JP2714261B2 - 振動子および振動装置 - Google Patents
振動子および振動装置Info
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- JP2714261B2 JP2714261B2 JP2402159A JP40215990A JP2714261B2 JP 2714261 B2 JP2714261 B2 JP 2714261B2 JP 2402159 A JP2402159 A JP 2402159A JP 40215990 A JP40215990 A JP 40215990A JP 2714261 B2 JP2714261 B2 JP 2714261B2
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- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 30
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/106—Langevin motors
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電気信号に応答して振動
する振動子および前記振動子を用いた振動装置に関す
る。
する振動子および前記振動子を用いた振動装置に関す
る。
【0002】
【従来技術】圧電素子等の振動発生用素子を2枚重ね合
わせ、これら振動発生用素子の上下に振動を受ける導電
性の金属ブロックを設け、導電性のボルト等の締付具に
より上下ブロックを締付け、これにより2枚の振動発生
用素子をブロック間に挾持して構成した振動子が、最近
提案された。
わせ、これら振動発生用素子の上下に振動を受ける導電
性の金属ブロックを設け、導電性のボルト等の締付具に
より上下ブロックを締付け、これにより2枚の振動発生
用素子をブロック間に挾持して構成した振動子が、最近
提案された。
【0003】かかる振動子には、振動子の振動状態を検
出する、例えば圧電素子からなるセンサーが前述の振動
発生用素子と上または下金属ブロックとの間に設けられ
ているが、そのセンサーとしては2枚のセンサーを必要
としていた。
出する、例えば圧電素子からなるセンサーが前述の振動
発生用素子と上または下金属ブロックとの間に設けられ
ているが、そのセンサーとしては2枚のセンサーを必要
としていた。
【0004】ここでかかる従来の振動子について図3を
用いて簡単に説明する。
用いて簡単に説明する。
【0005】導電性の金属ブロック1、3の間には厚み
方向に分極された圧電素子7〜13からなる振動発生用
素子が設けられ、A相を構成する圧電素子7、9には、
アース電極19、23及びA相用電極21を介して交流
電圧が印加され、一方B相を構成する圧電素子11、1
3には、アース電極23、27及びB相用電極25を介
して、前述の交流電圧に比べて電気的に90°位相差の
ある交流電圧が印加されている。
方向に分極された圧電素子7〜13からなる振動発生用
素子が設けられ、A相を構成する圧電素子7、9には、
アース電極19、23及びA相用電極21を介して交流
電圧が印加され、一方B相を構成する圧電素子11、1
3には、アース電極23、27及びB相用電極25を介
して、前述の交流電圧に比べて電気的に90°位相差の
ある交流電圧が印加されている。
【0006】そしてアース電極27と下金属ブロック3
の間には、例えば圧電素子15、17からなる2枚の振
動状態検出用センサーが設けられ、2枚のセンサー1
5、17に挟まれた電極29とアース電極27との間か
ら上下金属ブロックの回転(楕円)振動状態に相応した
電気信号が取り出し得る構成となっている。この従来の
超音波振動子の場合、振動検出用センサーは、図3に示
される様に少なくとも2枚必要となる。
の間には、例えば圧電素子15、17からなる2枚の振
動状態検出用センサーが設けられ、2枚のセンサー1
5、17に挟まれた電極29とアース電極27との間か
