JP3181619B2 - 振動型モータ用振動子、振動型モータおよび振動型モータを有する装置 - Google Patents

振動型モータ用振動子、振動型モータおよび振動型モータを有する装置

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JP3181619B2
JP3181619B2 JP12134891A JP12134891A JP3181619B2 JP 3181619 B2 JP3181619 B2 JP 3181619B2 JP 12134891 A JP12134891 A JP 12134891A JP 12134891 A JP12134891 A JP 12134891A JP 3181619 B2 JP3181619 B2 JP 3181619B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、振動発生用素子と、該
素子からの振動を受けて振動する振動体に発生させた振
動によって、該振動体に圧接した部材、例えばロータと
前記振動体とを相対的に移動させる振動型モータ用の振
動子、振動型モータおよび振動型モータを有する装置
関するものである。
【0002】
【従来の技術】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前後に振動を受ける金
属ブロックを設け、これら前後の金属ブロックを締結用
のボルトによって締結し一体化した振動子が最近提案さ
れている。
【0003】金属ブロック間に挟持されている圧電素子
は、例えば円板形状に形成されていて、駆動用電気信号
は圧電素子間、あるいは圧電素子と金属ブロック間に介
挿された電極板部材を介して駆動回路から供給される。
【0004】このような電極板部材として、実開平2−
94488号公報に、電極板部材をフレキシブルプリン
ト基板により形成し、駆動回路と電極板部材との間にリ
ード線を別に接続するのを不要とし、組立性を良好とし
たものが提案されている。
【0005】ところで、この種の振動型モータ用振動子
の駆動原理は、圧電素子により位相の異なる例えば2つ
の振動を励振して屈曲振動を形成し、これらの位相の異
なる屈曲振動の合成により、ロータとの接触部表面粒子
に楕円運動を形成する。このため、振動子に励振される
2つの屈曲振動の振動数や振幅ができるだけ近似してい
ることが必要である。
【0006】しかし、電極板部材としてフレキシブルプ
リント基板を用いた従来の振動子は、フレキシブルプリ
ント基板の振動子からの引き出し部が一箇所に定まら
ず、周方向の複数箇所より引き出されるため、各屈曲振
動の振動数、振幅が大幅に異なることとなり、モータ効
率の低下を招く難があった。
【0007】また、振動子は軟性を有するフレキシブル
プリント基板を挟持していることから、振動子のQを低
下させる要因にもなり、これによってもモータ効率の低
下を招いていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、駆動回路と振動子の外部端子付電極板とを
フレキシブルプリント基板により接続することで、外部
端子付電極板の曲げ剛性とねじれ剛性との剛性の差によ
って振動子の振動振幅が振動方向により異なる影響を受
けてしまい、その結果としてモータの効率の低下を招い
てしまうことにある。
【0009】本発明は、振動子の外部端子付電極板と
レキシブルプリント基板とを振動子に必要とされる曲げ
振動を阻害しないように接続しつつも、外部端子付電極
板の曲げ剛性及びねじれ剛性に起因する影響を少なく
し、モータ効率の向上を図ることができる振動型モータ
用振動子、振動型モータおよび振動型モータを有する装
置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
振動型モータ用振動子は、外部端子付電極板と駆動回路
とを接続するフレキシブルプリント基板と、該外部端子
付電極板を介して駆動回路から供給される電気信号に応
答し異なる方向の屈曲振動を発生する電気−機械エネル
ギー変換素子と、該電気−機械エネルギー変換素子によ
屈曲合成振動が励起される振動体とを有し、該外部端
子付電極板における外部端子はフレキシブルプリント基
板に所定の深さ挿入可能とする位置決め部を有すると共
に、端子の厚さtと電極板を挟持する振動体の直径Dの
比(D/t)を50以上、端子の幅(B)を、B/tの
値で20以下にすることを特徴とする。上記した外部端
子付電極板は、その端子部が平面十字形状とするもので
ある。 上記した外部端子付電極板における外部端子部
は、フレキシブルプリント基板の差し込み孔を貫通し、
