JP2004159403A - Piezoelectric actuator - Google Patents

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Inventor
Taiji Hashimoto
泰治 橋本
Original Assignee
Seiko Epson Corp
セイコーエプソン株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric actuator that can improve drive efficiency. <P>SOLUTION: Electrodes 51, 52 and 53 are arranged at both ends in the longitudinal direction of a metal skin 4 of a piezoelectric element 3. An electrode 54 is arranged nearly in a center in the longitudinal direction of the piezoelectric element 3, and electrodes 55, 56, 57 and 58 are arranged nearly at a quarter in the longitudinal direction from the end of the piezoelectric actuator 3. When AC voltages are applied to the electrode 54 and to the electrode 55, 58, the portion of the electrode 54 of the piezoelectric element 3 excites stretching vibration, and the portion of the electrode 58 excites bending vibration. A protrusion 21 thereby draws an elliptic orbit and drives a driven body 100. A stretching region and a bending region are arranged at a position where a high drive force is obtained, thus improving the drive efficiency. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、圧電素子の変位で被駆動体を駆動する圧電アクチュエータに関する。 The present invention relates to a piezoelectric actuator for driving a driven body by the displacement of the piezoelectric element.
【0002】 [0002]
【背景技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
圧電素子に交流電圧を印加して圧電素子を振動させ、この振動によって被駆動体を駆動する圧電アクチュエータにおいては、圧電素子表面に複数の電極が形成されているものがある(例えば特許文献1)。 Applying an AC voltage to the piezoelectric element to vibrate the piezoelectric element, the piezoelectric actuator for driving a driven member by the oscillation, there is a plurality of electrodes are formed on the piezoelectric element surface (for example, Patent Document 1) . このような圧電アクチュエータでは、矩形状の圧電素子に長手方向に沿って幅を三等分するように三つの電極を配置し、これら三つの電極のうち両側の電極をさらに長手方向に二分割することで五つの電極が形成されている。 In such a piezoelectric actuator, the rectangular piezoelectric element in the longitudinal direction to place the three electrodes so as to trisect a width, further bisected longitudinally on both sides of the electrodes of these three electrodes and five or electrodes are formed by. これらの電極のうち中央の電極と、対角線上両端の電極とに交流電圧を印加すると、圧電素子は縦振動と屈曲振動を組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。 A central electrode of the electrodes, applying an AC voltage to the diagonal on both ends electrode, the piezoelectric element vibrates drawing an elliptical orbit which is a combination of bending vibration and the longitudinal vibration. この振動によって被駆動体は一方向に駆動される。 Driven member by the oscillation is driven in one direction. また、電圧を印加する電極を長手方向の中心線を軸として線対称に切り替えば、圧電素子の楕円軌道が反対向きとなるので、被駆動体を反対向きに駆動することができる。 Also, switching the electrodes for applying a voltage to the line symmetry as an axis in the longitudinal direction of the center line, since elliptical orbit of the piezoelectric element is opposite, it is possible to drive the driven body in the opposite direction.
【0003】 [0003]
【特許文献1】 [Patent Document 1]
特許第2722211号公報 (第2頁、第1図および第2図) Japanese Patent No. 2722211 (page 2, FIGS. 1 and 2)
【0004】 [0004]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、このような圧電アクチュエータでは、例えば縦振動のみを考えると圧電素子の長手方向両端では変位は大きいものの応力は比較的低くなる。 However, in such a piezoelectric actuator, the stress of those displacement is large is relatively low in the longitudinal ends of the piezoelectric element Considering only example longitudinal vibration. したがって当該部分における電力に対して得られる駆動力は低くなり、圧電アクチュエータ全体の駆動効率が悪くなっている。 Thus the driving force obtained for power in that portion is lowered, the driving efficiency of the whole piezoelectric actuator is deteriorated. また反対に、低効率部分に電力を消費しているので、消費駆動電圧が高くなり省力化が望めない。 On the contrary, since the consumption power in a low efficiency sections, it is not expected labor saving consumption driving voltage becomes high.
【0005】 [0005]
本発明の目的は、駆動効率を向上できる圧電アクチュエータを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a piezoelectric actuator capable of improving the driving efficiency.
【0006】 [0006]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
本発明の圧電アクチュエータは、板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、電極に電圧を印加することにより、圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に伸縮する伸縮部位を備えた圧電アクチュエータにおいて、伸縮部位は、圧電素子の伸縮方向略中央に配置されていることを特徴とする。 The piezoelectric actuator of the present invention, together with the electrodes on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric element is formed, by applying a voltage to the electrodes, it comprises a telescopic part that expands and contracts in the surface direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric element in the piezoelectric actuator, expansion site is characterized by being arranged in the expansion and contraction direction approximate center of the piezoelectric element.
この発明によれば、圧電素子の伸縮時に最も高い応力が発生する伸縮方向略中央に伸縮部位が配置されているので、印加する電圧に対して良好な駆動力が得られる部分が使用されている。 According to the present invention, the highest stresses during expansion and contraction of the piezoelectric elements are arranged telescopic site stretching direction substantially central occurring, good driving force for the voltage to be applied is a portion obtained is used . したがって、印加電圧に対する圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。 Accordingly, the drive efficiency of the piezoelectric actuator is improved with respect to the applied voltage. また反対に、駆動効率の良好な部分に伸縮部位を配置しているので、消費電力が小さくなり省力化が促進される。 On the contrary, since the disposed good part telescopic site of driving efficiency, labor saving power consumption is reduced is facilitated.
ここで、部位とは圧電素子においてある面積を有した領域をいう。 Here, it refers to a region having an area in the piezoelectric element and the region.
【0007】 [0007]
本発明の圧電アクチュエータは、板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、電極に電圧を印加することにより、圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に屈曲する屈曲部位を備えた圧電アクチュエータにおいて、屈曲部位は、圧電素子の端部から屈曲方向に垂直な方向に沿った圧電素子の寸法の約1/4 の位置に配置されていることを特徴とする。 The piezoelectric actuator of the present invention, together with the electrodes on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric element is formed, by applying a voltage to the electrodes, it comprises a bent portion that is bent in the plane direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric element in the piezoelectric actuator, the bending portion is characterized in that it is disposed approximately 1/4 of the position of the dimension of the piezoelectric element along the direction perpendicular to the bending direction from the end portion of the piezoelectric element.
この発明によれば、圧電素子の屈曲時に最も高い応力が発生する部分、つまり圧電素子の端部から屈曲方向に垂直な方向に沿った圧電素子の寸法の約1/4 の位置に屈曲部位が配置されているので、印加する電圧に対して良好な駆動力が得られる部分が使用されている。 According to the present invention, the portion with the highest stresses during bending of the piezoelectric element occurs, that is, bent portion from an end portion of the piezoelectric element at about 1/4 of the position of the dimension of the piezoelectric element along the direction perpendicular to the bending direction since it is arranged, a good driving force for the voltage to be applied is a portion obtained is used. したがって、印加電圧に対する圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。 Accordingly, the drive efficiency of the piezoelectric actuator is improved with respect to the applied voltage. また反対に、駆動効率の良好な部分に屈曲部位を配置しているので、消費電力が小さくなり省力化が促進される。 On the contrary, since the disposed good part to the bending portion of the driving efficiency, labor saving power consumption is reduced is facilitated.
【0008】 [0008]
本発明の圧電アクチュエータは、板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、電極に電圧を印加することにより、圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に伸縮する伸縮部位と、この伸縮部位の伸縮方向に対して屈曲する屈曲部位とを備えた圧電アクチュエータにおいて、伸縮部位は、圧電素子の伸縮方向略中央に配置され、かつ屈曲部位は、圧電素子端部から圧電素子の伸縮方向に沿った寸法の約1/4 の位置に配置されていることを特徴とする。 The piezoelectric actuator of the present invention, together with the electrodes on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric element is formed, by applying a voltage to the electrodes, and the elastic portion which expands and contracts in the surface direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric element, a piezoelectric actuator comprising a bending portion that is bent relative to the stretch direction of the stretchable region, stretchable portions are arranged in the expansion and contraction direction approximate center of the piezoelectric element, and bending sites, the expansion and contraction of the piezoelectric element from the piezoelectric element end portion characterized in that it is located about 1/4 of the position of the dimension along the direction.
この発明によれば、圧電素子の伸縮時に最も高い応力が発生する部分、つまり圧電素子の伸縮方向略中央に伸縮部位が配置されている。 According to the present invention, the portion with the highest stresses during expansion and contraction of the piezoelectric element occurs, that is, expansion and contraction site stretching direction substantially center of the piezoelectric elements are arranged. また、屈曲時に最も高い応力が発生する部分、つまり圧電素子の端部から圧電素子の伸縮方向に沿った寸法の約1/4 の位置に屈曲部位が配置されている。 Further, the highest portion of stress is generated, i.e. bending portion about 1/4 of the position of the dimension along the direction of extension and contraction of the piezoelectric element from the end of the piezoelectric elements are arranged in flexion. すなわち、伸縮部位および屈曲部位の配置が最適化され、それぞれ印加電圧に対して良好な駆動力が得られる部分に配置されている。 That is, the arrangement of the telescopic parts and bending parts are optimized, it is disposed in a portion good driving force for each applied voltage. したがって、印加電圧に対する圧電アクチュエータの駆動効率が向上する。 Accordingly, the drive efficiency of the piezoelectric actuator is improved with respect to the applied voltage. また反対に、駆動効率の良好な部分に各部位を配置しているので、消費電力が小さくなり省力化が促進される。 On the contrary, since the place each site good part of the drive efficiency, labor saving power consumption is reduced is facilitated.
【0009】 [0009]
本発明では、電極は、伸縮部位および/ または屈曲部位の位置に応じてパターニングされていることが望ましい。 In the present invention, the electrode is desirably stretchable site and / or in accordance with the position of the bent portion is patterned.
この発明によれば、電極が伸縮部位および/ または屈曲部位の位置に応じてパターニングされているので、対応する電極に電圧を印加するだけで圧電素子が伸縮および/ または屈曲する。 According to the present invention, since the electrodes are patterned in accordance with the position of the telescopic part and / or the bending portion, the piezoelectric element only by applying a voltage to the corresponding electrode to stretch and / or bending. 電極の形状、配置などを適宜パターニングすることにより圧電素子の挙動を設定可能なので、圧電素子の分極方向が統一可能となる。 The shape of the electrodes, so that can set the behavior of the piezoelectric element by appropriately patterning and placement, the direction of polarization of the piezoelectric element becomes possible unity. これにより、圧電素子自体の構造が簡単となり、安価に入手可能となる。 Thus, the structure of the piezoelectric element itself is simple, less expensive available.