ら上下金属ブロックの回転(楕円)振動状態に相応した
電気信号が取り出し得る構成となっている。この従来の
超音波振動子の場合、振動検出用センサーは、図3に示
される様に少なくとも2枚必要となる。
【0007】なぜならば、例えば下側のセンサー17が
存在しないと仮定すると、電極29はボルト5を介して
アース電位の金属ブロック1に電気的に接続されたアー
ス電位の下金属ブロック3に接することになる、アース
電極27と同電位となり、センサー15に生じた電気信
号は出力端27A、29Aから取り出せなくなる。
存在しないと仮定すると、電極29はボルト5を介して
アース電位の金属ブロック1に電気的に接続されたアー
ス電位の下金属ブロック3に接することになる、アース
電極27と同電位となり、センサー15に生じた電気信
号は出力端27A、29Aから取り出せなくなる。
【0008】また逆にセンサー15が存在しないと仮定
すると、電極27、29は短絡状態となり、センサー1
7の出力信号は出力端27A、29Aから取り出せな
い。一方このセンサー15を取り除いた状態において、
前述の短絡状態とならない様に電極29を下側の金属ブ
ロック3に接触させ、電極27、29でセンサー17を
挾持した場合には、センサー17が存在しない場合と同
様の理由により、両電極27、29は同電位となる為に
センサー17の出力信号は取り出せない。
すると、電極27、29は短絡状態となり、センサー1
7の出力信号は出力端27A、29Aから取り出せな
い。一方このセンサー15を取り除いた状態において、
前述の短絡状態とならない様に電極29を下側の金属ブ
ロック3に接触させ、電極27、29でセンサー17を
挾持した場合には、センサー17が存在しない場合と同
様の理由により、両電極27、29は同電位となる為に
センサー17の出力信号は取り出せない。
【0009】以上の様に、従来の振動子の場合には、少
なくとも2枚のセンサーを必要とし、振動子が高価とな
る欠点があった。
なくとも2枚のセンサーを必要とし、振動子が高価とな
る欠点があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は安価な
振動子を提供せんとするものである。
振動子を提供せんとするものである。
【0011】本発明の他の目的は振動状態を簡単な構成
で検出可能とする振動子および振動子を用いた振動装置
を提供することにある。
で検出可能とする振動子および振動子を用いた振動装置
を提供することにある。
【0012】本発明の更に他の目的は、金属ブロックに
設けられた電気−機械エネルギー変換素子に電気信号を
印加することによって前記ブロックの異なる複数の平面
内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時間的に所定の
位相差をたせることにより、前記ブロックの表面に回転
運動を生じさせ、その一端が前記ブロックと作用的に係
合した加圧部材からの付勢力により移動体を前記ブロッ
クに圧接係合し、前記回転運動により前記移動体を摩擦
駆動する形式の超音波振動型モータであって、安価な振
動型モータを提供せんとするものである。
設けられた電気−機械エネルギー変換素子に電気信号を
印加することによって前記ブロックの異なる複数の平面
内に振動を励起させ、かつ夫々の振動に時間的に所定の
位相差をたせることにより、前記ブロックの表面に回転
運動を生じさせ、その一端が前記ブロックと作用的に係
合した加圧部材からの付勢力により移動体を前記ブロッ
クに圧接係合し、前記回転運動により前記移動体を摩擦
駆動する形式の超音波振動型モータであって、安価な振
動型モータを提供せんとするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は電極を
介して供給される電気信号に応答して振動を発生する電
気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネル
ギー変換素子を挾持し、前記信号に応じた振動を発生す
