JPS63242178A - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
- Publication number
- JPS63242178A JPS63242178A JP62075213A JP7521387A JPS63242178A JP S63242178 A JPS63242178 A JP S63242178A JP 62075213 A JP62075213 A JP 62075213A JP 7521387 A JP7521387 A JP 7521387A JP S63242178 A JPS63242178 A JP S63242178A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric vibrator
- planar shape
- electrodes
- piece
- piezoelectric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
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
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
-
- 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
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- 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
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/206—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
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、真円以外の圧電体振動子の側面に発生する進
行波を利用した超音波駆動装置に関するものである。
行波を利用した超音波駆動装置に関するものである。
従来技術
現在提案されている超音波モータは、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。
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。
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問題点
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、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振器
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。
極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振器
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。
皿１点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するために、平面の形状が
真円以外の板状の圧電体振動子を厚み方向に分極し、該
圧電体振動子を電極で挟持し、該電極に発振器より交流
電界を印加して上記圧電体振動子の側面と被駆動体とを
組合わせたことを特徴とする。
真円以外の板状の圧電体振動子を厚み方向に分極し、該
圧電体振動子を電極で挟持し、該電極に発振器より交流
電界を印加して上記圧電体振動子の側面と被駆動体とを
組合わせたことを特徴とする。
務■
本発明によれば、平面の形状が真円以外の板状の圧電体
振動子の電極に交流電界を印加すると、圧電体振動子に
厚み方向の振動が発生するとともに、この厚み方向の振
動と９０°ずれた外郭振動が発生する。平面形状が真円
の場合は、この外郭振動は圧電体振動子の側面が均等に
膨縮を繰り返えす振動となるが、平面形状が真円以外の
形状の場合は、外郭振動によって側面が不均等に膨縮す
るため、側面に沿った進行波が発生する。
振動子の電極に交流電界を印加すると、圧電体振動子に
厚み方向の振動が発生するとともに、この厚み方向の振
動と９０°ずれた外郭振動が発生する。平面形状が真円
の場合は、この外郭振動は圧電体振動子の側面が均等に
膨縮を繰り返えす振動となるが、平面形状が真円以外の
形状の場合は、外郭振動によって側面が不均等に膨縮す
るため、側面に沿った進行波が発生する。
１度粁
まず、本発明の詳細な説明する前に原理を説明する。ま
ず、第１図に示すように電極２，３が上下面に設けられ
た平面形状が真円の圧電体振動子１では、これらの電極
２，３に交流電界を印加すると、第１図（ａ）に示すよ
うに圧電体振動子ｌが点ｍＡのように厚み方向に伸びた
とき、第１図（ｂ）の点線Ｃのように径が均等に縮まる
。また、圧電体振動子が第１図（ａ）の点線Ｂのように
厚み方向に縮むと、第１図（ｂ）の点線りのように径方
向に膨れる。しかし、この圧電体振動子１では、外郭振
動が発生する場合、圧電体振動子１の側面のどの部分も
径方向に膨縮するだけであり、従って、圧電体振動子１
の側面に沿った進行波は全く発生しない。
ず、第１図に示すように電極２，３が上下面に設けられ
た平面形状が真円の圧電体振動子１では、これらの電極
２，３に交流電界を印加すると、第１図（ａ）に示すよ
うに圧電体振動子ｌが点ｍＡのように厚み方向に伸びた
