JP4622403B2 - Vibration actuator - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、弾性体を励振して進行波を発生させることにより、相対運動部材を振動体に対して相対運動させる振動アクチュエータに関するものである。   The present invention relates to a vibration actuator that causes a relative motion member to move relative to a vibrating body by generating a traveling wave by exciting an elastic body.

振動アクチュエータとは、例えば、圧電素子等に交流電圧を印加して生じる振動を利用して、回転運動等の機械的出力を得るものを指し、特に超音波域の振動を利用するものは、超音波モータと称されている。   A vibration actuator refers to one that obtains a mechanical output such as rotational movement by using vibration generated by applying an AC voltage to a piezoelectric element or the like. It is called a sonic motor.

一般的に、進行波型の超音波モータは、金属等の弾性体と圧電素子等とが接合された振動体と、振動体と接する回転体と、振動体と回転体とを加圧する加圧部材とを備えている。
圧電素子は、予め定められた電極パターンが構成されており、２種類の印加電界の位相差を９０度ずらすことにより、振動体には屈曲進行波が生じる。このとき、弾性体表面の任意の点は、楕円運動をしている。振動体に加圧接触された回転体は、この楕円運動との接触による摩擦力により回転駆動される。 In general, a traveling wave type ultrasonic motor is composed of a vibrating body in which an elastic body such as a metal and a piezoelectric element are joined, a rotating body in contact with the vibrating body, and a pressurizing unit that pressurizes the vibrating body and the rotating body. And a member.
The piezoelectric element has a predetermined electrode pattern, and a bending traveling wave is generated in the vibrator by shifting the phase difference between the two types of applied electric fields by 90 degrees. At this time, an arbitrary point on the elastic body surface is in an elliptical motion. The rotating body that is in pressure contact with the vibrating body is rotationally driven by the frictional force caused by the contact with the elliptical motion.

このとき、振動体は回転体と圧接しながら振動するため、従来、振動体を加圧する加圧部材と振動体との間には、防振のため、緩衝効果を有するフェルト等が緩衝材として用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
また、上述した部分に加えて、回転体と回転体によって駆動される被駆動体との間に、フェルト等の緩衝材を設けることも知られている（例えば、特許文献２参照。）。
しかし、フェルトは、振動体の振動エネルギーを吸収、遮断しやすいので、振動アクチュエータの駆動効率が低下するという問題があった。 At this time, since the vibrating body vibrates while being in pressure contact with the rotating body, conventionally, a felt or the like having a buffering effect is used as a cushioning material between the pressurizing member that pressurizes the vibrating body and the vibrating body for vibration isolation. (For example, refer to Patent Document 1).
In addition to the above-described portions, it is also known to provide a cushioning material such as felt between a rotating body and a driven body driven by the rotating body (see, for example, Patent Document 2).
However, the felt easily absorbs and blocks the vibration energy of the vibrating body, which causes a problem that the driving efficiency of the vibration actuator decreases.

