JP2505464B2 - 圧電振動子 - Google Patents

圧電振動子

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    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
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    • H02N2/0025Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes using combined longitudinal modes
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    • H02N2/026Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧電振動子に関し、とりわけ、先端部で
動体を摩擦駆動する圧電モータに用いる圧電振動子に関
するものである。
〔従来の技術〕
第8図は、例えば特開昭58-93478号公報に示された従
来の圧電振動子の、先端部で動体を摩擦駆動する圧電モ
ータを示し、図において、振動子(1)に結合された振
動片(2)が動体(3)の振動片側の面(3a)に接離す
るようにしてなるものである。
次に、第8図と第9図を用いて動作について説明す
る。振動子(1)の中心軸xは、動体(3)の1つの面
(3a)の法線nに対して角度θだけ傾けられている。こ
の状態で振動子(1)を励振すると、振動片(2)の先
端はx軸方向の振動変位を生じるが、振動片(2)の先
端が動体(3)の面(3a)と接触すると、振動片(2)
はy軸方向に曲げ振動変位を発生する。この結果、振動
片(2)の先端は、第9図に示すように、面(3a)と接
触している間は、すなわち、同図においてA→Bへ動く
間は面(3a)に沿つて直線状に動き、面(3a)から離れ
ると、すなわち、同図においてB→Aへ動く間は楕円状
に動く。かようにして動体(3)は、振動片(2)が面
(3a)に接触している間に摩擦駆動され、第8図に示す
矢印P方向へ移動される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従来の圧電振動子は、以上のように振動子の中心軸方
向にのみ振動変化を発生させるため、振動子を動体に対
して傾けて配置する必要があり、また、そのために動体
の移動方向は一方向に限られるという問題点や、振動子
先端の振動片が曲げ振動するためにある程度の長さが必
要となつて薄形の圧電モータを実現するのが困難である
などの問題点があつた。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、振動子先端に電気信号により任意の方向に
曲線閉路の軌跡を描くことができるとともに、振動子の
中心軸方向の厚みも薄くできる圧電振動子を得ることを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係る圧電振動子は、振動体の先端部に円弧
状軌跡の往復振動を発生させる第1の圧電素子と、直線
状軌跡の往復振動を発生させる第2の圧電素子とでなる
圧電体を振動体に結合してなり、適当な周期電圧をそれ
ぞれの圧電素子に印加することで、振動体の先端部に圧
電モータを駆動するのに適した曲線閉路の運動軌跡を生
じさせるようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、圧電素子に印加する周期電圧に
よつて、振動子の先端に任意の形状の曲線閉路の軌跡を
任意の移動方向に発生させることができ、この圧電振動
子により駆動される圧電モータの動体の移動方向を電気
的に容易に切り換えることができる。
〔実施例〕
第1図はこの発明の一実施例を示し、図において、圧
電体により振動駆動される振動体(4)には振動子先端
部(5)が形成されている。振動体(4)を駆動する圧
電体(6)は、振動子先端部(5)に円弧状軌跡の往復
振動を発生させる第1の圧電素子(6a)と振動子先端部
