2の圧
電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成した圧電変
換素子と、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部
材とを備え、前記複数の電極部にそれぞれ位相の異なる
交流電圧を印加することで圧電変換素子に楕円振動を発
生させ、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材
を駆動することを特徴とする圧電変換素子を使用したア
クチエ−タである。
れた第1の電極が形成された薄板状の第1の圧電素子
と、第2の電極が形成された薄板状の第2の圧電素子と
を積層し、積層体の表面が交互に内外に位置するように
連続して折り畳み形成し、前記第1の圧電素子の分割さ
れた第1の電極の複数の電極領域のそれぞれと第2の圧
電素子の第2の電極とで複数の電極部を構成した圧電変
換素子と、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部
材とを備え、前記複数の電極部にそれぞれ位相の異なる
交流電圧を印加することで圧電変換素子に楕円振動を発
生させ、前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材
を駆動することを特徴とする圧電変換素子を使用したア
クチエ−タである。
【0030】請求項12の発明は、表裏両面に電極を形
成した薄板状の圧電素子単体を巻き取り或いは折り畳む
ことで複数層の積層構造に形成したことを特徴とする圧
電変換素子である。
成した薄板状の圧電素子単体を巻き取り或いは折り畳む
ことで複数層の積層構造に形成したことを特徴とする圧
電変換素子である。
【0031】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。
明する。
【0032】[第1の実施の形態]図1乃至図3は、こ
の発明の第1の実施の形態の圧電変換素子を説明する図
で、図1は圧電変換素子の外観を示す斜視図、図2は図
1に示す圧電変換素子の断面図、図3は図1に示す圧電
変換素子の製作過程を示す斜視図である。
の発明の第1の実施の形態の圧電変換素子を説明する図
で、図1は圧電変換素子の外観を示す斜視図、図2は図
1に示す圧電変換素子の断面図、図3は図1に示す圧電
変換素子の製作過程を示す斜視図である。
【0033】図3に示すように、圧電変換素子は、ま
ず、2枚の薄板状の圧電素子11及び12の表面にそれ
ぞれ電極11a及び12aを形成し、次に、第1の圧電
素子11の表面電極11aの上に第2の圧電素子12の
電極非形成面を対向させて積層して貼り合わせ、巻き取
つて図1及び図2に示すように円筒状に構成する。
ず、2枚の薄板状の圧電素子11及び12の表面にそれ
ぞれ電極11a及び12aを形成し、次に、第1の圧電
素子11の表面電極11aの上に第2の圧電素子12の
電極非形成面を対向させて積層して貼り合わせ、巻き取
つて図1及び図2に示すように円筒状に構成する。
【0034】図1に示すように、貼り合わせた時に上側
に位置する第2の圧電素子12には、下側に位置する第
1の圧電素子11の素子の電極11aの端部を露出させ
るために端部に切り欠き部12bが形成されており、下
側の素子11の電極11aにリ−ド線を接続することが
できる。
に位置する第2の圧電素子12には、下側に位置する第
1の圧電素子11の素子の電極11aの端部を露出させ
るために端部に切り欠き部12bが形成されており、下
側の素子11の電極11aにリ−ド線を接続することが
できる。
【0035】貼り合わせ巻き取つて円筒状に構成された
圧電素子を焼成し、電極11a及び12aにリ−ド線を
接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、圧
電変換素子10が完成する。
圧電素子を焼成し、電極11a及び12aにリ−ド線を
接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、圧
電変換素子10が完成する。
【0036】圧電素子11及び12の材料としては、P
ZT(PbZrO3 ・PbTiO3)を主成分とする圧
電セラミックスを使用することができる。このようなセ
ラミックス粉体を溶剤、分散剤、バインダ、可塑剤等と
混合し、ブレ−ド等を使用して均一な平面に作成して一
定の厚さに引き伸ばす。溶剤を蒸発させて乾燥すると、
グリ−ンシ−トと呼ばれる柔軟性のある素材を得ること
ができる。このグリ−ンシ−トの表面に電極を印刷等の
手段で形成し、所望の形状に形成して所定の温度で焼成
すると、前記した圧電素子を得ることができる。
ZT(PbZrO3 ・PbTiO3)を主成分とする圧
電セラミックスを使用することができる。このようなセ
ラミックス粉体を溶剤、分散剤、バインダ、可塑剤等と
混合し、ブレ−ド等を使用して均一な平面に作成して一
定の厚さに引き伸ばす。溶剤を蒸発させて乾燥すると、
グリ−ンシ−トと呼ばれる柔軟性のある素材を得ること
ができる。このグリ−ンシ−トの表面に電極を印刷等の
手段で形成し、所望の形状に形成して所定の温度で焼成
すると、前記した圧電素子を得ることができる。
【0037】図4は、第1の実施の形態の圧電変換素子
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
4において、14は基台、15、16、17は支持ブロ
ツク、18は駆動軸で、駆動軸18は、圧電変換素子1
0に発生する軸方向の変位により軸方向(矢印a方向、
及びこれと反対方向)に変位可能に支持ブロツク16と
支持ブロツク17により移動自在に支持されている。
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
4において、14は基台、15、16、17は支持ブロ
ツク、18は駆動軸で、駆動軸18は、圧電変換素子1
0に発生する軸方向の変位により軸方向(矢印a方向、
及びこれと反対方向)に変位可能に支持ブロツク16と
支持ブロツク17により移動自在に支持されている。
【0038】10は、前記した2枚の薄板状の圧電素子
を積層して円筒状に構成した圧電変換素子である。圧電
変換素子10の一端は支持ブロツク15に接着固定さ
れ、他端は駆動軸18の一端に接着固定される。
を積層して円筒状に構成した圧電変換素子である。圧電
変換素子10の一端は支持ブロツク15に接着固定さ
れ、他端は駆動軸18の一端に接着固定される。
【0039】19はスライダブロツクで、スライダブロ
ツク19と駆動軸18とは適当な摩擦力で摩擦結合して
いる。摩擦結合部の構成は、先に従来例として図22に
より説明したと同様の構成を備えている。即ち、スライ
ダブロツク19には駆動軸18が貫通しており、スライ
ダブロツク19の駆動軸18が貫通している下部には、
開口部19aが形成され、駆動軸18の下半分が露出し
ている。また、この開口部19aには駆動軸18の下半
分に当接するパツド20が嵌挿され、パツド20は図示
しない板ばねにより押し上げられていて、駆動軸18と
スライダブロツク19及びパツド20は板ばねの付勢力
により圧接され、適当な摩擦力で摩擦結合している。ま
た、スライダブロツク19には、図示しないテ−ブル等
の被駆動部材が結合される。
ツク19と駆動軸18とは適当な摩擦力で摩擦結合して
いる。摩擦結合部の構成は、先に従来例として図22に
より説明したと同様の構成を備えている。即ち、スライ
ダブロツク19には駆動軸18が貫通しており、スライ
ダブロツク19の駆動軸18が貫通している下部には、
開口部19aが形成され、駆動軸18の下半分が露出し
ている。また、この開口部19aには駆動軸18の下半
分に当接するパツド20が嵌挿され、パツド20は図示
しない板ばねにより押し上げられていて、駆動軸18と
スライダブロツク19及びパツド20は板ばねの付勢力
により圧接され、適当な摩擦力で摩擦結合している。ま
た、スライダブロツク19には、図示しないテ−ブル等
の被駆動部材が結合される。
【0040】その動作は、先に従来例として図21によ
り説明したアクチエ−タと同様であるが、圧電変換素子