特開平１０−１４６０７１号公報JP-A-10-146071 特開平６−４６５８２号公報JP-A-6-46582

本発明の課題は、駆動効率の高い振動アクチュエータを提供することである。   An object of the present invention is to provide a vibration actuator with high driving efficiency.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施例に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
請求項１の発明は、電気機械変換素子（１２）と、前記電気機械変換素子（１２）が接合される弾性体（１１）とを有する振動体（１０）と、前記振動体（１０）に接触され、前記振動体（１０）に対して相対運動を行う相対運動部材（２０）と、前記振動体（１０）と前記相対運動部材（２０）とを加圧する加圧部（４０）と、前記電気機械変換素子（１２）の前記弾性体（１１）と反対側に設けられ、多孔質弾性材料によって形成され、前記振動体（１０）を支持する振動体側支持部（３０）とを備えた振動アクチュエータである。
請求項２の発明は、請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、前記相対運動部材（２０）の前記振動体（１０）と反対側に設けられ、多孔質弾性材料によって形成され前記相対運動部材（２０）を支持する相対運動部材側支持部とを備えた振動アクチュエータである。
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、前記加圧部（４０）は、前記振動体側支持部（３０）の前記電気機械変換素子（１２）と反対側に設けられることを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記相対運動部材（２０）は、前記振動体（１０）の前記電気機械変換素子（１２）と反対側に接触されることを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記多孔質弾性材料は、発泡体であることを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記多孔質弾性材料は、密度が０．４×１０３ｋｇ／ｍ３以下であることを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項７の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記多孔質弾性材料は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリフェノール、ポリプロピレン、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴムの少なくとも１つを含むことを特徴とする振動アクチュエータである。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、前記多孔質弾性材料は、その反発弾性率が３０％以上であることを特徴とする振動アクチュエータである。 The present invention solves the above problems by the following means. In addition, in order to make an understanding easy, although the code | symbol corresponding to the Example of this invention is attached | subjected and demonstrated, it is not limited to this.
The invention of claim 1 includes a vibrating body (10) having an electromechanical transducer (12) and an elastic body (11) to which the electromechanical transducer (12) is joined, and the vibrating body (10). A relative motion member (20) that is in contact with each other and performs relative motion with respect to the vibrating body (10); and a pressurizing unit (40) that pressurizes the vibrating body (10) and the relative motion member (20); Provided on the opposite side of the electromechanical conversion element (12) from the elastic body (11), is formed of a porous elastic material, and includes a vibrating body side support portion (30) that supports the vibrating body (10). It is a vibration actuator .
According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the relative motion member (20) is provided on a side opposite to the vibration body (10) of the relative motion member (20) and is formed of a porous elastic material. Ru Oh vibration actuator and a relative moving member-side support portion for supporting the 20).
According to a third aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first or second aspect , the pressurizing portion (40) is opposite to the electromechanical transducer (12) of the vibrating body side support portion (30). Oh Ru vibration actuator, characterized in that provided on.
According to a fourth aspect of the present invention, in the vibration actuator according to any one of the first to third aspects, the relative motion member (20) is opposite to the electromechanical transducer (12) of the vibration body (10). It is a vibration actuator characterized by contacting with the side.
A fifth aspect of the present invention is the vibration actuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the porous elastic material is a foam.
The invention according to claim 6 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 5 , wherein the porous elastic material has a density of 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less. Is a vibration actuator characterized by
The invention according to claim 7 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 6 , wherein the porous elastic material is polyurethane, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, polyolefin, polyphenol, polypropylene. And a vibration actuator comprising at least one of chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, and silicon rubber.
The invention according to claim 8 is the vibration actuator according to any one of claims 1 to 7 , wherein the porous elastic material has a rebound elastic modulus of 30% or more. Actuator.

本発明によれば、振動体側支持部、相対運動部材側支持部の少なくとも一方を、その内部や表面に微細な孔が多数形成されている多孔質弾性材料により形成したので、同じ材料によって形成された孔を持たないものに比べて、見掛けの体積に対する質量が小さい。このため、振動アクチュエータの駆動時に、振動体、相対運動部材に追従して振動する部分の質量を小さくすることができ、振動エネルギーの損失が小さくなるので、振動アクチュエータの駆動効率を向上させることができ、また、製品を軽量化することもできる。   According to the present invention, at least one of the vibrating body side support portion and the relative motion member side support portion is formed of the porous elastic material in which many fine holes are formed in the inside or the surface thereof. The mass with respect to the apparent volume is small as compared with those having no open holes. For this reason, when driving the vibration actuator, the mass of the portion that vibrates following the vibrating body and relative motion member can be reduced, and the loss of vibration energy is reduced, so that the drive efficiency of the vibration actuator can be improved. It is also possible to reduce the weight of the product.

本発明は、駆動効率の高い振動アクチュエータを提供するという目的を、圧電素子の弾性体側とは反対側であり、圧電素子と加圧板との間に、ステータ部の端面に沿って、密度が例えば０．４×１０3ｋｇ／ｍ3以下の発泡体によって形成されたステータ支持部を設けることにより実現した。 The object of the present invention is to provide a vibration actuator with high driving efficiency, which is opposite to the elastic body side of the piezoelectric element, and has a density of, for example, between the piezoelectric element and the pressure plate along the end face of the stator portion. This was realized by providing a stator support portion formed of a foam of 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less.

図１は、本発明による実施例１の振動アクチュエータの斜視図である。
図２は、本発明による実施例１の振動アクチュエータの断面図である。
なお、図２において、フレキシブルプリント基板１３は図示していない。
実施例１の振動アクチュエータは、超音波領域の振動を利用した、進行波型の振動波モータである。また、実施例１の振動アクチュエータは、ステータ部１０、ロータ部２０、ステータ支持部３０、加圧部４０、固定部材５０を備えている。これらは、それぞれリング状であり、その中心が略同心となるように配列されている。 FIG. 1 is a perspective view of a vibration actuator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vibration actuator according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 2, the flexible printed circuit board 13 is not shown.
The vibration actuator according to the first embodiment is a traveling wave type vibration wave motor using vibration in an ultrasonic region. The vibration actuator according to the first embodiment includes a stator unit 10, a rotor unit 20, a stator support unit 30, a pressurizing unit 40, and a fixing member 50. These are each ring-shaped, and are arranged so that their centers are substantially concentric.

