JP2010110151A - Ultrasonic motor and ultrasonic motor device - Google Patents

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了一 福永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ultrasonic motor which includes a piezoelectric vibrator with a side-to-side ratio different from that of a conventional piezoelectric vibrator, has a simple structure, and generates a sufficient thrust force. <P>SOLUTION: The ultrasonic motor generates a driving force by causing the rectangular piezoelectric vibrator 1 to vibrate in a multivibration mode that is a combination of a first vertical vibration mode and a second bending vibration mode. When the length in the direction of expansion/contraction at the vibration of the piezoelectric vibrator 1 in the first vertical vibration mode is L and the length in the direction of shearing at the vibration of the piezoelectric vibrator 1 in the second bending vibration mode is w, the piezoelectric vibrator 1 is formed to determine the value of w/L to be substantially 0.26. Two slide chips 1c are disposed on both longitudinal ends of the piezoelectric vibrator 1. The piezoelectric vibrator 1 includes four electrodes 4a and 4b on its main surface 1b, and an AC power supply 5a which applies an AC voltage to the electrodes 4a to drive the piezoelectric vibrator 1. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、矩形型の圧電振動子が、第一次縦振動モードと第二次屈曲振動モードとを組み合わせた多重振動モードで振動することにより駆動力を発生する超音波モータおよびこれを用いた超音波モータ装置に関する。   The present invention uses an ultrasonic motor that generates a driving force when a rectangular piezoelectric vibrator vibrates in a multiple vibration mode that combines a primary longitudinal vibration mode and a secondary bending vibration mode, and the same. The present invention relates to an ultrasonic motor device.

従来から、圧電振動子を振動させることによって、ロータや回転軸等を駆動する超音波モータが知られている。この超音波モータは、圧電振動子を振動させる際に、複数種類の振動（共振）モードを合成することによって、駆動力を発生するように構成されている。   Conventionally, an ultrasonic motor that drives a rotor, a rotating shaft, and the like by vibrating a piezoelectric vibrator is known. This ultrasonic motor is configured to generate a driving force by combining a plurality of types of vibration (resonance) modes when vibrating a piezoelectric vibrator.

図８は、矩形型の圧電振動子を複数種類の振動モードで振動させたときの周波数スペクトラムを示す図である。ここで、Ｆ１、Ｆ２およびＦ３は、屈曲振動を示し、Ｌ１およびＬ２は縦振動を示す。矩形型の圧電振動子が、第一次縦振動モード（Ｌ１）で振動する際の伸縮方向の長さをＬとし、また、圧電振動子が、第二次屈曲振動モード（Ｆ２）で振動する際の剪断方向の長さをｗとする。そして、図８に示すように、ｗ／Ｌを変数として、ｗ／Ｌと圧電振動子の第一次縦振動モードの共振周波数とを対応させると共に、ｗ／Ｌと第二次屈曲振動モードの共振周波数とを対応させる。なお、図８ではＬ＝２０ｍｍで固定し、ｗ（Ｗｉｄｔｈ）のみを変化させている。この場合、縦横の二辺の比（以下、「辺比」と呼称する。）ｗ／Ｌが、０．２７２付近で両者の共振周波数が一致し、二つの振動が縮退する。そのため、従来は、辺比ｗ／Ｌが０．２７２付近となるように、圧電振動子を形成していた。   FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency spectrum when a rectangular piezoelectric vibrator is vibrated in a plurality of types of vibration modes. Here, F1, F2 and F3 indicate bending vibration, and L1 and L2 indicate longitudinal vibration. The length of the expansion / contraction direction when the rectangular piezoelectric vibrator vibrates in the primary longitudinal vibration mode (L1) is L, and the piezoelectric vibrator vibrates in the secondary bending vibration mode (F2). Let w be the length in the shearing direction. Then, as shown in FIG. 8, w / L is used as a variable, and w / L is associated with the resonance frequency of the primary longitudinal vibration mode of the piezoelectric vibrator. Corresponds to the resonance frequency. In FIG. 8, L is fixed at 20 mm, and only w (Width) is changed. In this case, when the ratio of the two sides in the vertical and horizontal directions (hereinafter referred to as “side ratio”) w / L is around 0.272, the resonance frequencies of the two coincide, and the two vibrations degenerate. Therefore, conventionally, the piezoelectric vibrator is formed so that the side ratio w / L is about 0.272.

