JP2001074464A - 圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロ - Google Patents
圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロInfo
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- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 エネルギー閉込め状態を改善し、振動子と駆
動・検出回路との接続が、確実かつ容易になし得る圧電
振動子及びそれを用いた振動ジャイロを提供すること。 【解決手段】 厚さ方向に分極軸を有する圧電セラミッ
クス板１の一主表面に駆動電極端子３１及び検出電極端
子３２，３３が設けられた振動子と、前記振動子を支持
する枠状の支持具とを一体化して振動子ユニットを形成
した後、このユニットと、電極端子３１，３２，３３と
同位置に駆動及び検出電極端子を配置した回路基板とを
直接固定して一体化する。
動・検出回路との接続が、確実かつ容易になし得る圧電
振動子及びそれを用いた振動ジャイロを提供すること。 【解決手段】 厚さ方向に分極軸を有する圧電セラミッ
クス板１の一主表面に駆動電極端子３１及び検出電極端
子３２，３３が設けられた振動子と、前記振動子を支持
する枠状の支持具とを一体化して振動子ユニットを形成
した後、このユニットと、電極端子３１，３２，３３と
同位置に駆動及び検出電極端子を配置した回路基板とを
直接固定して一体化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電振動ジャイロ
や圧電トランスなどの圧電デバイスに用いられる圧電振
動子及びそれを用いた圧電振動ジャイロに関し、特に圧
電振動子の振動モードとしてエネルギー閉込め振動モー
ドを利用した圧電振動子及びそれを用いた圧動ジャイロ
に関するものである。
や圧電トランスなどの圧電デバイスに用いられる圧電振
動子及びそれを用いた圧電振動ジャイロに関し、特に圧
電振動子の振動モードとしてエネルギー閉込め振動モー
ドを利用した圧電振動子及びそれを用いた圧動ジャイロ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エネルギー閉込め振動は、振動のエネル
ギーが駆動電極近傍に集中している振動モードで、圧電
セラミックス板の厚さ方向の縦振動やすべり振動、圧電
セラミックス矩形板の幅方向の縦振動やすべり振動など
多くの振動モードがあり、ＦＭラジオやテレビの中間周
波数フィルタに広く用いられている。
ギーが駆動電極近傍に集中している振動モードで、圧電
セラミックス板の厚さ方向の縦振動やすべり振動、圧電
セラミックス矩形板の幅方向の縦振動やすべり振動など
多くの振動モードがあり、ＦＭラジオやテレビの中間周
波数フィルタに広く用いられている。
【０００３】図５は、平行電界励振型厚みすべりエネル
ギー閉込め型振動子の構造を示す平面図及び断面図であ
る。図５に示すように、分極方向が厚さ方向の圧電セラ
ミックス板１０の中央部の同一面上に、対向する部分電
極１４、１４’が形成されている。部分電極１４、１
４’に挟まれている部分には、ほぼ板の面に平行な方向
の電界が印加されるため、この電界と直交する厚さ方向
の分極との相互作用により、部分電極１４、１４’の形
状寸法を、使用する圧電材料の特性に合わせて適切に設
計すると、この部分に平行電界励振型厚みすべりエネル
ギー閉込め型振動子を構成することができる。
ギー閉込め型振動子の構造を示す平面図及び断面図であ
る。図５に示すように、分極方向が厚さ方向の圧電セラ
ミックス板１０の中央部の同一面上に、対向する部分電
極１４、１４’が形成されている。部分電極１４、１
４’に挟まれている部分には、ほぼ板の面に平行な方向
の電界が印加されるため、この電界と直交する厚さ方向
の分極との相互作用により、部分電極１４、１４’の形
状寸法を、使用する圧電材料の特性に合わせて適切に設
計すると、この部分に平行電界励振型厚みすべりエネル
ギー閉込め型振動子を構成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上に示した従来のエ
ネルギー閉込め型振動子においては、振動のエネルギー
を所定の部分に集中させるために、電極による圧電反作
用の効果により、所定の部分の弾性的な特性をそれ以外
の部分の特性と異ならせることにより、特定の周波数の
振動エネルギーを所定の部分に集中させるものである。
このような圧電反作用を利用する方法は、振動モードの
種類や圧電材料の種類によってはエネルギー閉込めが必
ずしも十分でない。
ネルギー閉込め型振動子においては、振動のエネルギー
を所定の部分に集中させるために、電極による圧電反作
用の効果により、所定の部分の弾性的な特性をそれ以外