る複数の導電性ブロックと、前記ブロックに圧接され、
前記ブロックの振動状態に応じた検出信号を発生する機
械−電気エネルギー変換素子と、前記複数のブロックを
締結する締結部材と、を有し、前記複数のブロック間を
絶縁すると共に、異なる電位となるようにした振動子を
特徴とする。請求項2の発明は振動を発生する振動子
と、前記振動子の振動により移動する接触体と、前記接
触体の移動により駆動される被駆動体を有する振動装置
において、前記振動子は、電極を介して供給される電気
信号に応答して振動を発生する電気−機械エネルギー変
換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子を挟持
し、前記信号に応じた振動を発生する複数の導電性ブロ
ックと、前記ブロックに圧接され、前記ブロックの振動
状態に応じた検出信号を発生する機械−電気エネルギー
変換素子と、前記複数のブロックを締結する締結部材
と、を有し、前記複数のブロック間を絶縁すると共に、
異なる電位となるようにした振動装置を特徴とする。
介して供給される電気信号に応答して振動を発生する電
気−機械エネルギー変換素子と、前記電気−機械エネル
ギー変換素子を挾持し、前記信号に応じた振動を発生す
る複数の導電性ブロックと、前記ブロックに圧接され、
前記ブロックの振動状態に応じた検出信号を発生する機
械−電気エネルギー変換素子と、前記複数のブロックを
締結する締結部材と、を有し、前記複数のブロック間を
絶縁すると共に、異なる電位となるようにした振動子を
特徴とする。請求項2の発明は振動を発生する振動子
と、前記振動子の振動により移動する接触体と、前記接
触体の移動により駆動される被駆動体を有する振動装置
において、前記振動子は、電極を介して供給される電気
信号に応答して振動を発生する電気−機械エネルギー変
換素子と、前記電気−機械エネルギー変換素子を挟持
し、前記信号に応じた振動を発生する複数の導電性ブロ
ックと、前記ブロックに圧接され、前記ブロックの振動
状態に応じた検出信号を発生する機械−電気エネルギー
変換素子と、前記複数のブロックを締結する締結部材
と、を有し、前記複数のブロック間を絶縁すると共に、
異なる電位となるようにした振動装置を特徴とする。
【0014】
【実施例】図1は本発明を適用した振動型モータの一実
施例の分解斜視図で、図3と同一機能を有する部材には
図3の符号と同一符号を付し、対応関係を分かり易くし
た。
施例の分解斜視図で、図3と同一機能を有する部材には
図3の符号と同一符号を付し、対応関係を分かり易くし
た。
【0015】また図2は図1に示すモータの断面図を示
している。
している。
【0016】図1、2に示す実施例と図3に示す例との
差異は、PZT等で構成される、機械−電気エネルギー
変換素子としての圧電素子17(図3参照)を省き、そ
の代わりに上金属ブロック1と下金属ブロック3とを電
気的に絶縁する為の絶縁体としての絶縁ワッシャ31を
設けた点である。
差異は、PZT等で構成される、機械−電気エネルギー
変換素子としての圧電素子17(図3参照)を省き、そ
の代わりに上金属ブロック1と下金属ブロック3とを電
気的に絶縁する為の絶縁体としての絶縁ワッシャ31を
設けた点である。
【0017】図1、2において、1は中間部がくびれ、
また中心には導電性のボルト5のネジ部5Aと螺合する
ネジ穴1Aを有する導電性の上金属ブロックで、上面に
はロータ33の摺動部33Aと圧接係合する摺動部1B
が設けられる。
また中心には導電性のボルト5のネジ部5Aと螺合する
ネジ穴1Aを有する導電性の上金属ブロックで、上面に
はロータ33の摺動部33Aと圧接係合する摺動部1B
が設けられる。
【0018】3は径の異なる2つの穴3A、3Bを有す
る、導電性の下金属ブロックである。この穴3A、3B
の径はブロック3とボルト5とが接触しないように、ボ
ルト5の基部5B、中間部5Cの夫々の径より大きい径
となっている。
る、導電性の下金属ブロックである。この穴3A、3B
の径はブロック3とボルト5とが接触しないように、ボ