ステータ部１０は、弾性体１１と、弾性体に接合される圧電素子１２とを有する振動体であり、リング状の部材である。
弾性体１１は、図２に示すように、その径方向に切ってみた断面が略矩形であるリング状の部材であり、その一方の端面（駆動面）１１ａ側には、放射状に溝を切った櫛歯が形成されており、もう一方の端面１１ｂには、後述する圧電素子１２が、エポキシ系接着剤により接合されている。
また、弾性体１１は、ステンレスやインバー等の鉄合金から形成され、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４）により形成されている。
圧電素子１２は、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する電気機械変換素子であり、図１に示すように、圧電素子１２に駆動信号を供給するフレキシブルプリント基板１３が、圧電素子１２の所定の電極部と電気的に接続されている。 The stator unit 10 is a vibrating body having an elastic body 11 and a piezoelectric element 12 joined to the elastic body, and is a ring-shaped member.
As shown in FIG. 2, the elastic body 11 is a ring-shaped member having a substantially rectangular cross section cut in the radial direction, and radially cut grooves on one end surface (drive surface) 11a side. Comb teeth are formed, and a piezoelectric element 12 to be described later is joined to the other end surface 11b by an epoxy adhesive.
The elastic body 11 is made of an iron alloy such as stainless steel or invar, and is made of, for example, stainless steel (SUS304).
The piezoelectric element 12 is an electromechanical conversion element that converts electrical energy into mechanical energy. As shown in FIG. 1, a flexible printed board 13 that supplies a drive signal to the piezoelectric element 12 includes a predetermined electrode portion of the piezoelectric element 12. And are electrically connected.

ロータ部２０は、ステータ部１０に接触され、ステータ部１０に対して相対運動を行う相対運動部材である。ロータ部２０は、図２に示すように、その径方向に切ってみた断面が略矩形であるリング状の部材であり、一方の端面が弾性体１１の駆動面１１ａと接し、弾性体１１の周方向に沿って生じる進行波により、その中心を回転軸として回転駆動される。
また、ロータ部２０は、例えば、アルミニウム合金によって形成され、陽極酸化処理等を施すことにより、表面にはアルマイト等の酸化膜が形成されている。 The rotor unit 20 is a relative motion member that is in contact with the stator unit 10 and performs relative motion with respect to the stator unit 10. As shown in FIG. 2, the rotor portion 20 is a ring-shaped member whose cross section cut in the radial direction is substantially rectangular, and one end surface is in contact with the drive surface 11 a of the elastic body 11, and The traveling wave generated along the circumferential direction is rotationally driven with its center as the rotation axis.
Further, the rotor portion 20 is formed of, for example, an aluminum alloy, and an oxide film such as alumite is formed on the surface by performing anodizing treatment or the like.

ステータ支持部３０は、圧電素子１２の弾性体１１側と反対側であり、圧電素子１２と後述する加圧板４１との間に設けられ、多孔質弾性材料で形成された、ステータ部１０を支持する振動体側支持部である。
ここで、多孔質弾性材料とは、弾性があり、内部や表面に、多数の微細な気泡が略均一に分布するように形成された多孔質体のことであり、発泡体である。また、その密度は、例えば０．４×１０3ｋｇ／ｍ3以下である。
このステータ支持部３０は、その密度が例えば０．２×１０3ｋｇ／ｍ3であるポリエチレンを主原料とする発泡体を、抜き加工によりリング状に形成した部材であり、その径方向に切ってみた断面は略矩形であり、一方の端面は圧電素子１２と接し、もう一方の端面は後述する加圧板４１と接している。 The stator support portion 30 is opposite to the elastic body 11 side of the piezoelectric element 12 and is provided between the piezoelectric element 12 and a pressure plate 41 described later, and supports the stator portion 10 formed of a porous elastic material. It is a vibrating body side support part.
Here, the porous elastic material is a porous body having elasticity and formed so that a large number of fine bubbles are distributed substantially uniformly inside and on the surface. The density is, for example, 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less.
The stator support portion 30 is a member formed by punching a foam made of polyethylene having a density of, for example, 0.2 × 10 3 kg / m 3 into a ring shape, and is cut in the radial direction. The cross section seen is substantially rectangular, one end face is in contact with the piezoelectric element 12, and the other end face is in contact with a pressure plate 41 to be described later.

