JP2538754B2 - 捩れ振動子 - Google Patents
捩れ振動子Info
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- JP2538754B2 JP2538754B2 JP5257744A JP25774493A JP2538754B2 JP 2538754 B2 JP2538754 B2 JP 2538754B2 JP 5257744 A JP5257744 A JP 5257744A JP 25774493 A JP25774493 A JP 25774493A JP 2538754 B2 JP2538754 B2 JP 2538754B2
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- torsional
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 19
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 11
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
- B06B1/0603—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using a piezoelectric bender, e.g. bimorph
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
- Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【産業上の利用分野】この発明は圧電バイモルフを利用
した捩れ振動子に関する。
した捩れ振動子に関する。
【０００２】
【従来の技術】特公平５−１３４０１号は、四象限単位
の分極領域に区分した矩形の圧電セラミックを貼り合せ
体にすることにより、一方の対角において厚み方向の一
方向に屈曲し、他方の対角において厚み方向の他方向に
屈曲し、全体として両端において捩れ振動するようにし
た圧電バイモルフ、即ち両端捩れ形の捩れ振動子を提供
している。
の分極領域に区分した矩形の圧電セラミックを貼り合せ
体にすることにより、一方の対角において厚み方向の一
方向に屈曲し、他方の対角において厚み方向の他方向に
屈曲し、全体として両端において捩れ振動するようにし
た圧電バイモルフ、即ち両端捩れ形の捩れ振動子を提供
している。
【０００３】
【発明が解決しようとする問題点】然しながら、上記捩
れ振動子においては一端の捩れ振動運動を出力端として
用いるのに、出力端としては用いない他端でも捩れ振動
を惹起する非合理的構造となり、又両端振動のために余
分なセラミックの使用を要し非経済的であり、圧電バイ
モルフも大型となる。
れ振動子においては一端の捩れ振動運動を出力端として
用いるのに、出力端としては用いない他端でも捩れ振動
を惹起する非合理的構造となり、又両端振動のために余
分なセラミックの使用を要し非経済的であり、圧電バイ
モルフも大型となる。
【０００４】又上記捩れ振動子は両端で捩れ振動するた
めに、支持物に対する固定位置が限定され、例えば出力
端と反対側の端部を固定すると、本来捩れ振動さるべき
端部の捩れ振動が固定によって強制的に抑止され、その
反作用として出力端側の捩れ振動を減殺する等の問題を
招来する。
めに、支持物に対する固定位置が限定され、例えば出力
端と反対側の端部を固定すると、本来捩れ振動さるべき
端部の捩れ振動が固定によって強制的に抑止され、その
反作用として出力端側の捩れ振動を減殺する等の問題を
招来する。
【０００５】又圧電バイモルフの両端捩れ振動の中心
（振動の節）を固定部として用いることができるが、こ
の節の位置の特定は非常に難しく、又固定に要する面積
の確保が困難であって、支持物への強固な固定が行ない
難い。
（振動の節）を固定部として用いることができるが、こ
の節の位置の特定は非常に難しく、又固定に要する面積
の確保が困難であって、支持物への強固な固定が行ない
難い。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】この発明は上記問題点
を有効確実に解決する一端振動形の捩れ振動子を提供す
るものであって、その手段として、一端で捩れ方向に振
動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他端に
おける変形を抑止する剛体ブロックを結合した捩れ振動
子において、上記圧電バイモルフを形成する方形振動板
の一方の表面と他方の表面に各一枚の方形圧電板を貼り
合せる。