とき、第１図（ｂ）の点線Ｃのように径が均等に縮まる
。また、圧電体振動子が第１図（ａ）の点線Ｂのように
厚み方向に縮むと、第１図（ｂ）の点線りのように径方
向に膨れる。しかし、この圧電体振動子１では、外郭振
動が発生する場合、圧電体振動子１の側面のどの部分も
径方向に膨縮するだけであり、従って、圧電体振動子１
の側面に沿った進行波は全く発生しない。
次に、第２図の平面形状が正方形の板状の圧電体振動子
４を考察する。まず、電極５．６に交両電界を印加する
と、圧電体振動子４は第２図（ｂ）の点線Ａのように厚
み方向に膨張して、外形は第２図（ａ）の点線Ｃのよう
に縮む。また圧電体振動子４が第２図（ｂ）の点線Ｂの
ように厚み方向に縮むと、外形は第２図（ａ）の点線り
のように膨張する。ここで、第２図（ａ）に示すように
圧電体振動子４の正方形の一辺Ｅの中心Ｆは正方形の外
形の膨縮に対して、Ｆ′、Ｆ’ １１のように移動する
が、これは正方形の中心Ｇを通る線上を移動するだけで
、正方形の側面方向への移動は生じない。
４を考察する。まず、電極５．６に交両電界を印加する
と、圧電体振動子４は第２図（ｂ）の点線Ａのように厚
み方向に膨張して、外形は第２図（ａ）の点線Ｃのよう
に縮む。また圧電体振動子４が第２図（ｂ）の点線Ｂの
ように厚み方向に縮むと、外形は第２図（ａ）の点線り
のように膨張する。ここで、第２図（ａ）に示すように
圧電体振動子４の正方形の一辺Ｅの中心Ｆは正方形の外
形の膨縮に対して、Ｆ′、Ｆ’ １１のように移動する
が、これは正方形の中心Ｇを通る線上を移動するだけで
、正方形の側面方向への移動は生じない。
しかしながら、正方形の一辺Ｅの角Ｈに近い点Ｊを見る
と、圧電体振動子４の正方形が収縮した時は点Ｊは一辺
Ｅの中心Ｆに近い点Ｊ′に移動し、また圧電体振動子４
が膨張した時は点Ｊは中心Ｆから遠ざかる点Ｊ″′に移
動する。即ち、圧電体振動子４の正方形が膨張するとき
、点Ｊは中心Ｇから径方向へ移動する時に側面に沿った
方向へ移動するので、矢印Ｋに示す進行波となって現わ
れる。
と、圧電体振動子４の正方形が収縮した時は点Ｊは一辺
Ｅの中心Ｆに近い点Ｊ′に移動し、また圧電体振動子４
が膨張した時は点Ｊは中心Ｆから遠ざかる点Ｊ″′に移
動する。即ち、圧電体振動子４の正方形が膨張するとき
、点Ｊは中心Ｇから径方向へ移動する時に側面に沿った
方向へ移動するので、矢印Ｋに示す進行波となって現わ
れる。
上記の説明は原理を分かり易くするためのものであって
、実際には、厚み方向の振動と外郭振動とが複雑にから
み合って進行波が発生するため、上記平面が正方向の圧
電体振動子では、各辺の中心部分を除く側面でそれぞれ
異なった周波数で矢印に、Ｌに示した進行波が現われる
。
、実際には、厚み方向の振動と外郭振動とが複雑にから
み合って進行波が発生するため、上記平面が正方向の圧
電体振動子では、各辺の中心部分を除く側面でそれぞれ
異なった周波数で矢印に、Ｌに示した進行波が現われる
。
従って、第３図に示すように、この圧電体振動子４の側
面に回転軸７をベアリング等で回転自在に支持した被駆
動体８を組合わせ、圧電体振動子４の電極５．６に交流
電界を印加すると、圧電体振動子４の側面に発生する進
行波によって被駆動体８が回転される。
面に回転軸７をベアリング等で回転自在に支持した被駆
動体８を組合わせ、圧電体振動子４の電極５．６に交流
電界を印加すると、圧電体振動子４の側面に発生する進
行波によって被駆動体８が回転される。
また、第４図に示すように、圧電体振動子４の側面に進
行波が発生する部分に耐摩耗性部材９を設け、この耐摩
耗性部材９とベアリング等で軸方向に摺動できるように
支持された棒状の被駆動体８を組合わせることにより、
棒状の被駆動体８を軸方向に摺動することができ、リニ
アモータとして使用することができる。
行波が発生する部分に耐摩耗性部材９を設け、この耐摩
耗性部材９とベアリング等で軸方向に摺動できるように
支持された棒状の被駆動体８を組合わせることにより、
棒状の被駆動体８を軸方向に摺動することができ、リニ
アモータとして使用することができる。
第５図は、本発明の他の実施例の圧電体振動子の平面図
及び側面図で、平面形状が楕円形の圧電体振動子１０の
電極１１．１２に交流電界を印加すると、第５図Ｃｂ）
の点線Ａ、Ｂで示すように厚み方向の振動を生じ、ま
た第５図（ａ）のＣ，Ｄで示すように径方向の振動を生
じる。この時、楕円の長径の近傍の点Ｅは点Ｅ’、Ｅ”
のように径方向に膨縮するが、この楕円の側面から見る
と１点Ｅは膨張するときに短径から長径方向に移動した
ことになり、これが進行波となって現われる。なお、短
径の部分の外側面は前述と同様に径方向に膨縮するが、
側面方向への進行波は発生しない。
及び側面図で、平面形状が楕円形の圧電体振動子１０の
電極１１．１２に交流電界を印加すると、第５図Ｃｂ）
の点線Ａ、Ｂで示すように厚み方向の振動を生じ、ま
た第５図（ａ）のＣ，Ｄで示すように径方向の振動を生
じる。この時、楕円の長径の近傍の点Ｅは点Ｅ’、Ｅ”
のように径方向に膨縮するが、この楕円の側面から見る
と１点Ｅは膨張するときに短径から長径方向に移動した
ことになり、これが進行波となって現われる。なお、短
径の部分の外側面は前述と同様に径方向に膨縮するが、
側面方向への進行波は発生しない。
前述と同様に、この平面形状が楕円の圧電体振動子１０
の進行波が発生する側面に被駆動体を組合わせると、被
駆動体を駆動することができる。
の進行波が発生する側面に被駆動体を組合わせると、被
駆動体を駆動することができる。
なお、板状の圧電体振動子の平面形状は上記のものに限
ることなく、他の多角形状や円の一部の円弧状や楕円の
一部の形状等でも同様に進行波が発生する。従って、平
面形状が真円を除く種々の形状の圧電体振動子の少なく
