JPS63242182A - 円筒型超音波四極回転振動子 - Google Patents
円筒型超音波四極回転振動子Info
- Publication number
- JPS63242182A JPS63242182A JP62071594A JP7159487A JPS63242182A JP S63242182 A JPS63242182 A JP S63242182A JP 62071594 A JP62071594 A JP 62071594A JP 7159487 A JP7159487 A JP 7159487A JP S63242182 A JPS63242182 A JP S63242182A
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- JP
- Japan
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- ultrasonic
- electrodes
- cylindrical
- piezoelectric element
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- Pending
Links
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- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
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- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
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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
- H02N2/0005—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
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〕
本発明は超音波振動子に係わり、さらに詳わしくは超音
波モータの固定子などに用いる超音波振動子の改良に関
する。
波モータの固定子などに用いる超音波振動子の改良に関
する。
強力超音波技術の分野では、たて振動を応用したものが
圧倒的多数で、振動源にはランジュバン振動子が用いら
れている。他の振動モード例えばねじり振動などは、こ
れを発生する強力振動子として実用化されているものが
ない。最近超音波モータが開発され、強力な楕円振動が
必要となり、種々の楕円振動子が提案されている。とこ
ろで本発明者は単なる楕円振動によらない超音波モータ
、すなわち「重心回転型超音波モータ」昭６２−１１３
７４号を提案した。このモータに用いる超音波振動子は
「超音波回転振動子」昭６２−１１３７３号に記載して
あり、手内部分が互いに逆極性となるように厚・み方向
に分極された圧電振動子である。強力な振動を発生させ
るには、電気入力が増大するようにアドミッタンスが小
さくなく薄板大面積の構造にすべきところ、径が共振周
波数に関係するので、周波数を決めると径が決まり、面
積の範囲が決まってしまうので、高周波で強力な振動子
が得られない欠点があった。さらに両面の電極が４分割
されており電圧印加方法が複雑になるという欠点があっ
た。
圧倒的多数で、振動源にはランジュバン振動子が用いら
れている。他の振動モード例えばねじり振動などは、こ
れを発生する強力振動子として実用化されているものが
ない。最近超音波モータが開発され、強力な楕円振動が
必要となり、種々の楕円振動子が提案されている。とこ
ろで本発明者は単なる楕円振動によらない超音波モータ
、すなわち「重心回転型超音波モータ」昭６２−１１３
７４号を提案した。このモータに用いる超音波振動子は
「超音波回転振動子」昭６２−１１３７３号に記載して
あり、手内部分が互いに逆極性となるように厚・み方向
に分極された圧電振動子である。強力な振動を発生させ
るには、電気入力が増大するようにアドミッタンスが小
さくなく薄板大面積の構造にすべきところ、径が共振周
波数に関係するので、周波数を決めると径が決まり、面
積の範囲が決まってしまうので、高周波で強力な振動子
が得られない欠点があった。さらに両面の電極が４分割
されており電圧印加方法が複雑になるという欠点があっ
た。
この発明は、先願の円板型超音波回転振動子が持ってい
た高周波で強力な振動が得られないという欠点を解決し
、以って３０ＫＨｚを超す高い周波数でも面積を広く構
成できる強力な振動子を提供することを目的とする。
た高周波で強力な振動が得られないという欠点を解決し
、以って３０ＫＨｚを超す高い周波数でも面積を広く構
成できる強力な振動子を提供することを目的とする。
先にも述べたように本発明者は円板、円筒、円環を厚さ
方向に分極して構成した超音波回転振動子を提案したが
、それには高周波用で大面積の強力振動子が作れないと
いう欠点があった。
方向に分極して構成した超音波回転振動子を提案したが
