JP2006140954A - Piezoelectric device, drive circuit for piezoelectric device, and actuator and speaker employing the piezoelectric device - Google Patents

Piezoelectric device, drive circuit for piezoelectric device, and actuator and speaker employing the piezoelectric device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric device surely generating a high energy traveling wave and being driven by a simple drive circuit, and also to provide an actuator and a speaker employing the piezoelectric device. <P>SOLUTION: The piezoelectric device 300 is formed of: an antiferroelectric piezoelectric member 301; a ferroelectric piezoelectric member 302 in face-connected to the piezoelectric member 1 via an electrode 4; a plurality of electrodes connected to an surface of the piezoelectric member 301; and electrodes on the surface of the piezoelectric member 302 and connected to positions respectively opposed to a plurality of the electrodes. A plurality of unit piezoelectric devices formed by demarcating the piezoelectric device 300 by the electrodes are connected in series by wires interconnecting them. The electrode 4 is connected to points at a reference level and when a voltage vibrated at a high frequency is applied to the electrodes 3, parts demarcated as the unit piezoelectric devices 100 are greatly distorted in the antiferroelectric piezoelectric member 301, parts demarcated as the unit piezoelectric devices 100 in the ferroelectric piezoelectric member 301 are greatly distorted depending on the distortion, and a voltage is outputted from electrodes 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、圧電デバイス及びこれを用いたアクチュエータ並びにスピーカに関し、特に、圧電素子が電圧を印加することで歪むことを利用した圧電デバイス及びこれを用いたアクチュエータ並びにスピーカに関する。   The present invention relates to a piezoelectric device, an actuator using the piezoelectric device, and a speaker. More particularly, the present invention relates to a piezoelectric device that utilizes distortion of a piezoelectric element by applying a voltage, an actuator using the piezoelectric device, and a speaker.

従来より、圧電デバイスは発振子、アクチュエータ、スピーカ、センサ、等多くの電子デバイスに用いられている。圧電デバイスを発振子として利用したものとしては水晶振動子やセラミック振動子があり、能動素子と組み合わせた集積回路の動作クロックの発振回路として多く用いられている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, piezoelectric devices have been used in many electronic devices such as oscillators, actuators, speakers, and sensors. A crystal resonator or a ceramic resonator is one that uses a piezoelectric device as an oscillator, and is often used as an oscillation circuit for an operation clock of an integrated circuit combined with an active element (see, for example, Patent Document 1).

また、圧電デバイスは電圧を加えると歪むという特徴を利用し、振動を直接音に変換したブザーや小型のスピーカ等に圧電デバイス(例えば、特許文献2参照)や、圧電デバイスを加振源として弾性体を共振振動させると大きな振動を発生させることができるという特徴を利用したアクチュエータ及び圧電デバイスを積層することにより低電圧で大きな歪みを生じさせる非共振のアクチュエータ(例えば、特許文献3参照)や、リング又は円盤状の複数の圧電デバイスを回転方向に配置して位置的に位相の異なる複数の定在波を発生させると共に、この発生させた定在波間に時間的なずれを設けることで進行波を形成するアクチュエータ(例えば、特許文献4参照)が従来より知られている。   In addition, the piezoelectric device utilizes the characteristic that it is distorted when a voltage is applied, and it is elastic to a buzzer or a small speaker that directly converts vibration into sound, for example, as a vibration source. Non-resonant actuators that cause large distortion at low voltage by laminating actuators and piezoelectric devices utilizing the feature that large vibrations can be generated when the body is resonantly vibrated (see, for example, Patent Document 3) A plurality of ring or disk-shaped piezoelectric devices are arranged in the rotational direction to generate a plurality of standing waves with different phases, and a traveling wave is created by providing a time lag between the generated standing waves. Conventionally, an actuator (for example, see Patent Document 4) is known.

一方、点欠陥のナノ秩序の対称性という性質を用いて、可逆的な巨大電歪を生み出すことが可能な圧電部材が研究されている(例えば、非特許文献1参照)。   On the other hand, a piezoelectric member capable of generating reversible giant electrostriction using the property of symmetry of the nanoorder of point defects has been studied (for example, see Non-Patent Document 1).

この圧電部材は電気分極方向が異なるドメインを有し、電場が加えられると通常の圧電効果よりも数十倍以上大きい上記巨大電歪が生じ、この電場が除去されるとこの巨大電歪がなくなるという特徴を有する。   This piezoelectric member has domains with different electric polarization directions. When an electric field is applied, the giant electrostriction that is several tens of times larger than the normal piezoelectric effect occurs, and when the electric field is removed, the giant electrostriction disappears. It has the characteristics.

この巨大電歪は、電気分極方向が異なるドメインを有する圧電部材に電場が加えられたことにより、このドメインの分極方向が電圧方向に沿うように変換(以下「ドメイン変換」という。)して強誘電相の長軸方向が低い対称性となったときに、強誘電相の長軸方向が点欠陥のナノ秩序の対称性によりその短軸方向と交換されるときに生じる歪みである。すなわち、このドメイン変換によりえられる巨大電歪の大きさは、強誘電相の長軸と短軸の差に比例する。   The giant electrostriction is strong when an electric field is applied to a piezoelectric member having domains with different electric polarization directions, so that the polarization direction of the domains changes along the voltage direction (hereinafter referred to as “domain conversion”). This is strain that occurs when the major axis direction of the ferroelectric phase is exchanged with the minor axis direction due to the symmetry of the nano-order of point defects when the major axis direction of the dielectric phase becomes low symmetry. That is, the magnitude of the giant electrostriction obtained by this domain conversion is proportional to the difference between the major axis and the minor axis of the ferroelectric phase.

上述したような特徴を有する圧電部材2に用いられる部材は、ある点欠陥の周り(ナノメートル範囲)におけるほかの点欠陥の占有率は平衡時の結晶の対称性に一致するため、常誘電相での点欠陥対称性は高く、強誘電相での点欠陥対称性は低くなるという性質と、強誘電相の点欠陥による分極は自発分極と一致するという性質を利用して得ることができる。   In the member used for the piezoelectric member 2 having the above-described characteristics, the occupancy of other point defects around a certain point defect (nanometer range) matches the symmetry of the crystal at equilibrium. It can be obtained by utilizing the property that the point defect symmetry in is high, the point defect symmetry in the ferroelectric phase is low, and the polarization due to the point defect in the ferroelectric phase coincides with the spontaneous polarization.

具体的には、まず、常誘電相状態の部材を冷却して強誘電相状態とする。このとき、冷却直後の部材は常誘電相の結晶対称性を維持しているが、時間の経過と共に部材中の点欠陥の対称性が拡散し、次第に強誘電相の結晶対称性に変化する。このように、点欠陥の対称性の拡散が生じているとき、部材には電気分極方向が異なるドメイン(領域)が存在する状態となる。
特開平08−130437号公報 特開平10−277484号公報 特開2004−048984号公報 特開平11−215861号公報 Xiaobing Ren、 “Large electric-field-induced strain in ferroelectric crystals by point-defect-mediated reversible domain switching”、Nature Materials、Nature Publishing Group、2004年2月1日、第3巻、p.91−94、及び、[online]、平成16年1月11日、インターネット<URL:www.nature.com/naturematerials>
Specifically, first, the paraelectric phase member is cooled to a ferroelectric phase state. At this time, the member immediately after cooling maintains the crystal symmetry of the paraelectric phase, but the point defect symmetry in the member diffuses over time, and gradually changes to the crystal symmetry of the ferroelectric phase. Thus, when the symmetrical diffusion of point defects occurs, the member is in a state where domains (regions) having different electric polarization directions exist.
Japanese Patent Laid-Open No. 08-130437 JP-A-10-277484 JP 2004-048984 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-215861 Xiaobing Ren, “Large electric-field-induced strain in ferroelectric crystals by point-defect-mediated reversible domain switching”, Nature Materials, Nature Publishing Group, February 1, 2004, Volume 3, p. 91-94 and [online], January 11, 2004, Internet <URL: www.nature.com/naturematerials>

しかしながら、従来の圧電デバイスを利用するアクチュエータは、交流の駆動電圧を印加する必要があり、駆動電圧を供給する駆動回路が複雑になるという問題があった。   However, an actuator using a conventional piezoelectric device needs to apply an alternating drive voltage, and there is a problem that a drive circuit for supplying the drive voltage becomes complicated.

また、複数の圧電デバイスを用いて進行波を形成するためには、圧電デバイスの複数の電極パターンの夫々に対して、印加する駆動電圧を制御する必要があり、上記駆動回路がさらに複雑化するという問題がある。   In addition, in order to form a traveling wave using a plurality of piezoelectric devices, it is necessary to control a driving voltage to be applied to each of a plurality of electrode patterns of the piezoelectric device, which further complicates the driving circuit. There is a problem.

さらに、一端に圧電デバイスが取り付け、他端に振動吸収材を取り付けてある棒状の振動体では大きな進行波を発生させることは困難であるという問題があった。   Furthermore, there is a problem that it is difficult to generate a large traveling wave in a rod-shaped vibrating body having a piezoelectric device attached to one end and a vibration absorbing material attached to the other end.

