JPH0446574A - Piezoelectric actuator - Google Patents
Piezoelectric actuatorInfo
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- JPH0446574A JPH0446574A JP2153681A JP15368190A JPH0446574A JP H0446574 A JPH0446574 A JP H0446574A JP 2153681 A JP2153681 A JP 2153681A JP 15368190 A JP15368190 A JP 15368190A JP H0446574 A JPH0446574 A JP H0446574A
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Classifications
-
- 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
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/101—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電動機等にかわる回転駆動装置に関するもの
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a rotary drive device that can replace an electric motor or the like.
従来の技術
近年、ＶＴＲ，ＦＤＤ等のＡＶ及びＯＡ機器ノおいて、
ポータプル化に見られるように、いかに小さく、軽（ま
た省電力化ができるかが最も重要な課題となっている。Conventional technology In recent years, in AV and OA equipment such as VTRs and FDDs,
As seen in the development of portable devices, the most important issue is how to make them smaller and lighter (and energy efficient).
それに伴い、内部メカニズムである駆動装置、すなわち
アクチュエータに関しても小型軽量化及び省電力化が検
討されている。従来の技術においては、駆動装置として
主に電動機が利用されていた。Along with this, efforts are also being made to reduce the size, weight, and power consumption of the drive device, which is the internal mechanism, that is, the actuator. In the conventional technology, an electric motor was mainly used as a drive device.
以下、図面を参照しながら、上述した従来からのアクチ
ュエータの一つとして、ＡＶ及びＯＡ機器に使用されて
いる面対向型電動機の一例について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a surface-facing electric motor used in AV and OA equipment will be described below as one of the conventional actuators described above with reference to the drawings.
第５図は従来の面対向型電動機の断面図の一例である。FIG. 5 is an example of a cross-sectional view of a conventional surface-opposed electric motor.
第５図において、従来の面対向型電動機は、軸受は部１
４に回転自在に支えられた回転軸１３にハブ１２を介し
て、円環状の多極のロータ磁石６を内周面に取り付けた
ロータヨーク７を固定してロータ部を構成している。一
方、ステータ部は軸受は部１４を収容した軸受はユニッ
ト１１、軸受はユニット１１を中心として花弁状に配し
たステータコイル８、回路部を形成するフレキシブルプ
リント基板９及びフレキシブル基板９を介してステータ
コイル８が固定されるステータヨークｌ５より構成して
いる。さらにフレキシブルプリント基板９の上部には、
ホール素子等、電動機を駆動させるための回路構成要素
を配属した構成になっている。In Fig. 5, in the conventional surface-opposed electric motor, the bearing is
A rotor yoke 7 having an annular multipolar rotor magnet 6 attached to its inner peripheral surface is fixed to a rotary shaft 13 rotatably supported by a rotor 4 via a hub 12 to form a rotor section. On the other hand, the stator part has a bearing unit 11 that accommodates a bearing part 14, a stator coil 8 arranged in a petal shape around the bearing unit 11, a flexible printed circuit board 9 forming a circuit part, and a stator connected to the stator through the flexible printed circuit board 9. It consists of a stator yoke l5 to which the coil 8 is fixed. Furthermore, on the top of the flexible printed circuit board 9,
It has a configuration in which circuit components such as Hall elements are allocated to drive the electric motor.
発明が解決しようとする課題
しかしながら、上記の構成においては、部品点数の複雑
さ及び電動機のもつ体格による出力トルクの限界から、
小型高トルク化はかなり困難であるという欠点をもつ。Problems to be Solved by the Invention However, in the above configuration, due to the complexity of the number of parts and the limit of output torque due to the physique of the electric motor,
It has the disadvantage that it is quite difficult to make it smaller and achieve higher torque.
さらに、電動機においては電動機から発生する電磁ノイ
ズ影響を考慮する必要があった。Furthermore, it was necessary to consider the effects of electromagnetic noise generated from the motor.