ルト5の基部5B、中間部5Cの夫々の径より大きい径
となっている。
【0019】5は前述の5A、5B、5Cを有すると共
に、その端部にはナット41と螺合するネジ部5Dを有
する図1に示す様な形状のボルト、
に、その端部にはナット41と螺合するネジ部5Dを有
する図1に示す様な形状のボルト、
【0020】7〜13は、例えばPZTで構成される、
電気−機械エネルギー変換素子としての中空円形状の圧
電素子で、圧電素子7、9はA相を構成し、また圧電素
子11、13はB相を構成する。尚、該実施例では、A
相、B相夫々の相が2枚の圧電素子で構成されるが、各
相の圧電素子は1枚だけであっても良い。
電気−機械エネルギー変換素子としての中空円形状の圧
電素子で、圧電素子7、9はA相を構成し、また圧電素
子11、13はB相を構成する。尚、該実施例では、A
相、B相夫々の相が2枚の圧電素子で構成されるが、各
相の圧電素子は1枚だけであっても良い。
【0021】前述の各圧電素子は7〜13の中空部の径
はボルト5の中間部5Cの外径より大きく、また中心線
を挟んで図示の様な極性であって、かつまた厚み方向に
分極されている。
はボルト5の中間部5Cの外径より大きく、また中心線
を挟んで図示の様な極性であって、かつまた厚み方向に
分極されている。
【0022】15は超音波振動子を構成する金属ブロッ
ク1、3の振動状態を検出するために機械−電気エネル
ギー変換素子としての圧電素子で形成されたセンサー
で、センサー15の中空部の径もセンサー15がボルト
5に接触しないようにボルト5の中間部5Cの外径より
大きい。
ク1、3の振動状態を検出するために機械−電気エネル
ギー変換素子としての圧電素子で形成されたセンサー
で、センサー15の中空部の径もセンサー15がボルト
5に接触しないようにボルト5の中間部5Cの外径より
大きい。
【0023】19、21、23は圧電素子7、9に電源
43より、例えば20[KHz]程度の交流電圧を供給
する電極、23、25、27は電源43から出力される
交流電圧とは位相差があり、かつ例えば20[KHz]
程度の交流電圧を電源45より圧電素子11、13に供
給する電極である。なお、アース電極23は、ボルト5
の中間部5Cを介してアース電極27に電気的に接続さ
れている。
43より、例えば20[KHz]程度の交流電圧を供給
する電極、23、25、27は電源43から出力される
交流電圧とは位相差があり、かつ例えば20[KHz]
程度の交流電圧を電源45より圧電素子11、13に供
給する電極である。なお、アース電極23は、ボルト5
の中間部5Cを介してアース電極27に電気的に接続さ
れている。
【0024】27、29は振動体としての金属ブロック
1、3の振動に応じたセンサー15からの電気信号を出
力端子27A、29Aに出力する電極である。
1、3の振動に応じたセンサー15からの電気信号を出
力端子27A、29Aに出力する電極である。
【0025】出力端子27A、29Aはセンサー15か
らの出力信号を不図示の振動子制御回路に伝達するもの
である。
らの出力信号を不図示の振動子制御回路に伝達するもの
である。
【0026】31は導電性ボルト5の上面5Eと下金属
ブロック3の下面との間に設けられ、下金属ブロック3
と上金属ブロック1とがボルト5を介して短絡状態、即
ち同電位となることを防止する絶縁部材としての絶縁ワ
ッシャで、図2に示す様にボルト5の中間部5Cの外径
より大きな径を有する孔を有している。
ブロック3の下面との間に設けられ、下金属ブロック3
と上金属ブロック1とがボルト5を介して短絡状態、即
ち同電位となることを防止する絶縁部材としての絶縁ワ
ッシャで、図2に示す様にボルト5の中間部5Cの外径
より大きな径を有する孔を有している。
【0027】33は振動子としての金属ブロック1、3
が供給される交流電圧に応答して振動した時に回転する
中空ロータ、37は出力部材35を介してロータ35に
接した軸受、35Aは出力部材35の端部に設けられた
振動型モータの出力取出ギヤで、不図示の撮影レンズ駆
動用ヘリコイドネジに係合している。47、49はモー