一方、特開平５−００３６８８号公報には、圧電振動子として、共振周波数が若干異なる縦振動モードと屈曲振動モードとを組み合わせた多重振動モードで駆動する超音波モータが開示されている。この超音波モータでは、圧電振動子の長手縦振動の共振周波数ｆｔと、偶数次の面内屈曲振動の共振周波数ｆｐとが若干異なる値を有する。具体的には、圧電振動子の短辺の長さと長辺の長さの比を０．２６：１から外し、例えば、０．２８：１や、０．２４：１などの比となるように、圧電振動子を形成する。これにより、超音波モータを安定して駆動させるようにしている。
特開平５−００３６８８号公報 On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 5-003688 discloses an ultrasonic motor that is driven as a piezoelectric vibrator in a multiple vibration mode in which a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode having slightly different resonance frequencies are combined. In this ultrasonic motor, the resonance frequency ft of the longitudinal longitudinal vibration of the piezoelectric vibrator and the resonance frequency fp of the even-order in-plane bending vibration have slightly different values. Specifically, the ratio of the short-side length to the long-side length of the piezoelectric vibrator is removed from 0.26: 1, for example, a ratio such as 0.28: 1 or 0.24: 1. Next, a piezoelectric vibrator is formed. Thereby, the ultrasonic motor is driven stably.
JP-A-5-003688

しかしながら、従来の超音波モータでは、２相駆動、すなわち、９０度位相が異なる２つの波形を供給する交流電源が用いられていたため、回路の簡略化および小型化を図ることは容易ではなかった。回路の簡略化および小型化を図るためには、１相駆動、すなわち、一方の電極のみに、交流信号を印加し、他方の電極を開放状態とすることで動作させることが望ましい。   However, the conventional ultrasonic motor uses two-phase drive, that is, an AC power supply that supplies two waveforms that are 90 degrees out of phase, so that it is not easy to simplify and miniaturize the circuit. In order to simplify and reduce the size of the circuit, it is desirable to operate by one-phase driving, that is, by applying an AC signal to only one electrode and opening the other electrode.

一方、超音波モータを実用化させるためには、一定値以上の推力を発生させる必要がある。例えば、空気弁に用いられる超音波モータは、常時、４［Ｎ］以上の推力が必要であると言われている。ところが、従来、回路の簡略化および小型化を図るために、１相駆動を採用すると、推力が十分に発生しなかった。   On the other hand, in order to put the ultrasonic motor to practical use, it is necessary to generate a thrust exceeding a certain value. For example, an ultrasonic motor used for an air valve is said to always require a thrust of 4 [N] or more. However, conventionally, when a one-phase drive is employed in order to simplify and miniaturize a circuit, a sufficient thrust is not generated.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動子を従来とは異なる辺比で構成すると共に、構造が簡単であり、十分な推力を発生することができる超音波モータおよび超音波モータ装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an ultrasonic motor in which a piezoelectric vibrator is configured with a side ratio different from the conventional one, has a simple structure, and can generate sufficient thrust. And it aims at providing an ultrasonic motor apparatus.