課題を解決するための手段
上記間瓶点を解決するため、本発明は、駆動源に電磁ノ
イズの影響のない圧電セラミックス２個を用いている。Means for Solving the Problems In order to solve the above problem, the present invention uses two piezoelectric ceramics, which are not affected by electromagnetic noise, as a drive source.
すなわち、一端が固定され、電圧の印加により伸びある
いは縮む性質をもつ圧電セラミックスと、前記圧電セラ
ミックスと同様の性質をもち、先端にツメを設けた圧電
セラミックスとの他端どうしが直角あるいは斜め方向に
接着され、前記ツメを介して前記圧電セラミックスの伸
縮運動を回転運動に変換して回転軸に伝達する変換部を
設け、回転させるという構成を備えたものである。That is, a piezoelectric ceramic whose one end is fixed and has the property of expanding or contracting when a voltage is applied, and a piezoelectric ceramic which has the same properties as the piezoelectric ceramic described above and has a tab at the tip, and the other end of the piezoelectric ceramic is fixed at right angles or diagonally to each other. The piezoelectric ceramic has a configuration in which a converting section is attached to the piezoelectric ceramic and converts the expansion and contraction motion of the piezoelectric ceramic into a rotational motion through the claw and transmits the rotational motion to a rotating shaft, and the piezoelectric ceramic is rotated.
作 用
本発明は上記した構成によって、２個の圧電アクチュエ
ータにそれぞれ位相の異なる電圧を印加し、それにより
発生する伸縮を利用し、前記ツメを介して回転変換部に
より回転運動に変換して回転軸に伝達することにより、
部品点数の削減ができる。また、磁石等を用いないため
、電磁ノイズの影響を無視することができる。Effect: With the above-described configuration, the present invention applies voltages with different phases to the two piezoelectric actuators, and utilizes the expansion and contraction generated by the expansion and contraction, which is converted into rotational motion by the rotation converter through the claw, and rotates. By transmitting it to the shaft,
The number of parts can be reduced. Furthermore, since no magnets or the like are used, the influence of electromagnetic noise can be ignored.
実施例
以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例における圧電アクチュエータ
の構成図である。第１図において、１は圧電セラミック
スで、電圧の印加により伸びあるいは縮む性質を持ち、
一端が固定されている。FIG. 1 is a configuration diagram of a piezoelectric actuator in one embodiment of the present invention. In Figure 1, 1 is a piezoelectric ceramic, which has the property of expanding or contracting when voltage is applied.
One end is fixed.
また、前記圧電セラミックス］と同様の性質を持ち、先
端にツメ３を設けた圧電セラミックス２が、前記圧電セ
ラミックス１の他端と直角あるいは斜め方向に接着等の
方法で結合されている。前記ツメ３を介して前記圧電セ
ラミックス２の伸縮運動を回転運動により変換して回転
軸４に伝達する回転変換部５により構成されている。Furthermore, a piezoelectric ceramic 2 having properties similar to those of the piezoelectric ceramic and having a claw 3 at its tip is joined to the other end of the piezoelectric ceramic 1 at right angles or in an oblique direction by a method such as adhesive. It is constituted by a rotation conversion section 5 that converts the expansion and contraction movement of the piezoelectric ceramic 2 into a rotational movement via the claw 3 and transmits the rotational movement to the rotation shaft 4.
ここで、第２図ａ及びｂは、長さ方向に伸縮する圧電セ
ラミックスの動作原理を表したものであり、電圧の印加
によって、伸びあるいは縮む動作をする。Here, FIGS. 2a and 2b illustrate the operating principle of piezoelectric ceramics that expand and contract in the length direction, and expand or contract by applying a voltage.
第３図は、第２図における圧電セラミックスを同方向に
分極して貼り合わセたもので、第１図における圧電セラ
ミックス１や圧電セラミックス２の伸縮量を増大する必
要がある場合に利用可能である。Figure 3 shows the piezoelectric ceramics in Figure 2 polarized in the same direction and bonded together, and can be used when it is necessary to increase the amount of expansion and contraction of piezoelectric ceramics 1 and 2 in Figure 1. be.
