JP3550579B2 - 振動アクチュエータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦振動と捩り振動との合成振動を用いた振動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は、縦−捩り振動型の振動アクチュエータの従来例を示した斜視図である。
【０００３】
従来、この種の振動アクチュエータでは、固定子（ステータ）１０１は、２つの円柱型の振動子１０２，１０３間に捩り振動用の圧電素子１０４が挟まれ、振動子１０３の上側に縦振動用の圧電素子１０５が配置される。捩り振動用の圧電素子１０４は周方向に分極され、縦振動用の圧電素子１０５は厚み方向に分極される。さらに、相対運動部材（ロータ）１０６は縦振動用の圧電素子１０５の上側に配置される。
【０００４】
固定子１０１を構成する振動子１０２，１０３及び圧電素子１０４，１０５は、シャフト１０７に固定（シャフト１０７のねじ部に螺合）されており、ロータ１０６は、中心部に配置されたボールベアリング１０８を介して、シャフト１０７に回転自在に設けられる。シャフト１０７の先端は、ばね１０９を介してナット１１０が螺合しており、ロータ１０６を固定子１０１に加圧接触させる。
【０００５】
捩り振動用の圧電素子１０４と縦振動用の圧電素子１０５とは、発振器１１１から発振される同一周波数の電圧を、移相器１１２により位相制御して駆動される。
【０００６】
捩り振動用の圧電素子１０４は、ロータ１０６が回転するための機械変位を与え、一方、縦振動用の圧電素子１０５は、固定子１０１とロータ１０６との間に働く摩擦力を、圧電素子１０４による捩り振動の周期に合わせて周期的に変動させることにより同期させて、振動を一方向への運動に変換する役割を果たす。
【０００７】
図１４は、従来例にかかる振動アクチュエータの固定子を展開して示す斜視図である。
捩り振動用の圧電素子１０４は、周方向に分極する必要があるため、圧電材料を、図１４に示すように、６〜８個程度の扇形の小片に一端分割し、各小片を分極した後に再度環状に組み合わせていた。なお、符号１０４ａは電極である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この図１３及び図１４により示す従来の振動アクチュエータでは、捩り振動用の圧電素子１０４を環状に組み合わせる時に、形状精度を出すことが難しかった。そのため、圧電素子１０４と振動子１０３，又は圧電素子１０４同士の密着性が低下し、圧電素子１０４，１０５の振動が振動子１０２，１０３には充分に伝達されず、振動アクチュエータの性能が低下してしまうという課題があった。
【０００９】
また、捩り振動用の圧電素子１０４は、扇形の小片を接着して組み立てるため、充分な接着強度を得るためには少なくとも数ｍｍ程度の厚さが必要である。そのため、圧電素子１０４の電極間距離が大きくなり、駆動に必要な電界を圧電素子１０４に与えるためには電極間に高い電圧を印加する必要があった。
【００１０】
一方、捩り振動用の圧電素子１０４及び縦振動用の圧電素子１０５の面積は、振動子１０２，１０３の断面積と略等しいか、又は、振動子１０２，１０３の断面積よりも小さかった。また、シャフト１０７を貫通させるために、捩り振動用の圧電素子１０４及び縦振動用の圧電素子１０５の中央部に孔を開ける必要があった。そのため、捩り振動用の圧電素子１０４及び縦振動用の圧電素子１０５それぞれの面積はさらに小さくなり、モータの高トルク化及び高回転化を図ることが難しかった。
【００１１】
さらに、この従来の振動アクチュエータは、モータの性能向上のため、振動子１０２，１０３の長さや材質、又はロータ１０６の加圧力を変更することにより、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させることとしているが、その調整が難しかった。例えば、振動子１０２，１０３の長さや材質により調整を行うと、縦振動の共振周波数，捩り振動の共振周波数がともに変化してしまう。また、ロータ１０６の加圧力の大きさにより調整すると、ロータ１０６への負荷変動や加圧ばねの劣化等によりずれてしまう。
【００１２】