、それには高周波用で大面積の強力振動子が作れないと
いう欠点があった。
本発明はこの超音波回転振動子を長い円筒形状にし、直
径で二分した二つの半円筒領域が互いに逆極性となるご
とく放射状に分極し、円筒の外周面及び内周面のいづれ
か一方にはほぼ全面に電極が施され、他面の正・負両域
にはそれぞれ二等分された電極が施されている構成とし
たので、周波数を決めると径が決まるが円筒の長さには
制限がないから、長くすれば入力インピータンスを低く
でき低電圧駆動の強力な超音波回転振動子を実現できる
。
径で二分した二つの半円筒領域が互いに逆極性となるご
とく放射状に分極し、円筒の外周面及び内周面のいづれ
か一方にはほぼ全面に電極が施され、他面の正・負両域
にはそれぞれ二等分された電極が施されている構成とし
たので、周波数を決めると径が決まるが円筒の長さには
制限がないから、長くすれば入力インピータンスを低く
でき低電圧駆動の強力な超音波回転振動子を実現できる
。
（実施例〕
本発明になる円筒型超音波四極回転振動子の一実施例を
第１図ならびに第２図に示す。Ｐｂ（ＺｒＴ ｉ ）
Ｏｓ系セラミックからなる直径４０ｍ、厚さ２１１ｍ、
長さ４０ｍの円筒状圧電素子１の外周面全面のうち、上
下１酊幅の帯状絶縁部を除いてほぼ全面に電極２を施し
、内周面には周に沿って４分割した電極６．７．８及び
９を施す。これらの電極のうち、電極６．９及び電極７
．８をそれぞれ共通に接続して、それぞれ正及び負の直
流高電・圧を印加して分極処理を行った。第１図の矢印
３゜４及び５は分極の向きを示しており、半円筒が外向
きに、残る半円筒が内向きに分極されている。
第１図ならびに第２図に示す。Ｐｂ（ＺｒＴ ｉ ）
Ｏｓ系セラミックからなる直径４０ｍ、厚さ２１１ｍ、
長さ４０ｍの円筒状圧電素子１の外周面全面のうち、上
下１酊幅の帯状絶縁部を除いてほぼ全面に電極２を施し
、内周面には周に沿って４分割した電極６．７．８及び
９を施す。これらの電極のうち、電極６．９及び電極７
．８をそれぞれ共通に接続して、それぞれ正及び負の直
流高電・圧を印加して分極処理を行った。第１図の矢印
３゜４及び５は分極の向きを示しており、半円筒が外向
きに、残る半円筒が内向きに分極されている。
このようにして出来上がった超音波回転振動子の電極２
に第３図に示す如く接地用リード線１３を接続し、電極
６と８及び電極７と９はそれぞれリード線１２及び１１
で共通に接地し、これらと接地の間に２相発振器１０か
ら４５ＫＨｚ、５０Ｖの９０″位相の異なる出力Ａ及び
Ｂを印加した。
に第３図に示す如く接地用リード線１３を接続し、電極
６と８及び電極７と９はそれぞれリード線１２及び１１
で共通に接地し、これらと接地の間に２相発振器１０か
ら４５ＫＨｚ、５０Ｖの９０″位相の異なる出力Ａ及び
Ｂを印加した。
このとき圧電素子１には４５ＫＨｚの回転電場が印加さ
れたことになるので、円筒形の圧電素子１は各瞬間ごと
に点線１４で示すような変形が生じ、この変形が４５Ｋ
Ｈｚの１サイクルの間の円周に沿って一回転す′る。そ
の結果圧電円筒素子の重心は、円筒の軸を中心として半
径数十μｍで毎秒４万５千回回転する。素子の振動は印
加電圧の周波数が４５ＫＨｚのとき最大になり、回転半
径も最大になる。このとき素子を流れる電流も最大にな
り０．５Ａに達したので、電力２５ＶＡの強力な超音波
共振系を実現することができた。そのうえ、片面全面に
電極が施されているので片面を接地保持できる効果があ
り、しかも他面の４電極を２つずつ共通にして２本のリ
ード線を接続するだけでよく、配線を簡単にできる効果
がある。
れたことになるので、円筒形の圧電素子１は各瞬間ごと
に点線１４で示すような変形が生じ、この変形が４５Ｋ
Ｈｚの１サイクルの間の円周に沿って一回転す′る。そ
の結果圧電円筒素子の重心は、円筒の軸を中心として半
径数十μｍで毎秒４万５千回回転する。素子の振動は印
加電圧の周波数が４５ＫＨｚのとき最大になり、回転半
径も最大になる。このとき素子を流れる電流も最大にな
り０．５Ａに達したので、電力２５ＶＡの強力な超音波
共振系を実現することができた。そのうえ、片面全面に
電極が施されているので片面を接地保持できる効果があ
り、しかも他面の４電極を２つずつ共通にして２本のリ
ード線を接続するだけでよく、配線を簡単にできる効果
がある。
（発明の効果〕
以上説明したように、本発明では円筒状超音波回転振動
子を径方向に分極したので、つまり円筒を直径で二分し
た二つの半円筒領域が互いに逆極性となるごとく放射状
に分極し、円筒の外周面及び内周面のいづれか一方には
ほぼ全面に電極が施され、他面の正・負両域にはそれぞ
れ二等分された電極が施されている。そのため周波数を
決めると径が決まるが円筒の長さには制限がないから、
長くすれば入力インピーダンスが低くなり、超音波回転
振動子の駆動電圧を低くでき超音波振動の振幅を大きく
でき、振動子をより強力にする効果がある。
子を径方向に分極したので、つまり円筒を直径で二分し
た二つの半円筒領域が互いに逆極性となるごとく放射状
に分極し、円筒の外周面及び内周面のいづれか一方には
ほぼ全面に電極が施され、他面の正・負両域にはそれぞ
れ二等分された電極が施されている。そのため周波数を
決めると径が決まるが円筒の長さには制限がないから、
長くすれば入力インピーダンスが低くなり、超音波回転