【0010】 [0010]
本発明では、圧電素子の分極方向は、伸縮部位および/ または屈曲部位の位置に応じて分極されていることが望ましい。 In the present invention, the polarization direction of the piezoelectric element, it is desirable that the elastic part and / or in accordance with the position of the bent portions are polarized.
この発明によれば、圧電素子の分極方向が伸縮部位および/ または屈曲部位の位置に応じて分極されているので、電極に電圧を印加すると圧電素子がその分極方向にしたがった変位を生じて全体が伸縮あるいは屈曲する。 According to the present invention, since the polarization direction of the piezoelectric elements are polarized in accordance with the position of the telescopic part and / or bent portion, the entire occurs a displacement piezoelectric element according to the polarization direction when a voltage is applied to the electrode but to stretch or bend. これにより電極を分割することなく圧電素子の挙動を設定可能なので、圧電素子に配置する電極の数が少なくなる。 Since capable of setting a behavior of the piezoelectric element without thereby dividing the electrodes, the number of electrodes disposed on the piezoelectric element is reduced. したがって、圧電素子への配線数が少なくなるので、断線などの不具合が少なくなり、圧電アクチュエータの信頼性が向上する。 Therefore, since the number of wires to the piezoelectric element is reduced, such as disconnection defect is reduced, the reliability of the piezoelectric actuator is improved.
【0011】 [0011]
本発明では、圧電素子の伸縮方向端部または屈曲方向に垂直な方向端部には、電圧が印加されない電圧非印加部位が設けられていることが望ましい。 In the present invention, the direction perpendicular end in expansion and contraction direction end or bending direction of the piezoelectric element, it is desirable that the voltage non-application region where no voltage is applied is provided.
圧電素子の伸縮方向端部あるいは屈曲方向に垂直な方向端部は、伸縮変位も屈曲変位も高応力が発生せず駆動効率が比較的低い部分である。 Perpendicular end stretch direction end portion or the bending direction of the piezoelectric element, telescoping displacement also bending displacement is relatively low partial driving efficiency without high stress occurs. この発明によれば、当該部分を伸縮部位あるいは屈曲部位として使用しないので、圧電アクチュエータの効率を下げることがない。 According to the present invention does not use the portion as the expansion portion or the bent portion, there is no lowering of efficiency of the piezoelectric actuator. よって圧電アクチュエータ全体としては、その駆動効率が向上する。 Thus the whole piezoelectric actuator is improved driving efficiency.
【0012】 [0012]
本発明では、電圧非印加部位には、伸縮部位の伸縮および/ または屈曲部位の屈曲を検出する変位検出部位が設けられていることが望ましい。 In the present invention, the voltage is applied site, it is desirable that the displacement detecting portion for detecting the expansion and / or flexion of the bent portion of the telescopic part is provided.
この発明によれば、変位検出部位は電圧非印加部位に設けられている。 According to the present invention, the displacement detecting portion is provided in the voltage non-application site. 電圧非印加部位は、圧電アクチュエータの駆動に使用される部分ではない部分なので、駆動力を低減することなく変位検出が可能となる。 Voltage is applied site, since part not part used to drive the piezoelectric actuator, it is possible to displacement detection without reducing the driving force. また、変位検出には小さい電力を増幅して検出すればよいので、電圧非印加部位のように応力が小さい部分でも検出可能であるから、変位検出部位は電圧非印加部位に設けるのに好適である。 Further, since the may be detected by amplifying a small electric power to the displacement detection, since it is also possible to detect a partial stress is small as no voltage is applied site, displacement detection site suitable for providing the voltage is applied site is there.
【0013】 [0013]
本発明では、圧電素子が複数積層されていることが望ましい。 In the present invention, it is desirable that the piezoelectric element is stacked.
この発明によれば、圧電素子が複数積層されているので、圧電アクチュエータ全体の駆動力が大きくなる。 According to the present invention, since the piezoelectric element is stacked, the driving force of the whole piezoelectric actuator is increased. これにより、圧電素子を所定枚数積層することによって所望の駆動力が設定可能となる。 Thus, the desired driving force by predetermined number of stacked piezoelectric element is settable.
【0014】 [0014]
本発明では、圧電素子が複数積層されている場合に、伸縮部位の伸縮および/ または屈曲部位の屈曲を検出する変位検出部位は、表面の圧電素子にのみ設けられていることが望ましい。 In the present invention, when the piezoelectric element is stacked, the displacement detecting portion for detecting the expansion and contraction of the telescopic part and / or bending of the bent portion is preferably only provided on the piezoelectric element surface.
この発明によれば、複数積層された圧電素子のうち、表面の圧電素子のみに変位検出部位が設けられている。 According to the invention, of the piezoelectric element formed by stacking a plurality, and the displacement detection site is provided only to the piezoelectric element surface. したがって、他の圧電素子の変位によるノイズの影響が最小限に抑制される。 Therefore, influence of noise due to the displacement of the other piezoelectric element can be suppressed to a minimum. これにより、より精度の高い変位検出が可能となる。 This enables more accurate displacement detection.
【0015】 [0015]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。 It will be described below with reference to the embodiments of the present invention with reference to the drawings. なお、後述する第二実施形態以降で、以下に説明する第一実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。 In the second and subsequent embodiments described below, the same reference numerals are given to components having the same components and same function as components in the first embodiment described below, briefly or omitted.
【0016】 [0016]
〔第一実施形態〕 [First Embodiment]
図1には、第一実施形態の圧電アクチュエータ1の全体斜視図が示されている。 1 is a general perspective view of the piezoelectric actuator 1 of the first embodiment. この図1において、圧電アクチュエータ1は略矩形状で積層構造を有しており、中央層部に積層された補強板2と、この補強板2の両面に固定された圧電素子3とを備えている。 In FIG. 1, the piezoelectric actuator 1 has a laminated structure in a substantially rectangular shape, provided with a reinforcing plate 2 which is laminated to the central layer portion, and a piezoelectric element 3 fixed to both surfaces of the reinforcing plate 2 there.
補強板2は、ステンレス鋼、その他の材料から構成され、長手方向両端において幅方向略中央には凸部21が一体的に形成されている。 The reinforcing plate 2, stainless steel, consists of other materials, in the width direction substantially central in longitudinal end protrusions 21 are formed integrally. この凸部21の先端は、円盤状の被駆動体100の外周に対し被駆動体100の接線方向にほぼ直角に(つまり径方向に沿うように)当接されている。 The tip of the protrusion 21 is (along the words radial direction) with respect to the outer circumference of a disc-shaped driven member 100 substantially perpendicular to the tangential direction of the driven member 100 is in contact. また、補強板2の幅方向一端において長手方向略中央には、補強板2から突出した腕部22が一体的に形成されている。 Further, in the substantially longitudinal center in the width direction end of the reinforcing plate 2, the arms 22 are formed integrally projecting from the reinforcing plate 2. 腕部22の端部には孔221が穿設され、この孔221が図示しない固定体にねじ止めなどされることによって圧電アクチュエータ1が固定されている。 The end of the arm portion 22 hole 221 is bored, a piezoelectric actuator 1 is fixed by the holes 221 is such as screws to a fixed member (not shown).
圧電素子3は、平板状部材で補強板2の両面の略矩形状部分に接着剤などにより接着されている。 The piezoelectric element 3 is bonded by an adhesive to the substantially rectangular portions of the both surfaces of the reinforcing plate 2 shaped like a flat plate member. この圧電素子3は厚み方向に分極されている、つまり圧電素子3の表裏両面に高電圧をかけて内部の粒子の向きを揃えることにより、厚み方向に電圧を印加すると厚み方向と直交する方向に歪みを生じる圧電性を有している。 The piezoelectric element 3 is polarized in the thickness direction, i.e. by aligning the direction of the interior of the particle by applying a high voltage to both surfaces of the piezoelectric element 3, in the direction perpendicular to the thickness direction when a voltage is applied in the thickness direction and a piezoelectric cause distortion. 圧電素子3の材料は、特に限定されず、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。 The material of the piezoelectric element 3 is not particularly limited, lead zirconate titanate (PZT), quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, scandium niobate can be used in various such acids lead.
【0017】 [0017]
また、圧電素子3の両面には、ニッケル・リンめっき層を下地とする金めっき層などのめっき層4が形成されて電極を構成している。 Further, on both surfaces of the piezoelectric element 3 constitutes the plated layer 4 is formed electrodes, such as gold plating layer to an underlying nickel-phosphorus plating layer. 両面のめっき層4のうち補強板2に接する面は略矩形状部分全面にめっき層4が施されている。 Surface in contact with the reinforcing plate 2 of the plated layer 4 in both sides are plated layer 4 is applied in a substantially rectangular-shaped portion entirely. この時、補強板2におよびめっき層4の間には図示しない接着層が形成されるが、補強板2およびめっき層4の表面は微視的に凹凸を有し、これらの凸状部分がランダムに接触していることより、補強板2およびめっき層4は導通している。 At this time, although the adhesion layer (not shown) between the reinforcing plate 2 and the plated layer 4 is formed, the surface of the reinforcing plate 2 and the plated layer 4 microscopically has an uneven, these convex portions from being in contact with the random, the reinforcing plate 2 and the plated layer 4 is conductive.
圧電素子3の表面に露出しためっき層4は、所定幅の隙間41を有することによって複数の互いに絶縁された電極51,52,53,54,55,56,57,58に分割されている。 Plating layer 4 exposed on the surface of the piezoelectric element 3 is divided into a plurality of electrodes 51,52,53,54,55,56,57,58 insulated from each other by a gap 41 of a predetermined width. まず圧電素子3の長手方向両端側には、端部から所定距離離れた位置に幅方向に沿った隙間41Aが形成されている。 Both longitudinal end side of the piezoelectric element 3 is first gap 41A along the width direction at a predetermined distance away are formed from the end. これらの隙間41Aにより、被駆動体100への当接位置に近い側には電極51が形成されている。 These clearances 41A, on the side closer to the contact position to the driven member 100 is formed an electrode 51. そして、被駆動体100への当接位置から遠い側には、さらに幅方向略中央に隙間41Bが形成されることで二つの電極52,53が形成されている。 Then, on the far side from the contact position to the driven member 100 is formed of two electrodes 52 and 53 by further widthwise substantially central in the gap 41B is formed. 圧電素子3において、これらの電極51,52,53が配置された部分は、電圧が印加されない電圧非印加部位となっている。 In the piezoelectric element 3, a portion of these electrodes 51, 52 and 53 are arranged is the voltage non-application region where no voltage is applied. これらの電極51,52,53のうち電極52,53は、図示しない振動検出装置にリード線を介してそれぞれ接続されている。 Electrodes 52 and 53 of these electrodes 51, 52 and 53 are connected via lead wires to the vibration detecting device (not shown). これにより、圧電素子3において電極52,53が配置された部分は、圧電素子3の変位を検出する変位検出部位としての振動検出部位となっている。 Thus, the portion where the electrode 52 and 53 are arranged in the piezoelectric element 3 has a vibration detection site as a displacement detecting portion for detecting a displacement of the piezoelectric element 3.