本発明の目的は、前述の課題を解決して、高トルク及び高回転で駆動することができ、しかも構造及び製造がともに容易であって、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を容易に一致させることができる振動アクチュエータを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、棒状の弾性体と，前記弾性体の端面に加圧接触される相対運動部材と，前記弾性体の軸回りに捩り振動を発生する第１電気機械変換素子と，前記弾性体の軸方向に縦振動を発生する第２電気機械変換素子とを含む振動アクチュエータにおいて、前記弾性体は、軸に垂直な断面積が軸に沿って変化する２つの半棒状部材を組み合わせて構成されるとともに、前記第１電気機械変換素子及び前記第２電気機械変換素子は、前記軸の延在方向に並べて配置され２つの前記半棒状部材の間に挟まれて保持される板状部材であることを特徴とする振動アクチュエータである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１に記載された振動アクチュエータにおいて、前記半棒状部材は、前記弾性体に発生する前記縦振動及び前記捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させるために前記縦振動または前記捩り振動前記位置の節を含む位置に形成された１個又は複数個の小径部を備える形状であることを特徴とする振動アクチュエータである。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２に記載された振動アクチュエータにおいて、前記縦振動の次数は１次であって前記捩り振動の次数は２次であるとともに、前記小径部は前記縦振動及び前記捩り振動それぞれの節位置に合計３個設けられることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２に記載された振動アクチュエータにおいて、前記縦振動の次数は１次であって前記捩り振動の次数は２次であるとともに、前記小径部は前記捩り振動の節位置に合計２個設けられることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、図面等を参照しながら、本発明の実施形態について、さらに詳しく説明する。
【００１８】
図１は、本発明にかかる振動アクチュエータの第１実施形態を示す断面図である。
本実施形態の振動アクチュエータ１０は、固定軸であるシャフト７と，互いに加圧接触するとともにシャフト７により保持される振動子１及び相対運動部材であるロータ６とを備える。
【００１９】
シャフト７は、本実施形態では、軸方向と直交する断面形状が円形の円柱状部材であり、一端にはねじ部７ａが刻まれているとともに、他端は固定面に適宜手段により固定される。また、シャフト７には、後述するボルト１３ａ〜１３ｄを挿通させるためのボルト挿通孔７ｂ〜７ｅがシャフト７の長手方向と直交する方向について設けられる。このシャフト７により、振動子１及びロータ６が支持される。
【００２０】
振動子１は、本実施形態では、弾性体である半円柱状部材２，３と，これらに挟まれた状態で保持される第１電気機械変換素子である圧電素子４と第２電気機械変換素子である圧電素子５とにより構成される。
【００２１】
半円柱状部材２，３は、中空の円柱体を縦に２分割して得られる形状であり、その材質は、振動減衰の少ないステンレス鋼，インバーないしはアルミニウム合金等の金属材料を用いることが望ましいが、樹脂製であってもよい。
【００２２】
振動子１の外周面であって、後述する捩り振動及び縦振動それぞれの振動の節となる位置には、くびれである小径部１ａ，１ｂ及び１ｃが段差状に形成される。振動子１の小径部１ｂは中央に形成されており、一方、小径部１ａ，１ｃは小径部１ｂに関して対称な位置に形成される。
【００２３】
このようにして、小径部１ａ〜１ｃを設けることにより、振動子１には、大径部１Ａ〜１Ｄが形成される。小径部１ａ〜１ｃを形成するには、円柱状の振動子母材に対して切削加工等の機械加工を行うことが簡単かつ確実である。
【００２４】
なお、本実施形態では、小径部１ａ，１ｂ及び１ｃを段差状にくびれとして設けたが、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような形態に限定されるものではなく、振動子１の軸方向に垂直な断面積が軸に沿って変化する形状であればよい。
【００２５】