（１）上記の目的を達成するため、本発明は、以下のような手段を講じた。すなわち、本発明の超音波モータは、矩形型の圧電振動子が、第一次縦振動モードと第二次屈曲振動モードとを組み合わせた多重振動モードで振動することにより駆動力を発生する超音波モータであって、前記圧電振動子が第一次縦振動モードで振動する際の伸縮方向の長さをＬとし、前記圧電振動子が第二次屈曲振動モードで振動する際の剪断方向の長さをｗとした場合に、前記圧電振動子は、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６となるように形成されており、前記圧電振動子の長手方向の両端部に２つの摺動チップを設けたことを特徴としている。   (1) In order to achieve the above object, the present invention has taken the following measures. That is, the ultrasonic motor of the present invention is an ultrasonic wave that generates a driving force when a rectangular piezoelectric vibrator vibrates in a multiple vibration mode that combines a primary longitudinal vibration mode and a secondary bending vibration mode. The length of the extension direction when the piezoelectric vibrator vibrates in the primary longitudinal vibration mode is L, and the length in the shear direction when the piezoelectric vibrator vibrates in the secondary bending vibration mode. When the thickness is w, the piezoelectric vibrator is formed so that the value of w / L is substantially 0.26, and two sliding portions are provided at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator. It is characterized by providing a chip.

このように、圧電振動子が、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６となるように形成されていると共に、圧電振動子の長手方向の両端部に２つの摺動チップを備えるので、１相駆動方式を採用した場合に、十分な推力を発生させることが可能となる。なお、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６であるとは、圧電振動子が超音波モータとして実用的に機能する範囲という意味である。ｗ／Ｌの値が０．２６から多少ずれていても、圧電振動子が超音波モータとして実用的に機能するのであれば、ｗ／Ｌの値は実質的に０．２６であると言える。逆に言えば、ｗ／Ｌの値は、圧電振動子が超音波モータとして実用的に機能するのであれば、ちょうど０．２６でなければならないわけではない。   In this way, the piezoelectric vibrator is formed so that the value of w / L is substantially 0.26, and has two sliding tips at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator. When the one-phase driving method is adopted, it is possible to generate a sufficient thrust. Note that the value of w / L is substantially 0.26 means that the piezoelectric vibrator is practically functioning as an ultrasonic motor. Even if the value of w / L slightly deviates from 0.26, if the piezoelectric vibrator functions practically as an ultrasonic motor, it can be said that the value of w / L is substantially 0.26. In other words, the value of w / L does not have to be exactly 0.26 if the piezoelectric vibrator functions practically as an ultrasonic motor.

（２）また、本発明の超音波モータ装置は、請求項１記載の超音波モータと、前記超音波モータを構成する前記圧電振動子のいずれか一方の主面上に２行２列に形成された４枚の電極と、前記４枚の電極のうち、対角に位置する２枚の電極同士をそれぞれ電気的に接続し、２組の電極部を形成する接続部と、前記２組の電極部のうち、いずれか一方に対して交流電圧を印加して前記圧電振動子を駆動させる駆動装置と、を備えることを特徴としている。   (2) Moreover, the ultrasonic motor device of the present invention is formed in 2 rows and 2 columns on the main surface of any one of the ultrasonic motor according to claim 1 and the piezoelectric vibrator constituting the ultrasonic motor. The four electrodes formed, and the two electrodes located on the diagonal of the four electrodes are electrically connected to each other to form two electrode portions, and the two sets of the electrodes And a driving device that drives the piezoelectric vibrator by applying an AC voltage to any one of the electrode portions.

この構成により、１相駆動方式で圧電振動子を駆動させることができる。その結果、回路構成を簡略化することができ、装置全体の小型化を図ることが可能となる。   With this configuration, the piezoelectric vibrator can be driven by a one-phase driving method. As a result, the circuit configuration can be simplified and the entire apparatus can be reduced in size.

本発明によれば、圧電振動子が、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６となるように形成されていると共に、圧電振動子の長手方向の両端部に２つの摺動チップを備えるので、１相駆動方式を採用した場合に、十分な推力を発生させることが可能となる。   According to the present invention, the piezoelectric vibrator is formed so that the value of w / L is substantially 0.26, and includes two sliding tips at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator. Therefore, when the one-phase driving method is adopted, it is possible to generate a sufficient thrust.