10の電極11aと12aの間に数10kHzの鋸歯状
波パルスを印加すると、圧電変換素子10には速度の異
なる軸方向の往復振動が発生し、駆動軸18も同じく往
復振動する。これにより駆動軸18に摩擦結合したスラ
イダブロツク19は、駆動軸上を滑りながら駆動軸の往
復振動の非対称性により速度の遅い振動方向に移動し、
スライダブロツクに結合されたテ−ブル等の被駆動部材
を移動させることができる。
り説明したアクチエ−タと同様であるが、圧電変換素子
10の電極11aと12aの間に数10kHzの鋸歯状
波パルスを印加すると、圧電変換素子10には速度の異
なる軸方向の往復振動が発生し、駆動軸18も同じく往
復振動する。これにより駆動軸18に摩擦結合したスラ
イダブロツク19は、駆動軸上を滑りながら駆動軸の往
復振動の非対称性により速度の遅い振動方向に移動し、
スライダブロツクに結合されたテ−ブル等の被駆動部材
を移動させることができる。
【0041】[第2の実施の形態]第2の実施の形態の
圧電変換素子は、先に従来例として図23に示した中空
円筒状の圧電変換素子に置換できる構成と機能をもつ圧
電変換素子である。
圧電変換素子は、先に従来例として図23に示した中空
円筒状の圧電変換素子に置換できる構成と機能をもつ圧
電変換素子である。
【0042】図5は、第2の実施の形態の圧電変換素子
の構成を示す斜視図で、変換素子を構成する2枚の薄板
状の圧電素子31及び32を積層し、その一部を巻き取
つた状態を示したものである。仕上がつた形状は完全に
巻き上げられて複数の捲回層からなる中空円筒状に構成
される。
の構成を示す斜視図で、変換素子を構成する2枚の薄板
状の圧電素子31及び32を積層し、その一部を巻き取
つた状態を示したものである。仕上がつた形状は完全に
巻き上げられて複数の捲回層からなる中空円筒状に構成
される。
【0043】第1の薄板状の圧電素子31の表面には共
通電極31aを全面に設け、第2の薄板状の圧電素子3
2の表面には第1電極32a及び第2電極32bを所定
の間隔Dを隔てて形成し、次に、第1の圧電素子31の
共通電極31aの上に第2の圧電素子32の電極非形成
面を対向させて積層して貼り合わせ、これを巻き上げて
複数の捲回層からなる中空円筒状の圧電変換素子30に
構成される。
通電極31aを全面に設け、第2の薄板状の圧電素子3
2の表面には第1電極32a及び第2電極32bを所定
の間隔Dを隔てて形成し、次に、第1の圧電素子31の
共通電極31aの上に第2の圧電素子32の電極非形成
面を対向させて積層して貼り合わせ、これを巻き上げて
複数の捲回層からなる中空円筒状の圧電変換素子30に
構成される。
【0044】図5に示すように、貼り合わせた時に上側
に位置する第2の圧電素子32には、下側に位置する第
1の圧電素子31の共通電極31aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部32cが形成されており、下側
の圧電素子31の共通電極31aにリ−ド線を接続する
ことができる。
に位置する第2の圧電素子32には、下側に位置する第
1の圧電素子31の共通電極31aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部32cが形成されており、下側
の圧電素子31の共通電極31aにリ−ド線を接続する
ことができる。
【0045】巻き上げられて円筒状に構成された圧電素
子を焼成し、第1電極32a、第2電極32b及び共通
電極31aにリ−ド線を接続し、第1電極32aと共通
電極31aとの間及び第2電極32bと共通電極31a
との間て所定の直流高電圧を印加して分極させると、圧
電変換素子30が完成する。
子を焼成し、第1電極32a、第2電極32b及び共通
電極31aにリ−ド線を接続し、第1電極32aと共通
電極31aとの間及び第2電極32bと共通電極31a
との間て所定の直流高電圧を印加して分極させると、圧
電変換素子30が完成する。
【0046】圧電素子31及び32の材料及び製法は、
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
【0047】図6は、第2の実施の形態の圧電変換素子
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
6において、34は基台、35、36は支持ブロツク
で、前記した中空円筒状に構成された圧電変換素子30
の両端が支持ブロツク35及び36により固定支持され
る。なお、圧電変換素子30を支持ブロツク35、36
に固定支持する手段は、先に従来例として図23に示し
たように、圧電変換素子30の端部にプラグを嵌合さ
せ、プラグを支持部材にねじ込むなどの手段、その他適
宜の手段を採用することができる。中空円筒状の圧電変
換素子30の上にはスライダ37が適当な摩擦力で摩擦
結合している。
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
6において、34は基台、35、36は支持ブロツク
で、前記した中空円筒状に構成された圧電変換素子30
の両端が支持ブロツク35及び36により固定支持され
る。なお、圧電変換素子30を支持ブロツク35、36
に固定支持する手段は、先に従来例として図23に示し
たように、圧電変換素子30の端部にプラグを嵌合さ
せ、プラグを支持部材にねじ込むなどの手段、その他適
宜の手段を採用することができる。中空円筒状の圧電変
換素子30の上にはスライダ37が適当な摩擦力で摩擦
結合している。
【0048】この構成において、第1の圧電素子31の
表面の共通電極31aと第2の圧電素子32の第1電極
32aで構成される第1電極部、第1の圧電素子31の
共通電極31aと第2の圧電素子32の電極32bで構
成される第2電極部に互いに逆極性の鋸歯状波パルスを
印加すると、鋸歯状波パルスの緩やかな立上り部分で
は、第1電極部では伸び変位が、第2電極部では縮み変
位が発生し、スライダ37を矢印a方向に移動すること
ができる。
表面の共通電極31aと第2の圧電素子32の第1電極
32aで構成される第1電極部、第1の圧電素子31の
共通電極31aと第2の圧電素子32の電極32bで構
成される第2電極部に互いに逆極性の鋸歯状波パルスを
印加すると、鋸歯状波パルスの緩やかな立上り部分で
は、第1電極部では伸び変位が、第2電極部では縮み変
位が発生し、スライダ37を矢印a方向に移動すること
ができる。
【0049】また、鋸歯状波パルスの急速な立下り部分
では、第1電極部では急速な縮み変位が、第2電極部で
は急速な伸び変位が発生するが、スライダ37は慣性に
より中空円筒状の圧電素子30との間の摩擦結合に打ち
勝つてその表面を滑り移動しない。スライダ37の移動
を適宜の手段で被駆動部材に伝達することで被駆動部材
の駆動や位置決めを行うことができる。
では、第1電極部では急速な縮み変位が、第2電極部で
は急速な伸び変位が発生するが、スライダ37は慣性に
より中空円筒状の圧電素子30との間の摩擦結合に打ち
勝つてその表面を滑り移動しない。スライダ37の移動
を適宜の手段で被駆動部材に伝達することで被駆動部材
の駆動や位置決めを行うことができる。
【0050】この構成では、圧電変換素子と駆動軸との
接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、圧電変
換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大きく、
また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点があ
る。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚みが薄
いから電界強度を高めることが容易であり、大きな変位
を容易に発生させることができる。
接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、圧電変
換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大きく、