タ固定部材43と中間部材39との間に設けられ、中間
部材39、軸受37、出力部材35を介してロータ33
を振動子としての上金属ブロック1に圧接させるバネで
ある。
が供給される交流電圧に応答して振動した時に回転する
中空ロータ、37は出力部材35を介してロータ35に
接した軸受、35Aは出力部材35の端部に設けられた
振動型モータの出力取出ギヤで、不図示の撮影レンズ駆
動用ヘリコイドネジに係合している。47、49はモー
タ固定部材43と中間部材39との間に設けられ、中間
部材39、軸受37、出力部材35を介してロータ33
を振動子としての上金属ブロック1に圧接させるバネで
ある。
【0028】つぎに上記構成にかかる振動型モータの動
作について説明する。
作について説明する。
【0029】電極19〜27を介して電源43、45か
ら交流電圧がA相、B相用圧電素子7〜13に供給され
ると、圧電素子7〜13に生じた振動によって金属ブロ
ック1、3の2つの平面内に振動が励起され、またこれ
ら振動が、夫々の交流電圧間に位相差があることによっ
て時間的に所定の位相差を有している為に金属ブロック
1、3の表面には回転運動が生じる。その為に振動子を
構成する金属ブロック1に圧接係合した接触体としての
ロータ33は回転運動をする。
ら交流電圧がA相、B相用圧電素子7〜13に供給され
ると、圧電素子7〜13に生じた振動によって金属ブロ
ック1、3の2つの平面内に振動が励起され、またこれ
ら振動が、夫々の交流電圧間に位相差があることによっ
て時間的に所定の位相差を有している為に金属ブロック
1、3の表面には回転運動が生じる。その為に振動子を
構成する金属ブロック1に圧接係合した接触体としての
ロータ33は回転運動をする。
【0030】この結果、出力ギヤ35Aより回転出力が
取り出され、カメラのヘリコイドネジは移動して、撮影
レンズは移動するものである。
取り出され、カメラのヘリコイドネジは移動して、撮影
レンズは移動するものである。
【0031】次にセンサー15の出力信号について説明
する。
する。
【0032】アース電極19に接触した金属ブロック1
はアース電位となるが、下金属ブロック3は絶縁ワッシ
ャ31により電極19と同電位であるアース電位になら
ないので、下金属ブロック3に接触した電極29もアー
ス電位ではない。
はアース電位となるが、下金属ブロック3は絶縁ワッシ
ャ31により電極19と同電位であるアース電位になら
ないので、下金属ブロック3に接触した電極29もアー
ス電位ではない。
【0033】従って、センサー15より出力されて、振
動子1、3の振動状態に応じた電気信号が電極27、2
9を介して出力端子27A、29Aより出力されるもの
である。
動子1、3の振動状態に応じた電気信号が電極27、2
9を介して出力端子27A、29Aより出力されるもの
である。
【0034】以上の様に本実施例によれば、絶縁ワッシ
ャ31により上、下金属ブロックの電位を異ならしたの
で、1個のセンサー15だけを用いても振動型モータの
振動子の振動状態を検出できるものである。
ャ31により上、下金属ブロックの電位を異ならしたの
で、1個のセンサー15だけを用いても振動型モータの
振動子の振動状態を検出できるものである。
【0035】つぎに本発明を適用した振動型モータの他
の実施例について説明する。
の実施例について説明する。
【0036】図4は本発明の第2実施例にかかる振動型
モータの分解斜視図で、第1実施例の場合は絶縁ワッシ
ャ31を用いて両金属ブロック1、3が同電位となるこ
とを防止したが、該第2実施例はこのワッシャ31を用
いない例である。即ち、第1実施例ではボルト5は導電
性の金属のボルトであったが、図4に示す実施例は、絶
縁性材料、例えばジルコニアによって作られたボルト5
0を用いた例である。なお他の機素は第1実4施例のも
のと、同一であるので、同符号を付してその説明を省略
する。
モータの分解斜視図で、第1実施例の場合は絶縁ワッシ
ャ31を用いて両金属ブロック1、3が同電位となるこ
とを防止したが、該第2実施例はこのワッシャ31を用