の部分の特性と異ならせることにより、特定の周波数の
振動エネルギーを所定の部分に集中させるものである。
このような圧電反作用を利用する方法は、振動モードの
種類や圧電材料の種類によってはエネルギー閉込めが必
ずしも十分でない。
【０００５】上記振動子を、エネルギー閉込め型振動ジ
ャイロ用振動子として使用する場合、駆動・検出回路と
の接続手順は、振動子の支持、駆動・検出端子から回路
側へのはんだ等による電気的導通、振動子部と回路部の
固定、と煩雑であるという問題点がある。
ャイロ用振動子として使用する場合、駆動・検出回路と
の接続手順は、振動子の支持、駆動・検出端子から回路
側へのはんだ等による電気的導通、振動子部と回路部の
固定、と煩雑であるという問題点がある。
【０００６】従って、本発明は、これらの欠点を除去
し、エネルギー閉じ込めを十分になし、駆動・検出回路
との接続手順が確実、かつ、極めて容易なエネルギー閉
込め型圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロを提供
するものである。
し、エネルギー閉じ込めを十分になし、駆動・検出回路
との接続手順が確実、かつ、極めて容易なエネルギー閉
込め型圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロを提供
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、厚さ方向に分
極軸を有し、少なくとも一方の面に複数個の電極が形成
された圧電板と、該圧電板を支持し、前記電極に囲まれ
る領域を含むその周辺部に対応した形状の空隙部を有す
るとともに、前記電極と電気的に接続するための入出力
端子を具備した枠状の支持具とから構成されてなる圧電
振動子である。
極軸を有し、少なくとも一方の面に複数個の電極が形成
された圧電板と、該圧電板を支持し、前記電極に囲まれ
る領域を含むその周辺部に対応した形状の空隙部を有す
るとともに、前記電極と電気的に接続するための入出力
端子を具備した枠状の支持具とから構成されてなる圧電
振動子である。
【０００８】また、本発明は、上記の圧電振動子におい
て、前記圧電板として圧電セラミックスを用い、前記複
数個の電極が形成された領域近傍のみを厚さ方向に分極
した圧電振動子である。
て、前記圧電板として圧電セラミックスを用い、前記複
数個の電極が形成された領域近傍のみを厚さ方向に分極
した圧電振動子である。
【０００９】また、本発明は、上記の圧電振動子におい
て、前記圧電板の少なくとも一方の面のほぼ中央部に、
少なくとも１つの対称軸に対称な形状の凸型あるいは凹
型の段差部を形成し、該段差部あるいはこの段差部と対
向する部分に、ほぼ中央部のおよそ二等辺三角形を構成
する各頂点の位置に第１、第２、及び第３の電極を形成
し、前記対称軸に対して対称に検出用の電極を配置した
圧電振動子である。
て、前記圧電板の少なくとも一方の面のほぼ中央部に、
少なくとも１つの対称軸に対称な形状の凸型あるいは凹
型の段差部を形成し、該段差部あるいはこの段差部と対
向する部分に、ほぼ中央部のおよそ二等辺三角形を構成
する各頂点の位置に第１、第２、及び第３の電極を形成
し、前記対称軸に対して対称に検出用の電極を配置した
圧電振動子である。
【００１０】また、本発明は、上記の圧電振動子におい
て、ほぼ前記段差部のみを厚さ方向に分極した圧電振動
子である。
て、ほぼ前記段差部のみを厚さ方向に分極した圧電振動
子である。
【００１１】また、本発明は、上記の圧電振動子におい
て、前記入出力端子に対応した位置に、接続のための端
子を有する駆動及び検出用回路基板に、前記支持具を直
接固定する構造とした圧電振動子である。
て、前記入出力端子に対応した位置に、接続のための端
子を有する駆動及び検出用回路基板に、前記支持具を直
接固定する構造とした圧電振動子である。
【００１２】また、本発明は、上記の圧電振動子を用い
た圧電振動ジャイロである。
た圧電振動ジャイロである。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施の形態に
おけるエネルギー閉込め型振動ジャイロ用振動子及び振
動子支持具の構成を示す図である。図１（ａ）に示すよ
うに、圧電振動子は、例えば、厚さ方向に分極軸成分を
有するＰＺＴやチタン酸バリウムなどの圧電セラミック
ス板１の一方の面の中央部に駆動電極２１、検出電極２
２、２３を形成し、これらの電極２１、２２、２３と電
気的に接続するための入出力端子となる駆動電極端子３
１及び検出電極端子３２、３３を具備した枠状の支持具
［図１（ｂ）、図１（ｃ）または図１（ｄ）、図１
（ｅ）］により前記圧電セラミックス板１の周辺部が保
持されて、振動子ユニット（図２）が形成される。
おけるエネルギー閉込め型振動ジャイロ用振動子及び振
動子支持具の構成を示す図である。図１（ａ）に示すよ
うに、圧電振動子は、例えば、厚さ方向に分極軸成分を