本発明の目的は、大きな進行波を確実に発生させることができ、且つ駆動回路を単純なものとすることができる圧電デバイス及びこれを用いたアクチュエータ並びにスピーカを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric device that can reliably generate a large traveling wave and that can have a simple driving circuit, an actuator using the piezoelectric device, and a speaker.

上記目的を達成するために、請求項1記載の圧電デバイスは、印加電圧に応じた歪み量がヒステリシス特性を有する電気−機械エネルギー変換手段から成り、第1の電極を有する第1の区画と、機械−電気エネルギー変換素子から成り、第2の電極を有する第2の区画と、前記第1の区画及び前記第2の区画と接続する第3の電極とを備える単位圧電デバイスを直列に複数接続する圧電デバイスであって、電圧が前記単位圧電デバイスのうちの第1のデバイスの前記第1の電極と前記第3の電極間に印加されたときに、当該第1のデバイスの前記第1の区画を歪ませ、その歪みに応じて前記第1のデバイスの前記第2の区画を歪ませると共に前記第2の電極と前記第3の電極間から電圧を出力する電圧出力手段とを備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the piezoelectric device according to claim 1 is composed of electro-mechanical energy conversion means having a hysteresis characteristic in which an amount of strain corresponding to an applied voltage has a hysteresis characteristic, and a first section having a first electrode; A plurality of unit piezoelectric devices connected in series, each comprising a second section having a second electrode and a third electrode connected to the first section and the second section, each comprising a mechanical-electrical energy conversion element A piezoelectric device that, when a voltage is applied between the first electrode and the third electrode of the first device of the unit piezoelectric devices, the first device of the first device And a voltage output means for distorting the section, distorting the second section of the first device according to the distortion, and outputting a voltage from between the second electrode and the third electrode. Features.

本発明によれば、各単位圧電デバイスの第1の電極に矩形信号状の電圧が次々と印加し、この電圧印加により加えられた電場で生じる周期的な歪みを接続された単位圧電デバイスに伝播させて、大きな進行波を確実に発生させることができ、また、個々の単位圧電デバイスに電圧を印加する必要が無いため駆動回路を単純なものとすることができる。   According to the present invention, a rectangular signal-like voltage is successively applied to the first electrode of each unit piezoelectric device, and the periodic distortion generated by the electric field applied by this voltage application is propagated to the connected unit piezoelectric device. Thus, a large traveling wave can be generated reliably, and since it is not necessary to apply a voltage to each unit piezoelectric device, the drive circuit can be simplified.

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る圧電デバイス300の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a piezoelectric device 300 according to an embodiment of the present invention.

本実施の形態における圧電デバイス300には、後述する図2の単位圧電デバイス200の構成と等価な構成を有する単位圧電デバイス100及びこれと同一の構成を有する単位圧電デバイスが複数用いられている。従って、単位圧電デバイス100の構成のうち、図2の単位圧電デバイス200と等価の構成については同一の符号を付し、また単位圧電デバイス100と同一の構成を有する単位圧電デバイスにはその符号にアルファベットを付し、重複した説明は省略する。   In the piezoelectric device 300 according to the present embodiment, a plurality of unit piezoelectric devices 100 having a configuration equivalent to the configuration of the unit piezoelectric device 200 of FIG. 2 to be described later and unit piezoelectric devices having the same configuration are used. Therefore, among the configurations of the unit piezoelectric device 100, components equivalent to the unit piezoelectric device 200 of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and unit piezoelectric devices having the same configuration as the unit piezoelectric device 100 are denoted by the same symbols. Alphabet is attached and duplicate explanation is omitted.

図1において、圧電デバイス300は、1枚の電気−機械エネルギー変換素子として作用する反強誘電性の圧電部材301(第1の区画)と、電極4を介して圧電部材301と面で接続する1枚の機械−電気エネルギー変換素子として作用する強誘電性の圧電部材302(第2の区画)と、圧電部材301の外面に接続する複数の電極3,3a,3b,3c,3d,3eと、圧電部材302の外面にあって上記複数の電極3,3a,3b,3c,3d,3eの夫々と対向する位置に接続する電極5,5a,5b,5c,5d,5eとから形成され、これらの電極で区画分けされることにより形成される複数の単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eはその間を接続する配線32,33,34,35,36により直列に接続する。   In FIG. 1, a piezoelectric device 300 is connected to a surface of the piezoelectric member 301 via an electrode 4 and an antiferroelectric piezoelectric member 301 (first section) that functions as one electro-mechanical energy conversion element. A ferroelectric piezoelectric member 302 (second section) that acts as one mechanical-electrical energy conversion element, and a plurality of electrodes 3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e connected to the outer surface of the piezoelectric member 301, The electrodes 5, 5 a, 5 b, 5 c, 5 d, 5 e, which are connected to the outer surface of the piezoelectric member 302 and face each of the plurality of electrodes 3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, 3 e, A plurality of unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e formed by partitioning with these electrodes are wirings 32, 33, 34, 35, and 3 that connect them. By connecting to the series.

また、圧電デバイス300には、強誘電性の圧電部材2,2a,2b,2c,2d,2e側に不図示の加圧手段で移動体37が押し付けられている。ここで本実施例では移動体37は絶縁特性を有する材料であり、電極5,5a,5b,5c,5d,5e間に異なる電圧が発生しても電極間をショートすることが無い。   In addition, the movable body 37 is pressed against the piezoelectric device 300 on the side of the ferroelectric piezoelectric members 2, 2 a, 2 b, 2 c, 2 d, 2 e by a pressing means (not shown). Here, in this embodiment, the moving body 37 is a material having an insulating property, and even if different voltages are generated between the electrodes 5, 5a, 5b, 5c, 5d, and 5e, the electrodes are not short-circuited.

電極4は基準電位に接続され、電極3は駆動回路12に接続されて電極3と電極4の間に駆動回路12の出力電圧が印加される。この電圧は後述する反強誘電性の圧電部材の飽和電圧より大きな値の直流電圧又は飽和電圧より大きな振幅の交流電圧である。電極5,5a,5b,5c,5dは、配線を介して接続する他の単位圧電デバイスに電圧を印加する。   The electrode 4 is connected to the reference potential, the electrode 3 is connected to the drive circuit 12, and the output voltage of the drive circuit 12 is applied between the electrode 3 and the electrode 4. This voltage is a DC voltage having a value larger than the saturation voltage of an antiferroelectric piezoelectric member described later or an AC voltage having an amplitude larger than the saturation voltage. The electrodes 5, 5a, 5b, 5c, and 5d apply a voltage to other unit piezoelectric devices connected via wiring.

図1に示すように圧電デバイス300を構成することにより、外部と接続する給電端子を2つのみとする単純な構成とすることができる。   By configuring the piezoelectric device 300 as shown in FIG. 1, a simple configuration with only two power supply terminals connected to the outside can be achieved.

図2は、図1における圧電デバイス300を構成する単位圧電デバイスの構成を概略的に示す構成図である。図1の単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eは、この図2の単位圧電デバイス200と同様の構成を有している。   FIG. 2 is a configuration diagram schematically showing a configuration of a unit piezoelectric device constituting the piezoelectric device 300 in FIG. The unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e in FIG. 1 have the same configuration as the unit piezoelectric device 200 in FIG.

図2において、単位圧電デバイス200は、電気−機械エネルギー変換素子として作用する反強誘電性の圧電部材から成り、電極3(第1の電極)を有する圧電部材1(第1の区画)と、機械−電気エネルギー変換素子として作用する強誘電性の圧電部材から成り、電極5(第2の電極)を有する圧電部材2(第2の区画)と、圧電部材1及び圧電部材2と接続する電極4(第3の電極)とを備える。   In FIG. 2, a unit piezoelectric device 200 is composed of an antiferroelectric piezoelectric member acting as an electromechanical energy conversion element, and includes a piezoelectric member 1 (first section) having an electrode 3 (first electrode), A piezoelectric member 2 (second section) comprising a ferroelectric piezoelectric member acting as a mechanical-electrical energy conversion element, having an electrode 5 (second electrode), and electrodes connected to the piezoelectric member 1 and the piezoelectric member 2 4 (third electrode).

図1で上述したように、電極3と電極4の間に駆動電圧が印加され、電極4と電極5の間から単位圧電デバイス100の圧電部材2が出力する電圧が出力される。電極4と電極5の間の電圧は、他の単位圧電デバイスの電極3と電極4の間に印加される。   As described above with reference to FIG. 1, the drive voltage is applied between the electrode 3 and the electrode 4, and the voltage output from the piezoelectric member 2 of the unit piezoelectric device 100 is output between the electrode 4 and the electrode 5. The voltage between the electrode 4 and the electrode 5 is applied between the electrode 3 and the electrode 4 of another unit piezoelectric device.