次に、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る圧電振動子の斜視図である。この圧電振動子１は、圧電セラミックスから形成されており、分極方向は、図１に示す座標軸のｚ軸方向に一致している。また、圧電振動子１が第一次縦振動モードで振動する際の伸縮方向は、ｘ軸と平行であり、圧電振動子１のｘ軸方向の長さはＬである。また、圧電振動子１が第二次屈曲振動モードで振動する際の剪断方向は、ｙ軸と平行であり、圧電振動子１のｙ軸方向の長さ（厚さ）はｗである。   Next, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a piezoelectric vibrator according to this embodiment. The piezoelectric vibrator 1 is made of piezoelectric ceramics, and the polarization direction coincides with the z-axis direction of the coordinate axis shown in FIG. The expansion / contraction direction when the piezoelectric vibrator 1 vibrates in the primary longitudinal vibration mode is parallel to the x axis, and the length of the piezoelectric vibrator 1 in the x axis direction is L. The shear direction when the piezoelectric vibrator 1 vibrates in the secondary bending vibration mode is parallel to the y-axis, and the length (thickness) of the piezoelectric vibrator 1 in the y-axis direction is w.

図２は、圧電振動子１の第一次縦振動の様子を示す図である。第一次縦振動は、図２の矢印ＡおよびＢに示すように、圧電振動子１の長手方向に伸縮を繰り返すことにより生ずる。また、図３は、圧電振動子１の第二次屈曲振動の様子を示す図である。第二次屈曲振動は、図３の矢印Ｃに示すように、圧電振動子１の厚さ方向に、相互に向きが異なる剪断力により屈曲を繰り返すことにより生ずる。これらの第一次縦振動と第二次屈曲振動とを合成（縮退）することにより、圧電振動子１に設けられたチップが楕円運動をし、駆動力が生ずる。   FIG. 2 is a diagram illustrating a state of the primary longitudinal vibration of the piezoelectric vibrator 1. The primary longitudinal vibration is generated by repeatedly expanding and contracting in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1 as indicated by arrows A and B in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a state of the secondary bending vibration of the piezoelectric vibrator 1. As shown by an arrow C in FIG. 3, the secondary bending vibration is generated by repeatedly bending in the thickness direction of the piezoelectric vibrator 1 by shearing forces having different directions. By synthesizing (degenerate) these primary longitudinal vibrations and secondary bending vibrations, the chip provided in the piezoelectric vibrator 1 performs an elliptical motion to generate a driving force.

図４は、圧電振動子１が被駆動体２を図中、右方向に駆動する様子を段階的に示す図である。図４において、圧電振動子１は、摺動チップ１ａを備えている。圧電振動子１の第一次縦振動と第二次屈曲振動とを合成することで、圧電振動子１が伸縮と屈曲を繰り返し、１サイクルで被駆動体を距離ｌだけ移動させている。   FIG. 4 is a diagram showing stepwise how the piezoelectric vibrator 1 drives the driven body 2 in the right direction in the drawing. In FIG. 4, the piezoelectric vibrator 1 includes a sliding tip 1a. By synthesizing the primary longitudinal vibration and the secondary bending vibration of the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrator 1 repeats expansion and contraction and bending, and the driven body is moved by the distance l in one cycle.