また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点があ
る。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚みが薄
いから電界強度を高めることが容易であり、大きな変位
を容易に発生させることができる。
【0051】[第3の実施の形態]第3の実施の形態の
圧電変換素子は、先に説明した第2の実施の形態のもの
に類似した構成を備えているが、より大きな軸方向変位
を発生することができる構成としたものである。
圧電変換素子は、先に説明した第2の実施の形態のもの
に類似した構成を備えているが、より大きな軸方向変位
を発生することができる構成としたものである。
【0052】図7は、第3の実施の形態の圧電変換素子
の構成を示す斜視図で、変換素子を構成する2枚の薄板
状の圧電素子41及び42を積層し、その一部を巻き取
つた状態を示したものである。仕上がつた形状は完全に
巻き上げられて複数の捲回層からなる中空円筒状に構成
される。
の構成を示す斜視図で、変換素子を構成する2枚の薄板
状の圧電素子41及び42を積層し、その一部を巻き取
つた状態を示したものである。仕上がつた形状は完全に
巻き上げられて複数の捲回層からなる中空円筒状に構成
される。
【0053】第1の薄板状の圧電素子41の表面には共
通電極41aを全面に設け、第2の薄板状の圧電素子4
2の表面には第1電極42a及び第2電極42bを所定
の間隔D隔てて形成し、次に、第1の圧電素子41の共
通電極41aの上に第2の圧電素子42の電極非形成面
を対向させて積層して貼り合わせ、これを巻き上げて複
数の捲回層からなる中空円筒状の圧電変換素子40に構
成される。
通電極41aを全面に設け、第2の薄板状の圧電素子4
2の表面には第1電極42a及び第2電極42bを所定
の間隔D隔てて形成し、次に、第1の圧電素子41の共
通電極41aの上に第2の圧電素子42の電極非形成面
を対向させて積層して貼り合わせ、これを巻き上げて複
数の捲回層からなる中空円筒状の圧電変換素子40に構
成される。
【0054】図7に示すように、貼り合わせた時に上側
に位置する第2の圧電素子42には、下側に位置する第
1の圧電素子41の共通電極41aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部42cが形成されており、下側
の圧電素子41の共通電極41aにリ−ド線を接続する
ことができる。
に位置する第2の圧電素子42には、下側に位置する第
1の圧電素子41の共通電極41aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部42cが形成されており、下側
の圧電素子41の共通電極41aにリ−ド線を接続する
ことができる。
【0055】また、第2の薄板状の圧電素子42の表面
の第1電極42a及び第2電極42bの幅h1 は、圧電
素子41及び42を積層して巻き上げて中空円筒状に構
成したときの第1及び第2の電極42a、42bの円筒
軸方向の長さになるもので、この幅h1 を前記した第2
の実施の形態の電極幅よりも大きく構成する。また、第
2の圧電素子42の電極42a及び42bが形成されて
いない中央部分42dに延長部42eを形成しておき、
圧電素子を巻き上げて中空円筒状に構成したとき、圧電
変換素子40の中央部分に太径の摩擦結合部42fを構
成する(図8参照)。なお、摩擦結合部42fはスライ
ダ47と摩擦結合する部分である。
の第1電極42a及び第2電極42bの幅h1 は、圧電
素子41及び42を積層して巻き上げて中空円筒状に構
成したときの第1及び第2の電極42a、42bの円筒
軸方向の長さになるもので、この幅h1 を前記した第2
の実施の形態の電極幅よりも大きく構成する。また、第
2の圧電素子42の電極42a及び42bが形成されて
いない中央部分42dに延長部42eを形成しておき、
圧電素子を巻き上げて中空円筒状に構成したとき、圧電
変換素子40の中央部分に太径の摩擦結合部42fを構
成する(図8参照)。なお、摩擦結合部42fはスライ
ダ47と摩擦結合する部分である。
【0056】巻き上げられて円筒状に構成された圧電素
子を焼成し、電極41a、42a及び42bにリ−ド線
を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、
圧電変換素子40が完成する。
子を焼成し、電極41a、42a及び42bにリ−ド線
を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させると、
圧電変換素子40が完成する。
【0057】圧電素子41及び42の材料及び製法は、
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
【0058】図8は、第3の実施の形態の圧電変換素子
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
8において、44は基台、45、46は支持ブロツク
で、前記した中空円筒状に構成された圧電変換素子40
の両端が支持ブロツク45及び46により固定支持され
る。なお、圧電変換素子40を支持ブロツク45、46
に固定支持する手段は、先に従来例として図22に示し
たように、圧電変換素子40の端部にプラグを嵌合さ
せ、プラグを支持部材にねじ込むなどの手段、その他適
宜の手段を採用することができる。圧電変換素子40の
中央部分に形成された太径の摩擦結合部42fには、ス
ライダ47が適当な摩擦力で摩擦結合している。
を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。図
8において、44は基台、45、46は支持ブロツク
で、前記した中空円筒状に構成された圧電変換素子40
の両端が支持ブロツク45及び46により固定支持され
る。なお、圧電変換素子40を支持ブロツク45、46
に固定支持する手段は、先に従来例として図22に示し
たように、圧電変換素子40の端部にプラグを嵌合さ
せ、プラグを支持部材にねじ込むなどの手段、その他適
宜の手段を採用することができる。圧電変換素子40の
中央部分に形成された太径の摩擦結合部42fには、ス
ライダ47が適当な摩擦力で摩擦結合している。
【0059】この構成において、第1の圧電素子41の
表面の共通電極41aと第2の圧電素子42の第1電極
42aで構成される第1電極部、第1の圧電素子41の
共通電極41aと第2の圧電素子42の第2電極42b
で構成される第2電極部に互いに逆極性の鋸歯状波パル
スを印加すると、鋸歯状波パルスの緩やかな立上り部分
では第1電極部では伸び変位が、第2電極部では縮み変
位が発生し、圧電素子40の摩擦結合部42fに摩擦結
合しているスライダ47を矢印a方向に移動することが
できる。
表面の共通電極41aと第2の圧電素子42の第1電極
42aで構成される第1電極部、第1の圧電素子41の
共通電極41aと第2の圧電素子42の第2電極42b
で構成される第2電極部に互いに逆極性の鋸歯状波パル
スを印加すると、鋸歯状波パルスの緩やかな立上り部分
では第1電極部では伸び変位が、第2電極部では縮み変
位が発生し、圧電素子40の摩擦結合部42fに摩擦結
合しているスライダ47を矢印a方向に移動することが
できる。
【0060】また、鋸歯状波パルスの急速な立下り部分
では、第1電極部では急速な縮み変位が、第2電極部で
は急速な伸び変位が発生するが、スライダ47は慣性に
より圧電素子40の摩擦結合部42fとの間の摩擦結合
に打ち勝つてその表面を滑り移動しない。スライダ47
の移動を適宜の手段で被駆動部材に伝達することで被駆
動部材の駆動や位置決めを行うことができる。
では、第1電極部では急速な縮み変位が、第2電極部で
は急速な伸び変位が発生するが、スライダ47は慣性に
より圧電素子40の摩擦結合部42fとの間の摩擦結合
に打ち勝つてその表面を滑り移動しない。スライダ47
の移動を適宜の手段で被駆動部材に伝達することで被駆
動部材の駆動や位置決めを行うことができる。
【0061】この構成では、前記した第2の実施の形態
