JPH01209962A - 超音波駆動装置 - Google Patents

超音波駆動装置

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JPH01209962A
JPH01209962A JP63032414A JP3241488A JPH01209962A JP H01209962 A JPH01209962 A JP H01209962A JP 63032414 A JP63032414 A JP 63032414A JP 3241488 A JP3241488 A JP 3241488A JP H01209962 A JPH01209962 A JP H01209962A
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JP
Japan
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electrode
divided
piezoelectric vibrator
stator
electrodes
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JP63032414A
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Shunsuke Honda
俊介 本多
Yukinobu Tomita
富田 幸伸
Toshiaki Miyamoto
年昭 宮本
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Honda Electronics Co Ltd
Original Assignee
Honda Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、圧電体振動子の少なくとも一方の面の電極を
分割し、1つの位相の電圧で進行波を発生し、被駆動体
を駆動する超音波駆動装置に関する。
[従来技術] 現在提案されている超音波モータは、分極の方向を交互
に変えた円環形圧電セラミックの片面に2組の電極群を
接着し、それぞれの電極群によって励振される定在波が
位置的に90°ずれるように電極を配置し、さらにこれ
ら2組の電極群に印加する交流電界が時間的に90°位
相差がある2組の発振器をそれぞれ接続している。
このように構成した従来の′超音波モータは、2組の発
振器からそれぞれの電極群に交流電界を印加することに
よって円環形圧電セラミックの周囲の表面に90°位相
がずれた2つの定在波が発生し、この2の定在波が合成
された進行波が発生する。従って、円環形圧電セラミッ
クの上に接着された櫛形の振動体の上に円環形の移動体
を載置して接触を強くすると、移動体が進行波によって
移動される。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、この従来の超音波モータでは、複数の電
極と、これらの電極に位相の異なった、交流電界を印加
する発振器が必要であり、電極の構成が複雑で、また振
動体の構成も複雑であり、コストが高くなるという問題
があった。
本発明は、圧電体振動子の少なくとも一方の面の電極を
2分割することにより、交流電圧の位相をずらすことな
く、分割電極の一方または他方と他方の面の電極との間
に交流電圧を印加して、圧電体振動子の側面に進行波を
発生することができる超音波駆動装置を提供することを
目的としている。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明の超音波駆動装置に
おいては、平面形状がほぼ台形の圧電体振動子の一方の
面に、前記台形の上辺と下辺の間に引かれた第1の分割
線で分割される第1の分割電極が設けられ、前記圧電体
振動子の他方の面に分割しない第2の電極が設けられた
ステータを構成し、該ステータの前記第1の分割電極の
一方または他方と第2の電極のの間に交流電圧を印加し
、前記圧電体振動子の側面に被駆動体を組合わせてなる
ものである。
また、平面形状がほぼ台形の圧電体振動子の一方の面に
、前記台形の上辺と下辺の間に引かれた第1の分割線で
分割される第1の分割電極が設けられ、前記圧電体振動
子の他方の面に前記台形の他の2辺の間に引かれた第2
の分割線で分割される第2の分割電極が設けられたステ
ータを構成し、前記第1の分割電極の一方または他方と
第2の分割電極の一方または他方に交流電圧を印加し、
前記圧電体振動子の側面に被駆動体を組合わせてなるも
のである。
さらに、圧電体振動子の台形の上辺と下辺を円弧とし、
進行波がより発生し易いようにする。
また、第1.第2の分割電極を分割する第1の分割線と
第2の分割線は交差しているが、直交している方がより
望ましい。
さらに1台形の圧電体振動子の上辺の進行波がより強く
発生するので、この部分に被駆動体を接触または対摩耗
性部材を介して接触させる。
[作用コ 上記のように、第1の分割線で分割された第1の分割電
極の一方と分割されない第2の電極の間に交流電圧を印
加することにより、第1の分割電極の一方と第2の分割
電極によって、圧電体振動子は一方向に捩れながら収縮
し、その収縮した側の側面が突出して移動することによ
り一方向の進行波が発生する。また、電圧が反転すると
、第1の分割電極の一方と第2の分割電極によって、圧
電体振動子の片側は反対方向に捩れながら膨張するが、
側面は凹むため1反対方向の進行波は発生しない。この
ように、常に一方向の進行波が圧電体振動子の第1の分
