JP2722211B2 - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、矩形の板状の圧電体振動子の短い端面に沿
って発生した楕円振動によって被駆動体を駆動する超音
波駆動装置に関する。
って発生した楕円振動によって被駆動体を駆動する超音
波駆動装置に関する。
［従来技術］ 従来、回転体の側面に板状の圧電体振動子の端面を接
触させた超音波駆動装置としては、第６図に示したもの
が知られている。第６図において、平面の形状が長方形
の圧電体振動子１の両面に電極を付着し、これらの電極
に交流電圧を印加すると、曲げ振動が発生することが知
られている。この圧電体振動子１の一端1aを支持体２で
支持し、回転軸３で回転自在に支持された回転体４の近
傍に圧電体振動子１の他端1bを配置させ、圧電体振動子
１の両面の電極に交両電圧を印加すると、圧電体振動子
１に曲げ振動が発生する。この曲げ振動で、圧電体振動
子１の他端1bが点線で示したように回転体４を叩くよう
に間欠的に押すことにより、回転体４を一方向に回転さ
せることができる。
触させた超音波駆動装置としては、第６図に示したもの
が知られている。第６図において、平面の形状が長方形
の圧電体振動子１の両面に電極を付着し、これらの電極
に交流電圧を印加すると、曲げ振動が発生することが知
られている。この圧電体振動子１の一端1aを支持体２で
支持し、回転軸３で回転自在に支持された回転体４の近
傍に圧電体振動子１の他端1bを配置させ、圧電体振動子
１の両面の電極に交両電圧を印加すると、圧電体振動子
１に曲げ振動が発生する。この曲げ振動で、圧電体振動
子１の他端1bが点線で示したように回転体４を叩くよう
に間欠的に押すことにより、回転体４を一方向に回転さ
せることができる。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このように構成された従来の超音波駆
動装置では、圧電体振動子１の曲げ振動によって回転体
４を間欠的に一方向に回転するために、回転体４の回転
が滑めらかではなく、また回転方向を反転させることは
できないという問題があった。
動装置では、圧電体振動子１の曲げ振動によって回転体
４を間欠的に一方向に回転するために、回転体４の回転
が滑めらかではなく、また回転方向を反転させることは
できないという問題があった。
本発明は、被駆動体を正逆方向に移動または回転駆動
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
としている。
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
としている。
［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、厚さ方向に分極した矩形の板状の圧電体振動子の
両面の電極を長さ方向にそれぞれ３分割し、該３分割さ
れた電極の両側の電極をそれぞれさらに２分割し、該２
分割されたそれぞれの電極の対向する電極に正負反対の
電圧を印加し、さらに、前記３分割した電極の中央の両
面の電極にそれぞれ正負の電圧を印加して、前記圧電体
振動子に発生する縦振動と前記板状の圧電体振動子の面
内に生じる屈曲振動を一致させて前記圧電体振動子の端
面に楕円振動を発生させ、前記圧電体振動子の端面に被
駆動体を組合わせたものである。
では、厚さ方向に分極した矩形の板状の圧電体振動子の
両面の電極を長さ方向にそれぞれ３分割し、該３分割さ
れた電極の両側の電極をそれぞれさらに２分割し、該２
分割されたそれぞれの電極の対向する電極に正負反対の
電圧を印加し、さらに、前記３分割した電極の中央の両
面の電極にそれぞれ正負の電圧を印加して、前記圧電体
振動子に発生する縦振動と前記板状の圧電体振動子の面
内に生じる屈曲振動を一致させて前記圧電体振動子の端
面に楕円振動を発生させ、前記圧電体振動子の端面に被
駆動体を組合わせたものである。
また、縦振動の基本共振または高次共振と屈曲振動の
基本共振または高次共振を組合わせてもよい。
基本共振または高次共振を組合わせてもよい。
さらに、縦振動の基本共振と屈曲振動の２次共振を組
合わせてもよい。
合わせてもよい。
［作用］ 本発明の超音波駆動装置によれば、圧電体振動子の両
面の電極を長さ方向に３分割するとともに両側の電極を
さらに２分割し、２分割した電極に互いに逆極性の交流
電圧を印加し、さらに中央の電極に２分割した電極の一
方の極性の交流電圧を印加すると、同極性の電圧を印加
された部分の圧電体振動子は長さ方向に膨張し、また、
反対極性の交流電圧が印加された部分の圧電体振動子は
収縮するが、同極性の電圧が印加される圧電体振動子の
部分が大きく、反対極性の電圧が印加される部分は小さ
いため、圧電体振動子は電圧が加わったとき、膨張する
部分は突出しながら収縮する側へ僅かに捩れることによ
り圧電体振動子の面内における屈曲振動が発生し、また
反対極性の電圧が印加された時には、膨張する部分は小
さいため、殆ど反対方向に屈曲振動は発生しない。ま
た、中央の電極部分の振動により縦振動が発生する。従
って、圧電体振動子に発生する縦振動と圧電体振動じる
屈曲振動を一致させることにより、圧電体振動子の端面
に楕円振動を発生することができる。また、圧電体振動
子の中央の電極に印加する電圧の極性を反転することに