(5)に直線状軌跡の往復振動を発生させる第2の圧電
素子(6b)とからなり、電極(7a)〜(7d)、リード線
(8a)〜(8c)を備えている。交流電源(9a)は第1の
圧電素子(6a)を振動駆動し、交流電源(9b)は第2の
圧電素子(6b)を振動駆動する。
また、第1図において、圧電体(6)に示した矢印
は、圧電体の分極方向を示している。
次に、動作について説明する。第1図に示す実施例で
は、振動体(4)の底部に、振動子先端部(5)に円弧
状の往復振動を発生させる第1の圧電素子(6a)と、振
動子先端部(5)に直線状の往復振動を発生させる第2
の圧電素子(6b)を積層一体化した圧電体(6)が接着
されている。
第1の圧電素子(6a)には、接地された基準電極(7
c)と、この電極(7c)に対向しながら圧電素子(6a)
を2領域に分割するように電極(7a),(7b)が設けら
れている。圧電素子(6a)は、電極(7a),(7c)で形
成される領域と、電極(7b),(7c)で形成される領域
の分極の方向が互いに逆になつている。そのため、電極
(7a),(7b)をリード線(8a)で短絡し、リード線
(8a)とリード線(8b)を介して交流電源(9a)より正
弦波のような周期電圧を印加すると、圧電素子(6a)の
前記2領域は互いに逆方向の変位を生じながら振動す
る。この結果、圧電素子(6a)を底部に接着した振動体
(4)の先端部(5)は、円弧状の往復振動を行う。
以上の振動子先端部(5)の円弧状の往復振動を発生
させる機構を第2図のモデル図を使つてさらに詳述す
る。第2図において、線分▲▼は第1図の振動体
(4)の底部に相当し、点Pは振動子先端部(5)に相
当する。前述した圧電素子(6a)の2領域に歪み変位が
発生していない状態をモデル化したのが第2図(a)で
ある。次に、圧電素子(6a)に電圧を印加して一方の領
域に縦効果により縮小歪みを発生させ、他方の領域に縦
効果による伸長歪みを発生させた状態をモデル化すると
第2図(b)のようになる。この第2図(b)において
は、A端側が縮小歪み部分であり、B端側が伸長歪み部
分である。さらに、圧電素子(6a)の2領域の歪み変位
の方向を逆にした状態をモデル化したのが第2図(c)
である。第2図(a)〜(c)からわかるように、圧電
素子(6a)に周期電圧を印加して振動体(4)の底部両
端A,Bで伸縮する動作を繰り返すと、振動体の先端Pは
底部▲▼の中心近傍を回転の軸として円弧状の往復
振動を行うことになる。
次に、第2図の圧電素子(6b)は、第1図に示すよう
に、基準電極(7c)と、この電極(7c)に対向した電極
(7d)が配置されており、圧電素子(6b)の分極は矢印
で示すように電極(7c),(7d)が対向する方向に一様
に施されている。このため、リード線(8b),(8c)を
介して交流電源(9b)より正弦波のような周期電圧を印
加すると、圧電素子(6b)は分極の方向に縦効果による
伸縮の振動変位を生じる。この結果、第1の圧電素子
(6a)を介して第2の圧電素子(6b)を底部に接着した
振動体(4)の先端部(5)は、圧電素子(6b)の振動
により直線状の往復振動を行う。この振動子先端部
(5)の直線状の往復振動を発生させる機構をモデル化
したのが第3図である。第3図(a)は圧電素子(6b)
に歪みが発生していない状態をモデル化しており、同図
(b)は圧電素子(6b)に縦効果による伸長歪みが発生
した状態、同図(c)は圧電素子(6b)に縦効果による
縮小歪みが発生した状態をそれぞれ示している。第3図
(a)〜(c)より容易にわかるように、振動体(4)
の先端Pは底部▲▼と同様に振動体(4)の中心軸
方向に直線状に往復振動を行う。
以上、圧電素子(6a),(6b)による振動子先端部
(5)の振動を個別に考えたが、振動子先端部(5)の
動きは前述した円弧状の往復振動と直線状の往復振動の
合成振動となる。
次に、圧電素子(6b)に基準周期電圧を印加し、圧電
素子(6a)にこの基準周期電圧に同期した周期電圧を印
加した場合の振動子先端部(5)の運動軌跡について考
える。
第4図に示すのは、先の第2図,第3図と同様に、第