振動子１の各大径部１Ａ〜１Ｄには、振動子１の中心軸に直交する方向に、ボルト挿通孔１Ａ’〜１Ｄ’が形成される。
半円柱状部材２，３は、後述する電気機械変換素子である圧電素子４，５を挟んだ状態で中心部にシャフト７を挿入し、シャフト７に設けられたボルト挿通孔７ｂ〜７ｅと振動子１に設けられたボルト挿通孔１Ａ’〜１Ｄ’とのシャフト軸方向位置を合わせておき、ボルト１３ａ〜１３ｄを挿入して、ナット１４ａ〜１４ｄを締め付けることにより、固定される。半円柱状部材２，３と圧電素子４，５との間に接着剤を塗布した後、ボルト１３ａ〜１３ｄ及びナット１４ａ〜１４ｄにより締め付けることにより、さらに強固に固定することができる。
【００２６】
なお、振動子１とシャフト７との間には隙間が設けられており、シャフト７が振動子１に発生する振動を妨げないようになっている。また、ボルト１３ａ〜１３ｄとシャフト７との間にも隙間が設けられており、振動子１とともに振動するボルト１３ａ〜１３ｄがシャフト７に接触しないようになっている。
【００２７】
さらに、振動子１は、その中心部に設けられたピン挿通孔１Ｅを貫通するピン１２によってシャフト７に固定される。
厚肉円筒状の相対運動部材であるロータ６は、その中心部に設けられたベアリング８を介してシャフト７に回転可能に支持される。ロータ６の材料は、アルミニウム合金，ステンレス鋼等の金属又は樹脂が望ましい。
【００２８】
ロータ６の振動子１との摺動面には、ＰＰＳ又はＰＴＦＥ含有樹脂等の摺動材１５が接着されており、ロータ６と振動子１との摺動抵抗が低減される。本実施形態では、摺動材１５はロータ６側に接着されているが、振動子１のロータ６との接触面側に接着してもよい。
【００２９】
また、シャフト７には、ロータ６の摺動面の反対側の面に、加圧部材１１，ばね９がこの順に挿入されており、シャフト７に設けられたねじ部７ａに噛合するナット７ｆによって締め付けられることにより、ロータ６を振動子１側に向けて適宜圧力で加圧する。
【００３０】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、本実施形態の振動アクチュエータに用いる振動子１の斜視図である。なお、図２において、半円柱状部材２，３を締め付けるためのボルト挿通孔１Ａ’〜１Ｄ’は省略している。
【００３１】
図２に示すように、本実施形態では、振動子１を構成する半円柱状部材２，３の間に、計１２枚の板状の圧電素子４，５が挟まれた状態で保持される。
第１電気機械変換素子である圧電素子４は捩り振動用の素子であり、第２電気機械変換素子である圧電素子５は縦振動用の素子である。各圧電素子は２枚ずつ積層されて配置されており、圧電素子４は、上部に４枚，下部に４枚合計８枚配置され、一方、圧電素子５は、中央部に４枚配置されている。
【００３２】
圧電素子４の間には電極４ａ，４ｂ，４ｃ及び４ｄが配置され、圧電素子５の間には電極５ａ，５ｂが配置される。電極４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，５ａ及び５ｂは、ステンレス鋼，銅又はリン青銅等の金属板によって形成され、圧電素子４，５に接着して固定するか、又はボルト１３ａ〜１３ｄ及びナット１４ａ〜１４ｄとによって締め付けて固定する。また、半円柱状部材２，３は接地される。
【００３３】
図３（Ａ）は本実施形態の振動アクチュエータに用いる振動子の側面図であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）はそれぞれ図３（Ａ）におけるＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，及びＣ−Ｃ断面図であって、本実施形態の振動アクチュエータの圧電素子の配置を示すものである。なお、図３（Ａ）においても、図２と同様に、締め付け用のボルト挿通孔１Ａ’〜１Ｄ’は省略してある。
【００３４】
図３（Ｂ），図３（Ｃ）及び図３（Ｄ）は、いずれも、捩り振動用の圧電素子４及び縦振動用の圧電素子５それぞれの分極方向を示す。捩り振動用の圧電素子４はモータの軸方向に分極され、縦振動用の圧電素子５は素子の厚さ方向に分極される。
【００３５】
図４及び図５は、本実施形態にかかる振動アクチュエータに用いる捩り振動用の圧電素子４及び縦振動用の圧電素子５の分極方向と電極配置及び電圧印加時の変形を模式的に示す説明図である。