【0018】 [0018]
圧電素子3の長手方向略中央には、二本の隙間41Cによって電極54が形成されている。 The substantially longitudinal center of the piezoelectric element 3, the electrode 54 is formed by two of the gaps 41C. これらの隙間41Cは、圧電素子3の長手方向中央に向かって凹状の略コ字形に形成されることでめっき層4を分割している。 These gaps 41C divides the plating layer 4 by being recessed in a substantially U-shaped toward the longitudinal center of the piezoelectric element 3. 圧電素子3においてこの電極54が配置された部分は、圧電素子3の長手方向に伸縮する伸縮部位となっている。 Portion where the electrode 54 is disposed in the piezoelectric element 3 has a telescopic part that expands and contracts in the longitudinal direction of the piezoelectric element 3. 電極51,52,53および電極54の間において圧電素子3の幅方向中央には、長手方向に沿った隙間41Dが形成されており、これにより電極54の両側に四つの電極55,56,57,58が形成されている。 The widthwise center of the piezoelectric element 3 between the electrodes 51, 52, 53 and the electrode 54, a longitudinal gap 41D along the direction is formed, thereby four on each side of the electrode 54 the electrode 55, 56, 57 , 58 are formed. この時、これらの電極55,56および電極57,58は、圧電素子3の長手方向両端から圧電素子3の長辺長さのそれぞれ約1/4 の位置に形成されている。 In this case, these electrodes 55 and 56 and electrodes 57 and 58 are formed on each about 1/4 of the position of the long side of the piezoelectric element 3 from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3. 圧電素子3において、これらの電極55,56,57,58が配置された部分は、圧電素子3の長手方向に対して屈曲する屈曲部位となっている。 In the piezoelectric element 3, a portion of these electrodes 55, 56, 57, 58 are arranged has a bend portion that is bent relative to the longitudinal direction of the piezoelectric element 3. 電極54,55,56,57,58は、圧電素子3に電圧を印加する図示しない印加装置にそれぞれリード線を介して接続されている。 Electrodes 54,55,56,57,58 are connected through leads each application device (not shown) for applying a voltage to the piezoelectric element 3. また、補強板2はリード線によって接地されている。 The reinforcing plate 2 is grounded by leads.
なお、これらの電極51,52,53,54,55,56,57,58は、補強板2を挟んで設けられた表裏両方の圧電素子3に同様に設けられており、例えば電極51の裏面側にはやはり電極51が形成されている。 Note that these electrodes 51,52,53,54,55,56,57,58 are provided similarly to the piezoelectric element 3 on the front and back both disposed across the reinforcing plate 2, for example, the rear surface of the electrode 51 It is also electrode 51 are formed on the side. また、圧電素子3の分極方向は、補強板2を挟んで対称に、つまり例えば一方の圧電素子3の電荷方向が表面から補強板2との接着面への方向であるとすると、他方の圧電素子3の電荷方向も表面から補強板2との接着面への方向に設定されている。 Further, the polarization direction of the piezoelectric element 3, symmetrically about the reinforcing plate 2, i.e. for example the one charge direction of the piezoelectric element 3 When the direction of the bonding surface between the reinforcing plate 2 from the surface, the other piezoelectric charge direction of the element 3 is also set to the direction from the surface to the adhesive surface of the reinforcing plate 2.
ここで、圧電素子3に印加される電圧の周波数は、補強板2の振動時に縦振動共振点の近くに屈曲共振点が現れて凸部21が良好な楕円軌道を描くように設定される。 Here, the frequency of the voltage applied to the piezoelectric element 3 is close to the bending resonance point of longitudinal vibration resonance point convex part 21 is set to draw a satisfactory elliptical orbit appearing during the vibration of the reinforcing plate 2. また、圧電素子3の寸法や、厚さ、材質、縦横比などは、圧電素子3に電圧が印加された時に、凸部21が良好な楕円軌道を描きやすいように適宜決定される。 Also, and the dimensions of the piezoelectric element 3, the thickness, material, etc. the aspect ratio, when the voltage to the piezoelectric element 3 is applied, the convex portion 21 is suitably determined so as to be easily drawn good elliptical orbit. なお、圧電素子3に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。 The waveform of the voltage applied to the piezoelectric element 3 is not particularly limited, for example a sine wave, rectangular wave, such as a trapezoidal wave can be adopted.
【0019】 [0019]
このような圧電アクチュエータ1では、電極54,55,58と補強板2との間に交流電圧を印加すると、圧電素子3の電極54が配置された部分が長手方向に伸縮振動する。 In such a piezoelectric actuator 1, when an AC voltage is applied between the electrodes 54,55,58 and the reinforcing plate 2, the portion where the electrode 54 of the piezoelectric element 3 is arranged to stretching vibration in the longitudinal direction. 補強板2両面の圧電素子3は、分極方向が補強板2に対して対称となっているので、同位相で伸縮し、これにより補強板2は圧電素子3とともにその面方向かつ長手方向に伸縮振動する(図2(A)参照)。 The reinforcing plate 2 side of the piezoelectric element 3, since the polarization directions are symmetric with respect to the reinforcing plate 2, and stretching in the same phase, thereby reinforcing plate 2 is stretchable together with the piezoelectric element 3 in the plane direction and the longitudinal direction oscillates (see FIG. 2 (A)). 一方、圧電素子3の電極55,58が配置された部分は、長手方向の中心線に対して非対称に配置されているので、圧電素子3の長手方向に直交する方向に屈曲振動する(図2(B)参照)。 Meanwhile, the portion where the electrode 55, 58 of the piezoelectric element 3 is disposed, since it is arranged asymmetrically with respect to the longitudinal centerline, bends and vibrates in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the piezoelectric element 3 (Figure 2 (B) see). これらの伸縮振動および屈曲振動の組み合わせによって凸部21は圧電アクチュエータ1の面内で楕円軌道に近似した軌道を描いて振動する。 Protrusion 21 by a combination of these stretching vibration and bending vibration vibrates draws orbits that approximates an elliptical orbit in the plane of the piezoelectric actuator 1. この振動の軌道の一部において凸部21は被駆動体100を接線方向に押圧して被駆動体100を間欠回転させる。 Protrusion 21 in some trajectory of the vibration is intermittently rotated driven body 100 presses the driven body 100 in a tangential direction. これを適当な周波数で繰り返すことによって被駆動体100を所望の回転数(回転速度)で回転させる。 By repeating this with appropriate frequency to rotate the driven member 100 in the desired rotational speed (rotational speed).
ここで、図2(A)には、圧電素子3の伸縮変位により発生する圧電アクチュエータ1の応力分布が、また図2(B)には屈曲変位により発生する圧電アクチュエータ1の応力分布の絶対値が示されている。 Here, FIG. The 2 (A), the stress distribution of the piezoelectric actuator 1 caused by expansion and contraction displacement of the piezoelectric element 3, but also the absolute value of the stress distribution in the piezoelectric actuator 1 caused by bending displacement in FIG. 2 (B) It is shown. 図2(A)に示されるように、伸縮変位の応力は、圧電素子3の長辺をLとすると、長手方向の略中央L/2 の位置において最も大きくなっている。 As shown in FIG. 2 (A), the stress of the stretching displacement, when the long side of the piezoelectric element 3 is L, is the largest at a position of substantially the center L / 2 in the longitudinal direction. また図2(B)では、屈曲変位の応力は圧電素子3の長手方向端部からそれぞれ約L/4 の部分で最も大きくなっている。 Also in FIG. 2 (B), the stress of bending displacement is the largest at the longitudinal end portion from about L / 4, respectively portion of the piezoelectric element 3.
圧電素子3の電極54,55,58が配置された部分が振動するとともに補強板2が振動するため、電圧が印加されていない圧電素子3の電極52,53部分にもその振動が伝達される。 The electrode 54,55,58 is disposed portion of the piezoelectric element 3 vibrates reinforcing plate 2 as well as vibration, the vibration is transmitted to electrodes 52 and 53 parts of the piezoelectric element 3 in which no voltage is applied . これにより電極52,53にも逆圧電効果によって微弱な電圧が発生する。 Thus weak voltage is generated by the reverse piezoelectric effect electrodes 52 and 53. この電圧は振動検出装置に送信され、振動検出装置はこの電圧信号により圧電アクチュエータ1の振動を検出する。 This voltage is transmitted to the vibration detecting device, the vibration detecting device for detecting a vibration of the piezoelectric actuator 1 by the voltage signal. 振動検出装置では、電極52および電極53に配置された圧電素子3の振動からそれぞれ伸縮振動および屈曲振動の和を検出する。 In the vibration detecting device detects the sum of the stretching vibration and bending vibration from each of the vibration of the piezoelectric element 3 disposed on the electrode 52 and the electrode 53. この時電極52,53は圧電素子3の長手方向の中心線に対して対称に設けられているので、屈曲振動も当該中心線に対称となる、つまり、圧電素子3の電極52部分が縮んでいる時は電極53部分は伸びている。 At this time electrodes 52 and 53 are provided symmetrically with respect to the longitudinal center line of the piezoelectric element 3, bending vibration is also symmetrical to the center line, i.e., it shrinks electrode 52 portion of the piezoelectric element 3 electrode 53 portion when there is growing. よって、電極52,53では互いに位相が逆の屈曲振動が検出される。 Accordingly, the electrodes 52 and 53 phases are opposite of the bending vibration is detected. これにより、電極52,53で検出される振動の和を求めることによって逆位相の屈曲振動成分がうち消されて伸縮振動のみを得ることができ、またこれらの振動の差によって伸縮振動がうち消されて屈曲振動のみを検出できる。 Thereby, the canceled out bending vibration component in opposite phase by summing the vibration detected by the electrodes 52 and 53 stretching vibration only can be obtained by, also vanishing out that stretching vibration by the difference of these vibrations It is possible to detect the bending vibration only. そして、これらの縦振動と屈曲振動とのバランスを監視することにより、印加装置が電極54,55,58に印加する電圧の周波数を随時調整する。 By monitoring the balance between flexural vibration and these longitudinal vibration applying unit time to time adjust the frequency of the voltage applied to the electrodes 54,55,58.