より、反対方向の楕円振動が発生することができる。
面の電極を長さ方向に３分割するとともに両側の電極を
さらに２分割し、２分割した電極に互いに逆極性の交流
電圧を印加し、さらに中央の電極に２分割した電極の一
方の極性の交流電圧を印加すると、同極性の電圧を印加
された部分の圧電体振動子は長さ方向に膨張し、また、
反対極性の交流電圧が印加された部分の圧電体振動子は
収縮するが、同極性の電圧が印加される圧電体振動子の
部分が大きく、反対極性の電圧が印加される部分は小さ
いため、圧電体振動子は電圧が加わったとき、膨張する
部分は突出しながら収縮する側へ僅かに捩れることによ
り圧電体振動子の面内における屈曲振動が発生し、また
反対極性の電圧が印加された時には、膨張する部分は小
さいため、殆ど反対方向に屈曲振動は発生しない。ま
た、中央の電極部分の振動により縦振動が発生する。従
って、圧電体振動子に発生する縦振動と圧電体振動じる
屈曲振動を一致させることにより、圧電体振動子の端面
に楕円振動を発生することができる。また、圧電体振動
子の中央の電極に印加する電圧の極性を反転することに
より、反対方向の楕円振動が発生することができる。
［実施例］ 第１図を参照すると、圧電体振動子５の両面の電極は
それぞれ中央の電極６、７、両側の電極８、９、10、11
で構成され、また両側の電極は8a、8b、9a、9b、10a、1
0b、11a、11bのようにそれぞれ２分割されている。ま
た、圧電体振動子５は厚み方向に分極されているものと
する。
それぞれ中央の電極６、７、両側の電極８、９、10、11
で構成され、また両側の電極は8a、8b、9a、9b、10a、1
0b、11a、11bのようにそれぞれ２分割されている。ま
た、圧電体振動子５は厚み方向に分極されているものと
する。
このように構成した圧電体振動子５において、第２図
（ａ）に示すように電極8a、10bに負の極性、電極8b、1
0aに正の極性の電圧を印加し、電極9a、11bに正の電
圧、9b、11aに負の極性の電圧を印加すると、電極8a、9
a、10b、11bの部分の圧電体振動子は収縮し、電極8b、9
b、10a、11aの部分は膨張する。また電圧が反転すれ
ば、それらの部分の膨張、収縮は対称であるので、楕円
振動は発生しない。ここで、中央の電極６に正の極性、
電極７に負の極性の電圧を印加すると、この部分の圧電
体振動子５は電極8b、9b及び電極10a、11aの部分の膨張
に加算されて膨張し、電極8a、9a、10b、11bの部分の圧
電体振動子５は収縮するため、圧電体振動子５の端面5
a、5bは電極8a、9a及び電極10b、11bの方向へ捩れ振動
すなわち振動子の面内の屈曲振動が生じ、また、中央の
電極６、７によって発生した縦振動が屈曲振動と一致す
ると、矢印Ａ方向の楕円振動が発生する。第２図（ｂ）
に示した波形は屈曲振動の２次共振を示したものであ
り、中央の電極６、７によって発生した縦振動の基本共
振と組合わせることにより楕円振動が発生する。
（ａ）に示すように電極8a、10bに負の極性、電極8b、1
0aに正の極性の電圧を印加し、電極9a、11bに正の電
圧、9b、11aに負の極性の電圧を印加すると、電極8a、9
a、10b、11bの部分の圧電体振動子は収縮し、電極8b、9
b、10a、11aの部分は膨張する。また電圧が反転すれ
ば、それらの部分の膨張、収縮は対称であるので、楕円
振動は発生しない。ここで、中央の電極６に正の極性、
電極７に負の極性の電圧を印加すると、この部分の圧電
体振動子５は電極8b、9b及び電極10a、11aの部分の膨張
に加算されて膨張し、電極8a、9a、10b、11bの部分の圧
電体振動子５は収縮するため、圧電体振動子５の端面5
a、5bは電極8a、9a及び電極10b、11bの方向へ捩れ振動
すなわち振動子の面内の屈曲振動が生じ、また、中央の
電極６、７によって発生した縦振動が屈曲振動と一致す
ると、矢印Ａ方向の楕円振動が発生する。第２図（ｂ）
に示した波形は屈曲振動の２次共振を示したものであ
り、中央の電極６、７によって発生した縦振動の基本共
振と組合わせることにより楕円振動が発生する。
さらに、この楕円振動は圧電体振動子５に発生する縦
振動の基本共振または高次共振と屈曲振動の基本共振ま
たは高次共振を組合わせるによっても発生させることが
できる。
振動の基本共振または高次共振と屈曲振動の基本共振ま
たは高次共振を組合わせるによっても発生させることが
できる。
また、中央の電極６に負の極性、電極７に正の極性の
交流電圧を印加すると、圧電体振動子５の端面5a、5bに
それぞれ反対に矢印Ｂの方向の楕円振動が発生する。
交流電圧を印加すると、圧電体振動子５の端面5a、5bに
それぞれ反対に矢印Ｂの方向の楕円振動が発生する。
第３図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置で
は、圧電体振動子５の端面5aに被駆動体として回転軸13
がベアリングで支持された回転体12が圧接されている。
は、圧電体振動子５の端面5aに被駆動体として回転軸13
がベアリングで支持された回転体12が圧接されている。
このように構成した本実施例では、圧電体振動子５の
端面に発生した楕円振動によって回転体12を正逆転する
ことができる。
端面に発生した楕円振動によって回転体12を正逆転する
ことができる。
第４図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置で
は、被駆動体として、カード14を圧電体振動子５の端面
5aにばねで押えられたローラ15によりに圧接する。
は、被駆動体として、カード14を圧電体振動子５の端面
5aにばねで押えられたローラ15によりに圧接する。
このように構成した本実施例では、ICカード等のカー
ド14を圧電体振動子５の端面5aに発生した楕円振動によ
って移動させることができる。
ド14を圧電体振動子５の端面5aに発生した楕円振動によ
って移動させることができる。
第５図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置で
は、被駆動体として円板16が回転軸17によってベアリン
グ等で回転自在に支持され、また複数の圧電体振動子５
の端面が円板16を回転するように円周上に配置されてい
る。
は、被駆動体として円板16が回転軸17によってベアリン
グ等で回転自在に支持され、また複数の圧電体振動子５
の端面が円板16を回転するように円周上に配置されてい
る。
このように構成した本実施例においても、圧電体振動
子５の端面に発生した楕円振動によって円板16を滑らか
に回転させることができる。
子５の端面に発生した楕円振動によって円板16を滑らか
に回転させることができる。
以上のように構成することにより、従来の板状の圧電
体振動子の曲げ振動による駆動装置と異なり、圧電体振
動子５の端面5a、5bにそれぞれに正逆方向の楕円振動を
発生することができ、この楕円振動によって被駆動体を
正逆方向に移動または回転することができるので、従来
の電磁式モータやリニアモータの代りに広い用途に使用
することができる。
体振動子の曲げ振動による駆動装置と異なり、圧電体振
動子５の端面5a、5bにそれぞれに正逆方向の楕円振動を
発生することができ、この楕円振動によって被駆動体を
正逆方向に移動または回転することができるので、従来
の電磁式モータやリニアモータの代りに広い用途に使用
することができる。
［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成したので、圧電体振動子
に発生する縦振動と面内に生じる屈曲振動により、圧電
体振動子の両端にそれぞれ正逆方向の楕円振動を発生す
ることができ、その楕円振動によって被駆動体を正逆方
向に移動または回転することができるので、従来例のよ
うに一方向にしか生じない曲げ振動を使用した駆動装置
と異なり、種々の用途に使用することができるという利
点がある。
に発生する縦振動と面内に生じる屈曲振動により、圧電
体振動子の両端にそれぞれ正逆方向の楕円振動を発生す
ることができ、その楕円振動によって被駆動体を正逆方
向に移動または回転することができるので、従来例のよ
うに一方向にしか生じない曲げ振動を使用した駆動装置
と異なり、種々の用途に使用することができるという利
点がある。
第１図は本発明の１実施例の圧電体振動子の斜視図、第
２図は第１図の圧電体振動子に印加する電圧の極性を示
した図、第３図は本発明の実施例の超音波駆動装置の斜
視図、第４図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の
斜視図、第５図は本発明のさらに他の実施例の超音波駆
動装置の平面図、第６図は従来の超音波駆動装置の側面
図である。 ５……圧電体振動子、６、７……中央の電極、8a、8b、
9a、9b、10a、10b、11a、11b……２分割電極、12……回
転体、13……回転軸、14……カード、15……ローラ、16
……円板、17……回転軸。
２図は第１図の圧電体振動子に印加する電圧の極性を示
した図、第３図は本発明の実施例の超音波駆動装置の斜
視図、第４図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の
斜視図、第５図は本発明のさらに他の実施例の超音波駆
動装置の平面図、第６図は従来の超音波駆動装置の側面
図である。 ５……圧電体振動子、６、７……中央の電極、8a、8b、
9a、9b、10a、10b、11a、11b……２分割電極、12……回
転体、13……回転軸、14……カード、15……ローラ、16
……円板、17……回転軸。
Claims (3)
- 【請求項１】厚さ方向に分極した矩形の板状の圧電体振
動子の両面の電極を長さ方向にそれぞれ３分割し、該３
分割された電極の両側の電極をそれぞれさらに２分割
し、該２分割されたそれぞれの電極の対向する電極に正
負反対の電圧を印加し、さらに、前記３分割した電極の
中央の両面の電極にそれぞれ正負の電圧を印加して、前
記圧電体振動子に発生する縦振動と前記板状の圧電体振
動子の面内に生じる屈曲振動を一致させて前記圧電体振
動子の端面に楕円振動を発生させ、前記圧電体振動子の
端面に被駆動体を組合わせたことを特徴とする超音波駆
動装置。 - 【請求項２】前記縦振動の基本共振または高次共振と前
記屈曲振動の基本共振または高次共振を組合わせたこと
を特徴とする請求項１記載の超音波駆動装置。 - 【請求項３】前記縦振動の基本共振と前記屈曲振動の２
次共振を組合わせたことを特徴とする請求項１または２
記載の超音波駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191273A JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63191273A JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0241673A JPH0241673A (ja) | 1990-02-09 |
| JP2722211B2 true JP2722211B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16271805
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63191273A Expired - Fee Related JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2722211B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005278388A (ja) * | 2004-02-26 | 2005-10-06 | Seiko Instruments Inc | 超音波モータ及びそれを用いた電子機器 |
| US7116038B2 (en) | 2003-02-28 | 2006-10-03 | Seiko Epson Corporation | Ultrasonic motor, an operating apparatus, an optical apparatus and an electric instrument |
| EP1928036A2 (en) | 2006-11-29 | 2008-06-04 | Olympus Corporation | Ultrasonic motor and microscope stage |
| US7932661B2 (en) | 2008-09-23 | 2011-04-26 | Nikko Company | Piezoelectric vibrator for ultrasonic motor |
| US8531091B2 (en) | 2008-08-01 | 2013-09-10 | Nikko Company | Apparatus for holding piezoelectric vibrator |
Families Citing this family (18)
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| IL106296A0 (en) * | 1993-07-09 | 1993-12-28 | Nanomotion Ltd | Ceramic motor |
| US5682076A (en) * | 1993-08-03 | 1997-10-28 | Nanomotion Ltd. | Ceramic disc-drive actuator |
| JPH1132491A (ja) * | 1997-05-16 | 1999-02-02 | Seiko Instr Inc | 超音波モータ及び超音波モータ付電子機器 |
| JP3792864B2 (ja) * | 1997-10-23 | 2006-07-05 | セイコーインスツル株式会社 | 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 |
| JP4673420B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2011-04-20 | セイコーインスツル株式会社 | 積層圧電振動子、超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 |
| JP4510179B2 (ja) * | 1998-08-07 | 2010-07-21 | セイコーインスツル株式会社 | 超音波モータおよび超音波モータ付電子機器 |
| CN1291369A (zh) | 1998-12-22 | 2001-04-11 | 精工爱普生株式会社 | 电力供给装置、电力接收装置、电力传输系统、电力传输方法、便携式机器和计时装置 |
| DE19938954A1 (de) * | 1999-08-17 | 2001-03-08 | Pi Ceramic Gmbh Keramische Tec | Piezoelektrischer Antrieb, insbesondere zur Erzeugung von Rotations- oder Translationsbewegungen, die stetig oder schrittweise erfolgen können |
| JP4103799B2 (ja) | 2002-03-04 | 2008-06-18 | セイコーエプソン株式会社 | リニアアクチュエータ |
| JP2004166479A (ja) | 2002-06-14 | 2004-06-10 | Seiko Epson Corp | 回転型駆動装置およびこれを備えた装置 |
| JP4576154B2 (ja) * | 2004-05-13 | 2010-11-04 | オリンパス株式会社 | 超音波モータ |
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