加圧部４０は、加圧板４１、ばね４２を備え、ステータ支持部３０の圧電素子１２側と反対側に設けられ、ステータ部１０とロータ部２０と加圧し、接触させる部分である。
加圧板４１は、図２に示すように、リング状の平板の部材であり、一方の端面はステータ支持部３０と接し、もう一方の端面はばね４２と接している。
ばね４２は、リング状の部材であり、一方の端面は加圧板４１に接し、もう一方の端面は、後述する固定部材５０に接している。ばね４２は、加圧板４１をロータ部２０側の回転軸方向に沿って付勢する付勢部材であり、これにより、ステータ部１０とロータ部２０とは、加圧接触される。また、ばね４２は、図２では模式的に描かれているが、例えば、ウェーブワッシャーである。 The pressurizing unit 40 includes a pressurizing plate 41 and a spring 42 and is provided on the opposite side of the stator support unit 30 from the piezoelectric element 12 side. The pressurizing unit 40 pressurizes and contacts the stator unit 10 and the rotor unit 20.
As shown in FIG. 2, the pressure plate 41 is a ring-shaped flat plate member. One end surface is in contact with the stator support portion 30, and the other end surface is in contact with the spring 42.
The spring 42 is a ring-shaped member, and one end face is in contact with the pressure plate 41 and the other end face is in contact with a fixing member 50 described later. The spring 42 is a biasing member that biases the pressure plate 41 along the direction of the rotation axis on the rotor unit 20 side, whereby the stator unit 10 and the rotor unit 20 are brought into pressure contact. Further, the spring 42 is schematically illustrated in FIG. 2, but is a wave washer, for example.

固定部材５０は、ステータ部１０を所定の位置に固定する部材であり、これにより、例えば、ステータ部１０は、加圧部４０を介してカメラのレンズ鏡筒等に固定される。   The fixing member 50 is a member that fixes the stator unit 10 at a predetermined position. Thus, for example, the stator unit 10 is fixed to a lens barrel of a camera or the like via the pressurizing unit 40.

実施例１の振動アクチュエータの動作について説明する。
圧電素子１２は、フレキシブルプリント基板１３から供給された駆動信号により伸縮し、弾性体１１に振動を発生させる。このとき、弾性体１１にはその周方向に沿って進行波が発生し、弾性体１１の駆動面１１ａ上の各質点は、楕円運動をしている。この状態のステータ部１０とロータ部２０とを加圧し、接触させると、ロータ部２０は、駆動面１１ａ上に生じた楕円運動との接触による摩擦力により回転駆動される。
このとき、ステータ支持部３０は、ステータ部１０を支持し、他の部材に伝播する振動を低減させる。 The operation of the vibration actuator according to the first embodiment will be described.
The piezoelectric element 12 expands and contracts by the drive signal supplied from the flexible printed circuit board 13 and causes the elastic body 11 to vibrate. At this time, a traveling wave is generated along the circumferential direction of the elastic body 11, and each mass point on the drive surface 11a of the elastic body 11 is in an elliptical motion. When the stator portion 10 and the rotor portion 20 in this state are pressurized and brought into contact with each other, the rotor portion 20 is rotationally driven by a frictional force caused by contact with the elliptical motion generated on the drive surface 11a.
At this time, the stator support part 30 supports the stator part 10, and reduces the vibration which propagates to another member.

ここで、実施例１の振動アクチュエータの効果を確認するために、ステータ支持部３０を形成する素材が不織布である比較例１、比較例２の振動アクチュエータを、実施例１の振動アクチュエータと同一条件下で駆動し、所定の出力を得るために必要な電力を測定した。
比較例１、比較例２の振動アクチュエータは、実施例１と略同形状であるが、ステータ支持部３０を形成する素材が不織布である点でのみ実施例１とは異なる。よって、実施例１と同様の機能を果たす部分には同一の記号を付し、重複する部分の説明は適宜省略する。 Here, in order to confirm the effect of the vibration actuator of Example 1, the vibration actuators of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 in which the material forming the stator support portion 30 is a non-woven fabric have the same conditions as the vibration actuator of Example 1. It was driven below and the power required to obtain a given output was measured.
The vibration actuators of Comparative Example 1 and Comparative Example 2 have substantially the same shape as Example 1, but differ from Example 1 only in that the material forming the stator support portion 30 is a nonwoven fabric. Therefore, parts having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same symbols, and description of overlapping parts is omitted as appropriate.