【００３６】
捩り振動用の圧電素子４は、図４（Ａ）に示すように、平板の長さ方向に分極されており、図４（Ａ）の電極を用いて電圧を印加し、板厚方向に電界を発生させると、図４（Ｂ）に示すように剪断変形を利用して振動子１を捩り振動させることができる。
【００３７】
一方、縦振動用の圧電素子５は、図５（Ａ）に示すように、平板の厚さ方向に分極されており、図５（Ａ）の電極を用いて電圧を印加し、板厚方向に電界を発生させると、図５（Ｂ）に示すように伸び変形する。この圧電素子５の変形を利用して振動子１を縦振動させることができる。
【００３８】
次に、振動子１に発生する捩り振動及び縦振動それぞれのタイミングについて説明する。
図６は、このような振動子１に発生する縦振動及び捩り振動を組み合わせて振動子１の端面である駆動面に楕円運動を発生させることを示す説明図である。
【００３９】
図６に示すように、捩り運動の周期と伸縮運動の周期との間の位相差を１／４周期、すなわちπ／２ずらすと、駆動面上の点では楕円運動が発生する。
ｔ＝６／４πの時点では、捩り振動の変位は左側に最大であり、縦振動の変位は零である。
【００４０】
この状態から、ｔ＝７／４π〜０〜２／４πまでは、捩り振動は左側の最大から右側の最大まで変位し、縦振動はゼロから上側の最大に変位し、再びゼロに戻る。したがって、振動子１の駆動面は、ロータ６（図６においては図示しない。）を押しながら、右方向に回転し、ロータ６は駆動される。
【００４１】
次に、ｔ＝２／４π〜６／４πまでは、捩り振動は右側の最大から左側の最大まで変位し、縦振動はゼロから下側の最大に変位し再びゼロに戻る。したがって、振動子１の駆動面はロータ６から離れながら左方向に回転するため、ロータ６は駆動されない。このときに、ロータ６は加圧部材１１により加圧されていても、加圧部材１１の固有振動数が超音波振動域よりも低いため、振動子１の縮みに追従できない。
【００４２】
図７は、本実施形態の振動アクチュエータの駆動回路の一例を示すブロック図である。
駆動信号発生装置である発振器３１は、所定の周波数の駆動信号を発生するためのものであり、その出力は分岐して、一方は、位相を９０度進め（又は遅らせ）る移送器３２を介して増幅器３３に接続され、他方は、増幅器３４に直接接続される。
【００４３】
各増幅器３３，３４は、それぞれ振動子１に保持される電極４ａ〜４ｄ，５ａ及び５ｂに接続される。
なお、移送器３２の移相差を調節して最適値を選ぶことによって、振動アクチュエータ１０のトルク，回転数及び効率をともに向上させることもできる。
【００４４】
図８は、本実施形態にかかる振動アクチュエータの振動子１に発生する縦振動，捩り振動それぞれの振動モードの一例を示す説明図である。
本実施形態では、１次の縦振動及び２次の捩り振動をそれぞれ振動子１に発生させ、これらの振動を利用している。そのため、効率よく振動アクチュエータを駆動するためには、振動アクチュエータの捩り振動の共振周波数と縦振動の共振周波数とを略一致させて、回転変位振幅及び縦変位振幅をともに増大させることが望ましい。これらの共振周波数を略一致させるために、本実施形態では振動子１に小径部（くびれ）１ａ〜１ｃを設けている。
【００４５】
小径部（くびれ）１ａ〜１ｃは、捩り振動の節（振動子１の長手方向の両端側２カ所）と縦振動の節（振動子１の長手方向の略中央）との合計３カ所にそれぞれ設けられる。例えば、縦振動の節に設けられている小径部１ｂの深さを深くするか、又は幅を広げることによって、振動子１の１次の縦振動の剛性が低下するため、１次の縦振動の共振周波数を下げることができる。
【００４６】
このとき、小径部１ｂは２次の捩り振動の腹に位置するため、２次の捩り振動の共振周波数にはさほど影響を与えない。同様に、２次の捩り振動の節に設けられている小径部１ａ，１ｃの形状を変更することによっても、２次の捩り振動の共振周波数を変化させることができる。
【００４７】
このように、本実施形態では、小径部１ｂの形状を変更することにより縦振動の共振周波数を変化させることができるため、小径部１ｂの形状を調整することにより、縦振動及び捩り振動の共振周波数を略一致させることができ、少ない入力により大きな縦振動振幅及び捩り振動振幅を得ることができる。
【００４８】