のものと同様に、圧電変換素子と駆動軸との接着接合が
不要で、組み立てが容易であるほか、圧電変換素子の両
端を固定支持するので機械的強度が大きく、軸に垂直な
方向の振動が発生しにくい利点がある。また、圧電変換
素子が積層構造で各素子の厚みが薄いから電界強度を高
めることが容易であり、大きな変位を容易に発生させる
ことができる。
のものと同様に、圧電変換素子と駆動軸との接着接合が
不要で、組み立てが容易であるほか、圧電変換素子の両
端を固定支持するので機械的強度が大きく、軸に垂直な
方向の振動が発生しにくい利点がある。また、圧電変換
素子が積層構造で各素子の厚みが薄いから電界強度を高
めることが容易であり、大きな変位を容易に発生させる
ことができる。
【0062】さらに、この構成では、第2の実施の形態
のものよりも電極42a及び42bの幅h1 を広く取る
ことができるので、印加する駆動パルス電圧に対する発
生変位が大きいため、より高速で駆動することができ
る。
のものよりも電極42a及び42bの幅h1 を広く取る
ことができるので、印加する駆動パルス電圧に対する発
生変位が大きいため、より高速で駆動することができ
る。
【0063】[第4の実施の形態]第4の実施の形態の
圧電変換素子は、先に説明した第2の実施の形態のもの
において説明した中空円筒状の圧電変換素子を中央で折
り曲げた構成のもので、折り曲げ部分に楕円振動を発生
させることができるものである。
圧電変換素子は、先に説明した第2の実施の形態のもの
において説明した中空円筒状の圧電変換素子を中央で折
り曲げた構成のもので、折り曲げ部分に楕円振動を発生
させることができるものである。
【0064】図9は、第4の実施の形態の圧電変換素子
の構成を示す斜視図で、変換素子は先に第2の実施の形
態で説明したものと同じく、第1の薄板状の圧電素子5
1の表面には共通電極51aを全面に設け、第2の薄板
状の圧電素子52の表面には第1電極52a及び第2電
極52bを所定の間隔を隔てて形成し、次に、第1の圧
電素子51の共通電極51aの上に第2の圧電素子52
の電極非形成面を対向させて積層して貼り合わせ、これ
を巻き上げて複数捲回層の中空円筒状の素子に構成す
る。
の構成を示す斜視図で、変換素子は先に第2の実施の形
態で説明したものと同じく、第1の薄板状の圧電素子5
1の表面には共通電極51aを全面に設け、第2の薄板
状の圧電素子52の表面には第1電極52a及び第2電
極52bを所定の間隔を隔てて形成し、次に、第1の圧
電素子51の共通電極51aの上に第2の圧電素子52
の電極非形成面を対向させて積層して貼り合わせ、これ
を巻き上げて複数捲回層の中空円筒状の素子に構成す
る。
【0065】図9に示すように、貼り合わせた時に上側
に位置する第2の圧電素子52には、下側に位置する第
1の圧電素子51の共通電極51aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部52cが形成されており、下側
の圧電素子51の共通電極51aにリ−ド線を接続する
ことができる。
に位置する第2の圧電素子52には、下側に位置する第
1の圧電素子51の共通電極51aの端部を露出させる
ために端部に切り欠き部52cが形成されており、下側
の圧電素子51の共通電極51aにリ−ド線を接続する
ことができる。
【0066】次に、この素子を中央附近の折り曲げ部5
3で折り曲げて図9に示すような形状に形成し、これを
焼成し、共通電極51a、第1電極52a及び第2電極
52bにリ−ド線を接続して所定の直流高電圧を印加し
て分極させると、圧電変換素子50が完成する。折り曲
げ部53には図示しない圧接などの適宜の手段で被駆動
部材57(図10参照)を摩擦結合させる。
3で折り曲げて図9に示すような形状に形成し、これを
焼成し、共通電極51a、第1電極52a及び第2電極
52bにリ−ド線を接続して所定の直流高電圧を印加し
て分極させると、圧電変換素子50が完成する。折り曲
げ部53には図示しない圧接などの適宜の手段で被駆動
部材57(図10参照)を摩擦結合させる。
【0067】圧電素子51及び52の材料及び製法は、
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
【0068】図10は、第4の実施の形態の圧電変換素
子を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。
図10において、54は基台で左右の支持ブロツク5
5、56により圧電変換素子50の両端を固定支持す
る。
子を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図である。
図10において、54は基台で左右の支持ブロツク5
5、56により圧電変換素子50の両端を固定支持す
る。
【0069】この構成において、第1の薄板状の圧電素
子51の表面の共通電極51aと第2の圧電素子52の
第1電極52aで構成される第1電極部、第1の圧電素
子51の共通電極51aと第2の圧電素子52の第2電
極52bで構成される第2電極部に互いに位相の異なる
正弦波電圧を印加すると、圧電変換素子50の折り曲げ
部53に楕円振動が発生するので、折り曲げ部53に摩
擦結合された被駆動部材57を駆動することができる。
子51の表面の共通電極51aと第2の圧電素子52の
第1電極52aで構成される第1電極部、第1の圧電素
子51の共通電極51aと第2の圧電素子52の第2電
極52bで構成される第2電極部に互いに位相の異なる
正弦波電圧を印加すると、圧電変換素子50の折り曲げ
部53に楕円振動が発生するので、折り曲げ部53に摩
擦結合された被駆動部材57を駆動することができる。
【0070】第4の実施の形態のものは、先に説明した
第2の実施の形態のものと同様に、圧電変換素子と駆動
軸との接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、
圧電変換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大
きく、また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点
がある。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚み
が薄いから電界強度を高めることが比較的容易であり、
大きな変位を容易に発生させることができる。
第2の実施の形態のものと同様に、圧電変換素子と駆動
軸との接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、
圧電変換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大
きく、また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点
がある。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚み
が薄いから電界強度を高めることが比較的容易であり、
大きな変位を容易に発生させることができる。
【0071】[第5の実施の形態]第5の実施の形態の
圧電変換素子は、先に説明した第4の実施の形態のもの
を2次元化したものである。
圧電変換素子は、先に説明した第4の実施の形態のもの
を2次元化したものである。
【0072】図11は、第5の実施の形態の圧電変換素
子の製作過程を示す斜視図で、略正方形の第1の薄板状
の圧電素子61の表面には共通電極61aを全面に設
け、第2の薄板状の圧電素子62の表面には、90°ず
つ向きを変えた4個の第1電極62a、第2電極62
b、第3電極62c及び第4電極62dを相互に所定の
間隔を隔てて形成する。
子の製作過程を示す斜視図で、略正方形の第1の薄板状
の圧電素子61の表面には共通電極61aを全面に設
け、第2の薄板状の圧電素子62の表面には、90°ず
つ向きを変えた4個の第1電極62a、第2電極62
b、第3電極62c及び第4電極62dを相互に所定の
間隔を隔てて形成する。
【0073】次に、第1の薄板状の圧電素子61の共通