圧電振動子１は、このような原理で駆動力を発生させるのであるが、従来は、圧電振動子１の辺比ｗ／Ｌは、０．２７２付近のみが注目されていた。図５は、圧電振動子を第一次縦振動モードと第二次屈曲振動モードとで駆動させた場合の周波数とｗ／Ｌとの関係を示す図である。図５に示すように、ｗ／Ｌの値が０．２７２付近で両モードの共振が重なり、すなわち、縮退が生じ、この周辺のアスペクト比でモータとして２重励起が可能となる。つまり、この値の近傍で超音波モータとして利用可能となる。ここで、通常、超音波モータは、２相駆動、すなわち、９０度位相が異なる２つの波形を用いて駆動させるのであるが、回路を簡略化および小型化させるために、１相（単相）で駆動させることが望ましい。   The piezoelectric vibrator 1 generates a driving force based on such a principle. Conventionally, the side ratio w / L of the piezoelectric vibrator 1 has attracted attention only in the vicinity of 0.272. FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the frequency and w / L when the piezoelectric vibrator is driven in the primary longitudinal vibration mode and the secondary bending vibration mode. As shown in FIG. 5, when the value of w / L is around 0.272, resonance in both modes overlaps, that is, degeneration occurs, and it becomes possible to perform double excitation as a motor with an aspect ratio of this periphery. That is, the ultrasonic motor can be used in the vicinity of this value. Here, normally, the ultrasonic motor is driven by two-phase driving, that is, by using two waveforms that are different in phase by 90 degrees. In order to simplify and miniaturize the circuit, one phase (single phase) is used. It is desirable to drive with.

本発明者は、圧電振動子１は、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６であり、かつ、圧電振動子１の長手方向（Ｌの方向）の両端部に２つの摺動チップを設けることによって、縮退が生じる点、すなわち、ｗ／Ｌの値が０．２７２である場合よりも、推力特性が良いことを見出した。   The present inventor has found that the piezoelectric vibrator 1 has a value of w / L substantially 0.26, and two sliding tips at both ends in the longitudinal direction (L direction) of the piezoelectric vibrator 1. It has been found that the thrust characteristics are better than those when the degeneration occurs, that is, when the value of w / L is 0.272.

図６は、本実施形態に係る超音波モータ装置の概略構成を示す図である。超音波モータ装置１０において、圧電振動子１は、矩形の圧電基板１ｂの一方の主面を４分割するように、互いに対角に対向する一組の電極４ａと一組の電極４ｂが設けられている。他方の主面は接地されている。これらの電極４ａ、４ｂは、互いに絶縁された状態で個別に設けられた後、互いに対角に位置する各電極４ａ、４ｂが、接続部４ｃ、４ｄによってそれぞれ相互に電気的に接続されており、２組の電極部を構成している。圧電振動子１に用いられる圧電セラミックス材料には、特に制限はないが、通常、チタン酸ジルコン酸鉛系の圧電セラミックスが用いられる。また、圧電振動子１の長手方向の両端部には、２つの摺動チップ１ｃが設けられている。   FIG. 6 is a diagram illustrating a schematic configuration of the ultrasonic motor device according to the present embodiment. In the ultrasonic motor device 10, the piezoelectric vibrator 1 is provided with a pair of electrodes 4a and a pair of electrodes 4b that are diagonally opposed to each other so as to divide one main surface of a rectangular piezoelectric substrate 1b into four. ing. The other main surface is grounded. These electrodes 4a and 4b are individually provided in an insulated state, and then the electrodes 4a and 4b positioned diagonally to each other are electrically connected to each other by connecting portions 4c and 4d, respectively. Two sets of electrode parts are formed. The piezoelectric ceramic material used for the piezoelectric vibrator 1 is not particularly limited, but lead zirconate titanate piezoelectric ceramics are usually used. In addition, two sliding tips 1 c are provided at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator 1.

また、超音波モータ装置１０は、交流電源５ａを備えている。交流電源５ａからは、電極４ａからなる電極部を介して、圧電振動子１に長手方向に伸縮する第一次縦振動モードの振動と、剪断方向に屈曲する第二次屈曲振動モードの振動を励起させる周波数の正弦波電圧（Ｖ＝Ｖ０ｓｉｎ（２πｆｔ））が印加される。 Further, the ultrasonic motor device 10 includes an AC power source 5a. From the AC power source 5a, the vibration of the primary longitudinal vibration mode that expands and contracts in the longitudinal direction and the vibration of the secondary bending vibration mode that flexes in the shear direction are applied to the piezoelectric vibrator 1 through the electrode portion including the electrode 4a. A sinusoidal voltage (V = V 0 sin (2πft)) having a frequency to be excited is applied.