比較例１の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、ポリエステル、ポリウレタンを主原料とする不織布で形成され、その密度は例えば０．３０×１０3ｋｇ／ｍ3である。
比較例２の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、ポリエステルを主原料とする不織布で形成され、その密度は例えば０．２５×１０3ｋｇ／ｍ3である。 The stator support portion 30 of the vibration actuator of Comparative Example 1 is formed of a nonwoven fabric mainly made of polyester or polyurethane, and the density thereof is, for example, 0.30 × 10 3 kg / m 3 .
The stator support portion 30 of the vibration actuator of Comparative Example 2 is formed of a nonwoven fabric mainly made of polyester, and its density is, for example, 0.25 × 10 3 kg / m 3 .

また、実施例１の振動アクチュエータと略同形状であるが、ステータ支持部３０を形成する発泡体の密度が異なる実施例２から実施例４までの振動アクチュエータについても、
実施例１の振動アクチュエータと同一条件下で駆動し、所定の出力を得るために必要な電力を測定した。
実施例２から実施例４の振動アクチュエータは、実施例１と略同形状であるが、ステータ支持部３０を形成する発泡体の材料とその密度の点でのみ異なる。よって、実施例１と同様の機能を果たす部分には同一の記号を付し、重複する説明は適宜省略する。 Moreover, although it is substantially the same shape as the vibration actuator of Example 1, the vibration actuators of Examples 2 to 4 in which the density of the foam forming the stator support portion 30 is different also.
It was driven under the same conditions as the vibration actuator of Example 1, and the electric power required to obtain a predetermined output was measured.
The vibration actuators of the second to fourth embodiments have substantially the same shape as that of the first embodiment, but are different only in the material of the foam forming the stator support portion 30 and its density. Therefore, parts having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same symbols, and redundant description is omitted as appropriate.

実施例２の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、クロロプレンゴムを主原料とする発泡体で形成され、その密度は例えば０．１８×１０3ｋｇ／ｍ3である。
実施例３の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、ポリウレタンを主原料とする発泡体で形成され、その密度は例えば０．０９×１０3ｋｇ／ｍ3である。
実施例４の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、ポリエチレンを主原料とする発泡体で形成され、その密度は例えば０．０３３×１０3ｋｇ／ｍ3である。 The stator support portion 30 of the vibration actuator of the second embodiment is formed of a foam made mainly of chloroprene rubber, and its density is, for example, 0.18 × 10 3 kg / m 3 .
The stator support portion 30 of the vibration actuator according to the third embodiment is formed of a foam made mainly of polyurethane, and its density is, for example, 0.09 × 10 3 kg / m 3 .
The stator support portion 30 of the vibration actuator according to the fourth embodiment is formed of a foam made of polyethylene as a main material, and its density is, for example, 0.033 × 10 3 kg / m 3 .

図３は、実施例１から実施例４及び比較例１、比較例２の振動アクチュエータの測定結果を示す表である。
比較例１の振動アクチュエータを駆動し、所定の出力を得るために必要とした電力を基準値とし、各振動アクチュエータが必要とした電力を相対値で示した。
その結果、ステータ支持部３０を形成する素材の密度が小さくなるにつれ、振動アクチュエータを駆動し所定の出力を得るために必要とする電力が小さくなり、ステータ支持部３０を形成する素材を発泡体とし、その密度を例えば０．２×１０3ｋｇ／ｍ3以下とした実施例１から実施例４までの振動アクチュエータでは、ステータ支持部３０を形成する素材を密度０．３×１０3ｋｇ／ｍ3のフェルトとした比較例１の振動アクチュエータに比べて、約６７％から約７４％の電力で、所定の出力を得ることができるという結果が得られた。 FIG. 3 is a table showing measurement results of the vibration actuators of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2.
The electric power required to drive the vibration actuator of Comparative Example 1 and obtain a predetermined output was used as a reference value, and the electric power required for each vibration actuator was shown as a relative value.
As a result, as the density of the material forming the stator support portion 30 decreases, the power required to drive the vibration actuator and obtain a predetermined output decreases, and the material forming the stator support portion 30 is a foam. In the vibration actuators of Examples 1 to 4 whose density is, for example, 0.2 × 10 3 kg / m 3 or less, the material forming the stator support portion 30 is made to have a density of 0.3 × 10 3 kg / m. As a result, it was possible to obtain a predetermined output with a power of about 67% to about 74% as compared with the vibration actuator of Comparative Example 1 with 3 felt.