電極61aの上に第2の薄板状の圧電素子62の電極非
形成面を対向させて積層して貼り合わせ、第1電極62
a乃至第4電極62dの形成された各要素63a、63
b、63c及び63dの間に切り込みを入れ、各要素6
3a、63b、63c及び63dをそれぞれ巻き上げ、
同一平面上で90°ずつ角度の異なる4個の中空円筒状
の圧電素子63a、63b、63c及び63dを構成す
る。4個の中空円筒状の圧電素子63a乃至63dは、
圧電素子の中央部分63eで結合されている。
電極61aの上に第2の薄板状の圧電素子62の電極非
形成面を対向させて積層して貼り合わせ、第1電極62
a乃至第4電極62dの形成された各要素63a、63
b、63c及び63dの間に切り込みを入れ、各要素6
3a、63b、63c及び63dをそれぞれ巻き上げ、
同一平面上で90°ずつ角度の異なる4個の中空円筒状
の圧電素子63a、63b、63c及び63dを構成す
る。4個の中空円筒状の圧電素子63a乃至63dは、
圧電素子の中央部分63eで結合されている。
【0074】次に、上記した中央部分63eで結合され
た4個の中空円筒状の圧電素子63a乃至63dの各圧
電素子を中央部分63eから所定の角度で折り曲げて図
12に示すような形状に形成し、これを焼成し、共通電
極61a、及び第1電極62a乃至第4電極62dにリ
−ド線を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させ
ると、圧電変換素子60が完成する。中央部分63eに
は図示しない圧接などの適宜の手段で被駆動部材67
(図13参照)を摩擦結合させる。
た4個の中空円筒状の圧電素子63a乃至63dの各圧
電素子を中央部分63eから所定の角度で折り曲げて図
12に示すような形状に形成し、これを焼成し、共通電
極61a、及び第1電極62a乃至第4電極62dにリ
−ド線を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させ
ると、圧電変換素子60が完成する。中央部分63eに
は図示しない圧接などの適宜の手段で被駆動部材67
(図13参照)を摩擦結合させる。
【0075】圧電素子61及び62の材料及び製法は、
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
【0076】この構成においては、4個の中空円筒状の
圧電素子63a、63b、63c及び63dは同一平面
上で90°間隔で配置される。即ち、圧電素子63aと
63cとはX軸方向の平面上に配置され、圧電素子63
bと63dとはY軸方向の平面上に配置されるから、X
Y軸アクチエ−タを構成することができる。
圧電素子63a、63b、63c及び63dは同一平面
上で90°間隔で配置される。即ち、圧電素子63aと
63cとはX軸方向の平面上に配置され、圧電素子63
bと63dとはY軸方向の平面上に配置されるから、X
Y軸アクチエ−タを構成することができる。
【0077】図13は、第5の実施の形態の圧電変換素
子を使用したXY軸アクチエ−タの構成を示す断面図
で、図13ではそのX軸方向の断面図を示す。Y軸方向
についても全く同様の構成となる。図13において、6
4は基台で、そのX軸方向端部に支持ブロツク65、6
6が設けられており、支持ブロツク65、66により圧
電変換素子60の圧電素子63aと63cの端部が固定
支持される。また、基台64には、図示されていないが
Y軸方向端部にも支持ブロツク65、66が設けられて
おり、支持ブロツク65、66により圧電変換素子60
の圧電素子63bと63dの端部が固定支持される。
子を使用したXY軸アクチエ−タの構成を示す断面図
で、図13ではそのX軸方向の断面図を示す。Y軸方向
についても全く同様の構成となる。図13において、6
4は基台で、そのX軸方向端部に支持ブロツク65、6
6が設けられており、支持ブロツク65、66により圧
電変換素子60の圧電素子63aと63cの端部が固定
支持される。また、基台64には、図示されていないが
Y軸方向端部にも支持ブロツク65、66が設けられて
おり、支持ブロツク65、66により圧電変換素子60
の圧電素子63bと63dの端部が固定支持される。
【0078】X軸方向の移動では圧電素子63aと63
cとを駆動すればよく、圧電素子63aの共通電極61
aと第1電極62aで構成される第1電極部、圧電素子
63cの共通電極61aと第3電極62cで構成される
第3電極部に位相の異なる正弦波電圧を印加すると、圧
電変換素子60の中央部分63eにX軸方向の振動が発
生するので、中央部分63eに摩擦結合された被駆動部
材67をX軸方向に駆動することができる。
cとを駆動すればよく、圧電素子63aの共通電極61
aと第1電極62aで構成される第1電極部、圧電素子
63cの共通電極61aと第3電極62cで構成される
第3電極部に位相の異なる正弦波電圧を印加すると、圧
電変換素子60の中央部分63eにX軸方向の振動が発
生するので、中央部分63eに摩擦結合された被駆動部
材67をX軸方向に駆動することができる。
【0079】また、Y軸方向の移動では圧電素子63b
と63dとを駆動すればよく、圧電素子63bの共通電
極61aと第2電極62bで構成される第2電極部、圧
電素子63dの共通電極61aと第4電極62dで構成
される第4電極部に位相の異なる正弦波電圧を印加する
と、圧電変換素子60の中央部分63eにY軸方向の振
動が発生するので、中央部分63eに摩擦結合された被
駆動部材67をY軸方向に駆動することができる。
と63dとを駆動すればよく、圧電素子63bの共通電
極61aと第2電極62bで構成される第2電極部、圧
電素子63dの共通電極61aと第4電極62dで構成
される第4電極部に位相の異なる正弦波電圧を印加する
と、圧電変換素子60の中央部分63eにY軸方向の振
動が発生するので、中央部分63eに摩擦結合された被
駆動部材67をY軸方向に駆動することができる。
【0080】第5の実施の形態のものも、先に説明した
第2の実施の形態のものと同様に、圧電変換素子と駆動
軸との接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、
圧電変換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大
きく、また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点
がある。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚み
が薄いから電界強度を高めることが比較的容易であり、
大きな変位を容易に発生させることができる。
第2の実施の形態のものと同様に、圧電変換素子と駆動
軸との接着接合が不要で、組み立てが容易であるほか、
圧電変換素子の両端を固定支持するので機械的強度が大
きく、また、軸に垂直な方向の振動が発生しにくい利点
がある。また、圧電変換素子が積層構造で各素子の厚み
が薄いから電界強度を高めることが比較的容易であり、
大きな変位を容易に発生させることができる。
【0081】[第6の実施の形態]先に説明した第1乃
至第5の実施の形態のものが第1の薄板状の圧電素子と
第2の薄板状の圧電素子とを積層したものを巻き上げて
構成されているのに対し、第6の実施の形態の圧電変換
素子は、第1の薄板状の圧電素子と第2の薄板状の圧電
素子とを積層した素子を折り畳んで構成したものであ
る。
至第5の実施の形態のものが第1の薄板状の圧電素子と
第2の薄板状の圧電素子とを積層したものを巻き上げて
構成されているのに対し、第6の実施の形態の圧電変換
素子は、第1の薄板状の圧電素子と第2の薄板状の圧電
素子とを積層した素子を折り畳んで構成したものであ
る。
【0082】即ち、図14は第1の薄板状の圧電素子と
第2の薄板状の圧電素子とを積層した素子の構成を示す
斜視図で、図14において、第1の薄板状の圧電素子7
1にはその上面に共通電極71aが形成され、また、圧
電素子71の下面にも電極71bが形成されており、第
2の薄板状の圧電素子72にはその上面に電極72aが
形成されており、圧電素子71の共通電極71aの上に