図3は、上記非特許文献1の材料の特性を参照して模式的に表した圧電、電歪材料の電界強度に対する歪みの量(歪量)の関係を表す図で、電界強度0の歪量を0として歪量の変化を表している。実線201a,201bは点欠陥のナノ秩序の対象性という性質を用いて、可逆的な巨大電歪を発生する圧電材料の特性を示しており、点線202はPZT等の強誘電性の圧電材料の特性を示している。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the relationship of the amount of strain (amount of strain) with respect to the electric field strength of the piezoelectric and electrostrictive material, which is schematically represented with reference to the characteristics of the material of Non-Patent Document 1 above. The amount of distortion is represented by 0. The solid lines 201a and 201b indicate the characteristics of the piezoelectric material that generates reversible giant electrostriction using the property of the target of the nano-order of the point defects, and the dotted line 202 indicates the ferroelectric piezoelectric material such as PZT. The characteristics are shown.

図3において、実線201a,201bの特性を示す圧電部材は、非常に大きな歪みを生じることがわかるが、一定以上の電界強度で急激に歪みが増大する傾向や電界強度を0にすると歪みが元の状態に戻ること、また大きなヒステリシスを持つ特性等、特性的には反強誘電性の圧電材料と類似している。   In FIG. 3, it can be seen that the piezoelectric members exhibiting the characteristics of the solid lines 201a and 201b cause a very large strain. However, when the electric field strength exceeds a certain level, the strain increases rapidly. The characteristic is similar to that of an antiferroelectric piezoelectric material, such as the return to the state of FIG.

以下の説明ではこのような特性を持つ電気―機械エネルギー変換素子として反強誘電性の圧電部材を例にとって説明するが、図2に実線201a,201bで示すような特性の電気−機械エネルギー変換素子であれば反強誘電性の圧電部材に限られるものではない。同様に機械−電気エネルギー変換素子としてPZT等の強誘電性の圧電部材とを例にとって説明するが、点線202で示すような特性の機械−電気エネルギー変換素子であればこれに限られるものではない。   In the following description, an antiferroelectric piezoelectric member will be described as an example of an electro-mechanical energy conversion element having such characteristics, but the electro-mechanical energy conversion element having characteristics as indicated by solid lines 201a and 201b in FIG. If so, it is not limited to an antiferroelectric piezoelectric member. Similarly, a ferroelectric piezoelectric member such as PZT will be described as an example of a mechanical-electrical energy conversion element. However, the mechanical-electrical energy conversion element is not limited to this as long as the mechanical-electrical energy conversion element has characteristics as indicated by a dotted line 202. .

図3の実線201a,201bに示すようなヒステリシス特性を示す反強誘電性の圧電部材1は、電界強度が所定の値、例えば20[kV/mm](上記非特許文献1の材料は170[V/mm])以上に大きくなるような電圧(飽和電圧)が印加されると急峻に歪みが増大する歪み特性を有すると共に、電界強度が0になると、実際には歪みが多少残る場合もあるが、歪みも実質的に0(電界強度0で毎回ほぼ同じ歪量になる)になる(言い換えれば、電界強度0でほぼ毎回同じ歪量になる)。また、反強誘電性の圧電部材1は、大きなヒステリシス特性を有する。また図3の点線202に示すようにPZT等の分極された強誘電性の圧電部材2は、電界強度に対して比例した歪み特性を有していると共に、歪に対して比例した電荷を発生する性質を持っている。   The antiferroelectric piezoelectric member 1 exhibiting hysteresis characteristics as indicated by the solid lines 201a and 201b in FIG. 3 has a predetermined electric field strength, for example, 20 [kV / mm] (the material of Non-Patent Document 1 is 170 [ V / mm]), a distortion characteristic that abruptly increases the distortion when a voltage (saturation voltage) that is larger than that is applied, and when the electric field strength becomes 0, there may be some distortion actually remaining. However, the distortion also becomes substantially 0 (approximately the same amount of distortion every time when the electric field strength is 0) (in other words, the same amount of distortion becomes almost every time when the electric field intensity is 0). The antiferroelectric piezoelectric member 1 has a large hysteresis characteristic. Further, as indicated by a dotted line 202 in FIG. 3, the polarized ferroelectric piezoelectric member 2 such as PZT has a distortion characteristic proportional to the electric field strength and generates a charge proportional to the strain. Have the nature of

図4は、図1における単位圧電デバイスを用いた発振手段の回路図である。   FIG. 4 is a circuit diagram of an oscillation means using the unit piezoelectric device in FIG.

電極3に対応する電極がない点を除き、図1の単位圧電デバイス100と同一の構成を有する単位圧電デバイス100’aが用いられている。従って、単位圧電デバイス100’aについては、単位圧電デバイス100の構成要素と同一の構造を有するものに「’」を付し、重複した説明は省略する。   A unit piezoelectric device 100 ′ a having the same configuration as that of the unit piezoelectric device 100 of FIG. 1 is used except that there is no electrode corresponding to the electrode 3. Accordingly, for the unit piezoelectric device 100 ′ a, “′” is given to those having the same structure as the constituent elements of the unit piezoelectric device 100, and redundant description is omitted.

図4において、単位圧電デバイス100と、電極3に圧電部材1’が接続する単位圧電デバイス100’aとを、電極3に対して線対称な配置で備える。   In FIG. 4, the unit piezoelectric device 100 and the unit piezoelectric device 100 ′ a in which the piezoelectric member 1 ′ is connected to the electrode 3 are arranged in line symmetry with respect to the electrode 3.

電極3は、抵抗11で基準電位に接続されると共に、直流電圧を出力する電源400と接続し、単位圧電デバイス100,100’aに電源電圧Vccを印加する。   The electrode 3 is connected to a reference potential by a resistor 11 and is connected to a power source 400 that outputs a DC voltage, and applies a power source voltage Vcc to the unit piezoelectric devices 100 and 100'a.

また、電極4,4’は抵抗10で基準電位に接続されると共に、単位圧電デバイス100,100’aからの出力電圧Voutを外部に出力する。   The electrodes 4 and 4 'are connected to a reference potential by a resistor 10 and output the output voltage Vout from the unit piezoelectric devices 100 and 100'a to the outside.

また、電極5,5’は共に基準電位に接続されている。   The electrodes 5 and 5 'are both connected to a reference potential.

図5は、図4の発振手段に電源400から印加される電源電圧Vcc及びこの電圧印加に伴い圧電デバイス300から出力される出力電圧Voutの電圧波形を示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing the voltage waveform of the power supply voltage Vcc applied from the power supply 400 to the oscillating means of FIG. 4 and the output voltage Vout output from the piezoelectric device 300 accompanying this voltage application.

図5において、電源400からの電源電圧Vccが電極3に印加されていない間(t0≦t<t1)は、電極3は抵抗11で、電極4,4’は抵抗10で夫々基準電位に接続されているため、圧電部材1,2,1’,2’には歪みが生じない。   In FIG. 5, while the power supply voltage Vcc from the power supply 400 is not applied to the electrode 3 (t0 ≦ t <t1), the electrode 3 is connected to the reference potential by the resistor 11 and the electrodes 4 and 4 ′ are connected to the reference potential by the resistor 10, respectively. Therefore, no distortion occurs in the piezoelectric members 1, 2, 1 ′, 2 ′.

次に、時間がt1で電極3へ電源400から直流の電源電圧Vccが印加されると、電極3と接触する圧電部材1,1’に電場が加えられ、図3の点線202に示す特性に従って歪む。ここで、電源電圧Vccが圧電部材2,2’の飽和電圧Vs以上のとき、図3に示したように圧電部材2,2’に大きな歪みが発生し、この歪みに応じて生じる電圧Voutを電極4,4’が出力する。   Next, when a DC power supply voltage Vcc is applied from the power supply 400 to the electrode 3 at time t1, an electric field is applied to the piezoelectric members 1 and 1 'that are in contact with the electrode 3, and according to the characteristics indicated by the dotted line 202 in FIG. Distorted. Here, when the power supply voltage Vcc is equal to or higher than the saturation voltage Vs of the piezoelectric members 2 and 2 ′, a large distortion is generated in the piezoelectric members 2 and 2 ′ as shown in FIG. Electrodes 4 and 4 'output.

この電極4,4’から出力される電圧Voutと電極3から印加される電源電圧Vccは同極性の電圧となるように構成されているので、歪みが大きくなるに従って圧電部材1,1’に加えられている電場の大きさが小さくなり、電極4,4’の出力電圧が電源電圧Vccに近づくと加えられている電場が0に近づき圧電部材1及び圧電部材6の歪みが急に0になり圧電部材2,2’の歪みも0になる。すると、電極4,4’からに出力されていた電圧も0に近くなり、時間t2で電源400からの電源電圧Vccを電極3に印加した瞬間の状態に戻る。   Since the voltage Vout output from the electrodes 4 and 4 ′ and the power supply voltage Vcc applied from the electrode 3 are configured to have the same polarity, in addition to the piezoelectric members 1 and 1 ′, the distortion increases. When the magnitude of the applied electric field is reduced and the output voltage of the electrodes 4 and 4 'approaches the power supply voltage Vcc, the applied electric field approaches 0 and the distortion of the piezoelectric member 1 and the piezoelectric member 6 suddenly becomes 0. The distortion of the piezoelectric members 2 and 2 'is also zero. Then, the voltage output from the electrodes 4 and 4 ′ is also close to 0, and the state returns to the moment when the power supply voltage Vcc from the power supply 400 is applied to the electrode 3 at time t 2.