割線で分割された側の側面に交互に発生する。また、第
1の分割電極の他方と第2の分割電極の間に交流電源を
接続すると、常に反対方向の進行波が圧電体振動子の第
1の分割線で分割された側の側面に交互に発生し、進行
波が発生する部分に被駆動体を直接接触または対摩耗性
部材を介して接触させることにより超音波駆動装置を構
成することができる。
また、第1、第2の分割線で分割された第1、第2の分
割電極にそれぞれ交流電源を接続する場合、第1の分割
電極の一方と第2の分割電極の一方を交流電源の一方に
接続し、第1の分割電極の他方と第2の分割電極の他方
を交流電源の他方に接続すると、圧電体振動子の第1の
分割線で分割された片側は、第1の分割電極の一方と第
2の分割電極の一方によって一方向に捩れながら収縮し
、圧電体振動子の他方の側は第1の分割電極の他方と第
2の分割電極の他方で捩れながら反対方向に膨張するた
め、その収縮した側の側面が突出して移動することによ
り一方向の進行波が発生するが、膨張した側の側面は凹
むため、反対方向の進行波は発生しない。また、電圧が
反転すると、第1の分割電極の一方と第2の分割電極の
一方によって、圧電体振動子の片側は反対方向に捩れな
がら膨張するが、側面は凹むため、反対方向の進行波は
発生しない。また圧電体振動子の他方の側は第1の分割
電極の他方と第2の分割電極の他方で捩れながら一方向
に収縮するため、その収縮した側の側面が突出して移動
することにより一方向の進行波が発生する。このように
、常に一方向の進行波が圧電体振動子の第1の分割線で
分割された側の側面に交互に発生する。また、第1の分
割電極の一方と第2の分割電極の他方を交流電源の一方
に接続し、第1の分割電極の他方と第2の分割電極の一
方を交流電源の他方に接続すると、常に反対方向の進行
波が圧電体振動子の第1の分割線で分割された側の側面
に交互に発生し、進行波が発生する部分に被駆動体を直
接接触または対摩耗性部材を介して接触させることによ
り超音波駆動装置を構成することができる。
[実施例] 実施例について図面を参照して説明すると、第1図にお
いて、圧電体振動子1は扇形に構成され。
上辺1a及び下辺1bに円弧が形成され、また側辺IC
11dは直線状に構成されている。圧電体振動子1の一
方の面に設けられた第1の電極は上辺1aから下辺1b
に引かれた第1の分割線3によって2つの分割電極2a
、2bに分割され、また圧電体振動子1の他方の面に設
けたられた第2の電極は分割されないで設けられ、ステ
ータ6が構成される。
このように構成されたステータ6の圧電体振動子1の第
1の電極の一方の分割電極2aと第2の電極5の間に交
流電圧印加すると、圧電体振動子1の第1の分割線3で
分割された片側は、第1の電極の一方の分割電極2aと
第2の電極5によって一方向に捩れながら収縮する。従
って、圧電体振動子1の収縮した側の側面が突出して移
動することにより、第2図のla’で示すように、例え
ば上辺1a・ の左側が突出するため、一方向の進行波
が発生する。また、電圧が反転すると、第1の電極の一
方の分割電極2aと第2の電極5によって、圧電体振動
子1の片側は反対方向に捩れながら膨張するが。
第2図の1a”で示すように側面は凹むため、反対方向
の進行波は発生しない。このように、常に一方向の進行
波が圧電体振動子の第1の線で分割された側の側面に交
互に発生する。
ここで、第1の電極の他方の分割電極2bと第2の電極
5を交流電圧を印加すると、上記とは逆に常に反対方向
の進行波が圧電体振動子の第1の線3で分割された圧電
体振動子1の側面に交互に発生する。
また、第3図において、圧電体振動子1は扇形に構成さ
れ、上辺1a及び下辺1bに円弧が形成され。
また側辺1c、 ldは直線状に構成されている。圧電
体振動子1の一方の面に設けられた第1の電極は上辺1
aから下辺1bに引かれた第1の分割線3によって2つ
の分割電極2a、2bに分割され、ま゛た圧電体振動子
lの他方の面に設けたられた第2の電極は側辺1c、 
ldの下辺1bからほぼ1/3の位置で引かれた第2の
分割線4によって分割電極5a、 5bに分割されてス
テータ6が構成される。
このように構成されたステータ6の圧電体振動子1の第
1の電極の一方の分割電極2aと第2の電極の他方の分
割電極5bを交流電源の一方の端子に接続し、第1の電
極の他方の分割電極1bと第2の電極の一方の分割電極
5aを交流電源の他方の端子に接続すると、圧電体振動
子lの第1の分割線3で分割された片側は、第1の電極
の一方の分割電極2aと第2の電極の一方分割電極5a
によって一方向に捩れながら収縮する。また圧電体振動
子lの他方の側は第、1の電極の他方の分割電極2bと
第2の電極の他方5bで捩れながら逆方向に膨張する。
従って、圧電体振動子1の収縮した側の側面が突出して
移動することにより、第2図のla’で示すように、例
えば上辺1aの左側が突出するため、一方向の進行波が
発生する。しかし、膨張した側の側面は凹むため、逆方
向の進行波は発生しない。
また、電圧が反転すると、第1の電極の一方の分割電極
1aと第2の電極の一方の分割電極5aによって、圧電
体振動子lの片側は反対方向に捩れながら膨張するが、
第2図のla’″で示すように側面は凹むため1反対方
向の進行波は発生しない。また圧電体振動子1の他方の
側は第1の電極の他方分割電極2bと第2の電極の他方
分割電極5bで捩れながら一方向に収縮するため、その
収縮した側の側面が突出して移動することにより一方向
の進行波が発生する。このように、常に一方向の進行波
が圧電体振動子の第1の線で分割された側の側面に交互
