JP2558467B2 - 回転駆動体 - Google Patents
回転駆動体Info
- Publication number
- JP2558467B2 JP2558467B2 JP62140246A JP14024687A JP2558467B2 JP 2558467 B2 JP2558467 B2 JP 2558467B2 JP 62140246 A JP62140246 A JP 62140246A JP 14024687 A JP14024687 A JP 14024687A JP 2558467 B2 JP2558467 B2 JP 2558467B2
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- Japan
- Prior art keywords
- annular
- piezoelectric
- alternating voltage
- divided
- vibrating element
- Prior art date
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、振動波モータ等に適用される振動素子を用
いた回転駆動体に関する。
いた回転駆動体に関する。
＜従来技術＞ 円環状振動素子を用いた回転駆動体は、特開昭58−14
8682及び特開昭59−96882号等が開示されている。
8682及び特開昭59−96882号等が開示されている。
これらのものは、いずれも複数の電歪素子を円環状に
組合わせて夫々を周方向に分極し、交番電圧の印加によ
り、その端面に周方向へ位相差的に励振して該端面に進
行波を生じさせ、該端面に接触したスライダーを回転さ
せてなるものである。
組合わせて夫々を周方向に分極し、交番電圧の印加によ
り、その端面に周方向へ位相差的に励振して該端面に進
行波を生じさせ、該端面に接触したスライダーを回転さ
せてなるものである。
ところでこのものは、周方向に夫々分極した複数の電
歪素子を円環状に配設する必要があり、構造が複雑とな
る欠点があった。
歪素子を円環状に配設する必要があり、構造が複雑とな
る欠点があった。
また一方では、特開昭61−142976号に開示されるよう
に、電歪素子又は磁歪素子からなる円環状振動素子を上
下方向に分極し、その上下面に電極を設けて、上下いず
れかの電極のうち、一方の電極を分割し、各分割電極に
所定の時間的位相がずれた交番電圧を印加してなるもの
が提案された。
に、電歪素子又は磁歪素子からなる円環状振動素子を上
下方向に分極し、その上下面に電極を設けて、上下いず
れかの電極のうち、一方の電極を分割し、各分割電極に
所定の時間的位相がずれた交番電圧を印加してなるもの
が提案された。
＜発明が解決しようとする問題点＞ ところで、前記各構成のものは、いずれも進行波を利
用するものであった。
用するものであった。
本発明は、二次以上のｎ次の縦波を発生する円環状振
動素子を用いた回転駆動体にあって、円環状振動素子で
発生する定在波から回転力を取り出し得る新たな回転駆
動体の提供を目的とするものである。
動素子を用いた回転駆動体にあって、円環状振動素子で
発生する定在波から回転力を取り出し得る新たな回転駆
動体の提供を目的とするものである。
＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、二次以上のｎ次の縦波を発生する円環状振
動素子の、その各ノード位置間の最大振巾位置から、同
じ周方向へ偏位した位置に、圧電積層体を、積層方向を
厚み方向に一致させて夫々配設して、その端部に被駆動
体を接触させ、各圧電積層体に円環状振動素子に対して
二倍の周期の交番電圧を印加するようにしたことを特徴
とするものである。
動素子の、その各ノード位置間の最大振巾位置から、同
じ周方向へ偏位した位置に、圧電積層体を、積層方向を
厚み方向に一致させて夫々配設して、その端部に被駆動
体を接触させ、各圧電積層体に円環状振動素子に対して
二倍の周期の交番電圧を印加するようにしたことを特徴
とするものである。
かかる手段にあって、二次以上のｎ次の縦波を発生す
る円環状振動素子は、例えば、円環状電歪素子又は磁歪
素子の上下面に設けた電極のいずれかのうち、一方の電
極を2n等分すると共に、隣接する分割電極の分極方向が
互いに逆向きとなるように厚み方向に分極し、各分割電
極を周方向に夫々２π/nの時間的位相がずれた交番電圧
を印加することにより構成し得る。
る円環状振動素子は、例えば、円環状電歪素子又は磁歪