これは、ステータ支持部３０を形成する素材を発泡体とし、その密度を小さくすることにより、ステータ部１０の振動に追従して振動するステータ支持部３０の質量が小さくなり、振動エネルギーの吸収損失が小さくなったためであると推定される。また、発泡体は、密度が疎であるため、振動エネルギーの外部への伝達も防ぐことができると推定される。
よって、ステータ支持部３０を発泡体によって形成し、その密度を例えば０．４×１０3ｋｇ／ｍ3以下に小さくすることにより、振動アクチュエータの駆動効率を向上させることができる。
また、ステータ支持部３０に発泡体を用いることにより、製品を軽量化できる。 This is because the material for forming the stator support 30 is made of foam, and the density of the material is reduced, so that the mass of the stator support 30 that vibrates following the vibration of the stator 10 is reduced, and the vibration energy is lost. This is presumed to be due to the decrease in size. In addition, since the foam has a low density, it is presumed that transmission of vibration energy to the outside can also be prevented.
Therefore, the driving efficiency of the vibration actuator can be improved by forming the stator support portion 30 from a foam and reducing the density to 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less.
Further, by using a foam for the stator support portion 30, the product can be reduced in weight.

ステータ支持部３０を形成する素材の反発弾性率についても、振動アクチュエータを実際に駆動して、所定の出力を得るために必要な電力を測定した。測定に使用した実施例５、実施例６、比較例３、比較例４の振動アクチュエータは、実施例１と略同形状であるが、ステータ支持部３０を形成する発泡体の反発弾性率の点でのみ異なる。よって、実施例１と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付し、重複する部分の説明は適宜省略する。   As for the rebound resilience of the material forming the stator support 30, the electric power necessary to obtain a predetermined output by actually driving the vibration actuator was measured. The vibration actuators of Example 5, Example 6, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 used for the measurement have substantially the same shape as Example 1, but the point of the rebound resilience of the foam forming the stator support portion 30 Only different. Therefore, the same reference numerals are given to portions that perform the same functions as those in the first embodiment, and the description of the overlapping portions is omitted as appropriate.

実施例５、実施例６、比較例３、比較例４の振動アクチュエータのステータ支持部３０は、ポリウレタンを主原料とする発泡体により形成され、その反発弾性率は、比較例３のステータ支持部３０は例えば１８％、比較例４のステータ支持部３０は例えば２７％、実施例５のステータ支持部３０は例えば３０％、実施例６のステータ支持部３０は例えば３３％である。   The stator support portions 30 of the vibration actuators of Examples 5, 6, 6, and 4 are formed of a foam made mainly of polyurethane, and the rebound resilience is the stator support portion of Comparative Example 3. 30 is 18%, for example, the stator support 30 of Comparative Example 4 is 27%, for example, the stator support 30 of Example 5 is 30%, for example, and the stator support 30 of Example 6 is 33%, for example.

図４は、実施例５、実施例６、比較例３、比較例４の振動アクチュエータの測定結果を示す表である。
なお、比較例３の振動アクチュエータを駆動し、所定の出力を得るために必要とした電力を基準値とし、各振動アクチュエータが必要とした電力を相対値で示した。
測定結果より、ステータ支持部３０を形成する発泡体の反発弾性率が高くなるにつれ、振動アクチュエータを駆動し所定の出力を得るために必要な電力は小さくなり、発泡体の反発弾性率を例えば３０％以上とした実施例５、実施例６の振動アクチュエータは、発泡体の反発弾性率を例えば１８％とした比較例３の振動アクチュエータに比べ、約６７％から約６８％の電力で、所定の出力を得ることができるという結果が得られた。 FIG. 4 is a table showing measurement results of the vibration actuators of Example 5, Example 6, Comparative Example 3, and Comparative Example 4.
The electric power required to drive the vibration actuator of Comparative Example 3 and obtain a predetermined output was used as a reference value, and the electric power required for each vibration actuator was shown as a relative value.
From the measurement results, as the rebound resilience of the foam forming the stator support 30 increases, the power required to drive the vibration actuator to obtain a predetermined output decreases, and the rebound resilience of the foam is, for example, 30 % Or more of the vibration actuators of Example 5 and Example 6 with a power of about 67% to about 68% compared to the vibration actuator of Comparative Example 3 in which the rebound resilience of the foam is 18%, for example. The result that the output can be obtained was obtained.

これは、反発弾性率が高い発泡体をステータ支持部３０に適用することにより、ステータ部１０の振動が他の部材へ伝播して吸収される振動エネルギーが減少したからであると推定される。
よって、ステータ支持部３０を形成する発泡体の反発弾性率を例えば３０％以上とすることにより、振動アクチュエータの駆動効率を向上させることができる。 This is presumably because the vibration energy absorbed by the propagation of the vibration of the stator 10 to other members is reduced by applying a foam having a high rebound resilience to the stator support 30.
Therefore, the drive efficiency of the vibration actuator can be improved by setting the rebound resilience of the foam forming the stator support portion 30 to, for example, 30% or more.

