JP2013005639A - 圧電アクチュエーター、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 - Google Patents
圧電アクチュエーター、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013005639A JP2013005639A JP2011136016A JP2011136016A JP2013005639A JP 2013005639 A JP2013005639 A JP 2013005639A JP 2011136016 A JP2011136016 A JP 2011136016A JP 2011136016 A JP2011136016 A JP 2011136016A JP 2013005639 A JP2013005639 A JP 2013005639A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- piezoelectric actuator
- side direction
- frequency
- drive signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
【解決手段】圧電素子を有し、駆動信号が圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略n対1(nは2以上の整数)の矩形の平面形状の振動体と、振動体に設けられた当接部であって、振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、振動体を第1周波数で矩形の長辺方向へ伸縮させる第1振動、及び、振動体を第1周波数とは異なる第2周波数で矩形の短辺方向へ伸縮させる第2振動、を駆動信号によって発生し、第1振動及び第2振動に基づいて、当接部を被駆動体に当接させて被駆動体を駆動する。
【選択図】図2
Description
本発明は、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることを目的とする。
圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略n対1(nは2以上の整数)の矩形の平面形状の振動体と、前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、を備え、前記振動体を第1周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第1振動、及び、前記振動体を前記第1周波数とは異なる第2周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第2振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第1振動及び前記第2振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーターである。
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
このような圧電アクチュエーターによれば、エネルギー効率の悪い屈曲振動を用いずに伸縮振動のみで被駆動体を駆動することができる。また、屈曲振動の電極を設ける必要が無い。よって、エネルギー効率の改善及び構成の簡素化を図ることができる。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号として単純な波形(三角波)を用いることができ、より簡素な構成にすることができる。
このような圧電アクチュエーターによれば、駆動信号の波形によって被駆動体の駆動を制御できる。
このような圧電アクチュエーターによれば、被駆動体をより安定して駆動することができる。
このような圧電アクチュエーターによれば、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができる。
ことが望ましい。
このような圧電アクチュエーターによれば、振動体の撓みや割れを防止できる。また電圧を稼ぐことができる。
≪駆動ユニットの構成について≫
図1は、本実施形態おける圧電アクチュエーターを用いた駆動ユニットの構成の概略図である。また、図2Aは、駆動ユニットにおける振動部とローターとの関係を示す平面図であり、図2Bは、図2Aの側面図である。なお、本実施形態の駆動ユニットは、例えばマイクロポンプや携帯型機器などの機器を駆動するためのユニットである。
駆動信号生成回路10は、所定周波数の駆動信号を生成し、当該駆動信号を振動部20に供給する。なお、駆動信号生成回路10の詳細については後述する。
振動部20(圧電アクチュエーターに相当する)は、駆動信号生成回路10で生成された駆動信号に基づいて振動する。そして、その振動に基づいてローター30を回転させる。なお、振動部20の構成については後述する。
振動部20は、圧電素子21、22、補強板23、つつき部24、及び固定部材25を有している。
補強板23は、例えばアルミニウムなどの金属によって形成された矩形状の板部材であり、金属板に相当する。補強板23のローター30側の短辺における幅方向の端部にはつつき部24(当接部に相当する)が設けられている。また、その反対側の短辺における幅方向の中央部には固定部材25(図2Aおよび図2B)が設けられており、螺子等によって当該補強板23が支持固定されている。また、補強板23は接地されている。
図3は、本実施形態の駆動信号生成回路10の構成の一例を示すブロック図である。
図3に示す駆動信号生成回路10は、クロック発生器100、周波数設定部102、加算機104、減算機106、スイッチ108、波形メモリー110、デジタル−アナログ変換器(以下、DAコンバーターともいう)112、増幅回路(以下、アンプともいう)114、ゲイン設定部116を有している。
周波数設定部102は、クロック発生器100が発生するクロック信号の周期を設定する。
アンプ114は、DAコンバーター112の出力(アナログ信号)を増幅し、駆動信号として圧電素子21、22に出力する。
ゲイン設定部116は、アンプ114の増幅率(ゲイン)を設定する。
図4は、駆動信号と振動部の振動の関係の一例を示す説明図である。図4の横軸は時間を示しており、縦軸は電圧を示している。また、図4において、実線は駆動信号(アンプ114の出力)、破線は振動体の幅方向(短辺方向)の変位、一点鎖線は長手方向(長辺方向)の変位をそれぞれ示している。
第1実施形態では、駆動信号生成回路10において波形メモリー110を用いて三角波の駆動信号を生成していた。第2実施形態では、波形メモリー110を用いることなく駆動信号を生成する。
なお、第2実施形態において、駆動信号生成回路10以外の構成は第1実施形態と同じであるので説明を省略する。
図3と比べると、図8では、波形メモリー110が設けられていない。このため、スイッチ108の切り替えに応じて加算機104又は減算機106の値が直接DAコンバーター112に入力される。また、図8ではフィルター113を有している。
フィルター113は、低域周波数成分を通し、3次以上の高調波成分を通さないフィルター(ローパスフィルター)である。フィルター113は、DAコンバーター112の出力の高調波成分をカットして、アンプ114に出力する。