有するＰＺＴやチタン酸バリウムなどの圧電セラミック
ス板１の一方の面の中央部に駆動電極２１、検出電極２
２、２３を形成し、これらの電極２１、２２、２３と電
気的に接続するための入出力端子となる駆動電極端子３
１及び検出電極端子３２、３３を具備した枠状の支持具
［図１（ｂ）、図１（ｃ）または図１（ｄ）、図１
（ｅ）］により前記圧電セラミックス板１の周辺部が保
持されて、振動子ユニット（図２）が形成される。
【００１４】また、駆動電極２１、検出電極２２、２３
と駆動電極端子３１、検出電極端子３２、３３とは、抵
抗溶接、はんだ付け、ワイヤーボンディング、更には、
圧接による金属接触等の任意の手段で電気的接続がなさ
れる。
と駆動電極端子３１、検出電極端子３２、３３とは、抵
抗溶接、はんだ付け、ワイヤーボンディング、更には、
圧接による金属接触等の任意の手段で電気的接続がなさ
れる。
【００１５】図３は、図２の振動子ユニットと、駆動・
検出回路部との接続法の一例を示したものである。振動
子ユニット側、即ち、支持具側の駆動電極端子３１、検
出電極端子３２、３３と同寸法の位置に接続点、回路基
板側の駆動電極端子３１’、検出電極端子３２’、３
３’を有する回路基板４１に、その形状のまま、はんだ
等で固定する。
検出回路部との接続法の一例を示したものである。振動
子ユニット側、即ち、支持具側の駆動電極端子３１、検
出電極端子３２、３３と同寸法の位置に接続点、回路基
板側の駆動電極端子３１’、検出電極端子３２’、３
３’を有する回路基板４１に、その形状のまま、はんだ
等で固定する。
【００１６】なお、はんだ付以外に、例えば、支持具側
の駆動電極端子３１、検出電極端子３２、３３及び回路
基板側の駆動電極端子３１’、検出電極端子３２’、３
３’とは、ねじ止めや、ファストン端子様のワンタッチ
差し込み方式等での接続一体化も可能である。
の駆動電極端子３１、検出電極端子３２、３３及び回路
基板側の駆動電極端子３１’、検出電極端子３２’、３
３’とは、ねじ止めや、ファストン端子様のワンタッチ
差し込み方式等での接続一体化も可能である。
【００１７】図２の振動子ユニットについては、励振振
動領域を凸型あるいは凹型にして、閉込め状態を改善し
た振動子にも応用できる。図４は、凸型にして改善した
振動子の例である。
動領域を凸型あるいは凹型にして、閉込め状態を改善し
た振動子にも応用できる。図４は、凸型にして改善した
振動子の例である。
【００１８】このようにして、駆動電極２１、検出電極
２２、２３を端子とし、それぞれに対応する入出力端
子、即ち、支持具側の駆動電極端子３１、検出電極端子
３２、３３を形成する平行電界励振型のエネルギー閉込
め型振動子が得られ、その振動子を用いることにより、
従来より簡単にジャイロを構成することができる。
２２、２３を端子とし、それぞれに対応する入出力端
子、即ち、支持具側の駆動電極端子３１、検出電極端子
３２、３３を形成する平行電界励振型のエネルギー閉込
め型振動子が得られ、その振動子を用いることにより、
従来より簡単にジャイロを構成することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上に説明したごとく、本発明によれ
ば、駆動電極、検出電極と電気的に接続するための入出
力端子を具備した枠状の支持具により前記圧電板の周辺
部が保持されてなり、前記支持具に形成された入出力端
子に対応した位置に接続のための端子を有する振動ジャ
イロ用の駆動及び検出のための回路基板に、はんだ等に
より直接固定する構造としたエネルギー閉込め型振動子
によって、エネルギー閉じ込めを十分になし、駆動・検
出回路との接続手順が確実、かつ極めて容易なエネルギ
ー閉込め型振動ジャイロ用振動子及びそれを用いた圧電
振動ジャイロが提供できる。
ば、駆動電極、検出電極と電気的に接続するための入出
力端子を具備した枠状の支持具により前記圧電板の周辺
部が保持されてなり、前記支持具に形成された入出力端
子に対応した位置に接続のための端子を有する振動ジャ
イロ用の駆動及び検出のための回路基板に、はんだ等に
より直接固定する構造としたエネルギー閉込め型振動子
によって、エネルギー閉じ込めを十分になし、駆動・検
出回路との接続手順が確実、かつ極めて容易なエネルギ
ー閉込め型振動ジャイロ用振動子及びそれを用いた圧電
振動ジャイロが提供できる。
【図１】本発明の実施の形態による圧電振動子及び振動
子支持具を示す図。図１（ａ）は、本発明の実施の形態
による圧電振動子を示す斜視図。図１（ｂ）は、本発明
の実施の形態による振動子支持具の平面図。図１（ｃ）
は、本発明の実施の形態による振動子支持具の側面図。
図１（ｄ）は、本発明の他の実施の形態による振動子支
持具の平面図。図１（ｅ）は、本発明の他の実施の形態
の振動子支持具の側面図。
子支持具を示す図。図１（ａ）は、本発明の実施の形態
による圧電振動子を示す斜視図。図１（ｂ）は、本発明