これを繰り返すことで電極4,4’から出力される電圧Voutは所定の周波数で振動する交流波形となる。即ち、単位圧電部材100,100’aを図4に示すように配置し、直流の電源電圧Vccを電源400から電極3に印加するだけで所定の周波数の交流電圧を出力する発振手段が実現できる。   By repeating this, the voltage Vout output from the electrodes 4 and 4 ′ becomes an alternating waveform oscillating at a predetermined frequency. That is, it is possible to realize an oscillating means that outputs the AC voltage having a predetermined frequency by simply arranging the unit piezoelectric members 100 and 100'a as shown in FIG. 4 and applying the DC power supply voltage Vcc from the power supply 400 to the electrode 3. .

また、抵抗10の抵抗値を変更すると、出力電圧Voutの周波数を変化させることができる。アクティブに抵抗値を変更できる素子としては、FET、アナログスイッチと抵抗を組み合わせたもの等があり、抵抗10としてこれらいずれかの抵抗可変素子を用いれば、発振周波数を外部信号で切り替えることが可能となる。   Further, when the resistance value of the resistor 10 is changed, the frequency of the output voltage Vout can be changed. As an element that can actively change the resistance value, there is an FET, a combination of an analog switch and a resistor, etc. If one of these resistance variable elements is used as the resistor 10, the oscillation frequency can be switched by an external signal. Become.

また本実施の形態では、単位圧電デバイス100,100’aが電極3を中心に線対称に配置されているので、単位圧電デバイスの発振を対称とすることができ、電極3付近での振動を極力抑えることができ、電極3付近を支持体(不図示)に固定することで、振動の減衰を防止できる。さらに、この支持体を、電極3が兼ねるようにすれば、構成を単純にすることができる。   In the present embodiment, the unit piezoelectric devices 100 and 100′a are arranged symmetrically with respect to the electrode 3 so that the oscillation of the unit piezoelectric device can be made symmetric, and the vibration near the electrode 3 can be reduced. By suppressing the vicinity of the electrode 3 to a support (not shown), vibration attenuation can be prevented. Furthermore, if the electrode 3 serves as the support, the configuration can be simplified.

また本実施の形態では反強誘電性の圧電部材1,1’を強誘電性の圧電部材2,2’より内側となるよう構成したが、強誘電性の圧電部材2,2’より外側となるよう構成してもよい。これにより、強誘電性の圧電部材2,2’を両側から歪ませることができるのでより大きな歪みを発生させることできる。ここで示したように単位圧電デバイスは上述した発振手段を構成するほかにも、説明は省くが各種論理デバイスやD/A変換手段等を構成することができる。この様な機能素子としての単位圧電デバイスを図1の単位圧電デバイス100の代わりに用いれば(発振手段を利用する例を後述する図13の第4の変形例で説明する)様々なインターフェースを持った圧電デバイスを構成することができる。   Further, in the present embodiment, the antiferroelectric piezoelectric members 1 and 1 ′ are configured to be inside the ferroelectric piezoelectric members 2 and 2 ′. However, the antiferroelectric piezoelectric members 1 and 1 ′ are outside the ferroelectric piezoelectric members 2 and 2 ′. You may comprise. Accordingly, since the ferroelectric piezoelectric members 2 and 2 'can be distorted from both sides, a larger distortion can be generated. As shown here, the unit piezoelectric device can constitute various logic devices, D / A conversion means, etc., although not described, in addition to the above-described oscillation means. If such a unit piezoelectric device as a functional element is used in place of the unit piezoelectric device 100 of FIG. 1, it has various interfaces (described in the fourth modification of FIG. 13 to be described later). A piezoelectric device can be constructed.

図6は、図1の圧電デバイス300を構成する単位圧電デバイスの入力端子側の電極3,3a,3b,3c,3d,3eと出力端子側の電極5eに現れる電圧波形を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing voltage waveforms appearing on the input terminal side electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e and the output terminal side electrode 5e of the unit piezoelectric device constituting the piezoelectric device 300 of FIG.

図6において、まず、駆動回路12から電極3と電極4の間に出力波形600に示す飽和電圧Vs(図5)を超える駆動電圧が印加されると、大きな歪みが圧電部材1で発生して圧電部材2を歪ませる。この歪みにより、圧電部材2から電圧が出力され、この出力電圧が電極5を介して電極3aに出力される。   In FIG. 6, first, when a drive voltage exceeding the saturation voltage Vs (FIG. 5) shown in the output waveform 600 is applied between the electrode 3 and the electrode 4 from the drive circuit 12, a large distortion occurs in the piezoelectric member 1. The piezoelectric member 2 is distorted. Due to this distortion, a voltage is output from the piezoelectric member 2, and this output voltage is output to the electrode 3 a via the electrode 5.

この電極3aでは、電極3に印加された電圧の出力波形600に対して遅れた出力波形601の電圧が印加されることにより、まず、圧電部材1aが大きく歪み、次に圧電部材2aが歪む。   In the electrode 3a, the voltage of the output waveform 601 delayed from the output waveform 600 of the voltage applied to the electrode 3 is applied, so that the piezoelectric member 1a is first largely distorted and then the piezoelectric member 2a is distorted.

同様に、電極3b,3c,3d,3eについても順に遅れた出力波形602,603,604,605の電圧が印加される。また、このようにして電極3,3a,3b,3c,3d,3e,5eに電圧波形が時間的な遅れを伴って伝播する。   Similarly, voltages of output waveforms 602, 603, 604, and 605 that are sequentially delayed are applied to the electrodes 3b, 3c, 3d, and 3e. In this way, the voltage waveform propagates to the electrodes 3, 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 5e with a time delay.

図7は、図1の圧電デバイス300に発生する屈曲振動を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing bending vibration generated in the piezoelectric device 300 of FIG.

図7において、各グラフは時間T1〜T12における単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eの入力側からみた屈曲波の位置を表している。   In FIG. 7, each graph represents the position of the bending wave viewed from the input side of the unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e at times T1 to T12.

まず、電極3に単位圧電デバイス100の飽和電圧以上の駆動電圧を印加すると、時間T1で単位圧電デバイス100が屈曲波700に示すように歪む。この歪みに応じて出力される電圧が単位圧電デバイス100aに印加されることにより、時間T2で単位圧電デバイス100のみならず、単位圧電デバイス100aも屈曲波701に示すように歪む。その後、時間T5までの間に順に単位圧電デバイス100b,100c,100d,100eにも屈曲波702,703,704,705に示すように歪みが生じ、時間T6で、屈曲波706に示すように、全ての単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eが歪み大きな屈曲が圧電デバイス300上に生ずる。   First, when a driving voltage equal to or higher than the saturation voltage of the unit piezoelectric device 100 is applied to the electrode 3, the unit piezoelectric device 100 is distorted as indicated by the bending wave 700 at time T1. By applying a voltage output according to this distortion to the unit piezoelectric device 100a, not only the unit piezoelectric device 100 but also the unit piezoelectric device 100a is distorted as indicated by the bending wave 701 at time T2. Thereafter, distortion occurs in the unit piezoelectric devices 100b, 100c, 100d, and 100e in order until time T5 as shown by bending waves 702, 703, 704, and 705, and at time T6, as shown by bending wave 706, All unit piezoelectric devices 100, 100 a, 100 b, 100 c, 100 d, and 100 e are bent with great distortion on the piezoelectric device 300.

この間、屈曲の振幅が増大しながら単位圧電デバイス100の位置から屈曲の波頭が圧電デバイス300の中心に向けて移動してくる。   During this time, the bending wave front moves from the position of the unit piezoelectric device 100 toward the center of the piezoelectric device 300 while the bending amplitude increases.

次に電極3への駆動電圧の印加を中止すると、時間T7で単位圧電デバイス100の歪みが開放され、時間T8で単位圧電デバイス100aの歪みが開放される。その後、時間T12までの間に順に単位圧電デバイス100b,100c,100d,100eの歪みが開放される。この間、屈曲の振幅が減少しながら圧電デバイス300の中心から屈曲の波頭が単位圧電デバイス100eへ向けて移動する。   Next, when the application of the driving voltage to the electrode 3 is stopped, the distortion of the unit piezoelectric device 100 is released at time T7, and the distortion of the unit piezoelectric device 100a is released at time T8. Thereafter, the distortion of the unit piezoelectric devices 100b, 100c, 100d, and 100e is released in order until time T12. During this time, the bending wave front moves from the center of the piezoelectric device 300 toward the unit piezoelectric device 100e while the bending amplitude decreases.

