JP2722206B2 - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
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- JP2722206B2 JP2722206B2 JP63164571A JP16457188A JP2722206B2 JP 2722206 B2 JP2722206 B2 JP 2722206B2 JP 63164571 A JP63164571 A JP 63164571A JP 16457188 A JP16457188 A JP 16457188A JP 2722206 B2 JP2722206 B2 JP 2722206B2
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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、内外面に電極を設けた中空円筒型の圧電体
振動子を使用した超音波駆動装置に関する。
振動子を使用した超音波駆動装置に関する。
［従来技術］ この種の駆動装置として、本出願人は中空円筒形の圧
電体振動子の内外面に電極を接着し、これらの電極を圧
電体振動子の内外面において縦方向に２つに分割し、内
外面の分割線の位置を互いにずらして設けた超音波駆動
装置を提案した（特願昭62−180254号参照）。
電体振動子の内外面に電極を接着し、これらの電極を圧
電体振動子の内外面において縦方向に２つに分割し、内
外面の分割線の位置を互いにずらして設けた超音波駆動
装置を提案した（特願昭62−180254号参照）。
この超音波駆動装置では、外側の電極と内側の電極を
任意に組合わせて、内外面の電極間に交流電圧を印加す
ると、圧電体振動子の端面または側面に組合わせた被駆
動体が可逆転するというものである。
任意に組合わせて、内外面の電極間に交流電圧を印加す
ると、圧電体振動子の端面または側面に組合わせた被駆
動体が可逆転するというものである。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この超音波駆動装置では、内外面の電
極を分割するために、小さな圧電体振動子では電極の分
割作業が困難であるという問題があった。
極を分割するために、小さな圧電体振動子では電極の分
割作業が困難であるという問題があった。
本発明は、内外面の電極を全く分割することなく、内
外面の電極間に円筒形の圧電体振動子の高さ方向または
周方向の共振周波数を持つ交流電圧を印加することによ
り、圧電体振動子の側面または端面に組合わせた被駆動
体を一方向に回転することができる超音波駆動装置を提
供することを目的とするものである。
外面の電極間に円筒形の圧電体振動子の高さ方向または
周方向の共振周波数を持つ交流電圧を印加することによ
り、圧電体振動子の側面または端面に組合わせた被駆動
体を一方向に回転することができる超音波駆動装置を提
供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の超音波駆動装置
では、中空円筒形の圧電体振動子の内面及び外面に電極
を設け、該電極間に前記圧電体振動子の高さ方向の共振
周波数（fh）または円周方向の共振周波数（fc）を持つ
交流電圧を印加し、前記圧電体振動子の端面または側面
に被駆動体を組合わせてなる超音波駆動装置において、
前記円筒形圧電体振動子の高さをｈ、圧電体振動子の厚
みの中心から円筒の中心の間の半径をｒとしたとき、 ｛但し、ｎ＝１（＝1/2波長）、２（＝１波長）、３
（＝3/2波長）、…、ｍ＝２（＝１波長）、４（２波
長）、６（＝３波長）、…｝となるように前記圧電体振
動子を構成するものである。
では、中空円筒形の圧電体振動子の内面及び外面に電極
を設け、該電極間に前記圧電体振動子の高さ方向の共振
周波数（fh）または円周方向の共振周波数（fc）を持つ
交流電圧を印加し、前記圧電体振動子の端面または側面
に被駆動体を組合わせてなる超音波駆動装置において、
前記円筒形圧電体振動子の高さをｈ、圧電体振動子の厚
みの中心から円筒の中心の間の半径をｒとしたとき、 ｛但し、ｎ＝１（＝1/2波長）、２（＝１波長）、３
（＝3/2波長）、…、ｍ＝２（＝１波長）、４（２波
長）、６（＝３波長）、…｝となるように前記圧電体振
動子を構成するものである。
［作用］ 本発明の超音波駆動装置では、圧電体振動子の内外面
の電極に、例えば圧電体振動子の高さ方向のｎ波長の共
振周波数fhを持つ交流電圧を印加すると、圧電体振動子
の円筒の高さｈと半径ｒの比が上記の関係を持つことに
より、円周方向にｍ波長の共振を発生し、高さ方向の共
振と円周方向の共振によって圧電体振動子の端面または
側面に一方向に進行する進行波が発生するので、被駆動
体を圧電体振動子の端面または側面に組合わせると、被
駆動体が回転する。
の電極に、例えば圧電体振動子の高さ方向のｎ波長の共
振周波数fhを持つ交流電圧を印加すると、圧電体振動子
の円筒の高さｈと半径ｒの比が上記の関係を持つことに
より、円周方向にｍ波長の共振を発生し、高さ方向の共
振と円周方向の共振によって圧電体振動子の端面または
側面に一方向に進行する進行波が発生するので、被駆動
体を圧電体振動子の端面または側面に組合わせると、被
駆動体が回転する。
［実施例］ まず、本発明の原理を説明する。第１図に示すように