（変形例）
以上説明した実施例に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）実施例１から実施例６において、圧電素子１２と加圧部４０の加圧板４１との間に、ステータ支持部３０を設ける例を示したが、これに限らず、ロータ部２０のステータ部１０側とは反対側に、相対運動部材側支持部としてロータ支持部を設けてもよい。
また、ステータ支持部３０、ロータ支持部をともに設けてもよい。 (Modification)
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, and these are also within the equivalent scope of the present invention.
(1) In the first to sixth embodiments, the example in which the stator support portion 30 is provided between the piezoelectric element 12 and the pressure plate 41 of the pressure portion 40 has been described. A rotor support portion may be provided as a relative motion member side support portion on the opposite side to the stator portion 10 side.
Moreover, you may provide both the stator support part 30 and a rotor support part.

（２）実施例１から実施例６において、ステータ支持部３０を形成する発泡体の主原料として、ポリエチレン、クロロプレンゴム、ポリウレタンを用いる例を示したが、これに限らず、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリフェノール、ポリプロピレン、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴムの少なくとも１つを含めばよい。 (2) In Examples 1 to 6, an example in which polyethylene, chloroprene rubber, and polyurethane are used as the main raw material of the foam that forms the stator support 30 is not limited to this. For example, polyethylene terephthalate, At least one of polystyrene, polyester, polyolefin, polyphenol, polypropylene, ethylene propylene rubber, butyl rubber, and silicon rubber may be included.

（３）実施例１から実施例４において、ステータ支持部３０を形成する発泡体は、その密度が例えば０．４×１０3ｋｇ／ｍ3以下である例を示し、実施例５、実施例６において、その反発弾性率が例えば３０％以上である例を示したが、これに限らず、ステータ支持部３０を形成する発泡体は、その密度が例えば０．４×１０3ｋｇ／ｍ3以下であり、なおかつ、その反発弾性率が例えば３０％以上としてもよい。 (3) In Example 1 to Example 4, the foam forming the stator support portion 30 shows an example in which the density is 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less, and Example 5 and Example 6 shows an example in which the resilience modulus is, for example, 30% or more. However, the present invention is not limited to this, and the density of the foam forming the stator support portion 30 is, for example, 0.4 × 10 3 kg / m 3. In addition, the rebound resilience may be, for example, 30% or more.

（４）実施例１から実施例６において、ステータ支持部３０は、打ち抜き加工により成形する例を示したが、これに限らず、例えば、射出成形等の他の加工方法を用いて成形してもよい。 (4) In the first to sixth embodiments, the stator support portion 30 is formed by punching. However, the present invention is not limited to this. For example, the stator supporting portion 30 may be formed by using another processing method such as injection molding. Also good.

（５）実施例１から実施例６において、ステータ支持部３０は、発泡体を単体で使用する例を示したが、これに限らず、例えば、発泡体にフィルムを接合したものを使用してもよい。 (5) In Examples 1 to 6, the stator support portion 30 has been described as an example in which a foam is used alone. However, the present invention is not limited to this. Also good.

（６）実施例１から実施例６において、発泡体は、回転型振動アクチュエータのステータ支持部３０に適用される例を示したが、これに限らず、例えば、リニア型振動アクチュエータの振動体及び相対運動部材の支持部材に適用してもよいし、ねじり結合子型振動アクチュエータの振動体及び相対運動部材の支持部材に適用してもよい。 (6) In the first to sixth embodiments, the foam is applied to the stator support portion 30 of the rotary vibration actuator. However, the present invention is not limited to this. You may apply to the supporting member of a relative motion member, and may apply to the vibrating body of a torsional connector type vibration actuator, and the supporting member of a relative motion member.

（７）実施例１から実施例６において、振動アクチュエータは、超音波領域の振動を利用した振動アクチュエータである例を示したが、これに限らず、利用する振動の周波数領域は可聴域であってもよく、例えば、超音波領域の振動を利用しない電気機械変換アクチュエータとしてもよい。 (7) In the first to sixth embodiments, the vibration actuator is a vibration actuator using the vibration in the ultrasonic region. However, the present invention is not limited to this, and the frequency region of the vibration to be used is an audible region. For example, an electromechanical conversion actuator that does not use vibration in the ultrasonic region may be used.