を有効確実に解決する一端振動形の捩れ振動子を提供す
るものであって、その手段として、一端で捩れ方向に振
動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他端に
おける変形を抑止する剛体ブロックを結合した捩れ振動
子において、上記圧電バイモルフを形成する方形振動板
の一方の表面と他方の表面に各一枚の方形圧電板を貼り
合せる。
【０００７】そして該方形圧電板の夫々に捩れ振動軸線
を境に区分される二象限の分極領域（ポーリング領域）
を設け、両圧電板の対向する一対の分極領域においては
一方の縮みと他方の伸びとが交互に生ずるように分極
し、他の一対の分極領域においては一方の伸びと他方の
縮みとが交互に生ずるように分極する。
を境に区分される二象限の分極領域（ポーリング領域）
を設け、両圧電板の対向する一対の分極領域においては
一方の縮みと他方の伸びとが交互に生ずるように分極
し、他の一対の分極領域においては一方の伸びと他方の
縮みとが交互に生ずるように分極する。
【０００８】更に上記振動板の他端をその全長において
剛体ブロックに連結し、上記圧電板の端部は該剛体ブロ
ックに対し非連結状態にした捩れ振動子を構成したもの
である。
剛体ブロックに連結し、上記圧電板の端部は該剛体ブロ
ックに対し非連結状態にした捩れ振動子を構成したもの
である。
【０００９】
【作用】この発明に係る捩れ振動子は、一端で捩れ方向
に振動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他
端における変形を抑止する剛体ブロックを結合して上記
捩れ振動を惹起する振動子構造としたので、振動子の一
端にのみ活性な捩れ振動を生起させることができ、これ
を出力端とする振動源として有効に用いることができ
る。
に振動する圧電バイモルフの他端に同バイモルフの同他
端における変形を抑止する剛体ブロックを結合して上記
捩れ振動を惹起する振動子構造としたので、振動子の一
端にのみ活性な捩れ振動を生起させることができ、これ
を出力端とする振動源として有効に用いることができ
る。
【００１０】更には出力端側において従来の捩れ振動子
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減でき、コスト低減を図り、加えて小形化を
達成でき、製造も容易となる。
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減でき、コスト低減を図り、加えて小形化を
達成でき、製造も容易となる。
【００１１】又剛体ブロックに圧電バイモルフを連結す
るに当たり、該圧電バイモルフを形成する振動板のみを
上記他端全長において剛体ブロックに連結し、圧電板の
端部は剛体ブロックに対し非連結状態にしたので、圧電
板の各伸縮動作を効率的に得て上記捩れ振動を一層活性
化できる。
るに当たり、該圧電バイモルフを形成する振動板のみを
上記他端全長において剛体ブロックに連結し、圧電板の
端部は剛体ブロックに対し非連結状態にしたので、圧電
板の各伸縮動作を効率的に得て上記捩れ振動を一層活性
化できる。
【００１２】
【実施例】以下この発明を図１，図２に基いて説明す
る。
る。
【００１３】捩れ振動子は前記の如く圧電バイモルフ１
と剛体ブロック２とから成り、一端においてのみ捩れ振
動を惹起させるようにした振動子であって、上記圧電バ
イモルフ１は金属板等から成る振動板３の対向する平面
の一方の表面に一枚の圧電セラミック等から成る圧電板
６ａを貼り合せ、更に他方の表面に一枚の圧電板６ｂを
貼り合せる。
と剛体ブロック２とから成り、一端においてのみ捩れ振
動を惹起させるようにした振動子であって、上記圧電バ
イモルフ１は金属板等から成る振動板３の対向する平面
の一方の表面に一枚の圧電セラミック等から成る圧電板
６ａを貼り合せ、更に他方の表面に一枚の圧電板６ｂを
貼り合せる。
【００１４】上記圧電板６ａ，６ｂの夫々に捩れ振動軸
線を境に区分される二象限の分極領域（ポーリング領
域）７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを設け、圧電バイモルフ一
端における捩れ振動を惹起させるようにしている。
線を境に区分される二象限の分極領域（ポーリング領
域）７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを設け、圧電バイモルフ一
端における捩れ振動を惹起させるようにしている。
【００１５】圧電板６ａ，６ｂの対向する一対の分極領
域７ａ，７ｂにおいては一方７ａの縮みａと他方７ｂの
伸びｂとが交互に生ずるように分極し、他の一対の分極
領域８ａ，８ｂにおいては一方８ａの伸びｂと他方８ｂ