１次の縦振動の振幅が増大すれば、ロータ６の加圧力を増すことができるため、振動アクチュエータ１０のトルクを向上させることができる。また、捩り振動の振幅が増大すれば、ロータ６の回転数が向上する。その結果、トルク，回転数さらには効率等の振動アクチュエータ１０の性能を向上させることができる。
【００４９】
また、小径部１ｂ及び１ａ，１ｃを設けることにより、縦振動及び捩り振動それぞれの節の剛性が低下するため、縦振動振幅及び捩り振動それぞれの振動振幅を増大させることができるため、これによっても振動アクチュエータ１０の性能が向上する。
【００５０】
さらに、振動アクチュエータ１０の性能を向上させるためには、振動子１の材質及び形状、ロータ６の材質及び形状、摺動材１５の材質及び形状、加圧力等を変えることにより、最適な条件を求めることが必要である。
【００５１】
このように、本実施形態では、振動アクチュエータ１０の捩り振動発生用として板状の圧電素子４，５を用いたため、圧電素子４，５の形状精度が向上し、圧電素子４，５の振動が振動子１へ確実に伝わるようになったため、振動アクチュエータ１０の性能を向上させることができた。
【００５２】
また、本実施形態では、捩り振動発生用の圧電素子４の厚さが薄いため、所定の電界を得るために、必要な印加電圧を低下することができた。
また、本実施形態では、振動子１に設けられた小径部１ａ〜１ｃによって、振動子１の縦振動に関する剛性と捩り振動に関する剛性とが低下し、振動変位が増大する。そのため、振動アクチュエータ１０の高トルク化，高回転化が可能となる。
【００５３】
また、本実施形態では、振動子１の縦振動に関する剛性及び，捩り振動に関する剛性の低下により、縦振動及び捩り振動の共振周波数が低下し、振動アクチュエータ１０の効率を向上させることができる。
【００５４】
さらに、本実施形態では、振動子１に設けられた小径部１ａ〜１ｃが縦振動の節及び捩り振動の節にそれぞれ独立に設けられているため、それぞれの小径部１ａ〜１ｃの外径を調節することにより、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させることができる。
【００５５】
このように、本実施形態では、振動子１に設けられた小径部１ａ〜１ｃによって、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させることができ、さらには縦振動振幅と捩り振動振幅とをともに増大させることが可能となるため、高トルク及び高回転の振動アクチュエータ１０を実現することが可能になった。
また、従来、振動アクチュエータにおいては、電気機械変換素子や弾性体が駆動中に誘電損失や振動による内部摩擦等により発熱・温度上昇し、振動子の共振特性が変化してしまうという問題があった。本実施形態によれば、小径部を設けることにより振動子の表面積が拡大し、放熱効率が向上するため、温度上昇を抑制することが可能になる。これは、小径部を熱の発生し易い節部や電気機械変換素子の近傍に設けるとより効果的である。
【００５６】
なお、本実施形態の振動アクチュエータ１０は、組み立て後における縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数の微調整（チューニング）が容易である。
【００５７】
すなわち、本実施形態の振動アクチュエータ１０は、組み立て後における縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を一致させる位置に小径部を設けるように設計されるが、製作時の加工公差等の影響により、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数が一致しない場合が考えられる。このような場合に、
【００５８】
（１）ボルト１３ａ〜１３ｄを、頭部の長さや材質（すなわちボルト重量）が異なる他のボルト１３ａ’〜１３ｄ’に交換すること（特に望ましくは内側のボルト１３ｂ及び１３ｃを交換することが振動子１の強度維持の観点から望ましい。）、
（２）ボルト１３ａ〜１３ｄに、ワッシャをかませること、さらには
（３）振動子１の小径部１ａ〜１ｃの外径だけでなく、振動子１の大径部１Ａ〜１Ｄ、さらには振動子１の軸方向長さを、例えば切削加工等の適宜手段により変更すること
【００５９】
等によっても、１次の縦振動の変化率と２次の捩り振動の変化率とが異なるため、縦振動及び捩り振動それぞれの共振周波数を調整して接近又は一致させることができる。なお、このようなチューニングによる共振周波数の調整代は例えば１０Ｈｚ以下と小さくしておくことがチューニング作業の工数を勘案すると、望ましい。