このようにして進行する屈曲波が構成され、移動体37と圧電デバイス300の接触部に生ずる進行する屈曲波の進行方向と逆方向に波頭が運動する質点の楕円運動によって移動体37が移動するので、圧電デバイス300上に大きな進行波を確実に発生させることができる。   A bending wave that travels in this way is configured, and the mobile body 37 moves due to the elliptical motion of the mass point where the wave front moves in the direction opposite to the traveling direction of the traveling bending wave generated at the contact portion between the moving body 37 and the piezoelectric device 300. Therefore, a large traveling wave can be reliably generated on the piezoelectric device 300.

図9は、図7の屈曲振動の変形例を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing a modification of the bending vibration of FIG.

図9において、各グラフは時間T1’〜T9’における単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eの入力側からみた屈曲波の位置を表している。   In FIG. 9, each graph represents the position of the bending wave viewed from the input side of the unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e at times T1 'to T9'.

図7の実施の形態では、全ての単位圧電デバイスが歪んでから電極3と電極4の間への駆動電圧の印加を中止したが、本実施の形態では、図8,9に示すように、単位圧電デバイス100bが歪んだ時点(t=T3’)で駆動電圧の印加をまず中止するが、その後、単位圧電デバイス100eが歪んだ時点(t=T6’)で再度駆動電圧の印加を開始し、さらにその後、単位圧電デバイス100bが歪んだ時点(t=T9’)で再度駆動電圧の印加を中止する。   In the embodiment of FIG. 7, the application of the drive voltage between the electrode 3 and the electrode 4 is stopped after all the unit piezoelectric devices are distorted, but in this embodiment, as shown in FIGS. When the unit piezoelectric device 100b is distorted (t = T3 ′), the application of the driving voltage is first stopped. After that, when the unit piezoelectric device 100e is distorted (t = T6 ′), the application of the driving voltage is started again. Further, after that, when the unit piezoelectric device 100b is distorted (t = T9 ′), the application of the drive voltage is stopped again.

まず、時間T1’〜T3’までの間、電極3と電極4の間に駆動電圧が印加されるので、単位圧電デバイス100,100a,100b・・・は順に歪んでゆき、圧電デバイス300上に振幅を増大させながら波頭の位置を単位圧電デバイス100eの方向に移動させていく屈曲波900が現れる。   First, since a driving voltage is applied between the electrode 3 and the electrode 4 from time T1 ′ to T3 ′, the unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b,... A bending wave 900 appears that moves the position of the wave front in the direction of the unit piezoelectric device 100e while increasing the amplitude.

次に、時間T4’〜T6’までの間、駆動電圧の印加が中止されるので、単位圧電デバイス100,100a,100b・・・は順に歪みが開放されていき、屈曲波900は、その振幅を減少させながら波頭の位置を引き続き単位圧電デバイス100eの方向に移動させていく。   Next, since the application of the drive voltage is stopped from time T4 ′ to T6 ′, the unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b,. The position of the wave front is continuously moved in the direction of the unit piezoelectric device 100e while decreasing.

その後、時間T7’で電極3に再度駆動電圧が印加されるので、単位圧電デバイス100が歪み、第2の屈曲波901が形成され、2つの屈曲波900,901が圧電デバイス300上に現れる。時間T7’〜T9’までの間、電極3に駆動電圧が印加されるので、単位圧電デバイス100,100a,100b・・・は順に歪んでゆき、第2の屈曲波901がその振幅を増大させながら波頭の位置を単位圧電デバイス100eの方向に移動させていく。その一方、単位圧電デバイス100c,100d,100eの歪みが順に開放されていくので、最初の屈曲波900が引き続き単位圧電デバイス100eの位置に移動しながらその振幅を減少させていく。   Thereafter, since the driving voltage is applied to the electrode 3 again at time T <b> 7 ′, the unit piezoelectric device 100 is distorted, the second bending wave 901 is formed, and the two bending waves 900 and 901 appear on the piezoelectric device 300. Since the drive voltage is applied to the electrode 3 from time T7 ′ to T9 ′, the unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b,... Are distorted in order, and the second bending wave 901 increases its amplitude. However, the position of the wave front is moved in the direction of the unit piezoelectric device 100e. On the other hand, since the distortion of the unit piezoelectric devices 100c, 100d, and 100e is released in order, the first bending wave 900 continues to move to the position of the unit piezoelectric device 100e and decreases its amplitude.

図8,9によれば、進行波である複数の屈曲波を圧電デバイス300上に生じさせることができるので、屈曲波と移動体37との接触を常に保つことができるので安定して駆動することができる。   8 and 9, since a plurality of bending waves, which are traveling waves, can be generated on the piezoelectric device 300, the contact between the bending wave and the moving body 37 can always be maintained, so that the driving is stably performed. be able to.

また本実施の形態では、移動体37を移動させるとしたが、移動体37を固定すれば圧電デバイス300を自走させることもできる。   In the present embodiment, the movable body 37 is moved. However, if the movable body 37 is fixed, the piezoelectric device 300 can be self-propelled.

図10は、図1の圧電デバイス300の第1の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 10 is a block diagram schematically showing the configuration of the first modification of the piezoelectric device 300 of FIG.

本変形例における圧電デバイス300aは、図2の単位圧電デバイス200の構成と等価な構成を有する単位圧電デバイス100及びこれと同一の構成を有する単位圧電デバイスが複数用いられている。従って、単位圧電デバイス100の構成のうち、図2の単位圧電デバイス200と等価の構成については同一の符号を付し、また単位圧電デバイス100と同一の構成を有する単位圧電デバイスにはその符号にアルファベットを付し、重複した説明は省略する。   The piezoelectric device 300a in this modification uses a unit piezoelectric device 100 having a configuration equivalent to the configuration of the unit piezoelectric device 200 in FIG. 2 and a plurality of unit piezoelectric devices having the same configuration. Therefore, among the configurations of the unit piezoelectric device 100, components equivalent to the unit piezoelectric device 200 of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and unit piezoelectric devices having the same configuration as the unit piezoelectric device 100 are denoted by the same symbols. Alphabet is attached and duplicate explanation is omitted.

図10において、圧電デバイス300aは、電極を介して交互に配列する反強誘電性の圧電部材と強誘電性の圧電部材とから形成され、これらの電極のうち、電極4,4f,4g,4h,4i,4jの夫々は基準電圧に接続される。   In FIG. 10, a piezoelectric device 300a is formed of an antiferroelectric piezoelectric member and a ferroelectric piezoelectric member that are alternately arranged via electrodes, and among these electrodes, electrodes 4, 4f, 4g, 4h , 4i, 4j are connected to a reference voltage.

また、圧電デバイス300aは、不図示の加圧手段によって弾性部材39に押し付けられた移動体37を移動させる。絶縁部材38は弾性部材39と圧電デバイス300aの電極間を絶縁している。   In addition, the piezoelectric device 300a moves the moving body 37 pressed against the elastic member 39 by a pressing means (not shown). The insulating member 38 insulates between the elastic member 39 and the electrodes of the piezoelectric device 300a.

図10に示すように圧電デバイス300aを構成することにより、図1の圧電デバイス300において各単位圧電デバイスを直列に接続するために要した配線32,33,34,35,36を不要とすることができる。   By configuring the piezoelectric device 300a as shown in FIG. 10, the wirings 32, 33, 34, 35, and 36 required to connect the unit piezoelectric devices in series in the piezoelectric device 300 of FIG. Can do.

図11は、図1の圧電デバイス300の第2の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 11 is a block diagram schematically showing the configuration of the second modification of the piezoelectric device 300 of FIG.

本変形例における圧電デバイス300bは、図1の圧電デバイス300及びこれと同一の構成を有する圧電デバイス300’を備える。圧電デバイス300,300’は、絶縁部材38a,38a’を介して互いに不図示の加圧手段によって押し付けられており、お互いを移動体として駆動するように構成されている。   The piezoelectric device 300b according to this modification includes the piezoelectric device 300 of FIG. 1 and the piezoelectric device 300 'having the same configuration as that of the piezoelectric device 300 of FIG. The piezoelectric devices 300 and 300 ′ are pressed against each other by a pressing unit (not shown) via insulating members 38 a and 38 a ′, and are configured to drive each other as a moving body.

また、圧電デバイス300,300’の夫々の電極3,3’は、スイッチ40により駆動回路12との接続が切り替え可能に構成されている。   Further, the electrodes 3 and 3 ′ of the piezoelectric devices 300 and 300 ′ are configured so that the connection with the drive circuit 12 can be switched by the switch 40.

これにより、図5の圧電デバイス300は、図6,7に示すように進行する屈曲波の方向が一方向なので、移動体37の移動方向を切り替えることができなかったのに対し、図11の圧電デバイス300bは、スイッチ40で駆動電圧が印加されている電極3(電極3’)を電極3’(電極3)に切り替えるだけで、圧電デバイス300,300’の相対的な移動方向を切り替えることができる。   Accordingly, in the piezoelectric device 300 of FIG. 5, the direction of the bending wave that travels is one direction as shown in FIGS. The piezoelectric device 300b switches the relative movement direction of the piezoelectric devices 300 and 300 ′ only by switching the electrode 3 (electrode 3 ′) to which the drive voltage is applied by the switch 40 to the electrode 3 ′ (electrode 3). Can do.