貫通端部を半田付けしたものである。 本発明の目的を実
現する振動型モータは、上記したいずれかの振動型モー
タ用振動子を用いたものである。 本発明の目的を実現す
る振動型モータを有する装置は、上記した振動型モータ
を駆動源として含む装置において、該振動型モータは回
転出力部材を有するものである。
【0011】
【作用】上記した構成の振動型モータ用振動子は、フレ
キシブルプリント基板へ外部端子を位置決め可能に取り
付けでき、また電極板を所定の寸法とすることにより、
曲げ剛性やねじれ剛性に対する影響を少なくする。その
ため、この振動子を有する振動型モータは効率が向上す
る。
【0012】
【実施例】図1は本発明を有効に実施することができる
振動型モータの一実施例を示した断面図である。
【0013】図1において、1、2は円柱形状の金属製
の前ブロック及び後ブロックで、その間に圧電素子板3
〜7、及びこれらの圧電素子板間に複数の外部端子付電
極板8と、複数の内側端子付電極板9を介装している。
そして、前後の金属ブロック1、2は、例えば後金属ブ
ロック2の後端側から挿入された不図示の導電性を有す
る締結ボルトにより締結され、これら圧電素子板及び電
極板を挟持固定している。また、これら前後のブロック
1、2及び締結ボルトBLTは電気的に導通した状態と
なっている。
【0014】圧電素子板3〜7は、直径部を境として分
極方向が異なるように分極処理がなされ、圧電素子板3
及び4により一群の駆動部(以下A相圧電素子群と称
す)をなし、また圧電素子板5及び6により一群の駆動
部(以下B相圧電素子群と称す)を夫々構成している。
A相圧電素子群をなす圧電素子3と4とは分極方向が1
80度の位相ずれを有するように積層され、またB相圧
電素子群をなす圧電素子5と6も同様に積層されている
が、これらA相圧電素子群とB相圧電素子群とはその直
径部が直交する90度の位相ずれを有して配置されてい
る。
【0015】A相圧電素子群及びB相圧電素子群には、
時間的位相が90度ずれた交流電圧が不図示の電源回路
から印加されることになるが、この電源回路と振動子と
はフレキシブルプリント基板10とにより接続される。
【0016】なお、振動子にはセンサー用の圧電素子板
7が設けられ、振動の変化を電気信号として取り出し、
駆動制御用等に用いられている。
【0017】また、内側端子付電極板9は、内径部に締
結ボルトと接触する内側端子部(不図示)が形成されて
いる。
【0018】11は前ブロック1に接触する円柱形状の
移動体であり、12はギア部12Aを外周部に有する出
力部材、13はベアリング、14はバネ15を収容する
バネケースで、該バネ15のバネ力をバネケース14、
ベアリング13及び出力部材12を介して移動体11に
付与され、この移動体11を振動体1に加圧接触させて
いる。
【0019】16は固定部材で、バネケース14に筒部
16Aが締結ボルトBLTの段部19に当接するまで嵌
合すると共に、締結ボルトBLTの先端部に回転不能に
嵌合し、そのネジ部17にナット18を締め付けること
により固定される。
【0020】外部端子付電極板8は、図2に示す形状に
形成されており、中空の電極板本体8Aに十字形状の外
部端子部8Bを一体に形成している。そして、これらの
外部端子付電極板8は、その外部端子部8Bを軸方向に
おいて上下に揃えて配置し、フレキシブルプリント基板
10と半田付けにより接続されるようにしている。具体
的には、図2に示すように、外部端子部8Bの十字形先
端部8B−1をフレキシブルプリント基板10の差し込
み孔10Aに挿入し、挿入端部をフレキシブルプリント
基板10の銅箔パターンに半田付けする。また、外部端
子部8Bの向きはA相圧電素子群による屈曲振動の向き
に合わせている。
【0021】このような構成の振動子を駆動した時の、
A相圧電素子群及びB相圧電素子群のアドミタンスを調
べた。なお、外部端子付電極板8は、厚さが0.05m
mのリン青銅製の薄板で、直径(D1)が10mm、内
径(D2)が4.8mm、また外部端子部8Bの各部の
寸法は、L=1mm、t1=t2=0.5mmとしたも
のを使用した。また、振動子は外形10mm、長さ1
7.7mm(黄銅部分のみ)、駆動周波数については下
記の通り38.6kHz、測定電圧は1Vr.m.s、測定
器はYHP製インピーダンスアナライザー4194Aを
使用した。
【0022】A相及びB相圧電素子群のアドミタンス
は、駆動時の電流を測定し、駆動電圧との比により求め
ており、この結果を図3に示す。
【0023】A相圧電素子群のアドミタンスY(mS)
は、共振周波数38.67キロヘルツにおいて約7.3
(最大値)、B相圧電素子群のアドミタンスY(mS)
は、共振周波数38.675キロヘルツにおいて約5.