【００６０】
（第２実施形態）
図９は、本発明にかかる振動アクチュエータ１０の第２実施形態を示す説明図である。なお、以降の各実施形態の説明では第１実施形態と相違する部分のみを説明し、共通する部分には同一の図中符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００６１】
第１実施形態は、３個の小径部１ａ〜１ｃを備える振動子１からなる振動アクチュエータ１０を例にとって説明したが、小径部の設置数は第１実施形態のように３個でなくてもよく、１個又は２個以上であってもよい。
【００６２】
例えば、図９に示すように、振動子１に発生する１次の縦振動の節に一つだけ小径部１ｂを設けることにより１次の縦振動の共振周波数を変化させ、１次の縦振動及び２次の捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させることができる。
【００６３】
（第３実施形態）
図１０は、本発明にかかる振動アクチュエータ１０の第３実施形態を示す説明図である。
【００６４】
第３実施形態では、図１０に示すように、振動子１の２次の捩り振動の節に小径部１ａ，１ｃを２個配置することにより、２次の捩り振動の共振周波数を変化させ、１次の縦振動及び２次の捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させることができる。
【００６５】
（第４実施形態）
第１実施形態は、１次の縦振動と２次の捩り振動との複合振動を利用した振動アクチュエータ１０であるが、これ以外の振動モードの組み合わせであっても、第１実施形態と全く同様の効果を得ることができる。
【００６６】
図１１は、２次の縦振動と３次の捩り振動との複合振動を利用する振動子１の振動モードと，振動子１に形成する小径部の位置との関係について示す説明図である。
【００６７】
本実施形態では、２次の縦振動の節の位置に２個の小径部１ｄ，１ｅと，３次の捩り振動の節の位置に３個の小径部１ｆ，１ｇ及び１ｈとの合計５個の小径部が設けられる。
【００６８】
なお、図１１において、符号４ａ−１，４ａ−２，４ｂ−１，４ｂ−２，４ｃ−１，４ｃ−２，４ｄ−１，４ｄ−２，５ａ−１及び５ａ−２はいずれも電極である。
【００６９】
本実施形態においても、前述したように、５個の小径部１ｄ〜１ｈそれぞれの形状を変化させることにより、縦振動及び捩り振動の共振周波数を略一致させることができる。
【００７０】
（第５実施形態）
第１実施形態〜第４実施形態では、振動子１の外面に段差状に小径部を設けたが、小径部は段差状に設ける必要があるものではない。例えば、図１２に示すように、断面積が連続的に変化するような形状の小径部１ｉ〜１ｋであっても、全く同様に、縦振動及び捩り振動の共振周波数を略一致させることができる。
【００７１】
（変形形態）
本発明にかかる振動アクチュエータは、以上詳細に説明した各実施形態には限定されず、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明にかかる振動アクチュエータの範囲に含まれる。
【００７２】
例えば、第１実施形態〜第５実施形態では、振動アクチュエータに用いる電気機械変換素子として圧電素子を用いたが、電歪素子又は磁歪素子等の電気エネルギーを機械変位に変換することができる素子であってもよい。
【００７３】
また、第１実施形態〜第５実施形態では、振動子が円柱状である場合を例にとったが、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような形態に限定されるものではなく、棒状であればよい。振動子は、例えば角柱状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる振動アクチュエータの第１実施形態を示す断面図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、いずれも、第１実施形態の振動アクチュエータに用いる振動子の斜視図である。