の縮みａとか交互に生ずるように分極する。
域７ａ，７ｂにおいては一方７ａの縮みａと他方７ｂの
伸びｂとが交互に生ずるように分極し、他の一対の分極
領域８ａ，８ｂにおいては一方８ａの伸びｂと他方８ｂ
の縮みａとか交互に生ずるように分極する。
【００１６】上記振動板３と圧電板６ａ，６ｂは矩形に
し、圧電バイモルフ１を矩形にする。
し、圧電バイモルフ１を矩形にする。
【００１７】再述すると、圧電板６ａ，６ｂの対は電圧
印加により対向する一対の分極領域７ａ，７ｂにおいて
は一方７ａに長さ方向の縮みａを生じた時、他方７ｂが
長さ方向の伸びｂを生じ、この縮みａと伸びｂが交互に
行なわれ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板６ａ，
６ｂを貼り合せた領域において、厚み方向の一方に屈曲
ｃ１を生ずる。
印加により対向する一対の分極領域７ａ，７ｂにおいて
は一方７ａに長さ方向の縮みａを生じた時、他方７ｂが
長さ方向の伸びｂを生じ、この縮みａと伸びｂが交互に
行なわれ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板６ａ，
６ｂを貼り合せた領域において、厚み方向の一方に屈曲
ｃ１を生ずる。
【００１８】同時に圧電板６ａ，６ｂの対は電圧印加に
より他の対向する一対の分極領域８ａ，８ｂにおいては
一方８ａに長さ方向の伸びｂを生じた時、他方８ｂに長
さ方向の縮みａを生じ、この伸びｂと縮みａが交互に行
なわれ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板６ａ，６
ｂを貼り合せた領域において、厚み方向の他方に屈曲ｃ
２を生ずる。屈曲ｃ１，ｃ２は逆方向である。
より他の対向する一対の分極領域８ａ，８ｂにおいては
一方８ａに長さ方向の伸びｂを生じた時、他方８ｂに長
さ方向の縮みａを生じ、この伸びｂと縮みａが交互に行
なわれ、この結果、圧電バイモルフ１が圧電板６ａ，６
ｂを貼り合せた領域において、厚み方向の他方に屈曲ｃ
２を生ずる。屈曲ｃ１，ｃ２は逆方向である。
【００１９】上記屈曲ｃ１，ｃ２を生ずる圧電板６ａ，
６ｂは振動板３を共有しているので、圧電バイモルフ１
全体としてはその一端の左側コーナ部と、右側コーナ部
において交互に屈曲ｃ１，ｃ２を生ずる。所謂圧電バイ
モルフ１の一端において捩れ振動を惹起する。
６ｂは振動板３を共有しているので、圧電バイモルフ１
全体としてはその一端の左側コーナ部と、右側コーナ部
において交互に屈曲ｃ１，ｃ２を生ずる。所謂圧電バイ
モルフ１の一端において捩れ振動を惹起する。
【００２０】上記の如く形成した圧電バイモルフ１の他
端、即ち前記互いに逆方向の屈曲ｃ１，ｃ２を生ずる側
と反対側の他端部に同他端の変形を抑止する剛体ブロッ
ク２を一体に連結する。
端、即ち前記互いに逆方向の屈曲ｃ１，ｃ２を生ずる側
と反対側の他端部に同他端の変形を抑止する剛体ブロッ
ク２を一体に連結する。
【００２１】この剛体ブロック２の連結にて圧電バイモ
ルフ１の他端は上記一端側の捩れ方向の振動（屈曲
ｃ１，ｃ２）に伴なう如何なる変形も生せず、一端側に
おける活性な捩れ振動のみが有効に惹起される。
ルフ１の他端は上記一端側の捩れ方向の振動（屈曲
ｃ１，ｃ２）に伴なう如何なる変形も生せず、一端側に
おける活性な捩れ振動のみが有効に惹起される。
【００２２】上記圧電バイモルフ１と剛体ブロック２と
を連結するに際し、既述の如く、上記圧電バイモルフ１
を振動板３と圧電板６ａ，６ｂの貼り合せ体にて形成
し、該振動板３の端部に上記剛体ブロック２を結合し、
上記圧電板の端部は剛体ブロック２に対し非連結状態と
する。
を連結するに際し、既述の如く、上記圧電バイモルフ１
を振動板３と圧電板６ａ，６ｂの貼り合せ体にて形成
し、該振動板３の端部に上記剛体ブロック２を結合し、
上記圧電板の端部は剛体ブロック２に対し非連結状態と
する。
【００２３】又上記圧電バイモルフ１を矩形にし、上記
剛体ブロック２を矩形圧電バイモルフの振動板３の一辺
の略全長に亘り連結し変形抑止効果を向上せしめる。
剛体ブロック２を矩形圧電バイモルフの振動板３の一辺
の略全長に亘り連結し変形抑止効果を向上せしめる。
【００２４】図１，図２は振動板３を一体無垢の構造物
で形成して前記圧電板を貼り合せ圧電バイモルフ１を形
成しており、更には剛体ブロック２と振動板３とを切削
物又は鋳造物等により一体無垢の構造物で形成し、捩れ
振動の軸線９を中心に直径方向の一平面上に振動板３を
延ばして軸対称にする。
で形成して前記圧電板を貼り合せ圧電バイモルフ１を形
成しており、更には剛体ブロック２と振動板３とを切削
物又は鋳造物等により一体無垢の構造物で形成し、捩れ
振動の軸線９を中心に直径方向の一平面上に振動板３を