いない例である。即ち、第1実施例ではボルト5は導電
性の金属のボルトであったが、図4に示す実施例は、絶
縁性材料、例えばジルコニアによって作られたボルト5
0を用いた例である。なお他の機素は第1実4施例のも
のと、同一であるので、同符号を付してその説明を省略
する。
【0037】また図5、図6は、ボルト5としては、第
1実施例同様導電性のボルトを用いるが、ボルト5のネ
ジ部5Aの表面に絶縁塗料を貼布してボルト5と上金属
ブロック1とを電気的に絶縁し、またロータ33、出力
部材35、軸受37、ボルト5等を介して、上、下金属
ブロック1、3が電気的に短絡することを防止する為に
第1実施例に示した固定部材43(図2参照)を絶縁性
のセラミック等で構成した例である。
1実施例同様導電性のボルトを用いるが、ボルト5のネ
ジ部5Aの表面に絶縁塗料を貼布してボルト5と上金属
ブロック1とを電気的に絶縁し、またロータ33、出力
部材35、軸受37、ボルト5等を介して、上、下金属
ブロック1、3が電気的に短絡することを防止する為に
第1実施例に示した固定部材43(図2参照)を絶縁性
のセラミック等で構成した例である。
【0038】なお図5、6に示した実施例における他の
機素は第1実施例のものと同一であるので同一符号を付
してその説明を省く。
機素は第1実施例のものと同一であるので同一符号を付
してその説明を省く。
【0039】以上の様に本発明は、振動子を構成する複
数の導電性ブロック間を絶縁すると共に、異なる電位と
なるようにしたので、前記ブロックの振動検出用の機械
−電気エネルギー変換機構の構造を簡単にすることがで
き安価で小型化された振動子および振動子を用いた振動
装置を提供することができる。
数の導電性ブロック間を絶縁すると共に、異なる電位と
なるようにしたので、前記ブロックの振動検出用の機械
−電気エネルギー変換機構の構造を簡単にすることがで
き安価で小型化された振動子および振動子を用いた振動
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した振動型モータの部分分解斜視
図である。
図である。
【図2】図1に示したモータ断面図である。
【図3】従来の振動型モータの分解斜視図である。
【図4】本発明を適用した振動型モータの第2実施例の
部分分解斜視図である。
部分分解斜視図である。
【図5】本発明の第3実施例にかかる振動型モータの部
分分解斜視図である。
分分解斜視図である。
【図6】図5に示したモータの断面図である。
5AI 絶縁塗料 31 絶縁ワッシャ 43AA 絶縁性固定部材 50 絶縁性ボルト
Claims (2)
- 【請求項1】 電極を介して供給される電気信号に応答
して振動を発生する電気−機械エネルギー変換素子と、
前記電気−機械エネルギー変換素子を挟持し、前記信号
に応じた振動を発生する複数の導電性ブロックと、前記
ブロックに圧接され、前記ブロックの振動状態に応じた
検出信号を発生する機械−電気エネルギー変換素子と、
前記複数のブロックを締結する締結部材と、を有し、前
記複数のブロック間を絶縁すると共に、異なる電位とな
るようにしたことを特徴とする振動子。 - 【請求項2】 振動を発生する振動子と、前記振動子の
振動により移動する接触体と、前記接触体の移動により
駆動される被駆動体を有する振動装置において、前記振
動子は、電極を介して供給される電気信号に応答して振
動を発生する電気−機械エネルギー変換素子と、前記電
気−機械エネルギー変換素子を挟持し、前記信号に応じ
た振動を発生する複数の導電性ブロックと、前記ブロッ
クに圧接され、前記ブロックの振動状態に応じた検出信
号を発生する機械−電気エネルギー変換素子と、前記複
数のブロックを締結する締結部材と、を有し、前記複数
のブロック間を絶縁すると共に、異なる電位となるよう
にしたことを特徴とする振動装置。
Priority Applications (2)
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