圧電素子72の電極非形成面を対向させて積層して接着
したものである。
第2の薄板状の圧電素子とを積層した素子の構成を示す
斜視図で、図14において、第1の薄板状の圧電素子7
1にはその上面に共通電極71aが形成され、また、圧
電素子71の下面にも電極71bが形成されており、第
2の薄板状の圧電素子72にはその上面に電極72aが
形成されており、圧電素子71の共通電極71aの上に
圧電素子72の電極非形成面を対向させて積層して接着
したものである。
【0083】図15は上記した積層した素子を折り畳ん
で構成した圧電変換素子70を示す斜視図で、上記した
積層した素子を、その積層体に表面が交互に内外に位置
するように連続して折り畳み形成する。そして、圧電素
子72の上面電極72aと圧電素子71の下面電極71
bとを電気的に結合して第1電極73(=72a+71
b)を構成する。この圧電素子を焼成し、第1電極73
と共通電極71aとにリ−ド線を接続して所定の直流高
電圧を印加して分極させると、図15に示す形状の圧電
変換素子70が完成する。
で構成した圧電変換素子70を示す斜視図で、上記した
積層した素子を、その積層体に表面が交互に内外に位置
するように連続して折り畳み形成する。そして、圧電素
子72の上面電極72aと圧電素子71の下面電極71
bとを電気的に結合して第1電極73(=72a+71
b)を構成する。この圧電素子を焼成し、第1電極73
と共通電極71aとにリ−ド線を接続して所定の直流高
電圧を印加して分極させると、図15に示す形状の圧電
変換素子70が完成する。
【0084】圧電素子71及び72の材料及び製法は、
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
第1の実施の形態で説明したものと同様であるから、説
明を省略する。
【0085】図15に示す形状の圧電変換素子70は、
先に説明した第1の実施の形態の圧電変換素子10に置
換して使用することができる。
先に説明した第1の実施の形態の圧電変換素子10に置
換して使用することができる。
【0086】即ち、圧電変換素子70の第1電極73
(=72a+71b)と共通電極71aとの間に数10
kHzの鋸歯状波パルスを印加すると、圧電変換素子7
0には速度も異なる軸方向の往復振動が発生し、先に説
明した第1の実施の形態と同様に、圧電変換素子70に
固定結合された図示しない駆動軸を振動させ、駆動軸に
摩擦結合したスライダブロツクを駆動軸の往復振動の非
対称性により速度の遅い振動方向に移動させ、スライダ
ブロツクに結合されたテ−ブル等の被駆動部材を移動さ
せることができる。
(=72a+71b)と共通電極71aとの間に数10
kHzの鋸歯状波パルスを印加すると、圧電変換素子7
0には速度も異なる軸方向の往復振動が発生し、先に説
明した第1の実施の形態と同様に、圧電変換素子70に
固定結合された図示しない駆動軸を振動させ、駆動軸に
摩擦結合したスライダブロツクを駆動軸の往復振動の非
対称性により速度の遅い振動方向に移動させ、スライダ
ブロツクに結合されたテ−ブル等の被駆動部材を移動さ
せることができる。
【0087】図16も、第1の薄板状の圧電素子と第2
の薄板状の圧電素子とを積層したものを折り畳んで構成
した圧電変換素子75の構成を示す斜視図である。
の薄板状の圧電素子とを積層したものを折り畳んで構成
した圧電変換素子75の構成を示す斜視図である。
【0088】この構成では、圧電素子の積層構造の断面
を示す図17に示すように、第1の薄板状の圧電素子7
6の上面に共通電極76aが形成され、圧電素子76の
下面にも電極76cと電極76dが所定の間隔を隔てて
形成されている。また、第2の薄板状の圧電素子77に
はその上面に電極77aと電極77bが所定の間隔Dを
隔てて形成されている。
を示す図17に示すように、第1の薄板状の圧電素子7
6の上面に共通電極76aが形成され、圧電素子76の
下面にも電極76cと電極76dが所定の間隔を隔てて
形成されている。また、第2の薄板状の圧電素子77に
はその上面に電極77aと電極77bが所定の間隔Dを
隔てて形成されている。
【0089】上記した第1の圧電素子76の共通電極7
6aの上に第2の圧電素子77の電極非形成面を対向さ
せて積層して接着し(図17参照)、その積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳み形成す
る(図16参照)。そして、第2の圧電素子77の上面
の電極77aと第1の圧電素子76の下面の電極76c
とを電気的に結合して第1電極78(=77a+76
c)を構成し、第2の圧電素子77の電極77bと圧電
素子76の下面の電極76dとを電気的に結合して第2
電極79(=77b+76d)を構成する。
6aの上に第2の圧電素子77の電極非形成面を対向さ
せて積層して接着し(図17参照)、その積層体の表面
が交互に内外に位置するように連続して折り畳み形成す
る(図16参照)。そして、第2の圧電素子77の上面
の電極77aと第1の圧電素子76の下面の電極76c
とを電気的に結合して第1電極78(=77a+76
c)を構成し、第2の圧電素子77の電極77bと圧電
素子76の下面の電極76dとを電気的に結合して第2
電極79(=77b+76d)を構成する。
【0090】この圧電素子を焼成し、第1電極78と共
通電極76a、第2電極79と共通電極76aとにリ−
ド線を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させる
と、図16に示す形状の圧電変換素子75が完成する。
通電極76a、第2電極79と共通電極76aとにリ−
ド線を接続して所定の直流高電圧を印加して分極させる
と、図16に示す形状の圧電変換素子75が完成する。
【0091】図16に示す形状の圧電変換素子75は、
先に説明した第2の実施の形態の圧電変換素子30に置
換して使用することができる。その動作や用途は、第2
の実施の形態のものと変わらないので説明を省略する。
先に説明した第2の実施の形態の圧電変換素子30に置
換して使用することができる。その動作や用途は、第2
の実施の形態のものと変わらないので説明を省略する。
【0092】図18も、第1の薄板状の圧電素子と第2
の薄板状の圧電素子とを積層したものを折り畳んで構成
した圧電変換素子80の構成を示す斜視図で、図16、
図17に示す構成に類似した構成を備えている。
の薄板状の圧電素子とを積層したものを折り畳んで構成
した圧電変換素子80の構成を示す斜視図で、図16、
図17に示す構成に類似した構成を備えている。
【0093】この構成では、第1の薄板状の圧電素子7
6の上面に共通電極76aが形成され、圧電素子76の
下面にも電極76cと電極76dが所定の間隔を隔てて
形成されている。また、第2の薄板状の圧電素子77に
はその上面に電極77aと電極77bが所定の間隔Dを
隔てて形成されている点では、図16、図17に示す構
成と同じである。
6の上面に共通電極76aが形成され、圧電素子76の
下面にも電極76cと電極76dが所定の間隔を隔てて
形成されている。また、第2の薄板状の圧電素子77に
はその上面に電極77aと電極77bが所定の間隔Dを
隔てて形成されている点では、図16、図17に示す構
成と同じである。
【0094】しかし、図18に示す構成では、第1の圧
電素子76の下面の所定の間隔Dを隔てて形成されてい
る電極76cと電極76dの幅h1 、及び第2の圧電素
子77の上面の所定の間隔を隔てて形成されている電極
77aと電極77bの幅h1が図16に示す構成の電極
幅よりも広く形成され、また、第2の圧電素子77の中
央部分77dに延長部77eが形成され、圧電素子を折
り畳んだとき、圧電変換素子80の中央部分に厚みの大
きい摩擦結合部77fが形成されるように構成されてい
る点で、図16、図17に示す構成と相違している。摩
擦結合部77fは図示しないスライダと摩擦結合する部
分である。
電素子76の下面の所定の間隔Dを隔てて形成されてい
る電極76cと電極76dの幅h1 、及び第2の圧電素
子77の上面の所定の間隔を隔てて形成されている電極
77aと電極77bの幅h1が図16に示す構成の電極