延ばして軸対称にする。
【００２５】同様に前記剛体ブロック２は捩れ振動軸線
９に対して軸対称の形態にし、所定の重量を有する重錘
（例えば金属ブロック）にて形成する。
９に対して軸対称の形態にし、所定の重量を有する重錘
（例えば金属ブロック）にて形成する。
【００２６】上記捩れ振動子の一端、即ち上記圧電バイ
モルフ１の一端に捩れ振動軸線９上において検液子を連
結して粘度計や密度計或は液面計を形成し、上記捩れ振
動子と検液子とを共振させる場合、上記剛体ブロック２
は所要の重量を有する重錘にて形成することにより上記
検液子とのバランスを採り共振を適正に惹起させる手段
として兼用できる。
モルフ１の一端に捩れ振動軸線９上において検液子を連
結して粘度計や密度計或は液面計を形成し、上記捩れ振
動子と検液子とを共振させる場合、上記剛体ブロック２
は所要の重量を有する重錘にて形成することにより上記
検液子とのバランスを採り共振を適正に惹起させる手段
として兼用できる。
【００２７】
【発明の効果】この発明に係る捩れ振動子は、一端で捩
れ方向に振動する圧電バイモルフの他端における変形が
剛体ブロックにより確実に抑止され振動子の一端にのみ
活性な捩れ振動を生起させることができ、これを出力端
とする振動源として有効に用いることができる。
れ方向に振動する圧電バイモルフの他端における変形が
剛体ブロックにより確実に抑止され振動子の一端にのみ
活性な捩れ振動を生起させることができ、これを出力端
とする振動源として有効に用いることができる。
【００２８】更には出力端側において従来の捩れ振動子
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減して、コスト低減と小形化を達成でき、製
造も容易となる。又圧電板の部品管理も容易である。
と同様の捩れ振動を得ながら、セラミック等の圧電素子
の使用を半減して、コスト低減と小形化を達成でき、製
造も容易となる。又圧電板の部品管理も容易である。
【００２９】又剛体ブロックに圧電バイモルフを連結す
るに当たり、該圧電バイモルフを形成する振動板のみを
上記他端全長において剛体ブロックに連結し、圧電板の
端部は剛体ブロックに対し非連結状態にしたので、圧電
板の各伸縮動作を効率的に得て上記捩れ振動を一層活性
化できる。
るに当たり、該圧電バイモルフを形成する振動板のみを
上記他端全長において剛体ブロックに連結し、圧電板の
端部は剛体ブロックに対し非連結状態にしたので、圧電
板の各伸縮動作を効率的に得て上記捩れ振動を一層活性
化できる。
【図１】この発明に係る捩れ振動子の一実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図２】上記捩れ振動子の底面図である。
１ 圧電バイモルフ ２ 剛体ブロック ３ 振動板 ６ａ，６ｂ 圧電板 ７ａ，７ｂ 一方の分極領域 ８ａ，８ｂ 他方の分極領域
Claims (1)
- 【請求項１】一端で捩れ方向に振動する圧電バイモルフ
（１）の他端に、同バイモルフ（１）の同他端における
変形を抑止する剛体ブロック（２）を連結して成る捩れ
振動子において、上記圧電バイモルフ（１）を形成する
方形振動板（３）の一方の表面と他方の表面に各一枚の
方形圧電板（６ａ），（６ｂ）を貼り合せ、該方形圧電
板（６ａ），（６ｂ）の夫々に捩れ振動軸線を境に区分
される二象限の分極領域（ポーリング領域）（７ａ），
（７ｂ），（８ａ），（８ｂ）を設け、両圧電板（６
ａ），（６ｂ）の対向する一対の分極領域（７ａ），
（７ｂ）においては一方（７ａ）の縮み（ａ）と他方
（７ｂ）の伸び（ｂ）とが交互に生ずるように分極し、
他の一対の分極領域（８ａ），（８ｂ）においては一方
（８ａ）の伸び（ｂ）と他方（８ｂ）の縮み（ａ）とが
交互に生ずるように分極し、上記振動板（３）の他端を
その全長において上記剛体ブロック（２）に連結し、上
記圧電板（６ａ），（６ｂ）の端部は剛体ブロック
（２）に対し非連結状態にしたことを特徴とする捩れ振
動子。 【０００１】
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5257744A JP2538754B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 捩れ振動子 |
| GB9419134A GB2282023B (en) | 1993-09-21 | 1994-09-19 | Liquid detector |
| DE4433679A DE4433679C2 (de) | 1993-09-21 | 1994-09-21 | Schwingungserreger |