この図9の破線の波形(DAコンバーター112の出力)がフィルター113に入力されると、その高調波成分がカットされる。これにより、フィルター113の出力は図9の実線のような波形になる。この波形がアンプ114で増幅されて、第1実施形態(図6)とほぼ同様の駆動信号が得られる。この駆動信号を圧電素子21、22に供給することにより第1実施形態と同様にローター30を逆転方向に回転させることができる。
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。
前述した実施形態の圧電アクチュエーターでは、駆動の対象物(被駆動体)がローター30であったので、つつき部24によってローター30を回転するようにしていたが、これには限らない。例えば平板形状の被駆動体につつき部24を当接させることによって、該被駆動体を直線的に駆動するようにしてもよい。
前述した実施形態において振動体は、圧電素子21、22及び補強板23で構成されていたが、これには限らない。例えば、補強板23の一方の面に圧電素子を設けて振動体を構成してもよい。あるいは、補強板23を用いずに圧電素子だけで振動体を構成するようにしてもよい。ただし、この場合、撓みが生じやすくなるおそれがある。また、例えば、落下したときや、螺子止めの際に、割れてしまうおそれがある。本実施形態のように補強板23を圧電素子21、22で挟むような構成すると、固定を確実に行うことができるとともに、強度を高めることができ、割れの発生のおそれを軽減できる。
前述した実施形態では、振動体の長辺方向(図2Aのb)の長さと短辺方向(図2Aのa)の長さとの比が2対1であったが、これには限られず、長辺方向の長さが短辺方向の長さの整数倍(2倍以上)であればよい。例えば長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が3対1であってもよい。この場合、駆動信号の1周期の間に、振動体が、長手方向には1回振動するのに対し、幅方向には3回振動することになる。この場合も、各振動によってつつき部24が長手方向及び幅方向に移動する際に、つつき部24をローター30に当接させて、ローター30を回転させることができる。
前述した実施形態では、固定部材25は、補強板23の矩形の短辺(ローター30側とは反対側の短辺)の中央に設けられていたが、これには限られない。例えば長辺(図2Aにおける下側の長辺)の中央に固定部材25を設けてもよい。ただし、本実施形態のように短辺の中央に固定部材25を設ける方が、短辺方向の振動の変位を稼ぐことができ、ローター30を速く回転させることができる。
21,22 圧電素子、23 補強板、
24 つつき部、25 固定部材、
30 ローター、31 回転軸、
100 クロック発生器、102 周波数設定部、
104 加算機、106 減算機、
108 スイッチ、110波形メモリー、
112 デジタル−アナログ変換器(DAコンバーター)、
114 増幅回路(アンプ)、116 ゲイン設定部
Claims (7)
- 圧電素子を有し、駆動信号が前記圧電素子に供給されることによって振動する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略n対1(nは2以上の整数)の矩形の平面形状の振動体と、
前記振動体に設けられた当接部であって、前記振動体の振動に応じて被駆動体に当接する当接部と、
を備え、
前記振動体を第1周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第1振動、及び、前記振動体を前記第1周波数とは異なる第2周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第2振動、を前記駆動信号によって発生し、前記第1振動及び前記第2振動に基づいて、前記当接部を前記被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 請求項1に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記nは2である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 請求項2に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記駆動信号は、周波数が前記第1周波数と等しい三角波である
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 請求項1〜3の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記当接部は、前記振動体の一方の短辺の端部に設けられている
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 請求項4に記載の圧電アクチュエーターであって、
前記振動体の他方の短辺の中央部に、前記振動体を支持する支持部を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 請求項1〜5の何れかに記載の圧電アクチュエーターであって、
前記矩形の平面形状と対応する形状の金属板を有し、
前記振動体は、前記金属板の両面にそれぞれ前記圧電素子が配置されたものである
ことを特徴とする圧電アクチュエーター。 - 圧電素子を有する振動体であって、長辺方向の長さと短辺方向の長さとの比が略n対1(nは2以上の整数)の矩形の平面形状の振動体の前記圧電素子に駆動信号を供給することによって、前記振動体を第1周波数で前記矩形の長辺方向へ伸縮させる第1振動、及び、前記振動体を前記第1周波数とは異なる第2周波数で前記矩形の短辺方向へ伸縮させる第2振動、を発生することと、
前記第1振動及び前記第2振動に基づいて、前記振動体に設けられた当接部を被駆動体に当接させて前記被駆動体を駆動することと、
を有することを特徴とする圧電アクチュエーターの駆動方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011136016A JP6019545B2 (ja) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | 圧電アクチュエーター、駆動ユニット、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011136016A JP6019545B2 (ja) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | 圧電アクチュエーター、駆動ユニット、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013005639A true JP2013005639A (ja) | 2013-01-07 |
JP2013005639A5 JP2013005639A5 (ja) | 2014-07-31 |
JP6019545B2 JP6019545B2 (ja) | 2016-11-02 |
Family
ID=47673609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011136016A Expired - Fee Related JP6019545B2 (ja) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | 圧電アクチュエーター、駆動ユニット、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6019545B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01308172A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-12 | Honda Electron Co Ltd | 超音波駆動装置 |