図12は、図1の圧電デバイス300の第3の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of the third modification of the piezoelectric device 300 of FIG.

本変形例における圧電デバイス300cは、図1の圧電デバイス300の配線のみを変更したものである。従って、圧電デバイス300の構成要素と同一の構造を有するものは同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   The piezoelectric device 300c in this modification is obtained by changing only the wiring of the piezoelectric device 300 in FIG. Accordingly, components having the same structure as the components of the piezoelectric device 300 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

本変形例における圧電デバイス300cは、6つの単位圧電デバイス100,100a,100b,100c,100d,100eを、駆動電流が電極に与えられたときに移動体を移動させる方向が互いに逆方向である2つのグループに分かれるように配線が接続されている。具体的には、単位圧電デバイス100,100a,100bを第1のグループとし、単位圧電デバイス100c,100d,100eを第2のグループとし、電極5と電極3a、電極5aと電極3b、電極5eと電極3d、電極5dと電極3cがそれぞれ配線部材32,33,35,34で接続されている。   In the piezoelectric device 300c in the present modification, the moving directions of the six unit piezoelectric devices 100, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e when the driving current is applied to the electrodes are opposite to each other. Wiring is connected so as to be divided into two groups. Specifically, the unit piezoelectric devices 100, 100a, and 100b are a first group, the unit piezoelectric devices 100c, 100d, and 100e are a second group, and the electrodes 5 and 3a, the electrodes 5a and 3b, and the electrodes 5e The electrode 3d, the electrode 5d, and the electrode 3c are connected by wiring members 32, 33, 35, and 34, respectively.

また、電極3及び電極3eがスイッチ40により電源12と接続が切り替え可能に接続される。   Further, the electrode 3 and the electrode 3e are connected to the power source 12 by the switch 40 so that the connection can be switched.

これにより、図12の圧電デバイス300cは、印加時の屈曲波の進行方向を第1グループと第2グループで異なる方向にすることができ、スイッチ40で駆動電圧が印加されている電極3(電極3e)を電極3e(電極3)に切り替えるだけで、簡易に移動体37の移動方向を切り替えることができる。   Accordingly, the piezoelectric device 300c of FIG. 12 can change the traveling direction of the bending wave at the time of application between the first group and the second group, and the electrode 3 (electrode) to which the drive voltage is applied by the switch 40 The moving direction of the moving body 37 can be easily switched simply by switching 3e) to the electrode 3e (electrode 3).

図13は、図1の圧電デバイス300の第4の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。   FIG. 13 is a block diagram schematically showing a configuration of a fourth modification of the piezoelectric device 300 of FIG.

本変形例における圧電デバイス300dは、図2の単位圧電デバイス200の構成と等価な構成を有する単位圧電デバイス500及びこれとと同一の構成を有する単位圧電デバイスが複数用いられている。従って、単位圧電デバイス500の構成のうち、図2の単位圧電デバイス200と等価の構成については同一の符号を付し、また図1の単位圧電デバイスと同一の構成を有する単位圧電デバイスには同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   In the piezoelectric device 300d in this modification, a unit piezoelectric device 500 having a configuration equivalent to the configuration of the unit piezoelectric device 200 in FIG. 2 and a plurality of unit piezoelectric devices having the same configuration as this are used. Therefore, among the configurations of the unit piezoelectric device 500, components equivalent to those of the unit piezoelectric device 200 of FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and are identical to unit piezoelectric devices having the same configuration as the unit piezoelectric device of FIG. The duplicated explanation is omitted.

圧電デバイス300dは、単位圧電デバイス500を発振回路とし、その出力電圧を他の単位圧電デバイス100a,100b,100c,100d,100eからなる区画に印加することによりこれらの単位圧電デバイスに歪みを生じさせるアクチュエータである。   The piezoelectric device 300d uses the unit piezoelectric device 500 as an oscillation circuit, and applies an output voltage to a section including the other unit piezoelectric devices 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e, thereby causing distortion in these unit piezoelectric devices. Actuator.

具体的には、1枚の反強誘電性の圧電部材301と、電極4,42を介して圧電部材1と面で接続する1枚の強誘電性の圧電部材302と、圧電部材301の外面に接続する複数の電極3,3a,3b,3c,3d,3eと、圧電部材302の外面にあって上記複数の電極3,3a,3b,3c,3d,3eの夫々と対向する位置に接続する電極5,5a,5b,5c,5d,5eとから形成され、これらの電極で区画分けされることにより形成される複数の単位圧電デバイス500,100a,100b,100c,100d,100eはその間を接続する配線32,33,34,35,36により直列に接続する。   Specifically, one sheet of anti-ferroelectric piezoelectric member 301, one sheet of ferroelectric piezoelectric member 302 connected to the surface of piezoelectric member 1 via electrodes 4 and 42, and the outer surface of piezoelectric member 301 A plurality of electrodes 3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, and 3 e connected to the electrode 3, and a position on the outer surface of the piezoelectric member 302 that faces each of the plurality of electrodes 3, 3 a, 3 b, 3 c, 3 d, and 3 e A plurality of unit piezoelectric devices 500, 100a, 100b, 100c, 100d, and 100e formed by partitioning with these electrodes 5 and 5a, 5b, 5c, 5d, and 5e. The wirings 32, 33, 34, 35, and 36 to be connected are connected in series.

電極4は、圧電部材1,2の境界のみに位置するように配置されると共に、電極5と共に帰還回路に接続する。本実施の形態における帰還回路とは、抵抗11で基準電位と接続する接続部に、電極4及び抵抗10を介した電極5が接続することにより構成される回路であるが、電極5から出力される電圧が電極4に帰還する回路であればよく、この回路に限定されない。また、電極42は、反強誘電性の圧電部材1a,1b,1c,1d,1eと強誘電性の圧電部材2a,2b,2c,2d,2eの境界に配置されると共に、基準電位に接続し、電極3は、不図示の直流電源400と接続する。   The electrode 4 is disposed so as to be located only at the boundary between the piezoelectric members 1 and 2 and is connected to the feedback circuit together with the electrode 5. The feedback circuit in this embodiment is a circuit configured by connecting the electrode 4 and the electrode 5 via the resistor 10 to the connection portion connected to the reference potential by the resistor 11, and is output from the electrode 5. Any circuit may be used as long as the voltage to be fed back to the electrode 4 is not limited to this circuit. The electrode 42 is disposed at the boundary between the antiferroelectric piezoelectric members 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e and the ferroelectric piezoelectric members 2a, 2b, 2c, 2d, and 2e, and is connected to a reference potential. The electrode 3 is connected to a DC power source 400 (not shown).

上記配線により構成される発振回路としての単位圧電デバイス500の動作を説明する。   The operation of the unit piezoelectric device 500 as an oscillation circuit constituted by the wiring will be described.

電極3と電極4の間にに不図示の直流電源400から駆動電圧が印加されると、まず、反強誘電性の圧電部材1が大きく歪み、これによって強誘電性の圧電部材2が大きく歪む。すると歪みに応じた正の電圧が電極5に発生し、抵抗10,11で分圧した電圧が電極4に入力される。すると、圧電部材1の歪みが開放され、これに伴い、圧電部材2の歪みが開放される。以上の動作の繰り返しにより、電極3に直流電圧を入力している間発振が継続する。   When a driving voltage is applied between the electrode 3 and the electrode 4 from a DC power supply 400 (not shown), first, the antiferroelectric piezoelectric member 1 is largely distorted, and thereby the ferroelectric piezoelectric member 2 is greatly distorted. . Then, a positive voltage corresponding to the strain is generated at the electrode 5, and the voltage divided by the resistors 10 and 11 is input to the electrode 4. Then, the distortion of the piezoelectric member 1 is released, and accordingly, the distortion of the piezoelectric member 2 is released. By repeating the above operation, oscillation continues while a DC voltage is input to the electrode 3.

この発振回路としての単位圧電デバイス500の電極5からは交流電圧が出力されるので、電極5に配線32を介して接続する電極3aにこの交流電圧が入力されると、単位圧電デバイス100aの電極5aに屈曲波が発生し、続いて、単位圧電デバイス100b,100c,100d,100eの電極5b,5c,5d,5eにも順に屈曲波が発生する。   Since an AC voltage is output from the electrode 5 of the unit piezoelectric device 500 serving as the oscillation circuit, when this AC voltage is input to the electrode 3a connected to the electrode 5 via the wiring 32, the electrode of the unit piezoelectric device 100a. A bending wave is generated in 5a, and subsequently bending waves are also generated in order in the electrodes 5b, 5c, 5d, and 5e of the unit piezoelectric devices 100b, 100c, 100d, and 100e.