被駆動体100を反対方向に回転させる場合には、電圧を印加する電極を長手方向の中心線を軸に線対称に切り替える。 When rotating the driven member 100 in the opposite direction, it switches the electrodes for applying a voltage to the line symmetry of the longitudinal centerline axis. つまり、電極55,58に印加していた電極を電極56,57に切り替えることにより電極54,56,57に電圧を印加する。 That is, a voltage is applied to the electrodes 54,56,57 by switching the electrode which has been applied to the electrodes 55 and 58 to electrodes 56 and 57. すると、電極56,57により屈曲振動の向きが反転し、凸部21は先ほどとは反対方向の略楕円軌道を描いて振動する。 Then, the direction of the bending vibration is inverted by the electrodes 56 and 57, the convex portion 21 vibrates to draw a substantially elliptical path in the opposite direction to the previous. これにより、被駆動体100は反対方向に回転する。 Thus, the driven body 100 is rotated in the opposite direction.
【0020】 [0020]
このような圧電アクチュエータ1によれば、次のような効果が得られる。 According to the piezoelectric actuator 1, the following effects can be obtained.
(1) 電極54が圧電素子3の長手方向略中央に配置されており、圧電素子3の電極54部分が伸縮部位となっている。 (1) electrode 54 is disposed in the substantially longitudinal center of the piezoelectric element 3, the electrode 54 portion of the piezoelectric element 3 is in the expansion site. また電極55,56,57,58が圧電素子3の長手方向端部から長辺の約1/4 の位置に配置されているので、圧電素子3の電極55,56,57,58部分が屈曲部位となっている。 Since the electrodes 55, 56, 57, 58 are disposed approximately 1/4 of the position of the long side from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3, the electrodes 55, 56, 57, 58 portion of the piezoelectric element 3 bent It has become a site. これらの伸縮部位および屈曲部位は、前述の図2(A)および図2(B)に示されるように、圧電アクチュエータ1の伸縮変位および屈曲変位から得られる応力がそれぞれ最大となる部分に配置されている。 These telescopic parts and bending parts, as shown in the aforementioned FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), the disposed portion where the stress resulting from expansion and contraction displacement and bending displacement of the piezoelectric actuator 1 is maximum, respectively ing. したがって、印加する電圧に対して良好な駆動力が得られる部分に伸縮部位および屈曲部位を配置しているので、これらの伸縮部位および屈曲部位の配置を最適化でき、これにより圧電アクチュエータ1の印加電圧に対する駆動力、つまり駆動効率を向上させることができる。 Therefore, since the arranged elastic portion and the bent portion in a portion good driving force can be obtained with respect to the voltage applied, to optimize the placement of these stretchable portions and bending portions, thereby applying the piezoelectric actuator 1 driving force for the voltage, i.e. it is possible to improve the driving efficiency. また反対に必要な駆動力を確保するために消費する電力を節約できる。 The saving power consumed in order to ensure a driving force required in the opposite.
【0021】 [0021]
(2) 電極51,52,53が圧電素子3の長手方向両端に設けられ、圧電素子3の電極51,52,53部分は電圧が印加されない電圧非印加部位となっている。 (2) electrodes 51, 52 and 53 provided on both longitudinal ends of the piezoelectric element 3, the electrode 51, 52, 53 portion of the piezoelectric element 3 is a voltage non-application region where no voltage is applied. 図2(A)および図2(B)に示されるように、これらの電極51,52,53部分は伸縮変位および屈曲変位の両方において得られる応力が低くなっている。 As shown in FIG. 2 (A) and FIG. 2 (B), the these electrodes 51, 52 and 53 parts stress resulting in both elastic displacement and bending displacement is low. よって、電極51,52,53部分に電圧を印加しないことで、印加電圧に対する圧電アクチュエータ1の駆動効率をより一層向上させることができる。 Therefore, by not applying a voltage to the electrodes 51, 52 and 53 parts, it is possible to further improve the driving efficiency of the piezoelectric actuator 1 to the applied voltage.
【0022】 [0022]
(3) 電極52,53が振動検出装置に接続されているので、これらの検出振動の和によって伸縮振動を、また差によって屈曲振動を得ることができる。 (3) Since the electrodes 52 and 53 are connected to the vibration detecting device, the stretching vibration by the sum of these detection vibration, and it is possible to obtain a bending vibration by the difference. この時、電極52,53は圧電素子3長手方向両端の電圧非印加部位に設けられているので、新たに検出部位を設ける必要が無く、圧電アクチュエータ1の電極配置におけるスペース効率を向上させることができる。 At this time, since the electrodes 52 and 53 are provided in the non-voltage application portion of the piezoelectric element 3 at both longitudinal ends, there is no need to provide a new detection site, to improve the space efficiency in the electrode arrangement of the piezoelectric actuator 1 it can. また、振動検出には大きな電圧は必要なく、必要に応じて電圧を増幅すれば容易に振動を検出することができるので、振動検出部位はこのような電圧非印加部位である電極51,52に設けるのに好適である。 Moreover, a large voltage is not required for vibration detection, it is possible to easily detect the vibration when amplifying a voltage as needed, the vibration detecting portion to the electrode 51 and 52 is such a voltage is applied site it is suitable for providing.
【0023】 [0023]
(4) 振動検出部位が被駆動体100への当接位置から遠い側に配置されているので、被駆動体100の振動などの外乱(ノイズ)を受けにくく、良好に伸縮振動および屈曲振動を検出できる。 (4) Since the vibration detection site is located farther from the contact position to the driven member 100, less susceptible to disturbance (noise) such as vibrations of the driven body 100, a good stretching vibration and bending vibration It can be detected.
【0024】 [0024]
(5) 圧電素子3表面のめっき層4に隙間41A,41B,41C,41Dを形成することによって伸縮部位および屈曲部位の位置に応じて電極54,55,56,57,58を、また電圧非印加部位の位置に応じて電極51,52,53を形成している。 (5) a gap in the plating layer 4 of the piezoelectric element 3 surface 41A, 41B, 41C, the electrodes 54,55,56,57,58 according to the position of the telescopic part and the bending portion by forming 41D, and the voltage non to form the electrodes 51, 52 and 53 depending on the position of the application site. このため、電圧を印加する電極を選択することで圧電素子3の任意の部分に電圧を印加できる。 Therefore, a voltage can be applied to any portion of the piezoelectric element 3 by selecting an electrode for applying a voltage. これにより圧電素子3の分極方向を統一することができるので、圧電素子3を安価に入手でき、圧電アクチュエータ1を安価に製造できる。 Since this makes it possible to unify the polarization direction of the piezoelectric element 3, the piezoelectric element 3 cheaply available, inexpensive to manufacture the piezoelectric actuator 1.
【0025】 [0025]
〔第二実施形態〕 [Second Embodiment]
次に、本発明の第二実施形態について説明する。 Next, description will discuss a second embodiment of the present invention. 第二実施形態は、第一実施形態の圧電素子3が伸縮部位および屈曲部位の位置に応じて分極されているものである。 Second embodiment is a piezoelectric element 3 of the first embodiment are polarized in accordance with the position of the telescopic parts and bending parts.
図3には、第二実施形態にかかる圧電アクチュエータ1の平面図が示されている。 Figure 3 is a plan view of the piezoelectric actuator 1 according to the second embodiment. この図3においてめっき層4は、第一実施形態と同様に隙間41Aによって圧電素子3の長手方向両端が分割され、電極51,52が形成されている。 The plated layer 4 in FIG. 3, the first embodiment similarly to the gap 41A is the longitudinal ends of the piezoelectric element 3 is divided, electrodes 51 and 52 are formed. これらの電極51,52のうち、被駆動体100への当接位置から遠い側の電極52内には、幅方向略中央に略コ字形の隙間41Bが形成されている。 Of these electrodes 51 and 52, the abutment far side of the electrode 52 from the position of the driven body 100, the gap 41B of substantially U-shape is formed in the widthwise direction substantially central. この隙間41Bによって当該部分には略矩形状の電極53が形成され、また電極52はこの隙間41Bにより電極53を囲む略コ字形形状となっている。 This is in the portion by a gap 41B substantially rectangular electrode 53 is formed, also electrode 52 has a substantially U-shaped shape surrounding the electrode 53 by the gap 41B. 圧電素子3の電極52が配置された部分は、幅方向の一方の半分の電極部分52A(図3中の一点鎖線部分)の分極方向が残りの他方の半分の電極部分52Bに対して逆向きになっている。 Portion electrode 52 of the piezoelectric element 3 is disposed, opposite to a direction of polarization and the remaining other half of the electrode portions 52B of the one half of the electrode portion 52A in the width direction (one-dot chain line portion in FIG. 3) It has become. 電極52,53はそれぞれ振動検出装置に接続され、圧電素子3のこれらの電極52,53が配置された圧電素子3部分は振動検出部位となっている。 Electrodes 52 and 53 is connected to the vibration detecting device, respectively, the piezoelectric element 3 portions of these electrodes 52 and 53 are arranged in the piezoelectric element 3 has a vibration detection site. 電極51,52の間のめっき層4は、幅方向略中央に圧電素子3の長手方向に沿って隙間41Dが形成されることにより電極54,55に分割されている。 Plating layer 4 between the electrodes 51 and 52 is divided into electrodes 54 and 55 by a gap 41D is formed along the longitudinal direction of the piezoelectric element 3 in the width direction substantially central. 圧電素子3においてこれらの電極54,55が形成された部分のうち、被駆動体100に近い側の端部でかつ圧電素子3の幅方向外端部(図3中の二点鎖線部分)は、その分極方向が他の部分とはそれぞれ逆向きになっている。 Among portions of these electrodes 54 and 55 are formed in the piezoelectric element 3, the width direction outer end portions of a and the piezoelectric element 3 on the side closer to the driven member 100 (two-dot chain line portion in FIG. 3) , which is reversed each its polarization direction with the other parts. この二点鎖線で囲まれた部分、つまり分極方向が逆向きになっている部分は、圧電アクチュエータ1を屈曲させる屈曲部位71となっており、圧電素子3の長手方向端部から圧電素子3の長辺をLとすると約L/4 の位置に配置されている。 The portion surrounded by the two-dot chain line, that is where polarization directions are opposite is a bent portion 71 that bends the piezoelectric actuator 1, the piezoelectric element 3 from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3 It is arranged long side to a position of about L / 4 When L. また電極54,55のうちこの屈曲部位71を除いた略L字形の部分は、圧電素子3の長手方向略中央(約L/2 の部分)を含んだ部分に配置され、圧電アクチュエータ1を伸縮させる伸縮部位72となっている。 Substantially L-shaped portion except for the bent portion 71 of the hand electrodes 54, 55 are disposed in a portion including a substantially longitudinal center of the piezoelectric element 3 (about L / 2 parts), stretching the piezoelectric actuator 1 It has a telescopic part 72 to. これらの電極54,55は印加装置に接続されている。 These electrodes 54 and 55 are connected to the application device.