素子の上下面に設けた電極のいずれかのうち、一方の電
極を2n等分すると共に、隣接する分割電極の分極方向が
互いに逆向きとなるように厚み方向に分極し、各分割電
極を周方向に夫々２π/nの時間的位相がずれた交番電圧
を印加することにより構成し得る。
またこの、ｎ次（２≦ｎ）の縦波は、円環状振動素子
の内外面に電極を設け、その一面を分割電極として、こ
れに所定位相の交番電圧を印加することによっても励振
できる。その他、円環状振動素子を非分割としても、所
定周波数の電圧を印加することにより振動を発生させる
ことは可能である。
の内外面に電極を設け、その一面を分割電極として、こ
れに所定位相の交番電圧を印加することによっても励振
できる。その他、円環状振動素子を非分割としても、所
定周波数の電圧を印加することにより振動を発生させる
ことは可能である。
＜作用＞ 本発明の作動原理を説明する。
円環状振動素子ｒの代表的振動モードのひとつに円環
特有の、エクステンションモードと呼ばれる周方向の縦
波がある。その縦波がｎ＝２（二次）である場合につい
て説明する。
特有の、エクステンションモードと呼ばれる周方向の縦
波がある。その縦波がｎ＝２（二次）である場合につい
て説明する。
円環状振動素子ｒには各ノードｘ位置間あって、四箇
所に最大振巾が発生するが、この位置ｙから、時計方向
へ偏位した位置o1は、二次の振動により、第１図イのよ
うに、該円環状振動素子ｒが正円状から楕円状となると
き、ベクトルp1（p2）の方向に作動する。このベクトル
p1（p2）は夫々時計方向の回転分力を有する。
所に最大振巾が発生するが、この位置ｙから、時計方向
へ偏位した位置o1は、二次の振動により、第１図イのよ
うに、該円環状振動素子ｒが正円状から楕円状となると
き、ベクトルp1（p2）の方向に作動する。このベクトル
p1（p2）は夫々時計方向の回転分力を有する。
またこの楕円状から、正円状に復動するときには、前
記ベクトルp1（p2）と逆方向の作動を生ずるが、正円状
から、第１図ロの縦方向の楕円状となるときには、ベク
トルp1（p2）と90゜方向が異なるベクトルp2（p1）が生
じ、これも、時計方向の回転分力を有する。
記ベクトルp1（p2）と逆方向の作動を生ずるが、正円状
から、第１図ロの縦方向の楕円状となるときには、ベク
トルp1（p2）と90゜方向が異なるベクトルp2（p1）が生
じ、これも、時計方向の回転分力を有する。
そこで、位置o1に圧電積層体ｓを配設するとともに、
かかる振動の発生に対応し、時計方向の回転成分を保有
するときに同期して、前記圧電積層体ｓを伸張し、被駆
動体に圧接させると、この回転成分が被駆動体に作用し
回転力を与えることとなる。このため、この同期制御に
対応して圧電積層体には、円環状振動素子ｒに対して二
倍周期のEsin 2ωｔの交番電圧が印加されることとな
る。
かかる振動の発生に対応し、時計方向の回転成分を保有
するときに同期して、前記圧電積層体ｓを伸張し、被駆
動体に圧接させると、この回転成分が被駆動体に作用し
回転力を与えることとなる。このため、この同期制御に
対応して圧電積層体には、円環状振動素子ｒに対して二
倍周期のEsin 2ωｔの交番電圧が印加されることとな
る。
尚、反時計方向の回転力を発生させる場合には、その
電圧印加タイミングを反転させて−Esin 2ωｔとする
か、最大振巾位置ｙから反時計方向に偏位した位置o2に
圧電積層体ｓを配置すればよい。
電圧印加タイミングを反転させて−Esin 2ωｔとする
か、最大振巾位置ｙから反時計方向に偏位した位置o2に
圧電積層体ｓを配置すればよい。
＜実施例＞ 添付図面は、本発明の実施例を示す。
第２〜４図について、円環状振動素子１は、PZT等の
セラミック電歪素子からなるものであって、一面に全面
電極２を、他面に四等分域して夫々に分割電極3a,3b,3
a,3bを設け、さらに隣接する分域の分極方向が互いに逆
向きとなるように厚み方向に分極処理している。また分
割電極3a,3a,3b,3bの分割位置に対応する全面電極２上
の部分面には、絶縁層を介して、圧電積層体5a,5bが、
その積層方向を円環状振動素子１の厚み方向と一致させ
て固定している。前記圧電積層体5aは、円環状振動素子
１の振動のノード位置ｘ間にある最大振巾位置ｙから、
時計方向に偏位し、圧電積層体5bは、最大振巾位置ｙか
ら、反時計方向に偏位した位置としており、その端面を
被駆動体10に当接する。
セラミック電歪素子からなるものであって、一面に全面
電極２を、他面に四等分域して夫々に分割電極3a,3b,3