（８）実施例１から実施例６において、多孔質弾性材料は、断面が略矩形のリング形状である例を示したが、これに限らず、他の形状であってもよい。例えば、ステータ側に対向する面に、ウェーブ、エンボス加工等を施してもよい。 (8) In Examples 1 to 6, the porous elastic material has a ring shape with a substantially rectangular cross section. However, the shape is not limited to this, and other shapes may be used. For example, the surface facing the stator side may be subjected to wave, embossing or the like.

本発明による実施例１の振動アクチュエータの斜視図である。It is a perspective view of the vibration actuator of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１の振動アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the vibration actuator of Example 1 by this invention. 本発明による実施例１から実施例４及び比較例１、比較例２の振動アクチュエータの測定結果を示す表である。It is a table | surface which shows the measurement result of the vibration actuator of Example 1- Example 4 by this invention, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. FIG. 本発明による実施例５、実施例６、比較例３、比較例４の振動アクチュエータの測定結果を示す表である。It is a table | surface which shows the measurement result of the vibration actuator of Example 5, Example 6, Comparative Example 3, and Comparative Example 4 by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ ステータ部
１１ 弾性体
１２ 圧電素子
１３ フレキシブルプリント基板
２０ ロータ部
３０ ステータ支持部
４０ 加圧部
４１ 加圧板
４２ ばね
５０ 固定部材

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Stator part 11 Elastic body 12 Piezoelectric element 13 Flexible printed circuit board 20 Rotor part 30 Stator support part 40 Pressure part 41 Pressure plate 42 Spring 50 Fixing member

Claims (8)

電気機械変換素子と、前記電気機械変換素子が接合される弾性体とを有する振動体と、
前記振動体に接触され、前記振動体に対して相対運動を行う相対運動部材と、
前記振動体と前記相対運動部材とを加圧する加圧部と、
前記電気機械変換素子の前記弾性体と反対側に設けられ、多孔質弾性材料によって形成され、前記振動体を支持する振動体側支持部と
を備えた振動アクチュエータ。 A vibrating body having an electromechanical transducer and an elastic body to which the electromechanical transducer is bonded;
A relative motion member that is in contact with the vibrating body and performs a relative motion with respect to the vibrating body;
A pressurizing unit that pressurizes the vibrating body and the relative motion member;
A vibration actuator provided on the opposite side of the electromechanical conversion element from the elastic body, formed of a porous elastic material, and including a vibrating body side support portion that supports the vibrating body. 請求項１に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記相対運動部材の前記振動体と反対側に設けられ、多孔質弾性材料によって形成され、前記相対運動部材を支持する相対運動部材側支持部と
を備えた振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to claim 1,
A vibration actuator provided on the opposite side of the relative motion member to the vibrating body, formed of a porous elastic material, and provided with a relative motion member side support portion that supports the relative motion member. 請求項１または請求項２に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記加圧部は、前記振動体側支持部の前記電気機械変換素子と反対側に設けられること
を特徴とする振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to claim 1 or 2 ,
The pressure actuator is provided on a side opposite to the electromechanical conversion element of the vibrating body side support portion. 請求項１から３のいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記相対運動部材は、前記振動体の前記電気機械変換素子と反対側に接触されること
を特徴とする振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to any one of claims 1 to 3 ,
The relative motion member is in contact with a side of the vibrating body opposite to the electromechanical conversion element. 請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記多孔質弾性材料は、発泡体であること
を特徴とする振動アクチュエータ。 In the vibration actuator according to any one of claims 1 to 4 ,
The vibration actuator, wherein the porous elastic material is a foam. 請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記多孔質弾性材料は、密度が０．４×１０３ｋｇ／ｍ３以下であること
を特徴とする振動アクチュエータ。 In the vibration actuator according to any one of claims 1 to 5 ,
The vibration actuator is characterized in that the porous elastic material has a density of 0.4 × 10 3 kg / m 3 or less. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記多孔質弾性材料は、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリオレフィン、ポリフェノール、ポリプロピレン、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、シリコンゴムの少なくとも１つを含むこと
を特徴とする振動アクチュエータ。 The vibration actuator according to any one of claims 1 to 6 , wherein
The porous elastic material includes at least one of polyurethane, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyester, polystyrene, polyolefin, polyphenol, polypropylene, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, and silicon rubber. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の振動アクチュエータにおいて、
前記多孔質弾性材料は、その反発弾性率が３０％以上であること
を特徴とする振動アクチュエータ The vibration actuator according to any one of claims 1 to 7 ,
The porous elastic material has a rebound resilience of 30% or more.
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