1図の圧電振動子のモデル図であるが、座標軸の原点は
振動体(4)に歪みが生じていない状態での振動子の先
端Pの位置にとつてある。点Qは振動体(4)の底部▲
▼の中点で、AQ=BQ(=A′Q=B′Q)=Dと
し、圧電振動子の高さはPQ(=P′Q)=Hとする。
まず、第4図(a)において、第1の圧電素子(6a)
による振動子先端Pのx軸,y軸方向の変位を考える。第
1の圧電素子(6a)の縦効果歪みによる変位ha(t)
は、交流電源(9a)の出力電圧Ea(t)に比例すると考え
られるから、比例係数をKaとして、 ha(t)=Ka・Ea(t) と書ける。変位ha(t)は微小なので、θも微小となるか
ら、近似的に となる。従つて、圧電素子(6a)の振動による振動子の
先端Pのx,y軸方向の変位xa(t),ya(t)は となる。
次に、第4図(b)において、第2の圧電素子(6b)
による振動子先端Pのx軸,y軸方向の変位を考える。第
2の圧電素子(6b)の縦効果歪みによる変位hb(t)は、
交流電源(9b)の出力電圧Eb(t)に比例すると考えられ
るから、比例係数をKbとして、 hb(t)=Kb・Eb(t) と書ける。従つて、第2の圧電素子(6b)の振動による
振動子の先端Pのx,y軸方向の変位xb(t),yb(t)は となり、圧電素子(6a),(6b)の合成振動により、振
動体の先端Pのx軸,y軸方向の変位は前記式(1),
(2)より、 となる。
いま、圧電素子(6b)の出力電圧Eb(t)に基準周期電
圧として Eb(t)=B0cos(ωt)を印加する。このとき、この基
準周期電圧Eb(t)に対して−π/2位相ずれした周期電圧 Ea(t)=A0sin(ωt) を第1の圧電素子(6a)に印加すると、式(3)によつ
て表される振動子先端Pの軌跡は、第5図(a)に示す
ような楕円状の軌跡となる。また、基準周期電圧Eb(t)
に対して逆にπ/2位相ずれした周期電圧 Ea(t)=−A0sin(ωt) を第1の圧電素子(6a)に印加すると、振動子先端Pは
第5図(a)の軌跡を先とは逆方向に運動する。
また、基準周期電圧Eb(t)=B0cos(ωt)に対して の位相差をもつた周期電圧 Ea(t)=±A0sin(ωt+θ) を第1の圧電素子(6a)に印加すると、振動子先端Pは
第5図(b)に示すように、振動子先端Pの回転方向に
向つて軸の傾いた楕円状の軌跡となる。
さらに、基準電圧Eb(t)=B0cos(ωt)に対して±
π/2位相ずれした周期電圧とこの周期電圧の第2次高調
波との合成電圧 Ea(t)=±A0sin(ωt)±C0sin(2ωt)(複号
同順)を圧電素子(6a)に印加すると、振動子先端P
は、第5図(c)に示すように、軌跡の頂点付近に大き
な膨らみをもつた軌跡を描く。
また、前記印加電圧にさらに位相差成分 をもつた周期電圧 Ea(t)=±A0sin(ωt+θ)±C0sin(2ωt+
θ) (複号同順) を第1の圧電素子(6a)に印加すると、振動子先端P
は、第5図(d)に示すように、軌跡の頂点付近に大き
な膨らみをもち、かつ、振動子先端の回転方向に向つて
歪んだ軌跡を描く。
第6図は他の実施例を示し、図において、圧電素子
(6a),(6b)にそれぞれ基準電圧(7c1),(7c2)が
設けられており、(8b1),(8b2)は各々の基準電圧
(7c1),(7c2)に結線されたリード線である。圧電素
子(6a)と(6b)は絶縁層(10)で電気的に絶縁されて
いる。
以上の構成になる圧電振動子の動作は、第1図の実施
例と同様であるが、圧電体(6)の両面が基準電極とな
つて接地されている。
第7図はさらに別の実施例を示し、圧電振動子先端に
円弧状の軌跡を発生させる圧電素子(6a)と直線状の軌
跡を発生させる圧電素子(6b)をそれぞれ積層化したも
のである。
かかる構成により、圧電体を積層化することで振動変
位の拡大を図つたものであるが、圧電振動子の動作につ
いては第1図の実施例の動作と同様である。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、円弧状の往復振動
と直線状の往復振動を合成して振動子先端に曲線閉路
で、かつ、形状と回転方向が電気的に可変である任意の