このように、圧電振動子１の電極４ａからなる電極部に対して交流電圧が印加されると、圧電振動子１には、図２および図３に示すように、長手方向に伸縮する第一次縦振動モードの振動と、剪断方向に屈曲する第二次屈曲振動モードの振動とが発生する。そして、第一次縦振動モードの共振周波数と、第二次屈曲振動モードの共振周波数とが等しいときに、両振動モードが合成（縮退）され、圧電振動子１の摺動チップ１ｃには楕円振動が発生する。その結果、図６中、例えば、駆動対象物６０を矢印ＡまたはＢの方向へスライドさせることができる。   As described above, when an AC voltage is applied to the electrode portion composed of the electrode 4a of the piezoelectric vibrator 1, the piezoelectric vibrator 1 is expanded and contracted in the longitudinal direction as shown in FIGS. A vibration in the second longitudinal vibration mode and a vibration in the second bending vibration mode that bends in the shear direction are generated. When the resonance frequency of the primary longitudinal vibration mode is equal to the resonance frequency of the secondary bending vibration mode, both vibration modes are combined (degenerate), and the sliding tip 1c of the piezoelectric vibrator 1 has an elliptical shape. Vibration occurs. As a result, in FIG. 6, for example, the driving object 60 can be slid in the direction of the arrow A or B.

このように、駆動装置から供給された電圧が、電極４ａからなる電極部のみに印加されるように構成したので、回路構成を簡略化させることが可能となる。   In this way, since the voltage supplied from the driving device is configured to be applied only to the electrode portion including the electrode 4a, the circuit configuration can be simplified.

図７Ａ〜図７Ｅは、圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。ここでは、Ｌ＝３０ｍｍに固定し、ｗを変化させて測定した。図７Ａは、ｗ／Ｌ＝０．２６の場合を示す。図７Ａに示すように、７［Ｎ］の推力を発生する時でも、十分な速度が得られていることが分かる。図７Ｂは、ｗ／Ｌ＝０．２４の場合、図７Ｃは、ｗ／Ｌ＝０．２５の場合、図７Ｄは、ｗ／Ｌ＝０．２７の場合、図７Ｅは、ｗ／Ｌ＝０．２８の場合を示す。図７Ｂ〜図７Ｅに示すように、これらの場合は、推力も速度も十分ではない。これにより、ｗ／Ｌ＝０．２６の場合が最も良い特性を示すことが明らかとなった。   7A to 7E are diagrams illustrating thrust-speed characteristics of the piezoelectric vibrator. Here, L was fixed at 30 mm, and the measurement was performed by changing w. FIG. 7A shows the case where w / L = 0.26. As shown in FIG. 7A, it is understood that a sufficient speed is obtained even when a thrust of 7 [N] is generated. 7B shows a case where w / L = 0.24, FIG. 7C shows a case where w / L = 0.25, FIG. 7D shows a case where w / L = 0.27, and FIG. The case of 0.28 is shown. As shown in FIGS. 7B to 7E, in these cases, neither thrust nor speed is sufficient. As a result, it has been clarified that the best characteristic is obtained when w / L = 0.26.

以上説明したように、本実施形態によれば、圧電振動子１が、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６となるように形成されていると共に、圧電振動子１の長手方向の両端部に２つの摺動チップ１ｃを備えるので、１相駆動方式を採用した場合に、十分な推力を発生させることが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the piezoelectric vibrator 1 is formed so that the value of w / L is substantially 0.26, and both ends of the piezoelectric vibrator 1 in the longitudinal direction are formed. Since the two sliding chips 1c are provided in the part, it is possible to generate a sufficient thrust when the one-phase driving method is adopted.