4(最大値)となった。
【0024】一方、電極板本体は同一寸法とし、外部端
子部の寸法を図4に示すように、L=1.5mm.t1
=1.5mmの矩形平面形状とした同一部材からなる電
極板を使用して、上記の場合と同様にアドミタンスY
(mS)と周波数との関係を求めた。これを図5に示
す。
【0025】図5において、A相圧電素子群のアドミタ
ンスY(mS)は、共振周波数38.7075キロヘル
ツにおいて、約8.0、B相圧電素子群のアドミタンス
Y(mS)は、共振周波数38.696キロヘルツにお
いて、約1.0となった。すなわち、図4に示す外部端
子部を、根本から1mmの位置まで、その両側を夫々
0.5mm切除したのが図3に示す外部端子部となるた
め、この程度の形状変化によってB相アドミタンスが大
きく変化し、A相圧電素子群によるA相とB相との駆動
による曲げ振動の振幅を略等しい共振周波数で近似させ
ることができることとなる。
【0026】ところで、振動子の振動は、各端子の整列
している方向(A相振動方向)と、この方向と直交する
方向(B相振動方向)の2方向振動が圧電素子により励
起されることになるが、各端子をフレキシブルプリント
基板に接続した状態において、A相振動方向に対しては
各端子が曲げ振動するので、曲げ剛性は低いものになる
のに対し、B相振動方向に対しては個々の端子がねじれ
振動し、ねじれ剛性の高いものになるといえる。このた
め、両方向における剛性の差をできるだけ小さくするに
は、端子の幅を小さくしてねじれ剛性を小さくすれば良
いことになるが、細い銅線のようにするのでは、フレキ
シブルプリント基板への所定長の取り付けができなくな
る。
【0027】このことから、上記の各実施例ではできる
だけ端子のねじれ剛性を小さくするようにしている。
【0028】本発明者の実験によると、略端子の厚さt
と、振動子の直径Dの比(D/t)が50(曲げ剛性小
のための条件)以上で、最小値Bは、B/tの値が20
(ねじれ剛性小のための条件)以下とすると良好で、D
/t=200,B/t=10の場合は良好であったが、
D/t=200,B/t=30の場合は、不良であっ
た。なお、最小幅Bは、くびれ部を有する場合にはその
くびれ部となる。
【0029】図6は図1に示す振動型モータを駆動源と
して光学レンズの鏡筒を駆動する装置の断面図を示して
いる。20は出力部材12のギア部12Aに噛合する段
付ギア部で、その小ギア部21が鏡筒22のギヤ部に噛
合することにより回転駆動され、レンズの移動が行われ
る。一方、段付ギア部20にはエンコーダスリット板2
3が設けられ、フォトカップラー24により回転位置の
検出が行われ、光学レンズの位置制御に供される。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動子の端子と駆動回路とをフレキシブルプリント基板
により接続しても、振動子に必要とされる曲げ振動を阻
害することなく、端子部の曲げ剛性とねじれ剛性との剛
性の差が振動子の振幅に与える影響を少なくすることが
でき、振動型モータの効率を向上させることができる効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動子を有効に実施することがで
きる振動型モータの一実施例を示す断面図。
【図2】電極板の平面図。
【図3】図2の電極板を用いた場合のアドミタンスと周
波数の関係を示す図。
【図4】電極板の平面図。
【図5】図4の電極板を用いた場合のアドミタンスと周
波数の関係を示す図。
【図6】図1の振動型モータを駆動源とするレンズ光学
系の鏡筒を駆動する装置の断面図。
【符号の説明】
1、2…ブロック 3〜7…圧電素子
板 8、9…電極板 10…フレキシブ
ルプリント基板 11…移動体 12…出力部材 13…ベアリング 14…バネケース 15…バネ 16…固定部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−260567(JP,A) 特開 昭63−114576(JP,A) 特開 昭62−141980(JP,A) 特開 平3−74179(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/12

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部端子付電極板と駆動回路とを接続す
    るフレキシブルプリント基板と、該外部端子付電極板を
    介して駆動回路から供給される電気信号に応答し異なる
    方向の屈曲振動を発生する電気−機械エネルギー変換素
    子と、該電気−機械エネルギー変換素子により屈曲合成
    振動が励起される振動体とを有し、該外部端子付電極板
    における外部端子はフレキシブルプリント基板に所定の
    深さ挿入可能とする位置決め部を有すると共に、端子の
    厚さtと電極板を挟持する振動体の直径Dの比(D/
    t)を50以上、端子の幅(B)を、B/tの値で20
    以下にすることを特徴とする振動型モータ用振動子。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の外部端子付電極板は、
    その端子部が平面十字形状であることを特徴とする振動
    モータ用振動子。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2に記載の外部端子付電極
    板における外部端子部は、フレキシブルプリント基板の
    差し込み孔を貫通し、貫通端部を半田付けしたことを特
    徴とする振動型モータ用振動子。
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3に記載の振動型モー
    タ用振動子を用いたことを特徴とする振動型モータ。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載の振動型モータを駆動源
    として含む装置において、該振動型モータは回転出力部
    材を有することを特徴とする振動型モータを有する
    置。
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