【図３】図３（Ａ）は第１実施形態の振動アクチュエータに用いる振動子の側面図であり、図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）はそれぞれ図３（Ａ）におけるＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，及びＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図４（Ａ）は第１実施形態にかかる振動アクチュエータに用いる捩り振動用の圧電素子の分極方向と電極配置とを模式的に示す説明図であり、図４（Ｂ）は、第１実施形態にかかる振動アクチュエータに用いる捩り振動用の圧電素子の電圧印加時の変形を模式的に示す説明図である。
【図５】図５（Ａ）は第１実施形態にかかる振動アクチュエータに用いる縦振動用の圧電素子の分極方向と電極配置とを模式的に示す説明図であり、図５（Ｂ）は、第１実施形態にかかる振動アクチュエータに用いる縦振動用の圧電素子の電圧印加時の変形を模式的に示す説明図である。
【図６】第１実施形態の振動子に発生する縦振動及び捩り振動を組み合わせて振動子の端面である駆動面に楕円運動を発生させることを経時的に示す説明図である。
【図７】第１実施形態の振動アクチュエータに用いる駆動回路の一例を示すブロック図である。
【図８】第１実施形態にかかる振動アクチュエータの振動子に発生する縦振動，捩り振動それぞれの振動モードの一例を示す説明図である。
【図９】本発明にかかる振動アクチュエータの第２実施形態を示す説明図である。
【図１０】本発明にかかる振動アクチュエータの第３実施形態を示す説明図である。
【図１１】本発明にかかる振動アクチュエータの第４実施形態を示す説明図である。
【図１２】本発明にかかる振動アクチュエータの第５実施形態を示す説明図である。
【図１３】縦−捩り振動型の振動アクチュエータの従来例を示した斜視図である。
【図１４】従来例にかかる振動アクチュエータの固定子を展開して示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 振動子
１ａ〜１ｋ 小径部
１Ａ〜１Ｄ 大径部
１Ａ’〜１Ｄ’ ボルト挿通孔
１Ｅ ピン挿通孔
２，３ 半円柱状部材
４ 第１電気機械変換素子（捩り振動用の圧電素子）
４ａ〜４ｄ，４ａ−１〜４ａ−２，４ｂ−１〜４ｂ−２，４ｃ−１〜４ｃ−２
，４ｄ−１〜４ｄ−２，５ａ−１〜５ａ−２ 電極
５ 第２電気機械変換素子（縦振動用の圧電素子）
５ａ〜５ｂ 電極
６ ロータ
７ シャフト
７ａ ねじ部
７ｂ〜７ｅ ボルト挿通孔
７ｆ ナット
８ ベアリング
９ ばね
１０ 振動アクチュエータ
１１ 加圧部材
１２ ピン
１３ａ〜１３ｄ ボルト
１４ａ〜１４ｄ ナット
１５ 摺動材
３１ 発振器
３２ 移相器
３３，３４ 増幅器

Claims (4)

1. 棒状の弾性体と，
   前記弾性体の端面に加圧接触される相対運動部材と，
   前記弾性体の軸回りに捩り振動を発生する第１電気機械変換素子と，
   前記弾性体の軸方向に縦振動を発生する第２電気機械変換素子と
   を含む振動アクチュエータにおいて、
   前記弾性体は、軸に垂直な断面積が軸に沿って変化する２つの半棒状部材を組み合わせて構成されるとともに、
   前記第１電気機械変換素子及び前記第２電気機械変換素子は、前記軸の延在方向に並べて配置され２つの前記半棒状部材の間に挟まれて保持される板状部材であること
   を特徴とする振動アクチュエータ。
2. 請求項１に記載された振動アクチュエータにおいて、
   前記半棒状部材は、前記弾性体に発生する前記縦振動及び前記捩り振動それぞれの共振周波数を略一致させるために前記縦振動または前記捩り振動前記位置の節を含む位置に形成された１個又は複数個の小径部を備える形状であること
   を特徴とする振動アクチュエータ。
3. 請求項２に記載された振動アクチュエータにおいて、
   前記縦振動の次数は１次であって前記捩り振動の次数は２次であるとともに、前記小径部は前記縦振動及び前記捩り振動それぞれの節位置に合計３個設けられること
   を特徴とする振動アクチュエータ。
4. 請求項２に記載された振動アクチュエータにおいて、
   前記縦振動の次数は１次であって前記捩り振動の次数は２次であるとともに、前記小径部は前記捩り振動の節位置に合計２個設けられること
   を特徴とする振動アクチュエータ。

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