円筒型の圧電体振動子１の高さをｈ、厚みをｔ、厚みｔ
の中心と円筒の中心を結ぶ半径をｒ、とすると、高さ方
向の共振周波数fhは、 また、円周方向の共振周波数fcは、 なる。ここで、fh＝fcとすると、 両辺のＣと２を消除すると、 となる。但し、ｎ＝１（＝1/2波長）、２（＝１波
長）、３（＝3/2波長）、…、ｍ＝２（＝１波長）、４
（２波長）、６（＝３波長）…。
円筒型の圧電体振動子１の高さをｈ、厚みをｔ、厚みｔ
の中心と円筒の中心を結ぶ半径をｒ、とすると、高さ方
向の共振周波数fhは、 また、円周方向の共振周波数fcは、 なる。ここで、fh＝fcとすると、 両辺のＣと２を消除すると、 となる。但し、ｎ＝１（＝1/2波長）、２（＝１波
長）、３（＝3/2波長）、…、ｍ＝２（＝１波長）、４
（２波長）、６（＝３波長）…。
これによって、円筒形の圧電体振動子１では、高さ方
向の共振周波数fhまたは円周方向の共振周波数fcを持つ
交流電圧を圧電体振動子１の内面電極２、外面電極３に
交流電源４から印加することにより、圧電体振動子１は
高さ方向及び円周方向に共振駆動される。但し、圧電体
振動子１の円筒が真円で、また厚みにムラがなければ、
高さ方向及び円周方向に共振されるだけであるが、一般
にセラミック圧電体１は円形及び厚みにムラがあるた
め、高さ方向の共振及び円周方向の共振によって圧電体
振動子１の側面及び端面に一方向に移動する進行波が発
生するものと思われる。
向の共振周波数fhまたは円周方向の共振周波数fcを持つ
交流電圧を圧電体振動子１の内面電極２、外面電極３に
交流電源４から印加することにより、圧電体振動子１は
高さ方向及び円周方向に共振駆動される。但し、圧電体
振動子１の円筒が真円で、また厚みにムラがなければ、
高さ方向及び円周方向に共振されるだけであるが、一般
にセラミック圧電体１は円形及び厚みにムラがあるた
め、高さ方向の共振及び円周方向の共振によって圧電体
振動子１の側面及び端面に一方向に移動する進行波が発
生するものと思われる。
従って、第２図に示すように、一方向に進行波が発生
している圧電体振動子１からなる圧電体振動子１の端面
に回転体５を組合わせると、回転体５は一方向に非常に
良く回転する。また、この回転体５を圧電体振動子１の
側面に組合わせても非常に良く回転した。
している圧電体振動子１からなる圧電体振動子１の端面
に回転体５を組合わせると、回転体５は一方向に非常に
良く回転する。また、この回転体５を圧電体振動子１の
側面に組合わせても非常に良く回転した。
具体的な構成としては、第３図に示すように、ケース
６のベアリング７で回転体５の回転軸5aを支持し、また
スラストベアリング８で軸方向の回転を滑らかにし、さ
らに回転体５に圧電体振動子１の端面を接触させ、ケー
ス６の底蓋10によってスプリングワッシャ９を押えて締
め付けることにより、回転体５が圧電体振動子１に圧接
し、内面電極２及び外面電極３のいずれかに交流電圧を
電極にそれぞれ印加することにより、回転体５を回転す
ることができる。
６のベアリング７で回転体５の回転軸5aを支持し、また
スラストベアリング８で軸方向の回転を滑らかにし、さ
らに回転体５に圧電体振動子１の端面を接触させ、ケー
ス６の底蓋10によってスプリングワッシャ９を押えて締
め付けることにより、回転体５が圧電体振動子１に圧接
し、内面電極２及び外面電極３のいずれかに交流電圧を
電極にそれぞれ印加することにより、回転体５を回転す
ることができる。
また、第４図に示すように、回転体５に複数のボール
11が回転支持され、回転体５の回転軸5aはケース６のベ
アリング７で支持され、またボール11とケース６の内面
の間に支持板12が設けられ、さらに圧電体振動子１の上
に接触板13が設けられ、ボール11と接触されている。そ
して、ケース６の底蓋10によってスプリングワッシャ９
を押えて締め付けることにより、回転体５のボール11が
圧電体振動子１に圧接し、交流電圧を内面電極２及び外
面電極３のいずれかにそれぞれ印加することにより、ボ
ール11が回転するとともに反対方向に回転体５が回転す
る。また、交流電圧の印加の方向を反対にして、例えば
内面電極2aと外面電極3bまたは内面電極2bと外面電極3a
のように印加しても、同様に互いに逆方向の回転振動が
発生する。さらに、本実施例の圧電体振動子は内面また
は外面に電極が設けられ、回転体が堅いセラミック圧電
体の端面で受けられるため、電極を保護する必要ない
が、セラミック圧電体に保護材を付けることもできる。
11が回転支持され、回転体５の回転軸5aはケース６のベ
アリング７で支持され、またボール11とケース６の内面
の間に支持板12が設けられ、さらに圧電体振動子１の上
に接触板13が設けられ、ボール11と接触されている。そ
して、ケース６の底蓋10によってスプリングワッシャ９
を押えて締め付けることにより、回転体５のボール11が
圧電体振動子１に圧接し、交流電圧を内面電極２及び外
面電極３のいずれかにそれぞれ印加することにより、ボ
ール11が回転するとともに反対方向に回転体５が回転す
る。また、交流電圧の印加の方向を反対にして、例えば
内面電極2aと外面電極3bまたは内面電極2bと外面電極3a
のように印加しても、同様に互いに逆方向の回転振動が
発生する。さらに、本実施例の圧電体振動子は内面また
は外面に電極が設けられ、回転体が堅いセラミック圧電
体の端面で受けられるため、電極を保護する必要ない