抵抗10,11の値や単位圧電デバイス500の大きさ等で発振周波数を変えることができるので、予め最適な周波数で発振するようにこれらの条件を設計しておけば、電極3に入力する電圧のON−OFFで移動体37に移動量の制御ができる。また、電極3へ出力される駆動電力のON−OFFの周期やデューティを可変にすれば、移動部材37を任意の移動速度で移動することができる。   Since the oscillation frequency can be changed depending on the values of the resistors 10 and 11, the size of the unit piezoelectric device 500, etc., if these conditions are designed in advance so as to oscillate at an optimum frequency, the voltage input to the electrode 3 The amount of movement of the moving body 37 can be controlled by turning on and off. Further, if the ON-OFF cycle and duty of the driving power output to the electrode 3 are made variable, the moving member 37 can be moved at an arbitrary moving speed.

このように、単位圧電デバイス500を発振手段として用いることで発振器とアクチュエータを一つにまとめた圧電デバイスを構成することができ、簡単な制御回路で制御可能なアクチュエータとなる。   As described above, by using the unit piezoelectric device 500 as the oscillation means, a piezoelectric device in which the oscillator and the actuator are combined into one can be configured, and the actuator can be controlled with a simple control circuit.

図14は、図1の圧電デバイス300の第5の変形例の構成を概略的に示すブロック図であり、(a)はその平面的配置を示し、(b)はA−A面を示す。   FIG. 14 is a block diagram schematically showing a configuration of a fifth modification of the piezoelectric device 300 of FIG. 1, in which (a) shows its planar arrangement, and (b) shows an AA plane.

本変形例における圧電デバイス300eは、図1の圧電デバイス300の形状のみを変更したものである。従って、圧電デバイス300の構成要素と同一の構造を有するものは同一の符号を付し、重複した説明は省略する。   The piezoelectric device 300e in this modification is obtained by changing only the shape of the piezoelectric device 300 in FIG. Accordingly, components having the same structure as the components of the piezoelectric device 300 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

具体的には、圧電部材301,302は円盤であり、電極3,5はその直径が圧電部材301,302より小さい円盤状、他の電極3a,3b,3c,3d,3e,5a,5b,5c,5d,5eは、リング形状である。各電極は、圧電部材301,302と同心円上に配置されており、電極3,5からの距離が離れている電極であるほど、その電極幅は細くなっている。   Specifically, the piezoelectric members 301 and 302 are disks, and the electrodes 3 and 5 have a disk shape whose diameter is smaller than that of the piezoelectric members 301 and 302, and the other electrodes 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 5a, 5b, Reference numerals 5c, 5d, and 5e are ring shapes. Each electrode is arranged concentrically with the piezoelectric members 301 and 302, and the electrode width is narrower as the electrode is more distant from the electrodes 3 and 5.

図14に示すように圧電デバイス300eを構成することにより、圧電デバイス300eを電極3に駆動電圧が印加されたときにその中心から外側に向かって屈曲波が進行するスピーカとすることができる。   By configuring the piezoelectric device 300e as shown in FIG. 14, the piezoelectric device 300e can be a speaker in which a bending wave advances from the center to the outside when a driving voltage is applied to the electrode 3.

また、本実施の形態では屈曲波の進行方向は圧電デバイス300eの中心から外側に向かうものであったが、配線32,33,34,35,36の配線を変更し、また、電極3からでなく電極3eから駆動電圧を印加するようにすれば、その進行方向を逆にすることができる。   In this embodiment, the traveling direction of the bending wave is outward from the center of the piezoelectric device 300e. However, the wirings 32, 33, 34, 35, and 36 are changed, and If the driving voltage is applied from the electrode 3e, the traveling direction can be reversed.

反強誘電性の圧電部材301は、図2で上述した所定の電圧で大きく歪む圧電部材1と等価の部材であるため、圧電デバイス300eは大きな音を確実に発生させることができる。   Since the antiferroelectric piezoelectric member 301 is a member equivalent to the piezoelectric member 1 that is largely distorted at the predetermined voltage described above with reference to FIG. 2, the piezoelectric device 300e can reliably generate a loud sound.

また、電極3に印加する電圧を飽和電圧Vs以上にすると、各単位圧電デバイスに大きな歪みが次々と伝播することにより、進行波である大きな屈曲波を形成することができ、圧電デバイス300eを構成する円盤全体が大きくたわむ低周波振動を発生させることができる。一方、反強誘電性の圧電部材301に飽和電圧Vsに比べて比較的小さい電圧を駆動電圧として印加すると、駆動電圧を印加した中心の単位圧電デバイスのみがたわむ高周波振動を発生させることができる。このように、駆動電圧の大きさで振動する領域の広さを変化させることができるので、広帯域の周波数の音を発生させることができる。   Further, when the voltage applied to the electrode 3 is equal to or higher than the saturation voltage Vs, a large bending wave which is a traveling wave can be formed by a large strain being propagated to each unit piezoelectric device one after another, and the piezoelectric device 300e is configured. It is possible to generate a low frequency vibration in which the entire disk to be bent is greatly bent. On the other hand, when a relatively small voltage compared to the saturation voltage Vs is applied to the antiferroelectric piezoelectric member 301 as a drive voltage, high-frequency vibrations that are deflected only by the central unit piezoelectric device to which the drive voltage is applied can be generated. As described above, since the size of the region to vibrate can be changed depending on the magnitude of the driving voltage, it is possible to generate a sound having a wide frequency range.

また、上記の実施の形態では説明を容易にするために、図2に示すヒステリシス特性を備えた反強誘電性材料からなる圧電部材と、強誘電性材料からなる圧電部材とを隣接させた電圧変換素子を例にあげて説明を行ってきたが、上述したように、一方の部材が電気−機械エネルギー変換素子であって他方の部材が機械−電気エネルギー変換素子であれば、必ずしも上記の圧電部材で構成される必要はない。   In the above embodiment, for ease of explanation, a voltage in which a piezoelectric member made of an antiferroelectric material having hysteresis characteristics shown in FIG. 2 and a piezoelectric member made of a ferroelectric material are adjacent to each other is shown. The conversion element has been described as an example. As described above, if one member is an electro-mechanical energy conversion element and the other member is a mechanical-electric energy conversion element, the piezoelectric element is not necessarily used. It is not necessary to consist of members.

なお、上記非特許文献1で述べられている点欠陥電歪材料は、従来の反強誘電性の圧電材料と同じヒステリシス特性(電界強度に対する歪み量の特性)を有するが、従来の一般的な反強誘電性の圧電材料と比較して数十〜百分の位置の電界強度で同等の歪みを発生することが可能である。そのため、低電圧で大きな歪みを発生する圧電部材が利用できるようになり、様々な用途への適用が検討されるようになってきた。   The point-defect electrostrictive material described in Non-Patent Document 1 has the same hysteresis characteristic (strain amount characteristic with respect to electric field strength) as a conventional antiferroelectric piezoelectric material. Compared with an antiferroelectric piezoelectric material, it is possible to generate an equivalent strain at an electric field strength of several tens to hundreds of minutes. Therefore, a piezoelectric member that generates a large strain at a low voltage can be used, and application to various uses has been studied.

なお、これらの電圧変換素子は、電圧変換素子を構成する圧電部材に発生する歪みが大きいがゆえに、歪みによる電極の剥離や破断に対する対策が必要になる。本発明は電気―機械エネルギー変換手段である反強誘電性の圧電部材にて大きな歪みを発生させ、これに隣接する機械−電気エネルギー変換素子である強誘電性の圧電部材で電圧に変換するため、この隣接の界面に大きな応力がかかる可能性がある。そこで界面の応力を緩和する方法について、以下に例をあげる。   Since these voltage conversion elements have a large distortion generated in the piezoelectric member constituting the voltage conversion element, it is necessary to take measures against peeling and fracture of the electrodes due to the distortion. The present invention generates a large strain in an anti-ferroelectric piezoelectric member that is an electro-mechanical energy conversion means, and converts it into a voltage by using a ferroelectric piezoelectric member that is a mechanical-electric energy conversion element adjacent to the anti-ferroelectric piezoelectric member. There is a possibility that a large stress is applied to the adjacent interface. An example of a method for reducing the stress at the interface is given below.

まず一つ目の方法として、界面の電極を複数の領域に分け、複数の領域を互いに適当な距離をおいて配置する方法がある。複数の領域が界面に平行に配置されることにより、電気力線の界面と平行となる方向の成分が大きくなる。厚さ方向の電界で厚さが増加する方向の歪みが生じる場合、ポアソン比分の収縮が厚さ方向と直行する方向に働くが、ここで電気力線が厚さ方向と直行する界面と平行な方向の成分を設けることで、厚さ方向と直行する方向へ伸張する歪みが加わり、界面と平行な方向の歪みを緩和することができる。この方法は歪みの伝達率を変えることになるので、上記電圧変換素子のゲイン調整に使うことも可能である。   As a first method, there is a method in which the electrode at the interface is divided into a plurality of regions and the plurality of regions are arranged at an appropriate distance from each other. By arranging the plurality of regions in parallel with the interface, the component in the direction parallel to the interface of the electric lines of force increases. When distortion in the direction of increasing thickness occurs due to the electric field in the thickness direction, the contraction by the Poisson's ratio works in the direction perpendicular to the thickness direction, but here the electric field lines are parallel to the interface perpendicular to the thickness direction. By providing a directional component, a strain extending in a direction perpendicular to the thickness direction is added, and the strain in a direction parallel to the interface can be reduced. Since this method changes the distortion transmission rate, it can also be used to adjust the gain of the voltage conversion element.