とも一部に発生した進行波を用いて被駆動体を駆動する
ことができる。
ることなく、他の多角形状や円の一部の円弧状や楕円の
一部の形状等でも同様に進行波が発生する。従って、平
面形状が真円を除く種々の形状の圧電体振動子の少なく
とも一部に発生した進行波を用いて被駆動体を駆動する
ことができる。
１１廷肱果
以上の説明から明らかなように、本発明は、平面形状が
真円以外の板状の圧電体振動子の両面に電極を設けた簡
単な構成であるので、製造が容易であり、また回転体や
棒状体等を駆動することができる。
真円以外の板状の圧電体振動子の両面に電極を設けた簡
単な構成であるので、製造が容易であり、また回転体や
棒状体等を駆動することができる。
第１図は本発明の詳細な説明するための平面形状が真円
の′圧電体振動子の側面図及び平面図、第２図は本発明
の平面形状が正方形の圧電体振動子の平面図及び側面図
、第３図及び第４図は第２図の圧電体振動子を用いた本
発明の実施例の超音波駆動装置の側面図、第５図は本発
明の平面形状が楕円形の圧電体振動子の平面図及び側面
図である。 ４．１０・・・圧電体振動子、５，６．１１．１２・・
・電極、７・・・回転軸、８・・・被駆動体。
の′圧電体振動子の側面図及び平面図、第２図は本発明
の平面形状が正方形の圧電体振動子の平面図及び側面図
、第３図及び第４図は第２図の圧電体振動子を用いた本
発明の実施例の超音波駆動装置の側面図、第５図は本発
明の平面形状が楕円形の圧電体振動子の平面図及び側面
図である。 ４．１０・・・圧電体振動子、５，６．１１．１２・・
・電極、７・・・回転軸、８・・・被駆動体。
Claims (6)
- （１）平面の形状が真円以外の板状の圧電体振動子を厚
み方向に分極し、該圧電体振動子を電極で挟持し、該電
極に発振器より交流電界を印加して上記圧電体振動子の
側面と被駆動体とを組合わせたことを特徴とする超音波
駆動装置。 - （２）上記圧電体振動子の平面形状は真円の一部が変形
された形状であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の超音波駆動装置。 - （３）上記圧電体振動子の平面形状は真円の円弧である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波駆
動装置。 （３）上記圧電体振動子の平面形状は楕円であることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波駆動装置
。 - （４）上記圧電体振動子の平面形状は楕円の一部である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波駆
動装置 - （５）上記圧電体振動子の平面形状は多角形であること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波駆動装
置。 - （６）上記圧電体振動子の平面形状は多角形の一部であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波
駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075213A JPS63242178A (ja) | 1987-03-28 | 1987-03-28 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62075213A JPS63242178A (ja) | 1987-03-28 | 1987-03-28 | 超音波駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242178A true JPS63242178A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13569701
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62075213A Pending JPS63242178A (ja) | 1987-03-28 | 1987-03-28 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242178A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200665A (en) * | 1990-11-21 | 1993-04-06 | Nisca Corporation | Ultrasonic actuator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135278A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波振動子の駆動方法 |
-
1987
- 1987-03-28 JP JP62075213A patent/JPS63242178A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62135278A (ja) * | 1985-12-04 | 1987-06-18 | Taga Denki Kk | 超音波振動子の駆動方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5200665A (en) * | 1990-11-21 | 1993-04-06 | Nisca Corporation | Ultrasonic actuator |
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