JP4069161B2 - 圧電素子及び超音波アクチュエータ - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る超音波アクチュエータの斜視図であり、図2は、その超音波アクチュエータに用いられている圧電素子12の斜視図であり、図3は、圧電素子12の分解斜視図であり、図4は、圧電体層1の平面図であり、図5(a)は、第一給電電極層6aと共通電極層3との位置関係を示す図であり、図5(b)は、第二給電電極層6bと共通電極層3との位置関係を示す図である。
以下、超音波アクチュエータの動作について説明する。図6は、本実施形態に係る1次モードの伸縮振動の変位図であり、図7は、2次モードの屈曲振動の変位図であり、図8は、圧電素子12の動作を示す概念図である。なお、図6〜図8においては、圧電素子12の主面はその紙面と平行な位置関係にある。
前記実施形態では、図3に示すように、給電電極層6は、第一給電電極層6a又は第二給電電極層6bが積層方向に何層か連続して配されてなっていてもよく、あるいは、第一給電電極層6a及び第二給電電極層6bがランダムに配されてなっていてもよいが、図9に示すように、第一給電電極層6aの数及び第二給電電極層6bの数が同数で、給電電極層6が、第一給電電極層6a及び第二給電電極層6bが積層方向に交互に配されてなることが望ましい。
2a〜2d 分割電極
2e 第一接続電極
2f 引出電極
3 共通電極層
4a〜4d 分割電極
4e 第二接続電極
4f 引出電極
5 内部電極層
6 給電電極層
6a 第一給電電極層
6b 第二給電電極層
7a〜7d 外部電極
7g 共通電極用の外部電極
8 駆動子
9 可動体
10 ワイヤー
11 ケース
12,23,43 圧電素子
13a〜13c 支持部
Claims (13)
- 略矩形状の圧電体層と内部電極層とを交互に積層してなる圧電素子であって、
前記内部電極層は、積層方向に前記圧電体層を介して交互に配された共通電極層及び給電電極層からなり、
前記共通電極層は、共通電極を有し、
前記給電電極層は、前記圧電体層の主面に設けられた第一給電電極層と、主面に該第一給電電極層が設けられた圧電体層とは異なる圧電体層の主面に設けられた第二給電電極層とを有し、
前記第一給電電極層は、前記圧電体層の主面をその長手方向及び短手方向にそれぞれ2分割してなる4つの領域にそれぞれ設けられた4つの分割電極と、該4つの分割電極のうち前記圧電体層の主面の第一対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極を互いに接続する第一接続電極とを有し、
前記第二給電電極層は、前記4つの領域にそれぞれ設けられた4つの分割電極と、該4つの分割電極のうち前記圧電体層の主面の第二対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極を互いに接続する第二接続電極とを有し、
前記第一接続電極及び前記第二接続電極は、前記圧電体層の主面の長手方向中央部にそれぞれ設けられ、前記圧電体層の主面の短辺と略平行な方向に延びた形状であり、
前記共通電極は、前記圧電素子の外面に設けられた外部電極に接続され、
前記第一給電電極層の、前記第一対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極と前記第二給電電極層の、前記第一対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極とは、前記圧電素子の外面に設けられた外部電極で接続され、
前記第一給電電極層の、前記第二対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極と前記第二給電電極層の、前記第二対角線方向に対向する2つの領域にそれぞれ設けられた一対の分割電極とは、前記圧電素子の外面に設けられた外部電極で接続されている圧電素子。 - 共通電極、第一給電電極層の分割電極、及び第二給電電極層の分割電極には、引出電極がそれぞれ設けられ、
前記引出電極は、前記外部電極に接続されている請求項1記載の圧電素子。 - 共通電極層と第一給電電極層の引出電極及び第二給電電極層の引出電極とは、積層方向から見て重なっていない請求項2記載の圧電素子。
- 分割電極は、前記圧電体層の長手方向両端縁部を除く部分に設けられている請求項1記載の圧電素子。
- 分割電極は、前記圧電体層の短手方向中央部を除く部分に設けられている請求項1記載の圧電素子。
- 給電電極層の分割電極及び接続電極のなす形状が、前記圧電体層の主面の中心点に対して点対称の形状である請求項1記載の圧電素子。
- 第一給電電極層の分割電極及び第一接続電極のなす形状と第二給電電極層の分割電極及び第二接続電極のなす形状とが、前記圧電体層の主面の長手方向に延びる中心線に対して互いに反転した形状である請求項1記載の圧電素子。
- 第一給電電極層の数及び第二給電電極層の数が同数である請求項1記載の圧電素子。
- 給電電極層は、前記第一給電電極層及び前記第二給電電極層が積層方向に交互に配されてなる請求項1記載の圧電素子。
- 圧電素子の積層方向の最外層が前記圧電体層である請求項1記載の圧電素子。
- 外部電極は、前記圧電素子の端面及び側面からなる周囲面にのみ設けられている請求項1記載の圧電素子。
- 請求項1記載の圧電素子と、
前記圧電素子の端面又は側面に設けられた駆動子と、
前記駆動子に支持された可動体とを備え、
前記内部電極層に給電することにより前記圧電素子を1次モードの伸縮振動と2次モードの屈曲振動とが合成された振動をさせ、該振動により前記駆動子を略楕円運動させて前記可動体を前記圧電素子との間で相対運動させる超音波アクチュエータ。 - 圧電素子を支持する支持部を有する支持体をさらに備え、
前記支持部は、導電性ゴムからなる請求項12記載の超音波アクチュエータ。
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