【0026】 [0026]
このような圧電アクチュエータ1では、印加装置により電極54に電圧を印加すると、電極54のうち伸縮部位72は圧電素子3の長手方向に伸縮する。 In such a piezoelectric actuator 1, when a voltage is applied to the electrode 54 by the application device, telescopic portion 72 of the electrodes 54 expands and contracts in the longitudinal direction of the piezoelectric element 3. この時、屈曲部位71は圧電素子3の分極方向が反対になっているので、伸縮部位72とは逆向きに伸縮する、つまり伸縮部位72が伸びる時に屈曲部位71が縮む。 At this time, since the bending portion 71 is the polarization direction of the piezoelectric element 3 are reversed, to stretch in the opposite direction to the elastic portion 72, the bending portion 71 shrinks i.e. when stretching portion 72 extends. これにより屈曲部位71は圧電素子3を長手方向に対して屈曲させる。 Thereby the bending portion 71 to bend the piezoelectric element 3 with respect to the longitudinal direction. 補強板2の凸部21は伸縮振動および屈曲振動を受けて略楕円軌道を描いて振動し、この振動で被駆動体100を回転させる。 Protrusions 21 of the reinforcing plate 2 is subjected to the stretching vibration and bending vibration vibrates drawing a substantially elliptical path, rotating a driven body 100 with the vibration.
被駆動体100を反対方向に回転させる場合には、電圧を印加する電極を電極54から電極55へ切り替える。 When rotating the driven member 100 in the opposite direction, it switches the electrodes for applying a voltage from the electrode 54 to the electrode 55. すると凸部21が反対方向の楕円軌道を描き、被駆動体100を反対方向に回転させる。 Then protrusion 21 draws an elliptical trajectory in the opposite direction, to rotate the driven member 100 in the opposite direction.
これらの伸縮振動および屈曲振動により、電極52,53では逆圧電効果により電圧が発生する。 These stretching vibration and bending vibration, a voltage is generated by the reverse piezoelectric effect in the electrodes 52 and 53. 電極52では第一実施形態と同様に電極部分52A,52Bによってそれぞれ伸縮振動および屈曲振動の和が検出されるが、電極部分52A,52Bは互いに圧電素子3の分極方向が逆向きになっているので、検出振動の位相も逆となる。 In electrode 52 the first embodiment similarly to the electrode portion 52A, but the sum of the stretching vibration and bending vibration, respectively, by 52B is detected, the electrode portions 52A, 52B are polarization direction of the piezoelectric element 3 are opposite to each other because, of detecting vibration phase also the reverse. 振動検出装置では電極部分52A,52Bの振動が合成されて検出されるため、逆位相となった振動がうち消されることとなる。 Electrode portion 52A in the vibration detecting apparatus, since the vibration of the 52B is detected are synthesized, so that the vibration is reverse phases are canceled out. つまり振動検出装置は、電極部分52A,52Bで検出された振動の差を得ることとなり、これにより伸縮振動がうち消されて屈曲振動のみを検出する。 That vibration detecting device becomes a to obtain a difference between the detected vibration electrode portions 52A, at 52B, thereby stretching vibration is to detect the bending vibration only canceled out. 一方、電極53の圧電素子3は分極方向が同じなので、振動検出装置は電極53の幅方向中央の両側で検出される検出振動の和を検出することとなり、これにより屈曲振動がうち消されて伸縮振動のみを検出する。 On the other hand, the piezoelectric element 3 of the electrode 53 because the polarization directions the same, the vibration detecting device becomes possible to detect the sum of the detection vibration detected on both sides of the widthwise center of the electrode 53, thereby being canceled out bending vibrations stretching vibration only to detect. 振動検出装置はこれらの伸縮振動および屈曲振動を検出することにより、凸部21が適当な楕円軌道を描くように電極54または電極55に印加する電圧の周波数を適宜調整する。 The vibration detecting apparatus by detecting these stretching vibration and bending vibration, by appropriately adjusting the frequency of the voltage protrusion 21 is applied to the electrode 54 or electrode 55 so as to draw the appropriate elliptical orbit.
【0027】 [0027]
このような圧電アクチュエータ1によれば、第一実施形態の(2)および(4)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。 According to the piezoelectric actuator 1, the same advantages and effects of the first embodiment (2) and (4) is obtained, the following effects can be obtained.
(6) 電極54、55が圧電素子3の長手方向略中央に配置されており、この長手方向略中央を含んで伸縮部位72が設けられている。 (6) electrodes 54 and 55 are arranged in substantially longitudinal center of the piezoelectric element 3, stretchable portion 72 is provided including the substantially longitudinal center. また電極54,55のうち圧電素子3の長手方向端部から圧電素子3の長さLの約1/4 の位置には屈曲部位71が設けられている。 The bending portion 71 is about 1/4 of the position of the length L of the piezoelectric element 3 from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3 of the electrodes 54 and 55 are provided. これらの伸縮部位72および屈曲部位71は、第一実施形態の図2(A)および図2(B)に示されるように、圧電アクチュエータ1の伸縮変位および屈曲変位から得られる応力がそれぞれ最大となる部分に配置されている。 These telescopic parts 72 and bent portion 71, as shown in FIG. 2 (A) and FIG. 2 of the first embodiment (B), the maximum stress resulting from expansion and contraction displacement and bending displacement of the piezoelectric actuator 1, respectively is disposed becomes part. したがって、印加する電圧に対して良好な駆動力が得られる部分に伸縮部位72および屈曲部位71を配置しているので、これらの伸縮部位72および屈曲部位71の配置を最適化でき、これにより圧電アクチュエータ1の印加電圧に対する駆動力、つまり駆動効率を向上させることができる。 Therefore, since the arranged elastic portion 72 and the bending portion 71 in a portion good driving force can be obtained with respect to the voltage applied, to optimize the placement of these stretchable portions 72 and bent portions 71, thereby the piezoelectric driving force for the voltage applied to the actuator 1, i.e. it is possible to improve the driving efficiency. また反対に必要な駆動力を確保するために消費する電力を節約できる。 The saving power consumed in order to ensure a driving force required in the opposite.
【0028】 [0028]
(7) 電極54,55内で圧電素子3の分極方向が逆向きに配置されているので、電極54あるいは電極55に電圧を印加するだけで伸縮部位72および屈曲部位71はそれぞれ反対向きに伸縮して伸縮振動および屈曲振動を励振する。 (7) stretch since the polarization direction of the piezoelectric element 3 in the electrode 54 and 55 are arranged in opposite directions, respectively by simply applying a voltage to the electrode 54 or the electrode 55 is stretchable portion 72 and the bending portion 71 opposite exciting the stretching vibration and bending vibration by. このように分極方向を逆向きにすることによって一つの電極で凸部21の楕円振動を実現できるので、めっき層4に形成する電極を少なくすることができる。 Since the polarization direction can be realized elliptical vibration of the projecting portion 21 at one electrode by reversed, it is possible to reduce the electrode forming the plating layer 4. これにより圧電アクチュエータ1の配線を少なくすることができ、簡単な構造で断線などの不具合を最小限に抑制でき、圧電アクチュエータ1の信頼性を向上させることができる。 Thus it is possible to reduce the wiring of the piezoelectric actuator 1 can be suppressed to a minimum defect such as disconnection in a simple structure, thereby improving the reliability of the piezoelectric actuator 1.
【0029】 [0029]
(8) 電極52の分極方向が幅方向半分の電極部分52A,52Bで互いに逆向きになっており、また幅方向略中央に電極53が設けられているので、電極52での発生電圧からは屈曲振動が、また電極53での発生電圧からは伸縮振動が検出できる。 (8) Since the polarization direction is the width direction half electrode portion 52A of the electrode 52 has become opposite to each other at 52B, also the width direction substantially central to the electrode 53 is provided, the generated voltage at the electrode 52 bending vibration, also it can be detected stretching vibration from generating voltage at the electrode 53. したがって、第一実施形態とは異なり振動検出装置において加算や減算を行わなくても伸縮振動および屈曲振動を求めることができる。 Therefore, it is possible even without the addition and subtraction in the vibration detecting device unlike the first embodiment obtains the stretching vibration and bending vibration. これにより振動検出装置の演算手段などの構造を簡単にでき、圧電アクチュエータ1を安価に製造できる。 This allows to easily structure such as arithmetic means of the vibration detecting device, it can be manufactured at a low cost a piezoelectric actuator 1. またこの時、電極52,53は圧電素子3長手方向端部の電圧非印加部位に設けられているので、新たに検出部位を設ける必要が無く、圧電アクチュエータ1のスペース効率を向上させることができる。 Further, at this time, the electrodes 52 and 53 so provided in the non-voltage application portion of the piezoelectric element 3 longitudinal ends, it is not necessary to provide a new detection site, it is possible to improve the space efficiency of the piezoelectric actuator 1 . また、振動検出には大きな電圧は必要なく、必要に応じて電圧を増幅すれば容易に振動を検出することができるので、振動検出部位はこのような電圧非印加部位である電極51,52に設けるのに好適である。 Moreover, a large voltage is not required for vibration detection, it is possible to easily detect the vibration when amplifying a voltage as needed, the vibration detecting portion to the electrode 51 and 52 is such a voltage is applied site it is suitable for providing.
【0030】 [0030]
(9) 圧電素子3表面のめっき層4に隙間41A,41B,41Dを形成することによって伸縮部位72および屈曲部位71の位置に応じて電極54,55を形成している。 (9) the gap in the plating layer 4 of the piezoelectric element 3 surface 41A, 41B, to form the electrodes 54 and 55 in accordance with the position of the telescopic part 72 and bending part 71 by forming 41D. また、電圧非印加部位の位置に応じて電極51,52,53を形成している。 Also forms an electrode 51, 52 and 53 in accordance with the position of the voltage non-applied region. このため、電圧を印加する電極を選択することで圧電素子3の任意の部分に電圧を印加できる。 Therefore, a voltage can be applied to any portion of the piezoelectric element 3 by selecting an electrode for applying a voltage. これにより圧電素子3の分極方向を統一することができるので、圧電素子3を安価に入手でき、圧電アクチュエータ1を安価に製造できる。 Since this makes it possible to unify the polarization direction of the piezoelectric element 3, the piezoelectric element 3 cheaply available, inexpensive to manufacture the piezoelectric actuator 1.