が、セラミック圧電体に保護材を付けることもできる。
［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、製造が
非常に簡単になり、小さなモータでも簡単に製造するこ
とができ、またコストも非常に安いという利点がある。
非常に簡単になり、小さなモータでも簡単に製造するこ
とができ、またコストも非常に安いという利点がある。
第１図は本考案の原理を説明する円筒形の圧電体振動子
の斜視図、第２図は本発明の実施例の超音波駆動装置の
概略構成図、第３図は本発明の実施例の超音波駆動装置
の具体的構成図、第４図は本発明の他の実施例の超音波
駆動装置の具体的構成図である。 １……円筒形の圧電体振動子、２……内面電極、３……
外面電極、４……交流電源、５……回転体、６……ケー
ス、７……ベアリング、８……スラストベアリング、９
……スプリングワッシャ、10……底蓋、11……ボール、
12……支持板、13……接触板。
の斜視図、第２図は本発明の実施例の超音波駆動装置の
概略構成図、第３図は本発明の実施例の超音波駆動装置
の具体的構成図、第４図は本発明の他の実施例の超音波
駆動装置の具体的構成図である。 １……円筒形の圧電体振動子、２……内面電極、３……
外面電極、４……交流電源、５……回転体、６……ケー
ス、７……ベアリング、８……スラストベアリング、９
……スプリングワッシャ、10……底蓋、11……ボール、
12……支持板、13……接触板。
Claims (1)
- 【請求項１】中空円筒形の圧電体振動子の内面及び外面
に電極を設け、該電極間に前記圧電体振動子の高さ方向
の共振周波数（fh）または円周方向の共振周波数（fc）
を持つ交流電圧を印加し、前記圧電体振動子の端面また
は側面に被駆動体を組合わせてなる超音波駆動装置にお
いて、前記円筒形圧電体振動子の高さをｈ、圧電体振動
子の厚みの中心から円筒の中心の間の半径をｒとしたと
き、 ｛但し、ｎ＝１（＝1/2波長）、２（＝１波長）、３
（＝3/2波長）、…、ｍ＝２（＝１波長）、４（２波
長）、６（＝３波長）、…｝となるように前記圧電体振
動子を構成することを特徴とする超音波駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164571A JP2722206B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63164571A JP2722206B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0217871A JPH0217871A (ja) | 1990-01-22 |
| JP2722206B2 true JP2722206B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=15795700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63164571A Expired - Fee Related JP2722206B2 (ja) | 1988-06-30 | 1988-06-30 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722206B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9105833B2 (en) | 2011-01-07 | 2015-08-11 | A School Corporation Kansai University | Actuator and method for driving actuator |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111312027A (zh) * | 2018-12-11 | 2020-06-19 | 北京纳米能源与系统研究所 | 基于聚乳酸压电薄膜的微型马达、驱动器和盲文显示器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59213286A (ja) * | 1983-05-14 | 1984-12-03 | Shinsei Kogyo:Kk | 超音波モータ |
| JPS62202087U (ja) * | 1986-06-11 | 1987-12-23 |
-
1988
- 1988-06-30 JP JP63164571A patent/JP2722206B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9105833B2 (en) | 2011-01-07 | 2015-08-11 | A School Corporation Kansai University | Actuator and method for driving actuator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0217871A (ja) | 1990-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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