二つ目の方法として、圧電部材と電極の接触面に生じた細かい凹凸を高誘電率あるいは導電性のゲルで満たす方法がある。この場合、歪みを効率的に伝達するために電圧変換素子に圧力をかける必要がある。   As a second method, there is a method of filling fine irregularities generated on the contact surface between the piezoelectric member and the electrode with a high dielectric constant or conductive gel. In this case, it is necessary to apply pressure to the voltage conversion element in order to efficiently transmit the strain.

三つ目の方法として、電極自体にやわらかい材質を用いる方法がある。   As a third method, there is a method of using a soft material for the electrode itself.

これらのような工夫を施すことで、電圧変換素子を破損させることなく実用化することが可能となる。   By applying such a device, it is possible to put it into practical use without damaging the voltage conversion element.

本発明の実施の形態に係る圧電デバイスの構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing a configuration of a piezoelectric device according to an embodiment of the present invention. 図1における単位圧電デバイスの構成を概略的に示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram schematically showing a configuration of a unit piezoelectric device in FIG. 1. 非特許文献1に記載の点欠陥のナノ秩序の対象性という性質を用いて、可逆的な巨大電歪を有する圧電部材及び強誘電性の圧電部材の歪み特性を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the distortion characteristic of the piezoelectric member which has a reversible giant electrostriction, and the ferroelectric piezoelectric member using the property of the nanoorder objectivity of the point defect described in the nonpatent literature 1. 図1における単位圧電デバイスを用いた発振手段の回路図である。It is a circuit diagram of the oscillation means using the unit piezoelectric device in FIG. 図4の発振手段に電源から印加される電源電圧Vcc及びこの電圧印加に伴い圧電デバイスから出力される出力電圧Voutの電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform of the output voltage Vout output from the power supply voltage Vcc applied from a power supply to the oscillation means of FIG. 4, and this voltage application from a piezoelectric device. 図1の圧電デバイスを構成する単位圧電デバイスの入力端子側の電極と出力端子側の電極に現れる電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform which appears in the electrode by the side of the input terminal of the unit piezoelectric device which comprises the piezoelectric device of FIG. 1, and the electrode by the side of an output terminal. 図1の圧電デバイスに発生する屈曲振動を示す図である。It is a figure which shows the bending vibration generate | occur | produced in the piezoelectric device of FIG. 図7の屈曲振動の変形例を圧電デバイスに与える電圧の出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of the voltage given to the piezoelectric device of the modification of the bending vibration of FIG. 図7の屈曲振動の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the bending vibration of FIG. 図1の圧電デバイスの第1の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the 1st modification of the piezoelectric device of FIG. 図1の圧電デバイスの第2の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the 2nd modification of the piezoelectric device of FIG. 図1の圧電デバイスの第3の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the 3rd modification of the piezoelectric device of FIG. 図1の圧電デバイスの第4の変形例の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the 4th modification of the piezoelectric device of FIG. 図1の圧電デバイスの第5の変形例の構成を概略的に示すブロック図であり、(a)はその平面的配置を示し、(b)はA−A面を示す。It is a block diagram which shows roughly the structure of the 5th modification of the piezoelectric device of FIG. 1, (a) shows the planar arrangement | positioning, (b) shows an AA surface.

符号の説明Explanation of symbols

1 反強誘電性の圧電部材
2 強誘電性の圧電部材
3,4,5 電極
12 駆動回路
32,33,34,35,36 配線部材
37 移動体
38 絶縁部材
39 弾性体
40 スイッチ
100 単位圧電デバイス
300 圧電デバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antiferroelectric piezoelectric member 2 Ferroelectric piezoelectric member 3, 4, 5 Electrode 12 Drive circuit 32, 33, 34, 35, 36 Wiring member 37 Moving body 38 Insulating member 39 Elastic body 40 Switch 100 Unit piezoelectric device 300 Piezoelectric device

Claims (12)

印加電圧に応じた歪み量がヒステリシス特性を有する電気−機械エネルギー変換手段から成り、第1の電極を有する第1の区画と、機械−電気エネルギー変換素子から成り、第2の電極を有する第2の区画と、前記第1の区画及び前記第2の区画と接続する第3の電極とを備える単位圧電デバイスを直列に複数接続する圧電デバイスであって、
電圧が前記単位圧電デバイスのうちの第1のデバイスの前記第1の電極と前記第3の電極の間に印加されたときに、当該第1のデバイスの前記第1の区画を歪ませ、その歪みに応じて前記第1のデバイスの前記第2の区画を歪ませると共に前記第2の電極と前記第3の電極の間から電圧を出力する電圧出力手段とを備えることを特徴とする圧電デバイス。
A strain amount corresponding to the applied voltage is composed of electro-mechanical energy conversion means having hysteresis characteristics, a first section having a first electrode, and a second section composed of a mechanical-electric energy conversion element and having a second electrode. A plurality of unit piezoelectric devices comprising a plurality of unit piezoelectric devices connected in series, and a third electrode connected to the first compartment and the second compartment,
When a voltage is applied between the first electrode and the third electrode of the first device of the unit piezoelectric devices, the first section of the first device is distorted; A piezoelectric device comprising: voltage output means for distorting the second section of the first device according to strain and outputting a voltage from between the second electrode and the third electrode. .
前記第1の区画は反強誘電性の圧電部材からなることを特徴とする請求項1記載の圧電デバイス。   2. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the first section is made of an antiferroelectric piezoelectric member. 前記単位圧電デバイスから成る機能素子を一体に構成したことを特徴とする請求項1又は2に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1 or 2, wherein the functional elements including the unit piezoelectric device are integrally formed. 前記機能素子は発振手段を構成したことを特徴とする請求項3に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 3, wherein the functional element constitutes oscillation means. 前記複数の単位圧電デバイスは、前記第1の区画の外面に接続する複数の前記第1の電極と、前記第2の区画の外面にあって前記第1の電極の夫々と対向する位置に接続する複数の前記第2の電極と、第1の区画と第2の区画の間に設けられた第3の電極から形成され、前記複数の単位圧電デバイスはその間を接続する配線により直列に接続することを特徴とする請求項1又は2記載の圧電デバイス。   The plurality of unit piezoelectric devices are connected to a plurality of the first electrodes connected to the outer surface of the first section, and positions on the outer surface of the second section facing the first electrodes. A plurality of the second electrodes and a third electrode provided between the first section and the second section, and the plurality of unit piezoelectric devices are connected in series by a wiring connecting between the plurality of unit piezoelectric devices. The piezoelectric device according to claim 1 or 2, characterized in that 前記複数の単位圧電デバイスは、電極を介して交互に配列する前記第1の区画と前記第2の区画とから形成され、前記電極のうち、前記第3の電極に相当する電極の夫々は前記電圧出力手段により電圧を外部に出力させることを特徴とする請求項1又は2記載の圧電デバイス。   The plurality of unit piezoelectric devices are formed of the first section and the second section that are alternately arranged via electrodes, and each of the electrodes corresponding to the third electrode among the electrodes is the 3. The piezoelectric device according to claim 1, wherein a voltage is outputted to the outside by a voltage output means. 前記第1のデバイスの前記第1の区画に印加する直流電圧或いは交流電圧の振幅は前記電気−機械エネルギー変換手段による前記第1の区画の歪みがほぼ飽和する飽和電圧以上であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電デバイス。   The amplitude of the DC voltage or AC voltage applied to the first section of the first device is equal to or higher than a saturation voltage at which the distortion of the first section by the electro-mechanical energy conversion means is almost saturated. The piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6. 前記第1のデバイスの前記第1の区画に印加する直流電圧をON‐OFFする周期を設定する周期設定手段を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の圧電デバイス。   8. The piezoelectric device according to claim 1, further comprising a period setting unit that sets a period for turning on and off a DC voltage applied to the first section of the first device. 9. . 前記第1のデバイスの前記第1の区画に印加する直流電圧のデューティを設定するデューティ設定手段を備えることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の圧電デバイス。   The piezoelectric device according to claim 1, further comprising duty setting means for setting a duty of a DC voltage applied to the first section of the first device. 前記請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電デバイスを用いることを特徴とするアクチュエータ。   An actuator using the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6. 前記請求項1乃至6のいずれか1項に記載の圧電デバイスを用いることを特徴とするスピーカ。   A speaker using the piezoelectric device according to any one of claims 1 to 6. 前記圧電デバイスを同心円状に配置することを特徴とする請求項11記載のスピーカ。   The speaker according to claim 11, wherein the piezoelectric devices are arranged concentrically.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08130437A (en) * 1994-11-02 1996-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Ceramic oscillator

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