幅よりも広く形成され、また、第2の圧電素子77の中
央部分77dに延長部77eが形成され、圧電素子を折
り畳んだとき、圧電変換素子80の中央部分に厚みの大
きい摩擦結合部77fが形成されるように構成されてい
る点で、図16、図17に示す構成と相違している。摩
擦結合部77fは図示しないスライダと摩擦結合する部
分である。
【0095】図18に示す形状の圧電変換素子80は、
先に説明した第3の実施の形態の圧電変換素子40に置
換して使用することができる。図18では図示されてい
ないが、摩擦結合部77fには図8(第3の実施の形
態)で符号47で示すようなスライダが適当な摩擦力で
摩擦結合しており、圧電変換素子80の伸縮変位により
摩擦結合部77fに摩擦結合しているスライダを所定方
向に移動させることができる。その動作や用途は、第3
の実施の形態のものと変わらないので説明を省略する。
先に説明した第3の実施の形態の圧電変換素子40に置
換して使用することができる。図18では図示されてい
ないが、摩擦結合部77fには図8(第3の実施の形
態)で符号47で示すようなスライダが適当な摩擦力で
摩擦結合しており、圧電変換素子80の伸縮変位により
摩擦結合部77fに摩擦結合しているスライダを所定方
向に移動させることができる。その動作や用途は、第3
の実施の形態のものと変わらないので説明を省略する。
【0096】図19は、図14に示す第1の薄板状の圧
電素子と第2の薄板状の圧電素子とを積層した素子の構
成の他の例を示す斜視図で、一枚の薄板状の圧電素子を
2つに折り畳んで構成したものである。図19におい
て、一枚の薄板状の圧電素子91にはその上面に電極9
1aが形成され、その裏面にも電極91bが形成され、
これを部分92で2つに折り畳んで構成する。この構成
によれば、先に説明した図15に示す構成のものにおい
て、圧電素子72の上面電極72aと圧電素子71の下
面電極71bと電気的に結合する工程を必要としない。
電素子と第2の薄板状の圧電素子とを積層した素子の構
成の他の例を示す斜視図で、一枚の薄板状の圧電素子を
2つに折り畳んで構成したものである。図19におい
て、一枚の薄板状の圧電素子91にはその上面に電極9
1aが形成され、その裏面にも電極91bが形成され、
これを部分92で2つに折り畳んで構成する。この構成
によれば、先に説明した図15に示す構成のものにおい
て、圧電素子72の上面電極72aと圧電素子71の下
面電極71bと電気的に結合する工程を必要としない。
【0097】また、図19に示す圧電素子の構成は、図
16、図18に示す圧電素子の構成にも適用できること
は言うまでもなく、また、図1、図5等に示す圧電素子
の構成にも適用することができる。
16、図18に示す圧電素子の構成にも適用できること
は言うまでもなく、また、図1、図5等に示す圧電素子
の構成にも適用することができる。
【0098】
【発明の効果】以上説明したとおり、この発明の圧電変
換素子は、薄板状の圧電素子を複数枚積層して構成した
素子を円筒状に巻き上げ、或いは折り畳んで圧電変換素
子に構成したものであるから、単位素子それぞれの表面
に電極を設ける工程、積層して接着する工程、各層の電
極を結線する工程という繁雑な作業を大幅に削減するこ
とができ、コストを引き下げることができるばかりでな
く、電界強度を高めるために単位素子の厚みを薄くして
も、十分な機械的強度を得ることができる等の顕著な効
果を得ることができる。
換素子は、薄板状の圧電素子を複数枚積層して構成した
素子を円筒状に巻き上げ、或いは折り畳んで圧電変換素
子に構成したものであるから、単位素子それぞれの表面
に電極を設ける工程、積層して接着する工程、各層の電
極を結線する工程という繁雑な作業を大幅に削減するこ
とができ、コストを引き下げることができるばかりでな
く、電界強度を高めるために単位素子の厚みを薄くして
も、十分な機械的強度を得ることができる等の顕著な効
果を得ることができる。
【0099】また、この発明の圧電変換素子を使用した
アクチエ−タは、上記したその特徴ある圧電変換素子を
使用することにより低電圧で大きな駆動力が得られ、し
かも機械的強度の高いアクチエ−タを提供することがで
きる。
アクチエ−タは、上記したその特徴ある圧電変換素子を
使用することにより低電圧で大きな駆動力が得られ、し
かも機械的強度の高いアクチエ−タを提供することがで
きる。
【図1】第1の実施の形態の圧電変換素子の外観を示す
斜視図。
斜視図。
【図2】図1に示す圧電変換素子の断面図。
【図3】図1に示す圧電変換素子の製作過程を示す斜視
図。
図。
【図4】図1に示す圧電変換素子を使用したアクチエ−
タの構成を示す断面図。
タの構成を示す断面図。
【図5】第2の実施の形態の圧電変換素子の構成を示す
斜視図。
斜視図。
【図6】図5に示す圧電変換素子を使用したアクチエ−
タの構成を示す断面図。
タの構成を示す断面図。
【図7】第3の実施の形態の圧電変換素子の構成を示す
斜視図。
斜視図。
【図8】図7に示す圧電変換素子を使用したアクチエ−
タの構成を示す断面図。
タの構成を示す断面図。
【図9】第4の実施の形態の圧電変換素子の構成を示す
斜視図。
斜視図。
【図10】図9に示す圧電変換素子を使用したアクチエ
−タの構成を示す断面図。
−タの構成を示す断面図。
【図11】第5の実施の形態の圧電変換素子の製作過程
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図12】図11に示す圧電変換素子の構成を示す斜視
図。
図。
【図13】図12に示す圧電変換素子を使用したアクチ
エ−タの構成を示す断面図。
エ−タの構成を示す断面図。
【図14】第6の実施の形態の積層した圧電素子の構成
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図15】図14に示す圧電素子で構成した圧電変換素
子の構成を示す斜視図。
子の構成を示す斜視図。
【図16】圧電素子を折り畳んで構成した圧電変換素子
の構成の他の例を示す斜視図。
の構成の他の例を示す斜視図。
【図17】図16に示す圧電素子の積層構造を説明する
断面図。
断面図。
【図18】圧電素子を折り畳んで構成した圧電変換素子
の構成の他の例を示す斜視図。
の構成の他の例を示す斜視図。
【図19】積層した圧電素子の構成の他の例を示す斜視
図。
図。
【図20】従来の単位素子を複数枚積層した圧電変換素
子の構成を説明する図。
子の構成を説明する図。
【図21】従来の単位素子を複数枚積層した圧電変換素
子を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図。
子を使用したアクチエ−タの構成を示す断面図。
【図22】図21に示す従来のアクチエ−タの摩擦結合
部の構成を示す断面図。
部の構成を示す断面図。
【図23】従来の単層の中空円筒状の圧電変換素子の構
成の一例を示す断面図。
成の一例を示す断面図。
10、30、40 圧電変換素子 11、12、31、32、41、42、 薄板状の圧電
素子 11a、12a 電極 31a、41a 共通電極 32a、42a 第1電極 32b、42b 第2電極 14、34、44 基台 15、16、17、35、36、45、46 支持ブロ
ツク 18 駆動軸 19、37、47、 スライダブロツク 50、60 圧電変換素子 51、52、61、62 薄板状の圧電素子 51a、61a 共通電極 52a、62a 第1電極 52b、62b 第2電極 62c 第3電極 62d 第4電極 63a、63b、63c、63d 圧電素子 57、67 被駆動部材 70、75、80 圧電変換素子 71、72、76、77、91 圧電素子 71a、76a 共通電極 73、78 第1電極 79 第2電極 91a、91b 電極
素子 11a、12a 電極 31a、41a 共通電極 32a、42a 第1電極 32b、42b 第2電極 14、34、44 基台 15、16、17、35、36、45、46 支持ブロ