本実施形態に係る圧電振動子の斜視図である。It is a perspective view of the piezoelectric vibrator concerning this embodiment. 圧電振動子の第一次縦振動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the primary longitudinal vibration of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の第二次屈曲振動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the secondary bending vibration of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子が被駆動体を図中、右方向に駆動する様子を段階的に示す図である。It is a figure which shows a mode that a piezoelectric vibrator drives a to-be-driven body rightward in a figure. 圧電振動子を第一次縦振動モードと第二次屈曲振動モードとで駆動させた場合の周波数とｗ／Ｌとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the frequency at the time of driving a piezoelectric vibrator by the primary longitudinal vibration mode and the secondary bending vibration mode, and w / L. 本実施形態に係る超音波モータ装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the ultrasonic motor apparatus which concerns on this embodiment. 圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the thrust-speed characteristic of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the thrust-speed characteristic of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the thrust-speed characteristic of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the thrust-speed characteristic of a piezoelectric vibrator. 圧電振動子の推力−速度特性を示す図である。It is a figure which shows the thrust-speed characteristic of a piezoelectric vibrator. 矩形型の圧電振動子を複数種類の振動モードで振動させたときの周波数スペクトラムを示す図である。It is a figure which shows a frequency spectrum when a rectangular-shaped piezoelectric vibrator is vibrated in a plurality of types of vibration modes.

符号の説明Explanation of symbols

１ 圧電振動子
１ａ 摺動チップ
１ｂ 圧電基板
１ｃ 摺動チップ
２ 被駆動体
４ａ 電極
４ｂ 電極
４ｃ 接続部
４ｄ 接続部
５ａ 交流電源
１０ 超音波モータ装置
６０ 駆動対象物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric vibrator 1a Sliding chip | tip 1b Piezoelectric board | substrate 1c Sliding chip | tip 2 Driven object 4a Electrode 4b Electrode 4c Connection part 4d Connection part 5a AC power supply 10 Ultrasonic motor apparatus 60 Driving object

Claims (2)

矩形型の圧電振動子が、第一次縦振動モードと第二次屈曲振動モードとを組み合わせた多重振動モードで振動することにより駆動力を発生する超音波モータであって、
前記圧電振動子が第一次縦振動モードで振動する際の伸縮方向の長さをＬとし、前記圧電振動子が第二次屈曲振動モードで振動する際の剪断方向の長さをｗとした場合に、前記圧電振動子は、ｗ／Ｌの値が実質的に０．２６となるように形成されており、
前記圧電振動子の長手方向の両端部に２つの摺動チップを設けたことを特徴とする超音波モータ。 A rectangular piezoelectric vibrator is an ultrasonic motor that generates a driving force by oscillating in a multiple vibration mode that combines a primary longitudinal vibration mode and a secondary bending vibration mode,
The length in the expansion / contraction direction when the piezoelectric vibrator vibrates in the primary longitudinal vibration mode is L, and the length in the shear direction when the piezoelectric vibrator vibrates in the secondary bending vibration mode is w. In this case, the piezoelectric vibrator is formed so that the value of w / L is substantially 0.26.
An ultrasonic motor characterized in that two sliding tips are provided at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric vibrator. 請求項１記載の超音波モータと、
前記超音波モータを構成する前記圧電振動子のいずれか一方の主面上に２行２列に形成された４枚の電極と、
前記４枚の電極のうち、対角に位置する２枚の電極同士をそれぞれ電気的に接続し、２組の電極部を形成する接続部と、
前記２組の電極部のうち、いずれか一方に対して交流電圧を印加して前記圧電振動子を駆動させる駆動装置と、を備えることを特徴とする超音波モータ装置。
An ultrasonic motor according to claim 1;
Four electrodes formed in two rows and two columns on one main surface of the piezoelectric vibrator constituting the ultrasonic motor;
Of the four electrodes, two electrodes located diagonally are electrically connected to each other to form two sets of electrode portions; and
An ultrasonic motor device comprising: a driving device that applies an alternating voltage to one of the two sets of electrode portions to drive the piezoelectric vibrator.
JP2008280899A 2008-10-31 2008-10-31 Ultrasonic motor and ultrasonic motor device Pending JP2010110151A (en)

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