の実施の形態による振動子支持具の平面図。図１（ｃ）
は、本発明の実施の形態による振動子支持具の側面図。
図１（ｄ）は、本発明の他の実施の形態による振動子支
持具の平面図。図１（ｅ）は、本発明の他の実施の形態
の振動子支持具の側面図。
【図２】本発明の実施の形態による圧電振動子ユニット
の構成を示す図。図２（ａ）は、本発明の実施の形態に
よる圧電振動子ユニットを示す平面図。図２（ｂ）は、
本発明の実施の形態による圧電振動子ユニットを示す側
面図。
の構成を示す図。図２（ａ）は、本発明の実施の形態に
よる圧電振動子ユニットを示す平面図。図２（ｂ）は、
本発明の実施の形態による圧電振動子ユニットを示す側
面図。
【図３】図２の圧電振動子ユニットと回路基板の接続法
の一例を示す斜視図（３電極）。
の一例を示す斜視図（３電極）。
【図４】図１（ａ）の圧電振動子（３電極）の一例を示
す図。図４（ａ）は平面図。図４（ｂ）は下面図。図４
（ｃ）は断面図。
す図。図４（ａ）は平面図。図４（ｂ）は下面図。図４
（ｃ）は断面図。
【図５】従来のエネルギー閉込め型振動子の構造例を示
す図。図５（ａ）は平面図。図５（ｂ）は断面図。
す図。図５（ａ）は平面図。図５（ｂ）は断面図。
１、１’、１０ 圧電セラミックス板 ２、２’ 支持具 １４、１４’ 部分電極 ２１ （駆動）電極 ２２、２３ （検出）電極 ３１ （支持具側の）駆動電極端子 ３２、３３ （支持具側の）検出電極端子 ３１’ （回路基板側の）駆動電極端子 ３２’、３３’ （回路基板側の）検出電極端子 ４１ 回路基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/08 Ｕ
Claims (6)
- 【請求項１】 厚さ方向に分極軸を有し、少なくとも一
方の面に複数個の電極が形成された圧電板と、該圧電板
を支持し、前記電極に囲まれる領域を含むその周辺部に
対応した形状の空隙部を有するとともに、前記電極と電
気的に接続するための入出力端子を具備した枠状の支持
具とから構成されてなることを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項２】 請求項１記載の圧電振動子において、前
記圧電板として圧電セラミックスを用い、前記複数個の
電極が形成された領域近傍のみを厚さ方向に分極したこ
とを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項３】 請求項２記載の圧電振動子において、前
記圧電板の少なくとも一方の面のほぼ中央部に、少なく
とも１つの対称軸に対称な形状の凸型あるいは凹型の段
差部を形成し、該段差部あるいはこの段差部と対向する
部分に、ほぼ中央部のおよそ二等辺三角形を構成する各
頂点の位置に第１、第２、及び第３の電極を形成し、前
記対称軸に対して対称に検出用の電極を配置したことを
特徴とする圧電振動子。 - 【請求項４】 請求項３記載の圧電振動子において、ほ
ぼ前記段差部のみを厚さ方向に分極したことを特徴とす
る圧電振動子。 - 【請求項５】 請求項４記載の圧電振動子において、前
記入出力端子に対応した位置に、接続のための端子を有
する駆動及び検出用回路基板に、前記支持具を直接固定
する構造としたことを特徴とする圧電振動子。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の圧
電振動子を用いたことを特徴とする圧電振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480099A JP2001074464A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24480099A JP2001074464A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001074464A true JP2001074464A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17124137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24480099A Pending JP2001074464A (ja) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | 圧電振動子及びそれを用いた振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001074464A (ja) |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24480099A patent/JP2001074464A/ja active Pending
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