| US08/559,719 US5581143A (en) | 1993-09-21 | 1995-11-15 | Twist vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5257744A JP2538754B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 捩れ振動子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0792017A JPH0792017A (ja) | 1995-04-07 |
| JP2538754B2 true JP2538754B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=17310504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5257744A Expired - Lifetime JP2538754B2 (ja) | 1993-09-21 | 1993-09-21 | 捩れ振動子 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5581143A (ja) |
| JP (1) | JP2538754B2 (ja) |
| DE (1) | DE4433679C2 (ja) |
| GB (1) | GB2282023B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| NL1010308C2 (nl) * | 1998-10-13 | 2000-04-17 | Vaf Instr Bv | Piëzo-elektrische viscositeitsmeter. |
| JP4146127B2 (ja) * | 2002-01-16 | 2008-09-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電アクチュエータ及びそれを備えた電子機器 |
| DE102006030657B4 (de) * | 2006-07-03 | 2013-08-08 | Continental Automotive Gmbh | Fluidsensor zur Messung charakteristischer Eigenschaften eines Fluids |
| DE102006031188A1 (de) * | 2006-07-04 | 2008-01-10 | Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg | Vorrichtung zur Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße |
| WO2008053835A1 (fr) * | 2006-11-01 | 2008-05-08 | Panasonic Corporation | Mécanisme piézoélectrique de génération de puissance |
| JP4739359B2 (ja) * | 2008-02-18 | 2011-08-03 | セイコーインスツル株式会社 | 圧電アクチュエータ及びそれを備えた電子機器 |
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| JP2017207409A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | 株式会社村田製作所 | 内容物検知装置 |
| CN117387708B (zh) * | 2023-12-12 | 2024-04-26 | 青岛鼎信通讯科技有限公司 | 一种基于分瓣换能器的超声水表 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE208433C (ja) * | ||||
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| SU686155A1 (ru) * | 1977-01-21 | 1979-09-15 | Предприятие П/Я Г-4173 | Электромеханический преобразователь крутильных колебаний |
| GB2012106B (en) * | 1977-12-06 | 1982-06-23 | Sony Corp | Electro-mechanical transducers |
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