ツク 18 駆動軸 19、37、47、 スライダブロツク 50、60 圧電変換素子 51、52、61、62 薄板状の圧電素子 51a、61a 共通電極 52a、62a 第1電極 52b、62b 第2電極 62c 第3電極 62d 第4電極 63a、63b、63c、63d 圧電素子 57、67 被駆動部材 70、75、80 圧電変換素子 71、72、76、77、91 圧電素子 71a、76a 共通電極 73、78 第1電極 79 第2電極 91a、91b 電極
Claims (12)
- 【請求項1】 電極が形成された薄板状の第1の圧電素
子と電極が形成された薄板状の第2の圧電素子とを積層
して構成した積層体を、筒状に巻き取ることにより形成
されたことを特徴とする圧電変換素子。 - 【請求項2】 前記第1の圧電素子は片面に第1の電極
が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の電極が
形成されており、前記積層体は前記第1の圧電素子の電
極非形成面が第2の圧電素子の電極形成面に対向するよ
うに積層され、この積層体が1又は複数層積層されて構
成されていることを特徴とする請求項1記載の圧電変換
素子。 - 【請求項3】 前記第1の圧電素子の第1の電極は複数
の領域に分割され、分割された複数の電極領域のそれぞ
れと前記第2の圧電素子の第2の電極とで複数の電極部
が構成されていることを特徴とする請求項2記載の圧電
変換素子。 - 【請求項4】 電極が形成された薄板状の第1の圧電素
子と電極が形成された薄板状の第2の圧電素子とを積層
して構成した積層体を、積層体の表面が交互に内外に位
置するように連続して折り畳むことにより形成されたこ
とを特徴とする圧電変換素子。 - 【請求項5】 前記第1の圧電素子は片面に第1の電極
が形成され、前記第2の圧電素子は片面に第2の電極及
び第3の電極が形成されており、前記積層体は前記第1
の圧電素子の電極非形成面が第2の圧電素子の第2の電
極形成面に対向するように積層され、この積層体が1又
は複数層積層されて構成され、前記第1の圧電素子の第
1の電極と第2の圧電素子の第3の電極とが電気的に接
続されていることを特徴とする請求項4記載の圧電変換
素子。 - 【請求項6】 前記第1の圧電素子の第1の電極及び第
2の圧電素子の第3の電極とは複数の領域に分割され、
分割された複数の電極領域のそれぞれと前記第2の圧電
素子の第2の電極とで複数の電極部が構成されているこ
とを特徴とする請求項5記載の圧電変換素子。 - 【請求項7】 前記複数の電極部にそれぞれ位相の異な
る交流電圧を印加することで圧電変換素子に楕円振動を
発生させることを特徴とする請求項3又は請求項6のい
ずれかに記載の圧電変換素子。 - 【請求項8】 電極が形成された薄板状の第1の圧電素
子と電極が形成された薄板状の第2の圧電素子とを積層
して構成した積層体を筒状に巻き取ることにより形成さ
れた圧電変換素子と、 前記圧電変換素子に固定結合された駆動軸と、 前記駆動軸に摩擦結合された被駆動部材とを備え、 前記圧電変換素子に駆動パルスを印加することで発生す
る速度の異なる往復振動により駆動軸に摩擦結合された
被駆動部材を駆動することを特徴とする圧電変換素子を
使用したアクチエ−タ。 - 【請求項9】 電極が形成された薄板状の第1の圧電素
子と電極が形成された薄板状の第2の圧電素子とを積層
して構成した積層体を、積層体の表面が交互に内外に位
置するように連続して折り畳むことにより形成された圧
電変換素子と、 前記圧電変換素子に固定結合された駆動軸と、 前記駆動軸に摩擦結合された被駆動部材とを備え、 前記圧電変換素子に駆動パルスを印加することで発生す
る速度の異なる往復振動により駆動軸に摩擦結合された
被駆動部材を駆動することを特徴とする圧電変換素子を
使用したアクチエ−タ。 - 【請求項10】 複数の領域に分割された第1の電極が
形成された薄板状の第1の圧電素子と、第2の電極が形
成された薄板状の第2の圧電素子とを積層して筒状に形
成し、前記第1の圧電素子の分割された第1電極の複数
の電極領域のそれぞれと前記第2の圧電素子の第2の電
極とで複数の電極部を構成した圧電変換素子と、 前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材とを備
え、 前記複数の電極部にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印
加することで圧電変換素子に楕円振動を発生させ、前記
圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材を駆動するこ
とを特徴とする圧電変換素子を使用したアクチエ−タ。 - 【請求項11】 複数の領域に分割された第1の電極が
形成された薄板状の第1の圧電素子と、第2の電極が形
成された薄板状の第2の圧電素子とを積層し、積層体の
表面が交互に内外に位置するように連続して折り畳み形
成し、前記第1の圧電素子の分割された第1の電極の複
数の電極領域のそれぞれと第2の圧電素子の第2の電極
とで複数の電極部を構成した圧電変換素子と、 前記圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材とを備
え、 前記複数の電極部にそれぞれ位相の異なる交流電圧を印
加することで圧電変換素子に楕円振動を発生させ、前記
圧電変換素子に摩擦結合された被駆動部材を駆動するこ
とを特徴とする圧電変換素子を使用したアクチエ−タ。 - 【請求項12】表裏両面に電極を形成した薄板状の圧電
素子単体を巻き取り或いは折り畳むことで複数層の積層
構造に形成したことを特徴とする圧電変換素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119901A JPH11299273A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 圧電変換素子及び圧電変換素子を使用したアクチエ−タ |
| US09/289,233 US6208065B1 (en) | 1998-04-15 | 1999-04-09 | Piezoelectric transducer and actuator using said piezoelectric transducer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10119901A JPH11299273A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 圧電変換素子及び圧電変換素子を使用したアクチエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11299273A true JPH11299273A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14773030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10119901A Pending JPH11299273A (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 圧電変換素子及び圧電変換素子を使用したアクチエ−タ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6208065B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11299273A (ja) |
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| JP2001230462A (ja) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Minolta Co Ltd | 圧電変換素子 |
Families Citing this family (31)
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|---|---|---|---|---|
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