に発生する。   ・ ここで、第1の電極の一方分割電極2aと第2の電極の
他方の分割電極5bを交流電源の一方に接続し、第1の
電極の他方分割電極2bと第2の電極の一方の分割電極
5aを交流電源の他方に接続すると、上記とは逆に常に
反対方向の進行波が圧電体振動子の第1の線3で分割さ
れた圧電体振動子lの側面に交互に発生する。
第4図(a)、(b)に示された実施例では。
ステータ6の圧電体振動子lはケース7の底部に設けた
ばね8により支持され、また被駆動体9は圧電体振動子
lの上辺1aに接触されている。さらに、被駆動体9が
圧電体振動子1からずれないように、ケース7に回転体
10が装着されている。
本実施例の超音波駆動装置では、圧電体振動子1の両面
の分割電極2a、 2bと5a、5bに上記のように交
流電圧を印加すると、被駆動体9は図の左右方向に移動
するので、リニアモータとして使用することができる。
なお、圧電体振動子1の分割線3を上辺1aの中心から
少しずらすことによって、第5図に示すようにステータ
6の圧電体振動子1の厚み方向に被駆動体9を移動させ
ることができる。
第6図の実施例では、ステータ6の圧電体振動子1は平
面形状が台形に形成され、この上辺1aと下辺1bは平
行に構成されている。
このように構成された実施例においても、第3図の実施
例と同様に第1の電極2a、2b及び第2の電極5a、
5bにそれぞれ交流電圧を印加すると、第6図に示すよ
うに例えば圧電体振動子1の膨張または収縮に応じて上
辺1aが点線aまたは一点鎖線すのように変形するので
、一方向に進行波が発生する。
なお、第6図の実施例では、第1の電極2及び第2の電
極5をそれぞれ分割したが、第2の電極5は分割しなく
てもよい。
[発明の効果] 本発明は、以上のように構成されているので。
以下に記載されるような効果を奏する。
圧電体振動子の片面または両面の電極を分割線で分割し
て分割電極を形成し、一方の面の分割電極のいずれかと
他方の面の電極に交流電圧を印加するか、または両面の
分割電極にそれぞれ交流電圧を印加したとき、圧電体振
動子が捩れるように駆動されるので、従来例のように位
相の異なった交流電圧を印加する必要がなく、また構造
が簡単で、トルクも大きく、被駆動体を直線状に正逆転
駆動することが出来るという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の超音波駆動装置のステータの
構成図、第2図は第1図のステータの動作を説明するた
めの図、第3図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置
のステータの構成図、第4図(a)、(b)は第1図及
び第3図のステータを使用した超音波駆動装置の正面図
及び側面図。 第5図は第1図または第3図のステータを使用した他の
超音波駆動装置の斜視図、第6図は本発明のさらに他の
実施例のステータの斜視図、第7図は第6図のステータ
の動作を説明するための図である。 1・・・圧電体振動子、 la・・・上辺、1b・・・
下辺、1c、1d・・・側辺、2,5・・・分割電極、
2a、 2b・・・分割電極、3・・・第1の分割線、
4・・・分割線、5a、5b・・・分割電極、6・・・
ステータ、7・・・ケース、8・・・ばね、9・・・被
駆動体、10・・・支持体。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 平面形状がほぼ台形の圧電体振動子の一方の面に
    、前記台形の上辺と下辺の間に引かれた第1の分割線で
    分割される第1の分割電極が設けられ、前記圧電体振動
    子の他方の面に分割しない第2の電極が設けられたステ
    ータを構成し、該ステータの前記第1の分割電極の一方
    または他方と第2の電極のの間に交流電圧を印加し、前
    記圧電体振動子の側面に被駆動体を組合わせてなる超音
    波駆動装置。
  2. 2. 前記ステータの前記圧電体振動子の台形の上辺と
    下辺を円弧としたことを特徴とする請求項1記載の超音
    波駆動装置。
  3. 3. 前記被駆動体は前記ステータの前記台形の圧電体
    振動子の上辺に組合わせたことを特徴とする請求項1又
    は2記載の超音波駆動装置。
  4. 4. 平面形状がほぼ台形の圧電体振動子の一方の面に
    、前記台形の上辺と下辺の間に引かれた第1の分割線で
    分割される第1の分割電極が設けられ、前記圧電体振動
    子の他方の面に前記台形の他の2辺の間に引かれた第2
    の分割線で分割される第2の分割電極が設けられたステ
    ータを構成し、該ステータの前記第1の分割電極の一方
    または他方と第2の分割電極の一方または他方に交流電
    圧を印加し、前記圧電体振動子の側面に被駆動体を組合
    わせてなる超音波駆動装置。
  5. 5. 前記ステータの前記圧電体振動子の台形の上辺と
    下辺を円弧としたことを特徴とする請求項3記載の超音
    波駆動装置。
  6. 6. 前記第1の分割線と第2の分割線は直交している
    ことを特徴とする請求項3記載の超音波駆動装置。
  7. 7. 前記被駆動体は前記ステータの前記台形の圧電体
    振動子の上辺に組合わせたことを特徴とする請求項1又
    は2記載の超音波駆動装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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