振動子の駆動電圧を低くでき超音波振動の振幅を大きく
でき、振動子をより強力にする効果がある。
第１図ならびに第２図は本発明による円筒型超音波四極
回転振動子の一実施例を示す原理説明のための平面図な
らびに正面図、第３図はその振動子の変形を示す原理説
明図である。 １・・・・・・円筒状圧電素子、２・・・・・・接地側
電極、６゜７．８．９・・・・・・電極、１０・・・・
・・２相電源、１１゜１２．１３・・・・・・リード線
。 第１図 第２図 第３図
回転振動子の一実施例を示す原理説明のための平面図な
らびに正面図、第３図はその振動子の変形を示す原理説
明図である。 １・・・・・・円筒状圧電素子、２・・・・・・接地側
電極、６゜７．８．９・・・・・・電極、１０・・・・
・・２相電源、１１゜１２．１３・・・・・・リード線
。 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）円周に沿つて等分割配置された独立に変形し得る
偶数個の領域を有する円筒状圧電素子を、中心対称に配
置されている領域同志は互いに逆相で励振し、隣接配置
されている領域同志は互いに異なる位相で励振した結果
、呼吸モードを０次とする円筒状圧電素子の一次モード
の振動が生じ、重心が回転する超音波回転振動子におい
て、素子を直径で二等分した二つの領域が、互いに逆極
性となるごとく放射状に分極し、円筒の外周面及び内周
面のいづれか一方にはほぼ全面に電極が施され、他面の
正・負両域にはそれぞれ二等分された電極が施されてい
ることを特徴とする円筒型超音波四極回転振動子。 - （２）特許請求の範囲第（１）項記載の超音波回転振動
子において、円筒状圧電素子の外周又は内周に超音波損
失の少ない弾性体の円筒を嵌合したことを特徴とする円
筒型超音波四極回転振動子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071594A JPS63242182A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極回転振動子 |
| US07/174,413 US4868446A (en) | 1987-01-22 | 1988-03-28 | Piezoelectric revolving resonator and ultrasonic motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62071594A JPS63242182A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極回転振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63242182A true JPS63242182A (ja) | 1988-10-07 |
Family
ID=13465147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62071594A Pending JPS63242182A (ja) | 1987-01-22 | 1987-03-27 | 円筒型超音波四極回転振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63242182A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108466A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Nikon Corporation | 振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動アクチュエータの駆動方法 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP62071594A patent/JPS63242182A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007108466A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-09-27 | Nikon Corporation | 振動子、振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動アクチュエータの駆動方法 |
| US8159763B2 (en) | 2006-03-22 | 2012-04-17 | Nikon Corporation | Vibrating element, vibration actuator, lens barrel, camera system and method for driving vibration actuator |
| JP5218045B2 (ja) * | 2006-03-22 | 2013-06-26 | 株式会社ニコン | 振動アクチュエータ、レンズ鏡筒、カメラシステム及び振動アクチュエータの駆動方法 |
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