次に、第４図ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅは、第１図における実
施例の動作原理を示した図である。Next, FIGS. 4a, b, c, d, and e are diagrams showing the operating principle of the embodiment in FIG. 1.
第４図ａにおいては、圧電セラミックスｌにかける電圧
の極性が第２図ａの状態に、圧電セラミックス２にかけ
る電圧の極性が第２図すの状態になっている。こので第
４図すに示すように圧電セラミックス２を縮ませる方向
に電圧をかけると、先端に設けたツメ３によって、回転
変換部５が回転を始め回転軸４が回りだす。In FIG. 4a, the polarity of the voltage applied to the piezoelectric ceramic l is in the state shown in FIG. 2a, and the polarity of the voltage applied to the piezoelectric ceramic 2 is in the state shown in FIG. Now, as shown in FIG. 4, when a voltage is applied in a direction to contract the piezoelectric ceramic 2, the rotation converter 5 starts to rotate by the claw 3 provided at the tip, and the rotating shaft 4 begins to rotate.
圧電セラミックス２が第４図Ｃの位置まできた時、ツメ
３が回転変換部５と離れるため回転は一時停止する。次
に第４図ｄに示すように圧電セラミックスｌを伸びる方
向に電圧をかけながら第４図ｅの様に圧電セラミックス
２を伸ばす。その後第４図ａに示す様に圧電セラミック
ス１を縮む方向に電圧をかける事により、ツメ３が回転
変換部５と接触する。上記第４図の一連の動作を繰り返
す事（こより、回転軸４はステップ状に回転する。When the piezoelectric ceramic 2 reaches the position shown in FIG. 4C, the claw 3 separates from the rotation converter 5, so that the rotation is temporarily stopped. Next, as shown in FIG. 4d, while applying a voltage in the direction in which the piezoelectric ceramic 1 is stretched, the piezoelectric ceramic 2 is stretched as shown in FIG. 4e. Thereafter, as shown in FIG. 4a, by applying a voltage in the direction of shrinking the piezoelectric ceramic 1, the claw 3 comes into contact with the rotation conversion section 5. By repeating the series of operations shown in FIG. 4 above, the rotating shaft 4 rotates in a stepwise manner.
以上−の様に、本実施例によれば、磁石等を用いないた
め、電磁ノイズの影響を無視することができ、しかも圧
電アクチュエータの伸縮長さを調節する事により、小型
化高精度化を可能にする事ができる。As described above, according to this embodiment, since no magnets are used, the influence of electromagnetic noise can be ignored, and by adjusting the extension/contraction length of the piezoelectric actuator, miniaturization and high precision can be achieved. It can be made possible.
発明の効果
以上の様に、本発明は、一端が固定され、電圧の印加に
より伸び′あるいは縮む性質をもつ圧電セラミックスと
、前記圧電セラミックスと同様の性質をもち、先端にツ
メを設けた圧電セラミックスとの他端どうしが直角ある
いは斜め方向に接着され、前記ツメを介して前記圧電セ
ラミックスの伸縮運動を回転運動に変換して回転軸に伝
達する変換部を設けることにより、電磁ノイズの影響を
無視することができ、しかも圧電アクチュエータの伸縮
長さを調節する事により、小型化高精度化を可能にする
事ができる。Effects of the Invention As described above, the present invention provides a piezoelectric ceramic whose one end is fixed and has the property of expanding or contracting when a voltage is applied, and a piezoelectric ceramic having the same properties as the piezoelectric ceramic described above and having a claw at the tip. The other ends of the piezoelectric ceramic are bonded at right angles or diagonally to each other, and by providing a converting section that converts the expansion and contraction movement of the piezoelectric ceramic into rotational movement and transmits it to the rotating shaft via the claw, the effect of electromagnetic noise is ignored. Furthermore, by adjusting the extension/contraction length of the piezoelectric actuator, it is possible to achieve miniaturization and high precision.