JPH08168274A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Canon Inc | 振動装置および超音波モータ |
JP2003501988A (ja) * | 1999-05-31 | 2003-01-14 | ナノモーション リミテッド | 多層圧電性モータ |
JP2003250283A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-09-05 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ、小型機器およびからくり時計 |
JP2007202340A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Canon Inc | 駆動装置及び駆動装置の制御方法 |
-
2011
- 2011-06-20 JP JP2011136016A patent/JP6019545B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01308172A (ja) * | 1988-05-31 | 1989-12-12 | Honda Electron Co Ltd | 超音波駆動装置 |
JPH08168274A (ja) * | 1994-12-13 | 1996-06-25 | Canon Inc | 振動装置および超音波モータ |
JP2003501988A (ja) * | 1999-05-31 | 2003-01-14 | ナノモーション リミテッド | 多層圧電性モータ |
JP2003250283A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-09-05 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ、小型機器およびからくり時計 |
JP2007202340A (ja) * | 2006-01-27 | 2007-08-09 | Canon Inc | 駆動装置及び駆動装置の制御方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6019545B2 (ja) | 2016-11-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2004320979A (ja) | 稼働装置および電気機器 | |
JP2008067447A (ja) | 振動制御装置、及び振動制御方法 | |
JP4838567B2 (ja) | 周波数制御回路、モータ駆動装置、周波数制御方法、モータ駆動装置の制御方法、及び、制御方法をコンピュータに実行させるプログラム | |
JP2012185315A (ja) | 光偏向器の駆動装置 | |
JP2012253989A (ja) | 圧電アクチュエーター、ロボットハンド、及びロボット | |
JP2009017636A (ja) | 超音波モータの駆動方法 | |
JP2006149180A (ja) | 平板型圧電超音波モーター | |
JP4043497B2 (ja) | 超音波振動子の振動特性の調整方法およびそれに用いられる超音波振動子 | |
JPH07241090A (ja) | 超音波モータ | |
JP2010183816A (ja) | 超音波モータ | |
JP6019545B2 (ja) | 圧電アクチュエーター、駆動ユニット、及び、圧電アクチュエーターの駆動方法 | |
JP2008306826A (ja) | 圧電アクチュエータ及びその駆動方法 | |
JP4499902B2 (ja) | 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 | |
JP5760748B2 (ja) | 圧電アクチュエーターの駆動方法、及び、駆動ユニット | |
JP3719249B2 (ja) | 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動制御回路、時計、携帯機器、圧電アクチュエータ駆動回路の制御方法、時計の制御方法および携帯機器の制御方法 | |
JPH10234191A (ja) | 振動アクチュエータの駆動方法および駆動装置 | |
JPH07170768A (ja) | 超音波モータ | |
JP5262360B2 (ja) | 超音波モータの駆動方法及び駆動装置 | |
JP2010166736A (ja) | 超音波モータ | |
JP2000295876A (ja) | 振動アクチュエータ | |
JP2019030092A (ja) | 圧電駆動装置、圧電駆動装置の駆動方法、及び、ロボット | |
JP7388174B2 (ja) | 圧電駆動装置の制御方法、圧電駆動装置、および、ロボット | |
JPH11164574A (ja) | 振動アクチュエータ駆動装置 | |
JP2004304963A (ja) | 圧電アクチュエータ | |
JPS61221584A (ja) | 振動波モ−タの駆動回路 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140617 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140617 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20150107 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150227 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150310 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151104 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20151221 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20160517 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160719 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20160727 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160906 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160919 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6019545 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |