JP3061386B2 - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
- Publication number
- JP3061386B2 JP3061386B2 JP1047846A JP4784689A JP3061386B2 JP 3061386 B2 JP3061386 B2 JP 3061386B2 JP 1047846 A JP1047846 A JP 1047846A JP 4784689 A JP4784689 A JP 4784689A JP 3061386 B2 JP3061386 B2 JP 3061386B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- metal block
- stator
- vibration
- face
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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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、ランジュバン型振動子において、縦振動の
共振と捻じり振動の共振を簡単に合わせることができる
超音波駆動装置に関する。
共振と捻じり振動の共振を簡単に合わせることができる
超音波駆動装置に関する。
［従来技術］ 従来、ボルト締めランジュバン型振動子は超超音波魚
群探知機や超音波顕微鏡等において超音波を発生するた
めに使用されているが、圧電素子を挟持して固定する金
属ブロックの長さが同じ場合は、ランジュバン型振動子
の端面及び側面に回転移動する楕円振動が発生しないた
め、ボルト締めランジュバン型振動子の端面に被駆動体
を接触させても、被駆動体を駆動することができない。
群探知機や超音波顕微鏡等において超音波を発生するた
めに使用されているが、圧電素子を挟持して固定する金
属ブロックの長さが同じ場合は、ランジュバン型振動子
の端面及び側面に回転移動する楕円振動が発生しないた
め、ボルト締めランジュバン型振動子の端面に被駆動体
を接触させても、被駆動体を駆動することができない。
そこで、本出願人は、ランジュバン型振動子の圧電素
子を挟持する金属ブロックを非対称にすることによっ
て、圧電素子で発生した縦振動により金属ブロックを固
定するボルトのねじで捩り振動が発生し、それによって
ランジュバン型振動子の端面に楕円振動が発生すること
を発見した。従って、この非対称ランジュバン型振動子
の端面または側面に被駆動体を組合わせて、被駆動体を
駆動するようにした超音波駆動装置を提案した（特願昭
62−63460号参照）。
子を挟持する金属ブロックを非対称にすることによっ
て、圧電素子で発生した縦振動により金属ブロックを固
定するボルトのねじで捩り振動が発生し、それによって
ランジュバン型振動子の端面に楕円振動が発生すること
を発見した。従って、この非対称ランジュバン型振動子
の端面または側面に被駆動体を組合わせて、被駆動体を
駆動するようにした超音波駆動装置を提案した（特願昭
62−63460号参照）。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この非対称ボルト締めランジュバン型
振動子では、圧電素子で発生した縦振動の共振と、ボル
トのねじによって発生する捩り振動の共振とを一致させ
るため、長い金属ブロックと全体の長さをあるた定の関
係に調整しなければならず、そのために金属ブロックの
長さを研削しなければならなかった。
振動子では、圧電素子で発生した縦振動の共振と、ボル
トのねじによって発生する捩り振動の共振とを一致させ
るため、長い金属ブロックと全体の長さをあるた定の関
係に調整しなければならず、そのために金属ブロックの
長さを研削しなければならなかった。
本発明は、金属ブロックを研削することなく、インピ
ーダンスを変更することにより簡単に縦振動の共振と捩
り振動の共振を合わせて、楕円振動を発生する超音波駆
動装置を提供することを目的とするものである。
ーダンスを変更することにより簡単に縦振動の共振と捩
り振動の共振を合わせて、楕円振動を発生する超音波駆
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］ 本発明は、上記目的を達成するために、ほぼ同じ長さ
の第１の金属ブロックと第２の金属ブロックの間に第１
の圧電素子を装着し、ほぼ同じ長さの前記第２の金属ブ
ロックと第３の金属ブロックの間に第２の圧電素子を装
着し、前記第１の金属ブロックと前記第２の金属ブロッ
ク及び前記第２の金属ブロックと前記第３の金属ブロッ
クの間にそれぞれ前記第１、第２の圧電素子を介してボ
ルトで固定し、前記第１の圧電素子に交流電源を接続
し、前記第２の圧電素子に負荷インピーダンスを接続し
てステータを構成し、該ステータの端面に被駆動体を組
合わせてなり、前記第１の圧電素子により縦振動と捩り
振動を発生し、前記第２の圧電素子に接続したインピー
ダンスを可変することにより縦振動の共振周波数を変化
させ、捩り振動の共振周波数に一致させることにより、
前記ステータの端面に楕円振動を発生して被駆動体を駆
動するように構成したものである。また、交流電源を接
続した第１の圧電素子の電極を２分割してもよい。さら
に、前記第２の圧電素子に接続負荷インピーダンスはイ
ンダクタンスでもよい。また、前記第２の圧電素子に接
続した負荷インピーダンスはキャパシタンスでもよい。
さらに、前記第２の圧電素子に接続した負荷インピーダ
ンスは抵抗でもよい。
の第１の金属ブロックと第２の金属ブロックの間に第１
の圧電素子を装着し、ほぼ同じ長さの前記第２の金属ブ
ロックと第３の金属ブロックの間に第２の圧電素子を装
着し、前記第１の金属ブロックと前記第２の金属ブロッ
ク及び前記第２の金属ブロックと前記第３の金属ブロッ
クの間にそれぞれ前記第１、第２の圧電素子を介してボ
ルトで固定し、前記第１の圧電素子に交流電源を接続
し、前記第２の圧電素子に負荷インピーダンスを接続し
てステータを構成し、該ステータの端面に被駆動体を組
合わせてなり、前記第１の圧電素子により縦振動と捩り
振動を発生し、前記第２の圧電素子に接続したインピー
ダンスを可変することにより縦振動の共振周波数を変化
させ、捩り振動の共振周波数に一致させることにより、
前記ステータの端面に楕円振動を発生して被駆動体を駆
動するように構成したものである。また、交流電源を接
続した第１の圧電素子の電極を２分割してもよい。さら
に、前記第２の圧電素子に接続負荷インピーダンスはイ
ンダクタンスでもよい。また、前記第２の圧電素子に接
続した負荷インピーダンスはキャパシタンスでもよい。
さらに、前記第２の圧電素子に接続した負荷インピーダ
ンスは抵抗でもよい。
［作用］ 本発明によれば、第１の圧電素子に交流電源を接続
し、第２の圧電素子の負荷インピーダンスを可変するこ
とによって、捩り振動の共振と縦振動の共振をほぼ一致
させることができ、それによって、ステータの端面また
は側面に強い楕円振動を発生させるので、ステータの端
面または側面に被駆動体を組合わせることにより、被駆
動体を駆動することができる。
し、第２の圧電素子の負荷インピーダンスを可変するこ
とによって、捩り振動の共振と縦振動の共振をほぼ一致
させることができ、それによって、ステータの端面また
は側面に強い楕円振動を発生させるので、ステータの端
面または側面に被駆動体を組合わせることにより、被駆
動体を駆動することができる。
［実施例］ 第１図を参照すると、本発明の実施例の超音波駆動装
置では、第１、第２の圧電素子１、２は第１の金属ブロ
ック３と第２の金属ブロック４及び第２の金属ブロック
４と第３の金属ブロック５の間にそれぞれ挟持され、ま
た第１の金属ブロック３と第２の金属ブロック４の間は
第１の圧電素子１を介してボルト６で固定され、第２の
金属ブロック４と第３の金属ブロック５の間は第２の圧
電素子２を介してはボルト７で固定されている。そし
て、２つの第１の圧電素子１の間に設けられた電極８と
第１の圧電素子１と第１の金属ブロック３の間に設けら
れた電極９との間に交流電源10が接続されて一端がアー
スされ、また２つの第２の圧電素子２の間に設けられた
電極11に可変インダクタンス12の一端が接続されて他端
がアースされることによってステータ13が構成される。
置では、第１、第２の圧電素子１、２は第１の金属ブロ
ック３と第２の金属ブロック４及び第２の金属ブロック
４と第３の金属ブロック５の間にそれぞれ挟持され、ま
た第１の金属ブロック３と第２の金属ブロック４の間は
第１の圧電素子１を介してボルト６で固定され、第２の
金属ブロック４と第３の金属ブロック５の間は第２の圧
電素子２を介してはボルト７で固定されている。そし
て、２つの第１の圧電素子１の間に設けられた電極８と
第１の圧電素子１と第１の金属ブロック３の間に設けら
れた電極９との間に交流電源10が接続されて一端がアー
スされ、また２つの第２の圧電素子２の間に設けられた
電極11に可変インダクタンス12の一端が接続されて他端
がアースされることによってステータ13が構成される。
このように構成された本実施例の超音波駆動装置のス
テータ13では、交流電源10から交流電圧を印加して第１
の圧電素子１でステータ13を駆動すると、第２の圧電振
動子２に接続された可変インダクタンス12と第２の圧電
素子２の間にエネルギーの出入があり、その結果、等価
的に全長が変化したことになり、第２図及び第３図に示
すように、縦振動の共振周波数（曲線Ａ）を可変するこ
とができ、また、それに伴って、捩り振動の共振周波数
（曲線Ｂ）を可変することができる。
テータ13では、交流電源10から交流電圧を印加して第１
の圧電素子１でステータ13を駆動すると、第２の圧電振
動子２に接続された可変インダクタンス12と第２の圧電
素子２の間にエネルギーの出入があり、その結果、等価
的に全長が変化したことになり、第２図及び第３図に示
すように、縦振動の共振周波数（曲線Ａ）を可変するこ
とができ、また、それに伴って、捩り振動の共振周波数
（曲線Ｂ）を可変することができる。
従って、第２図及び第３図に示すように、縦振動の共
振Ａを捩り振動の共振Ｂをほぼ近ずけることができ、そ
れによって、ステータ13の端面及び側面に楕円振動が発
生する。この楕円振動が発生しているステータ13の端面
または側面に被駆動体14を圧接等で組合わせることによ
って被駆動体14を回転駆動させることができる。
振Ａを捩り振動の共振Ｂをほぼ近ずけることができ、そ
れによって、ステータ13の端面及び側面に楕円振動が発
生する。この楕円振動が発生しているステータ13の端面
または側面に被駆動体14を圧接等で組合わせることによ
って被駆動体14を回転駆動させることができる。
なお、第１、第２、第３の金属ブロックはほぼ同じ長
さ及び同じ径で構成されている。
さ及び同じ径で構成されている。
また、第４図を参照すると、本発明の他の実施例の超
音波駆動装置において、１、２は第１、第２の圧電素
子、３、４、５は第１、第２、第３の金属ブロック、
６、７はボルト、９、11は電極、10は交流電源、12は可
変インダクタンス、13はステータであり、これらの構成
は上記実施例の構成とほぼ同じであるので説明は省略す
るが、本実施例では、交流電源10が接続される第１の圧
電素子１の電極８を２つに分割して分割電極8a、8bを構
成し、これらの電極8a、9bをスイッチ15の固定接点ａ、
ｂにそれぞれ接続し、可変接点ｃを交流電源10に接続す
る。
音波駆動装置において、１、２は第１、第２の圧電素
子、３、４、５は第１、第２、第３の金属ブロック、
６、７はボルト、９、11は電極、10は交流電源、12は可
変インダクタンス、13はステータであり、これらの構成
は上記実施例の構成とほぼ同じであるので説明は省略す
るが、本実施例では、交流電源10が接続される第１の圧
電素子１の電極８を２つに分割して分割電極8a、8bを構
成し、これらの電極8a、9bをスイッチ15の固定接点ａ、
ｂにそれぞれ接続し、可変接点ｃを交流電源10に接続す
る。
このように構成した本実施例の超音波駆動装置では、
スイッチ15の可変接点ｃを固定接点ａ、ｂのいずれかに
接触させることにより第１の圧電素子１の片側だけを駆
動すると、ステータ13の端面に発生する楕円振動の移動
方向を一方向または反対方向にすることができる。従っ
て、このステータ13に被駆動体14を組合わせると、被駆
動体を正転または逆転させることができる。
スイッチ15の可変接点ｃを固定接点ａ、ｂのいずれかに
接触させることにより第１の圧電素子１の片側だけを駆
動すると、ステータ13の端面に発生する楕円振動の移動
方向を一方向または反対方向にすることができる。従っ
て、このステータ13に被駆動体14を組合わせると、被駆
動体を正転または逆転させることができる。
なお、上記実施例において、他方の圧電素子２にイン
ダクタンス12を接続するようにしたが、キャパシタンス
や抵抗のようなインピーダンスでもよい。
ダクタンス12を接続するようにしたが、キャパシタンス
や抵抗のようなインピーダンスでもよい。
［発明の効果］ 本発明は、以上のように構成されているので、第１の
圧電素子に交流電源を接続し、第２の圧電素子に接続し
たインピーダンを可変することにより、第１の圧電素子
で発生した縦振動の共振と捩り振動の共振をほぼ一致さ
せることができるので、ステータの端面または側面に進
行する楕円振動を容易に発生することができ、従来例の
ように金属ブロックを研削する必要がないという利点が
ある。
圧電素子に交流電源を接続し、第２の圧電素子に接続し
たインピーダンを可変することにより、第１の圧電素子
で発生した縦振動の共振と捩り振動の共振をほぼ一致さ
せることができるので、ステータの端面または側面に進
行する楕円振動を容易に発生することができ、従来例の
ように金属ブロックを研削する必要がないという利点が
ある。
第１図は本発明の実施例の超音波駆動装置の側面図、第
２図はインダクタンスを可変することにより、縦振動の
共振と捩り振動の共振をほぼ一致させる状態を示した
図、第３図は第２図の一部拡大図、第４図は本発明の他
の実施例の超音波駆動装置の側面図である。 １、２……第１、第２の圧電素子、３、４、５……第
１、第２、第３の金属ブロック、６、７……ボルト、
８、９……電極、10……交流電源、11……電極、12……
可変インダクタンス、13……ステータ、14……被駆動
体、15……スイッチ。
２図はインダクタンスを可変することにより、縦振動の
共振と捩り振動の共振をほぼ一致させる状態を示した
図、第３図は第２図の一部拡大図、第４図は本発明の他
の実施例の超音波駆動装置の側面図である。 １、２……第１、第２の圧電素子、３、４、５……第
１、第２、第３の金属ブロック、６、７……ボルト、
８、９……電極、10……交流電源、11……電極、12……
可変インダクタンス、13……ステータ、14……被駆動
体、15……スイッチ。
Claims (5)
- 【請求項１】ほぼ同じ長さの第１の金属ブロックと第２
の金属ブロックの間に第１の圧電素子を装着し、ほぼ同
じ長さの前記第２の金属ブロックと第３の金属ブロック
の間に第２の圧電素子を装着し、前記第１の金属ブロッ
クと前記第２の金属ブロック及び前記第２の金属ブロッ
クと前記第３の金属ブロックの間にそれぞれ前記第１、
第２の圧電素子を介してボルトで固定し、第１の圧電素
子に交流電源を接続し、第２の圧電素子に負荷インピー
ダンスを接続してステータを構成し、該ステータの端面
に被駆動体を組合わせてなり、前記第１の圧電素子によ
り縦振動と捩り振動を発生し、前記第２の圧電素子に接
続した前記インピーダンスを可変することにより縦振動
の共振周波数を変化させ、捩り振動の共振周波数に一致
させることにより、前記ステータの端面に楕円振動を発
生して被駆動体を駆動するように構成したを特徴とする
超音波駆動装置。 - 【請求項２】前記交流電源を接続した第２の圧電素子の
電極を２分割し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】前記第２の圧電素子に接続した前記負荷イ
ンピーダンスはインダクタンスであることを特徴とする
請求項１記載の超音波駆動装置。 - 【請求項４】前記第２の圧電素子に接続した前記負荷イ
ンピーダンスはキャパシタンスであることを特徴とする
請求項１記載の超音波駆動装置。 - 【請求項５】前記第２の圧電素子に接続した前記負荷イ
ンピーダンスは抵抗であることを特徴とする請求項１記
載の超音波駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1047846A JP3061386B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1047846A JP3061386B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02228277A JPH02228277A (ja) | 1990-09-11 |
| JP3061386B2 true JP3061386B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=12786733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1047846A Expired - Lifetime JP3061386B2 (ja) | 1989-02-28 | 1989-02-28 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061386B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6074605A (en) * | 1995-03-10 | 2000-06-13 | Entremed, Inc. | Flow electroporation chamber and method |
-
1989
- 1989-02-28 JP JP1047846A patent/JP3061386B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02228277A (ja) | 1990-09-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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