第１図は本発明の一実施例における圧電アクチュエータ
の構成図、第２図ｆａｎ、 （ｂｌは、長さ方向に伸縮
する圧電セラミックスの動作原理を表した図、第３図は
第２図における圧電セラミックスを同方向に分極して貼
り合わせたものを示す構成図、第４図（ａ）、 （ｂｌ
、 ｆｃｌ、 ｆｄｌ、 ｔｅｌは第１図における実施
例の動作原理を示した図、第５図は従来の電動機の構成
図である。
１・・・・・・圧電セラミックス、２・・・・・・圧電
セラミックス、３・・・・・・ツメ、４・・・・・・回
転軸、５・・・・・・回転変換部、６・・・・・・ロー
タ磁石、７・・・・・・ロータヨーク、８・・・・・・
ステータコイル、９・・・・・・フレキシブルプリント
基板、１０・・・・・・ホール素子、１１・・・・・・
軸受はユニット、１２・・・・・・ハブ、１３・・・・
・・回転軸、１４・・・・・・軸受は部、１５・・・・
・・ステータヨーク。
代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 ほか１名４−５先軸
第２図
第３図Fig. 1 is a configuration diagram of a piezoelectric actuator according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a diagram showing the operating principle of piezoelectric ceramics that expands and contracts in the length direction, and Fig. 3 is a diagram showing the operating principle of piezoelectric ceramics that expand and contract in the length direction. A configuration diagram showing piezoelectric ceramics polarized in the same direction and bonded together, Figure 4 (a), (bl
, fcl, fdl, and tel are diagrams showing the operating principle of the embodiment in FIG. 1, and FIG. 5 is a configuration diagram of a conventional electric motor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Piezoelectric ceramics, 2...Piezoelectric ceramics, 3...Claws, 4...Rotation shaft, 5...Rotation conversion unit, 6...Rotor magnet, 7...Rotor yoke, 8...
Stator coil, 9...Flexible printed circuit board, 10...Hall element, 11...
The bearing is a unit, 12...hub, 13...
...Rotating shaft, 14...Bearing is part, 15...
...Stator yoke. Name of agent: Patent attorney Shigetaka Awano and 1 other person 4-5 axis Figure 2 Figure 3
Claims (1)
性質をもつ圧電セラミックスと、前記圧電セラミックス
と同様の性質をもち、先端にツメを設けた圧電セラミッ
クスとの他端どうしが直角あるいは斜め方向に接着され
、前記ツメを介して前記圧電セラミックスの伸縮運動を
回転運動に変換して回転軸に伝達する変換部を設けたこ
とを特徴とする圧電アクチュエータ。A piezoelectric ceramic is fixed at one end and has the property of expanding or contracting when voltage is applied, and another piezoelectric ceramic has the same properties as the piezoelectric ceramic and has a tab at the tip. . A piezoelectric actuator, further comprising a converting section that converts the expansion and contraction motion of the piezoelectric ceramic into a rotational motion via the claw and transmits the rotational motion to a rotating shaft.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153681A JPH0446574A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Piezoelectric actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2153681A JPH0446574A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Piezoelectric actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446574A true JPH0446574A (en) | 1992-02-17 |
Family
ID=15567837
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2153681A Pending JPH0446574A (en) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | Piezoelectric actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446574A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633554A (en) * | 1992-05-29 | 1997-05-27 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Piezoelectric linear actuator |
| CN108282109A (en) * | 2018-01-24 | 2018-07-13 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | A kind of novel pressure electric-type vibration energy collector |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2153681A patent/JPH0446574A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5633554A (en) * | 1992-05-29 | 1997-05-27 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Piezoelectric linear actuator |
| CN108282109A (en) * | 2018-01-24 | 2018-07-13 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | A kind of novel pressure electric-type vibration energy collector |
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