a,3bを設け、さらに隣接する分域の分極方向が互いに逆
向きとなるように厚み方向に分極処理している。また分
割電極3a,3a,3b,3bの分割位置に対応する全面電極２上
の部分面には、絶縁層を介して、圧電積層体5a,5bが、
その積層方向を円環状振動素子１の厚み方向と一致させ
て固定している。前記圧電積層体5aは、円環状振動素子
１の振動のノード位置ｘ間にある最大振巾位置ｙから、
時計方向に偏位し、圧電積層体5bは、最大振巾位置ｙか
ら、反時計方向に偏位した位置としており、その端面を
被駆動体10に当接する。
この圧電積層体5a,5bは、多数の圧電素子板を夫々が
電気的並列状となるようにして積層してなるものであ
り、電圧印加すると、各圧電素子の歪が重畳した伸縮運
動を生ずる。
電気的並列状となるようにして積層してなるものであ
り、電圧印加すると、各圧電素子の歪が重畳した伸縮運
動を生ずる。
そして、第3,5図に示すように、対向する分割電極3a,
3aにE1 sin ωｔの交番電圧を、他の対向する分割電極3
b,3bに−E1 sin ωｔの交番電圧を夫々接続することに
より、周方向にπの時間的位相がずれた正弦波の交番電
圧を印加するとともに、圧電積層体5a,5bのいずれかにE
2 sin 2ωｔの交番電圧を印加する。
3aにE1 sin ωｔの交番電圧を、他の対向する分割電極3
b,3bに−E1 sin ωｔの交番電圧を夫々接続することに
より、周方向にπの時間的位相がずれた正弦波の交番電
圧を印加するとともに、圧電積層体5a,5bのいずれかにE
2 sin 2ωｔの交番電圧を印加する。
かかる構成にあって、被駆動体10を時計方向に回転さ
せる場合には、圧電積層体5aにE2 sin 2ωｔの電圧を印
加する。これにより、圧電積層体5aの位置に円環状振動
素子１の二次振動に伴ってベクトルp1,p2が作用し、該
位置に時計方向の回転成分が発生したとき（第５図ベク
トルの変化I,III）に、該圧電積層体5aが伸張し、被駆
動体10に圧接する。また、反時計方向の回転成分が発生
したとき（第５図ベクトルの変化II,IV）に収縮して、
圧接が解除される。このため、被駆動体10には時計方向
の回動量のみが与えられることとなる。
せる場合には、圧電積層体5aにE2 sin 2ωｔの電圧を印
加する。これにより、圧電積層体5aの位置に円環状振動
素子１の二次振動に伴ってベクトルp1,p2が作用し、該
位置に時計方向の回転成分が発生したとき（第５図ベク
トルの変化I,III）に、該圧電積層体5aが伸張し、被駆
動体10に圧接する。また、反時計方向の回転成分が発生
したとき（第５図ベクトルの変化II,IV）に収縮して、
圧接が解除される。このため、被駆動体10には時計方向
の回動量のみが与えられることとなる。
被駆動体10を反時計方向に回転させる場合には、前記
圧電積層体5aへの電圧印加を中止し、圧電積層体5bに同
様の電圧印加をすればよい。前記圧電積層体5aに、−E2
sin 2ωｔの交番電圧を印加しても、反時計方向の回動
を達成させることができる。
圧電積層体5aへの電圧印加を中止し、圧電積層体5bに同
様の電圧印加をすればよい。前記圧電積層体5aに、−E2
sin 2ωｔの交番電圧を印加しても、反時計方向の回動
を達成させることができる。
さらには、圧電積層体5aにE2 sin 2ωｔの電圧を、圧
電積層体5bに−E2 sin 2ωｔの電圧を印加することによ
り、協働して被駆動体10の時計方向回動を生じさせるこ
とができ、かつ、これを反転させることにより、同じく
反時計方向の回転を生じさせることができる。かかる、
駆動形態を採用すれば、駆動力を向上させることが可能
となる。
電積層体5bに−E2 sin 2ωｔの電圧を印加することによ
り、協働して被駆動体10の時計方向回動を生じさせるこ
とができ、かつ、これを反転させることにより、同じく
反時計方向の回転を生じさせることができる。かかる、
駆動形態を採用すれば、駆動力を向上させることが可能
となる。
尚、分割電極または圧電積層体に印加される交番電圧
は、その作動に対応した矩形パルス波であってもよい。
は、その作動に対応した矩形パルス波であってもよい。
＜発明の効果＞ 本発明は上述したように、円環状振動素子に発生する
定在波によって、被駆動体を周方向に回動することがで
きたものであり、新しい方式によって被駆動体の回動が
可能となり、この種回転駆動体の応用範囲を増大し得る
優れた効果がある。
定在波によって、被駆動体を周方向に回動することがで
きたものであり、新しい方式によって被駆動体の回動が