運動軌跡を発生できるようにしたので、これを圧電モー
タに用いれば、回転方向または移動方向を容易に電気的
に切り換えられ、しかも、振動を効率よく動体に伝達で
きる効果がある。
また、従来の圧電振動子のように振動片の曲げ振動を
利用しないため、圧電振動子の高さを低くでき、薄形の
圧電モータが実現できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の分解斜視図、第2図〜第
5図はそれぞれ第1図のものの動作を説明するためのモ
デル図、第6図および第7図はそれぞれ他の実施例の分
解斜視図、第8図は従来の圧電振動子を用いた圧電モー
タの要部斜視図、第9図は第8図のものの動作を説明す
るための線図である。 (4)……振動体、(5)……振動子先端部、(6)…
…圧電体、(6a),(6b)……第1,第2の圧電素子、
(9a),(9b)……交流電源。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】振動体の先端部に円弧状軌跡の往復振動を
    発生させる第1の圧電素子と、前記振動体の中心軸方向
    に直線状軌跡の往復振動を発生させる第2の圧電素子と
    を一体にした圧電体を備え、前記第1,第2の圧電素子に
    より発生する振動を合成して前記振動体の前記先端部に
    曲線閉路の軌跡を形成する振動を生じさせる圧電振動
    子。
  2. 【請求項2】振動体の先端部に円弧状軌跡の往復振動を
    発生させる少なくとも1つの第1の圧電素子と前記振動
    体に中心軸方向の直線状の往復振動を発生させる少なく
    とも1つの第2の圧電素子とを積層し一体化した圧電体
    を前記振動体の底面に結合した特許請求の範囲第1項記
    載の圧電振動子。
  3. 【請求項3】振動体の中心軸の正方向および負方向のい
    ずれかに分極処理した少なくとも1つの圧電単板でなる
    第2の圧電素子の縦効果歪みにより前記振動体に中心軸
    方向の直線状の往復振動を発生させる特許請求の範囲第
    1項記載の圧電振動子。
  4. 【請求項4】片側電極を2分割して分極方向が互いに同
    一および逆いずれかの2領域を形成した第1の圧電素子
    を備えた特許請求の範囲第1項記載の圧電振動子。
  5. 【請求項5】第2の圧電素子に基準周期電圧を印加し、
    前記基準周期電圧に同期した別の周期電圧を第1の圧電
    素子に印加する特許請求の範囲第1項記載の圧電振動
    子。
  6. 【請求項6】第2の圧電素子に正弦波電圧を印加し、前
    記正弦波電圧と同周期、かつ、任意の位相差をもつた正
    弦波電圧を第1の圧電素子に印加する特許請求の範囲第
    5項記載の圧電振動子。
  7. 【請求項7】第2の圧電素子に正弦波電圧を印加し、前
    記正弦波電圧と同周期で任意の位相差をもつた正弦波電
    圧とこの正弦波電圧の高調波電圧との合成電圧を第1の
    圧電素子に印加する特許請求の範囲第5項記載の圧電振
    動子。
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JP4770164B2 (ja) * 2004-12-08 2011-09-14 ソニー株式会社 圧電体支持構造、圧電体取付方法、触覚機能付きの入力装置及び電子機器
JP4994850B2 (ja) * 2007-01-11 2012-08-08 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータ駆動制御装置及び振動型アクチュエータ駆動制御方法
JP2009033837A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Mitsumi Electric Co Ltd 圧電アクチュエータの駆動方法
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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