【0031】 [0031]
〔第三実施形態〕 [Third Embodiment]
次に、本発明の第三実施形態について説明する。 Next, a description is given of a third embodiment of the present invention. 第三実施形態は、第一実施形態の電極の配置が異なるものである。 Third embodiment is the arrangement of the electrodes of the first embodiment is different.
図4には、第三実施形態にかかる圧電アクチュエータ1の平面図が示されている。 Figure 4 is a plan view of the piezoelectric actuator 1 according to the third embodiment is shown. この図4においてめっき層4には、第二実施形態と同様に隙間41A,41Bによって分割された電極51,52,53が形成されている。 This plating layer 4 in FIG. 4, the gap 41A in the same way as in the second embodiment, the electrodes 51, 52 and 53 divided by 41B are formed. 電極51,52の間のめっき層4の対角線上両端には略L字形の隙間41Cが形成されており、この隙間41Cによって対角線上両端には略矩形状の電極59が形成されている。 The diagonal ends of the plated layer 4 between the electrodes 51 and 52 have a gap 41C of substantially L-shaped is formed, a substantially rectangular electrode 59 is formed diagonally on both ends by the gap 41C. 電極59が配置された圧電素子3部分は、電圧が印加されない電圧非印加部位となっている。 The piezoelectric element 3 portion electrode 59 is arranged is the voltage non-application region where no voltage is applied. 電極51,52の間のめっき層4のうち、両端の電極59を除いた略Z字形の電極54Aは印加装置に接続されている。 Among the plating layer 4 between the electrodes 51 and 52, the electrodes 54A of substantially Z-shaped, except for the electrodes 59 at both ends are connected to the application device.
補強板2の長手方向略中央には両側に腕部22が設けられ、それぞれの端部がねじ止めされることにより圧電アクチュエータ1は両側から支持されている。 The substantially longitudinal center of the reinforcing plate 2 arms 22 are provided on both sides, the piezoelectric actuator 1 by the respective end portions are screwed is supported from both sides. また凸部21は、先端が略三角形状に形成され、斜辺が被駆動体100の接線方向となるように当接されている。 The convex portion 21, the tip is formed in a substantially triangular shape, the hypotenuse is in contact so that the tangential direction of the driven body 100. そして、圧電アクチュエータ1の長手方向は被駆動体100の半径方向に対して傾斜するように配置されている。 Then, the longitudinal direction of the piezoelectric actuator 1 is arranged so as to be inclined with respect to the radial direction of the driven member 100.
圧電アクチュエータ1では、電極54Aに電圧を印加すると、圧電素子3は伸縮振動および屈曲振動を組み合わせた振動を励振し、凸部21が略楕円軌道を描く。 In the piezoelectric actuator 1, when a voltage is applied to the electrodes 54A, the piezoelectric element 3 is excited vibration that combine stretching vibration and bending vibration, the convex portion 21 draws a substantially elliptical path.
図5には、圧電アクチュエータ1の拡大図が示されている。 5 shows an enlarged view of the piezoelectric actuator 1 is shown. この図5において、圧電素子3の幅方向略中央および長手方向略中央に配置された部分(図5中の点線部分)は、それぞれ電極54Aの全長および全幅にわたって配置されているため、圧電素子3が長手方向に伸縮する。 In FIG. 5, the width direction substantially central and substantially longitudinal center portion disposed in the piezoelectric element 3 (the dotted line portion in FIG. 5) is arranged over the entire length and width of each electrode 54A, the piezoelectric element 3 There is stretchable in the longitudinal direction. すなわち、この部分が圧電素子3の伸縮部位72となっている。 In other words, this portion has a stretch portion 72 of the piezoelectric element 3. そして圧電素子3の電極54A部分のうち、この伸縮部位72を除いた対角線両端の矩形状部分(図5中の一点鎖線部分)は電極59によって圧電素子3の長手方向に沿った中心線に対して非対称となっているので、圧電素子3が屈曲する。 And among the electrodes 54A portion of the piezoelectric element 3, the rectangular portion of the diagonal ends except for the expansion and contraction portion 72 (dashed line portion in FIG. 5) with respect to the center line along the longitudinal direction of the piezoelectric element 3 by the electrode 59 because Te are asymmetrical, the piezoelectric element 3 is bent. すなわち、この部分が圧電素子3の屈曲部位71となっている。 In other words, this portion has a bent portion 71 of the piezoelectric element 3. ここで、図5に示されるように、圧電素子3の長手方向の長さをLとすると、伸縮部位72は長手方向略中央(圧電素子3の端部から約L/2 の位置)に、また、屈曲部位71は圧電素子3の両端から約L/4 の位置に配置されている。 Here, as shown in FIG. 5, the longitudinal length of the piezoelectric element 3 when L, the expansion portion 72 in the substantially longitudinal center (position from the end of about L / 2 of the piezoelectric element 3), Further, the bending portion 71 is arranged from both ends of the piezoelectric element 3 at about L / 4.
このように圧電素子3および補強板2が伸縮振動および屈曲振動をするため、凸部21は略楕円振動を描いて被駆動体100を回転させる。 To this way the piezoelectric elements 3 and the reinforcing plate 2 is a stretching vibration and bending vibration, the projection 21 rotates the driven member 100 to draw a substantially elliptical vibration. 本実施形態においては、伸縮部位72が屈曲部位71に比して大きな領域を占めているため、圧電アクチュエータ1は伸縮振動の比率が高い振動を構成し、これにより凸部21の斜辺が被駆動体100を接線方向に良好に押圧して回転させる。 In the present embodiment, since the elastic portion 72 occupies a large area in comparison with the bending portion 71, the piezoelectric actuator 1 constitutes a high vibration ratio of the stretching vibration, thereby hypotenuse of the convex portion 21 is driven in good presses the body 100 in a tangential direction to rotate.
【0032】 [0032]
このような圧電アクチュエータ1によれば、第一実施形態の(2)および(4)の効果と同様の効果および第二実施形態の(8)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。 According to the piezoelectric actuator 1, the first embodiment (2) and (4) effects the same effect and in the second embodiment effects the same effect can besides be obtained, the following (8) effect can be obtained, such as.
(10) 伸縮部位72が圧電素子の長手方向略中央に配置されており、また、屈曲部位71が圧電素子3の長手方向両端から圧電素子3の長辺の約1/4 の位置に配置されている。 (10) telescopic part 72 is arranged in the substantially longitudinal center of the piezoelectric element, also bending portion 71 is located about 1/4 of the position of the long side of the piezoelectric element 3 from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3 ing. これらの伸縮部位72および屈曲部位71は、第一実施形態の図2(A)および図2(B)に示されるように、圧電アクチュエータ1の伸縮変位および屈曲変位から得られる応力がそれぞれ最大となる部分に配置されている。 These telescopic parts 72 and bent portion 71, as shown in FIG. 2 (A) and FIG. 2 of the first embodiment (B), the maximum stress resulting from expansion and contraction displacement and bending displacement of the piezoelectric actuator 1, respectively is disposed becomes part. したがって、印加する電圧に対して良好な駆動力が得られる部分に伸縮部位72および屈曲部位71を配置しているので、これらの伸縮部位72および屈曲部位71の配置を最適化でき、これにより圧電アクチュエータ1の印加電圧に対する駆動力、つまり駆動効率を向上させることができる。 Therefore, since the arranged elastic portion 72 and the bending portion 71 in a portion good driving force can be obtained with respect to the voltage applied, to optimize the placement of these stretchable portions 72 and bent portions 71, thereby the piezoelectric driving force for the voltage applied to the actuator 1, i.e. it is possible to improve the driving efficiency. また反対に必要な駆動力を確保するために消費する電力を節約できる。 The saving power consumed in order to ensure a driving force required in the opposite.
【0033】 [0033]
(11) 圧電素子3表面のめっき層4に隙間41A,41B,41Cを形成することによって伸縮部位72および屈曲部位71の位置に応じて電極54Aを形成している。 (11) the piezoelectric element 3 surface of the plated layer 4 in the gap 41A, 41B, to form the electrode 54A according to the position of the telescopic part 72 and bending part 71 by forming the 41C. また、電圧非印加部位の位置に応じて電極51,52,53,59を形成している。 Also forms an electrode 51,52,53,59 in accordance with the position of the voltage non-applied region. このため、電圧を印加する電極を選択することで圧電素子3の任意の部分に電圧を印加できる。 Therefore, a voltage can be applied to any portion of the piezoelectric element 3 by selecting an electrode for applying a voltage. これにより圧電素子3の分極方向を統一することができるので、圧電素子3を安価に入手でき、圧電アクチュエータ1を安価に製造できる。 Since this makes it possible to unify the polarization direction of the piezoelectric element 3, the piezoelectric element 3 cheaply available, inexpensive to manufacture the piezoelectric actuator 1.
【0034】 [0034]
〔第四実施形態〕 [Fourth Embodiment]
次に、本発明の第四実施形態について説明する。 Next is a description of a fourth embodiment of the present invention. 第四実施形態は、圧電素子が複数個積層されて構成されているものである。 Fourth embodiment is a piezoelectric element is constituted by stacking a plurality.
図6には、第四実施形態にかかる圧電アクチュエータ1の分解斜視図が、また図7には圧電アクチュエータ1の側面図が示されている。 Figure 6 is an exploded perspective view of the piezoelectric actuator 1 according to the fourth embodiment, also a side view of the piezoelectric actuator 1 is shown in FIG. 図6において、圧電アクチュエータ1は、補強板2の両面にそれぞれ三つの圧電素子3A,3B,3Cが積層されて構成されている。 6, the piezoelectric actuator 1, three piezoelectric elements 3A on both sides of the reinforcing plate 2, 3B, 3C are formed by laminating. これらの圧電素子3A,3B,3Cの両面にはそれぞれめっき層4が形成されており、これらのめっき層4は補強板2を挟んで対称に設けられている。 These piezoelectric elements 3A, 3B, 3C are respectively plated layer 4 is formed on both sides of, these plating layers 4 are provided symmetrically about the reinforcing plate 2. 補強板2から最も遠い圧電素子3Aの表面には第三実施形態と同様形状のめっき層4Aが形成されている。 Farthest piezoelectric element 3A surface from the reinforcing plate 2 is formed a plating layer 4A of similar shape as the third embodiment. また、この圧電素子3Aの裏面には、ほぼ全面にわたってめっき層4Bが形成されたグラウンド層となっており、長手方向の一辺においては、電極59に対応した接地層部分59Aのみが端部に達している。 Further, on the rear surface of the piezoelectric element 3A, substantially the entire surface has a plating layer 4B is formed a ground layer over, in the longitudinal direction of the one side, only the ground layer portion 59A corresponding to the electrodes 59 reaches the end ing. これにより、当該辺では接地層部分59Aのみが側面に露出している。 Thus, in the sides only ground layer portion 59A is exposed to the side surface.
二つ目の圧電素子3Bは、圧電素子3Aに対向する面に同形状のめっき層4Bが形成されている。 The second piezoelectric element 3B are plated layer 4B having the same shape on a surface facing the piezoelectric element 3A is formed. この圧電素子3Bの裏面には、電極54Aと同形状のめっき層4Cが形成されている。 On the back surface of the piezoelectric element 3B, the plating layer 4C of the electrode 54A and the same shape are formed.
三つ目の圧電素子3Cは、圧電素子3Bに対向する面に同形状のめっき層4Cが、またその裏面には全面にわたってめっき層4Dが形成されている。 The third piezoelectric element 3C is plated layer 4C having the same shape on a surface facing the piezoelectric element 3B is also plated layer 4D is formed over the entire surface on the back surface. このめっき層4Dは補強板2に接触することにより導通している。 The plating layer 4D is electrically connected by contact to the reinforcing plate 2.
【0035】 [0035]
このようにそれぞれ表裏両面にめっき層4が形成された圧電素子3A,3B,3Cは、図7に示されるように互いに対向するめっき層4が接触するように接着されて積層される。 Thus piezoelectric elements 3A to plating layer 4 are respectively formed on both front and back surfaces, 3B, 3C are plated layer 4 opposing each other as shown in FIG. 7 is stacked are bonded into contact. これにより、それぞれ対向するめっき層4は導通している。 Thereby, the plating layer 4 facing each conducting. ここで、圧電素子3の長手方向の一辺にはそれぞれのめっき層4が側面に露出している。 Here, each of the plating layer 4 in the longitudinal direction of one side of the piezoelectric element 3 is exposed to the side surface. つまり、圧電素子3Aの表面には電極51,52,54A,59の側縁端部が露出しており、圧電素子3A,3B間では接地層部分59Aの側縁端部が、また圧電素子3B,3C間では電極54Aの側縁端部が露出している。 In other words, the electrode on the surface of the piezoelectric element 3A 51,52,54A, are exposed the side edges 59, the piezoelectric element 3A, the side edges of the ground layer portion 59A is between 3B, also the piezoelectric element 3B , between 3C lateral edges of the electrode 54A is exposed. この側面において圧電素子3Aの表面の電極54Aと、圧電素子3B,3Cの間の電極54Aの端部とは、金属蒸着などで形成された導通部6Aによって導通している。 The electrode 54A on the surface of the piezoelectric element 3A in this aspect, the piezoelectric element 3B, the end portion of the electrode 54A between the 3C is electrically connected by conductive portion 6A formed by a metal vapor deposition. また、圧電素子3A,3Bの間の電極59に対応する部分と、補強板2および圧電素子3Cの間のめっき層4Dあるいは補強板2とは導通部6Bによって導通している。 The piezoelectric element 3A, a portion corresponding to the electrode 59 between 3B, the plating layer 4D or the reinforcing plate 2 between the reinforcement plates 2 and the piezoelectric element 3C is conductive by conductive portion 6B. つまり、圧電素子3A,3Bの間のめっき層4Bは補強板2とともに接地されている。 That is, the piezoelectric element 3A, the plating layer 4B between 3B is grounded reinforcing plate 2. ここで、電極52,53は最上面に位置する圧電素子3Aのみに形成され、また電極52の幅方向半分の分極方向の逆転も圧電素子3Aにのみ設けられている。 Here, electrodes 52 and 53 are provided only to the piezoelectric element 3A only formed, also reversed even piezoelectric element 3A of the polarization direction of the width direction half of the electrode 52 located on the uppermost surface.
なお、図7の圧電アクチュエータ1はめっき層4および圧電素子3の構造を理解しやすくするために誇張して記載されており、それぞれの圧電素子3の間に隙間が形成されているように記載されているが、実際にはそれぞれの圧電素子3は互いに密着して接着されている。 The piezoelectric actuator 1 of FIG. 7 are described with exaggeration for easier understanding of the structure of the plating layer 4 and the piezoelectric element 3, described as a gap is formed between each of the piezoelectric elements 3 has been, in fact, each of the piezoelectric elements 3 are bonded in close contact with each other.
【0036】 [0036]
このような圧電アクチュエータ1では、圧電素子3Aの電極54Aに印加装置により交流電圧を印加する。 In such a piezoelectric actuator 1, an AC voltage is applied by the application device to the electrodes 54A of the piezoelectric element 3A. すると、圧電素子3Aの裏面のめっき層4Bは導通部6Bによって補強板2を介して接地されているので、圧電素子3Aにはめっき層4Aからめっき層4Bへ、電極54A部分に電圧が印加される。 Then, the plating layer 4B of the rear surface of the piezoelectric element 3A so grounded via the reinforcing plate 2 by the conductive portion 6B, the plating layer 4B from the plating layer 4A to the piezoelectric element 3A, a voltage is applied to the electrode 54A portion that. また圧電素子3B,3Cの間のめっき層4Cは、導通部6Aによって圧電素子3Aのめっき層4Aと導通しているので、圧電素子3Bにはめっき層4Cからめっき層4Bへ電圧が印加される。 The piezoelectric element 3B, the plating layer 4C between 3C, since in conduction with the plated layer 4A of the piezoelectric element 3A by conducting section 6A, a voltage is applied to the plating layer 4B from the plating layer 4C in the piezoelectric element 3B . さらに、圧電素子3Cにはめっき層4Cから補強板2へ、電圧が印加される。 Further, a plating layer 4C in the piezoelectric element 3C to the reinforcing plate 2, a voltage is applied. これにより、圧電素子3A,3B,3Cは、それぞれ電極54Aに対応する部分に電圧が印加されることにより、縦振動と屈曲振動を組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、被駆動体100を回転させる。 Thereby, the piezoelectric elements 3A, 3B, 3C, by the voltage in the portion corresponding to the respective electrodes 54A is applied, to vibrate to draw a substantially elliptical path that combines the longitudinal vibration and bending vibration, the driven body 100 rotate.
【0037】 [0037]
このような圧電アクチュエータ1によれば、第一実施形態の(2)および(4)の効果と同様の効果、第二実施形態の(8)の効果と同様の効果、および第三実施形態の(10)、(11)の効果と同様の効果が得られる他、次のような効果が得られる。 According to the piezoelectric actuator 1, the effect similar to the effect of the first embodiment (2) and (4), the effect similar to the effect of (8) in the second embodiment, and third embodiment (10), the same advantages and effects of (11) is obtained, the following effects can be obtained. (12) 圧電素子3を補強板2の両面に三つ積層して圧電アクチュエータ1が構成されているので、大きな駆動力を得ることができる。 (12) Since the piezoelectric actuator 1 by three laminated piezoelectric element 3 on both sides of the reinforcing plate 2 is configured, it is possible to obtain a large driving force. また反対に、これにより所望の駆動力を得るために必要な駆動電力を低減できる。 On the contrary, thereby reducing the driving power required to obtain the desired driving force.
【0038】 [0038]
(13) 導通性が必要な部分のみにめっき層4A,4B,4C,4Dを設けているので、側面に露出しためっき層4がショートしたり、あるいは電極51,52,53,54A,59間が導通してしまったりするなどの不具合の発生可能性を最小限に抑制できる。 (13) plating layer 4A only partial conduction properties necessary, 4B, 4C, since there is provided a 4D, or short plating layer 4 exposed on the side surfaces, or electrodes 51,52,53,54A, between 59 There can be suppressed to a minimum the occurrence of problems the possibility of such or accidentally conduction.
【0039】 [0039]
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。 The present invention is not limited to the embodiments described above, deformation in the range that can achieve the object of the present invention, improvements and the like are included in the present invention.
例えば、第四実施形態では圧電素子3は三つ積層されていたが、これに限らず積層枚数は任意である。 For example, in the fourth embodiment the piezoelectric element 3 had been three stacked, the number of laminated sheets is not limited to this is optional. また、各実施形態では補強板2の両面に圧電素子3が固定されていたが、これに限らず例えば圧電アクチュエータ1を一枚の圧電素子3あるいは積層された圧電素子3のみで構成し、圧電素子3を被駆動体100に当接して駆動するものでもよい。 Further, the piezoelectric element 3 are fixed to the both surfaces of the reinforcing plate 2 in the embodiments, the piezoelectric actuator 1, the present invention is not limited thereto and constituted only by a piezoelectric element 3 which is one of the piezoelectric element 3, or lamination, piezoelectric the element 3 may be intended to drive in contact with the driven body 100. ただし、この場合には、補強板2に比べて強度が小さくなるので、耐久性を考慮する必要がある。 However, in this case, since the strength is smaller than the reinforcing plate 2, it is necessary to consider the durability. さらに、補強板2の片面に一枚の圧電素子3を固定する構成としても構わない。 Furthermore, it may be configured to fix the single piezoelectric element 3 to one side of the reinforcing plate 2. この場合、圧電アクチュエータ1が補強板2に対して対称に構成されていないので、両側に圧電素子3を固定した場合と比較し多少駆動効率が劣る場合があるが、圧電アクチュエータ1の構成をより簡単にできる。 In this case, since the piezoelectric actuator 1 is not configured symmetrically with respect to the reinforcing plate 2, there are cases in comparison with the case of fixing the piezoelectric element 3 on both sides slightly drive less efficient, more the configuration of the piezoelectric actuator 1 It can be easy.
変位検出部位は、各実施形態においては振動検出部位として設けられていたが、必ずしもこれを設けなくてもなくても本発明の目的を達成できる。 Displacement detection site has been provided as the vibration detection sites in each of the embodiments, necessarily object of even the present invention without even without providing this can be achieved. 例えば予め実験などにより印加する電圧が設定され、状況に応じて変動させる必要がない場合などでは変位検出部位を備えていなくてもよい。 For example it sets a voltage to be applied in advance by an experiment or the like, may not be provided with displacement detection sites, etc. When there is no need to vary depending on the situation.