可能となり、この種回転駆動体の応用範囲を増大し得る
優れた効果がある。
添付図面は本発明の実施例を示し、第１図イ，ロは円環
状振動子の二次振動を示す説明図、第２図は円環状振動
子１の平面図、第３図は同下面からみた斜視図、第４図
は同側面図、第５図はタイミングチャート図である。 r;円環状振動素子、s;圧電積層体、x;ノード位置、y;最
大振巾位置、o1,o2;偏位位置、p1,p2;ベクトル、1;円環
状振動素子、2;アース側電極、3a,3b;分割電極、5a,5b;
圧電積層体、10;被駆動体
状振動子の二次振動を示す説明図、第２図は円環状振動
子１の平面図、第３図は同下面からみた斜視図、第４図
は同側面図、第５図はタイミングチャート図である。 r;円環状振動素子、s;圧電積層体、x;ノード位置、y;最
大振巾位置、o1,o2;偏位位置、p1,p2;ベクトル、1;円環
状振動素子、2;アース側電極、3a,3b;分割電極、5a,5b;
圧電積層体、10;被駆動体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 道幸 名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日本特 殊陶業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−181676（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】二次以上のｎ次の縦波を発生する円環状振
動素子の、その各ノード位置間の最大振巾位置から、同
じ周方向へ偏位した位置に、圧電積層体を、積層方向を
厚み方向に一致させて夫々配設して、その端部に被駆動
体を接触させ、各圧電積層体に円環状振動素子に対して
二倍の周期の交番電圧を印加するようにしたことを特徴
とする回転駆動体。 - 【請求項２】円環状電歪素子又は磁歪素子を上下方向に
分極し、その上下面に設けた電極のいずれかのうち、一
方の電極を2n等分し、各分割電極を周方向に夫々２π/n
の時間的位相がずれた交番電圧を印加することにより、
円環状振動素子にｎ次の縦波を発生するようにした特許
請求の範囲第１項記載の回転駆動体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140246A JP2558467B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 回転駆動体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62140246A JP2558467B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 回転駆動体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63305768A JPS63305768A (ja) | 1988-12-13 |
| JP2558467B2 true JP2558467B2 (ja) | 1996-11-27 |
Family
ID=15264314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62140246A Expired - Lifetime JP2558467B2 (ja) | 1987-06-03 | 1987-06-03 | 回転駆動体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2558467B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3939419A1 (de) * | 1989-11-29 | 1991-06-06 | Licentia Gmbh | Mehrflaechensensorsteuerung fuer einen wanderwellenmotor |
-
1987
- 1987-06-03 JP JP62140246A patent/JP2558467B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63305768A (ja) | 1988-12-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070905 Year of fee payment: 11 |