変位検出部位を設ける場合でも、必ずしも圧電素子3の長手方向両端に配置されていなくてもよい。 Even when providing a displacement detection site may necessarily not be arranged at both ends in the longitudinal direction of the piezoelectric element 3. 例えば第三実施形態および第四実施形態では、電極59を変位検出部位として利用してもよい。 For example, in the third embodiment and fourth embodiment may be utilized electrode 59 as a displacement detection site.
各実施形態の電極51や、第三実施形態および第四実施形態の電極59などの電圧非印加部位には、変位検出部位として利用しないのであれば、めっき層4を設けなくてもよい。 Electrode 51 and each of the embodiments, the voltage is applied site, such as the electrode 59 of the third embodiment and the fourth embodiment, if not used as a displacement detection site, a may not be provided plating layer 4.
【0040】 [0040]
圧電素子3のめっき層4は、各実施形態では両面に形成されていたが、これに限らず補強板2あるいは別の圧電素子3との十分な導通性が保持できれば任意である。 Plating layer 4 of the piezoelectric element 3, in the respective embodiments was formed on both surfaces, sufficient conductivity between the reinforcing plate 2 or another piezoelectric element 3 is not limited to this it is optional if held. 例えば圧電素子3にめっき層4を形成し、その上から粒子状の圧電素子を所望の厚みに積層して、一枚のめっき層4の両側に圧電素子を密着させるように形成してもよい。 For example the plated layer 4 is formed on the piezoelectric element 3, the piezoelectric elements particulate thereon are laminated to the desired thickness, it may be formed so as to contact the piezoelectric element on both sides of a piece of the plating layer 4 .
圧電素子3において、伸縮部位および屈曲部位の配置は各実施形態のものに限らない。 In the piezoelectric element 3, the arrangement of the telescopic part and the bending portion is not limited to the respective embodiments. 要するに、伸縮部位が圧電素子3の長手方向略中央に配置され、また屈曲部位が圧電素子3の長手方向端部から圧電素子3の長辺長さLの約1/4 の部分に配置されていれば本発明の目的を達成できる。 In short, telescopic parts are arranged in substantially longitudinal center of the piezoelectric element 3, also bending sites are located about 1/4 of the portion of the long side length L of the piezoelectric element 3 from the longitudinal ends of the piezoelectric element 3 the object of the present invention can be achieved if Re.
圧電素子3の形状は各実施形態では略矩形状であったが、これに限らず、例えば楕円形状や三角形など任意の形状を採用できる。 The shape of the piezoelectric element 3 has been a generally rectangular shape in the embodiment is not limited thereto, for example, can be adopted any shape such as an oval shape or a triangle. 要するに、縦振動および屈曲振動が良好に励振できる形状であれば任意に設定してよい。 In short, the longitudinal vibration and the bending vibration may be arbitrarily set as long as good excitation can shape.
圧電素子3の振動は、各実施形態において伸縮振動および屈曲振動を組み合わせたものであったが、これに限らず伸縮振動のみあるいは屈曲振動のみを有するものであってもよい。 Vibration of the piezoelectric element 3 is a was a combination of stretching vibration and bending vibration in each of the embodiments, may have only a stretching vibration only or the bending vibration is not limited thereto. また、圧電素子3は、各実施形態において繰り返し電圧が印加されることによって振動するものであったが、これに限らず、例えばステップ電圧などの印加により圧電素子3が一度伸縮変位および/ または屈曲変位するのみであってもよい。 The piezoelectric element 3 is repeated voltage was to vibrations by being applied in each embodiment is not limited thereto, for example, a piezoelectric element 3 once elastic displacement and / or bent by the application of such a step voltage it may only be displaced. 要するに、圧電素子3が面方向に伸縮および/ または屈曲するものであれば本発明に含まれる。 In short, the piezoelectric element 3 are included in the invention as long as they stretch and / or bending in the plane direction.
【0041】 [0041]
本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。 The best configuration for implementing the present invention, a method such as has been disclosed above, the present invention is not limited thereto. すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。 That is, the present invention is mainly particularly illustrated with reference to specific embodiments, and have been described, without departing from the spirit and purpose of the scope of the present invention, with respect to the embodiments described above, the shape , material, quantity or any other detailed configuration, in which a person skilled in the art can make various modifications.
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。 Therefore, description of specific shapes, the description limiting the like material, which has been described as examples to enable easy understanding of the present invention, does not limit the present invention, their shape, material descriptions using names of parts removing part or all of the limitations such as are intended to be included in the present invention.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の第一実施形態にかかる圧電アクチュエータの全体斜視図。 Overall perspective view of a piezoelectric actuator according to the first embodiment of the present invention; FIG.
【図2】本発明の第一実施形態にかかる圧電アクチュエータの応力分布を示すグラフとこのグラフに対応する圧電アクチュエータの模式図。 Schematic view of the piezoelectric actuator corresponding to the graph with the graph showing the stress distribution of a piezoelectric actuator according to the first embodiment of the present invention; FIG.
【図3】本発明の第二実施形態にかかる圧電アクチュエータの平面図。 Plan view of a piezoelectric actuator according to the second embodiment of the present invention; FIG.
【図4】本発明の第三実施形態にかかる圧電アクチュエータの平面図。 Plan view of a piezoelectric actuator according to the third embodiment of the invention; FIG.
【図5】本発明の第三実施形態にかかる圧電アクチュエータの拡大図。 Figure 5 is an enlarged view of a piezoelectric actuator according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第四実施形態にかかる圧電アクチュエータの分解斜視図。 Figure 6 is an exploded perspective view of a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】本発明の第四実施形態にかかる圧電アクチュエータの側面図。 Figure 7 is a side view of a piezoelectric actuator according to a fourth embodiment of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1…圧電アクチュエータ、2…補強板、3…圧電素子、21…凸部、4(4A,4B,4C,4D)…めっき層、6A,6B…導通部、41(41A,41B,41C,41D)…隙間、51,52,53,54,54A,55,56,57,58,59…電極、71…屈曲部位、72…伸縮部位、100…被駆動体。 1 ... piezoelectric actuator, 2 ... reinforcing plate, 3 ... piezoelectric element, 21 ... protrusion, 4 (4A, 4B, 4C, 4D) ... plating layer, 6A, 6B ... conduction portion, 41 (41A, 41B, 41C, 41D ) ... clearance, 51,52,53,54,54A, 55,56,57,58,59 ... electrode, 71 ... bent part, 72 ... stretchable portion, 100 ... driven body.

Claims (9)

  1. 板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、前記電極に電圧を印加することにより、前記圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に伸縮する伸縮部位を備えた圧電アクチュエータにおいて、前記伸縮部位は、前記圧電素子の伸縮方向略中央に配置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 Together with the electrode is formed on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric elements, by applying a voltage to the electrodes, the piezoelectric actuator with a telescopic part that expands and contracts in the surface direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric element, the extendable portion is a piezoelectric actuator, characterized in that disposed in the stretching direction substantially center of the piezoelectric element.
  2. 板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、前記電極に電圧を印加することにより、前記圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に屈曲する屈曲部位を備えた圧電アクチュエータにおいて、前記屈曲部位は、前記圧電素子の端部から屈曲方向に垂直な方向に沿った前記圧電素子の寸法の約1/4 の位置に配置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 Together with the electrode is formed on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric elements, by applying a voltage to the electrodes, the piezoelectric actuator having a bent portion that is bent in the plane direction perpendicular to the polarization direction of the piezoelectric element, the bent portion is a piezoelectric actuator, characterized in that it is arranged about 1/4 of the position of the dimension of the piezoelectric element along the direction perpendicular to the bending direction from the end portion of the piezoelectric element.
  3. 板状の圧電素子の両面に電極が形成されるとともに、前記電極に電圧を印加することにより、前記圧電素子の分極方向に対して直交する面方向に伸縮する伸縮部位と、この伸縮部位の伸縮方向に対して屈曲する屈曲部位とを備えた圧電アクチュエータにおいて、前記伸縮部位は、前記圧電素子の伸縮方向略中央に配置され、かつ前記屈曲部位は、前記圧電素子端部から前記圧電素子の伸縮方向に沿った寸法の約1/4 の位置に配置されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 Together with the electrode is formed on both surfaces of the plate-shaped piezoelectric elements, by applying a voltage to the electrode, and the expansion portion expands and contracts in the planar direction orthogonal to the polarization direction of the piezoelectric element, the expansion and contraction of the telescopic parts a piezoelectric actuator comprising a bending portion that is bent to the direction, the extendable portion, the arranged expansion and contraction direction approximate center of the piezoelectric element, and the bent portion is stretchable from said piezoelectric element end of said piezoelectric element piezoelectric actuator, characterized in that it is located about 1/4 of the position of the dimension along the direction.
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記電極は、前記伸縮部位および/ または前記屈曲部位の位置に応じてパターニングされていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the electrode, a piezoelectric actuator, characterized in that it is patterned in accordance with the extendable portion and / or the position of the bent portion.
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子の分極方向は、前記伸縮部位および/ または前記屈曲部位の位置に応じて分極されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 4, the polarization direction of the piezoelectric element, a piezoelectric actuator, characterized in that are polarized in response to the expansion site and / or location of the bent portion .
  6. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子の伸縮方向端部または屈曲方向に垂直な方向端部には、電圧が印加されない電圧非印加部位が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 5, wherein the perpendicular direction end portions in the expansion direction end or bending direction of the piezoelectric element, a voltage non-application region where no voltage is applied is provided the piezoelectric actuator, characterized in that.
  7. 請求項6に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記電圧非印加部位には、前記伸縮部位の伸縮および/ または前記屈曲部位の屈曲を検出する変位検出部位が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to claim 6, wherein the voltage is not applied site, a piezoelectric actuator, characterized in that the displacement detection site is provided for detecting the stretching and / or bending of the bent portion of the extendable portion.
  8. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子が複数積層されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 7, a piezoelectric actuator, wherein the piezoelectric element is stacked.
  9. 請求項8に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記伸縮部位の伸縮および/ または前記屈曲部位の屈曲を検出する変位検出部位は、表面の前記圧電素子にのみ設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。 The piezoelectric actuator according to claim 8, the displacement detecting portion for detecting the expansion and / or flexion of the bent portion of the extendable portion is a piezoelectric actuator, characterized in that provided only to the piezoelectric element surface.
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