JP5733966B2 - 振動型駆動装置 - Google Patents
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Description
また、本発明の一様態は、振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子と、共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子とを有する振動子を備え、前記振動子には第1及び第2の互いに異なる形態の振動モードが励振されて被駆動体との相対移動を生じる振動型駆動装置において、前記共振周波数調整用の電気―機械エネルギー変換素子は、前記第1の振動モードの振動により生じる電荷の総和がゼロとなり、前記第2の振動モードの振動により電荷が生じる位置に配されており、 前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子には交流電圧を印加する駆動回路が接続されており、前記共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子に設けられた電極間の接続状態によって、前記2つの振動モード間の共振周波数差が調整されることを特徴とする振動型駆動装置に関する。
更にまた、本発明の一様態は、第1の電極及び第2の電極を有する第1の電気−機械エネルギー変換素子と、第3の電極及び第4の電極を有する第2の電気−機械エネルギー変換素子と、前記第3の電極及び前記第4の電極の間に接続されたインピーダンス素子と、を有する振動子を備え、前記振動子には第1及び第2の互いに異なる形態の振動モードが励振されて被駆動体との相対移動を生じる振動型駆動装置において、前記第2の電気―機械エネルギー変換素子は、前記第1の振動モードの振動により生じる電荷の総和がゼロとなり、前記第2の振動モードの振動により電荷が生じる位置に配されており、前記第2の電気−機械エネルギー変換素子には交流電圧を印加する駆動回路が接続されており、前記第1の電極は、前記インピーダンス素子に接続されていないことを特徴とする振動型駆動装置に関する。
図1は、本発明が適用できる振動型駆動装置1の主要部の構成を示す斜視図である。振動型駆動装置1は振動子10と被駆動体9とを主要部品として構成される。振動子10と被駆動体9は所望の箇所で加圧接触されており、振動子10に励振される振動の作用により、振動子10と被駆動体9は図1に示すX方向に相対的に移動する。本実施形態において、振動型駆動装置1は振動子10と被駆動体9に加えて、図1では省略しているが、調整回路8と指令回路7と出力回路6とからなる制御回路(図5参照)を備える。また、振動子10と制御回路との電気的な接続を行うフレキシブルプリント基板等の接続基板を備えていてもよい。
ΔF=FB−FA
として定義する。FBはMODE−Bの共振周波数を示し、FAはMODE−Aの共振周波数を示す。
実施形態1では、インピーダンス素子として抵抗素子Rを接続したが、本実施形態では、調整回路8にコンデンサ等の容量性素子Cを用いることを特徴とする。それ以外の構成は実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
本実施形態では、調整回路8にコイル等のインダクタ素子Lを用いることを特徴とする。それ以外の構成は実施形態1と同様であるため、説明を省略する。
本発明において、電気−機械エネルギー変換素子4の構成は図3に示した構成に限定されない。例えば、導通のための構成等を考慮して調整領域の形状を決めることも可能である。本実施形態では、図3とは異なる他の振動子の構成について説明する。振動子の構成以外は実施形態1〜3と同様であるため、説明を省略する。図7に本実施形態における振動子の構成を示す。図7(a)に示す振動子10では、電極5−3をX方向中央部でありX方向において対称、かつY方向下側のみに形成している。
本発明では、電気−機械エネルギー変換素子として積層圧電素子を用いてもよい。本実施形態では、電気−機械エネルギー変換素子として積層圧電素子を用いることを特徴とする。それ以外の構成は実施形態1〜4と同様であるため、説明を省略する。図9は本実施形態で用いられる積層圧電素子40の正面図である。図10は同積層圧電素子40の内部の状態を説明するための分解斜視図である。
本発明においては、振動子の構成や駆動方法は実施形態1で示した形態に限定されない。本実施形態では、まず、共振周波数調整用に用いる電気−機械エネルギー変換素子の領域を、実施形態1とは別の位置に設けた構成について説明する。図11は本実施形態における振動子10の斜視図である。振動子10は、弾性体からなる振動板3と、駆動用(振動発生用)の電気−機械エネルギー変換素子4と、共振周波数調整用の電気−機械変換素子である調整用素子11と、から構成される。調整用素子11は振動子10の突起部2−1,2−2が形成される面におけるX,Y方向の中央位置に配置される。調整用素子11は、図3に示した領域R−3と同様の作用を成す。
2 突起部
3 振動板
4 電気−機械エネルギー変換素子
5 電極
6 出力回路
7 指令回路
8 調整回路
9 被駆動体
10 振動子
11 調整用素子
40 積層圧電素子
Claims (16)
- 振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子と、共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子とを有する振動子を備え、
前記振動子には第1及び第2の互いに異なる形態の振動モードが励振されて被駆動体との相対移動を生じる振動型駆動装置において、
前記共振周波数調整用の電気―機械エネルギー変換素子は、前記第1の振動モードの振動により生じる電荷の総和がゼロとなり、前記第2の振動モードの振動により電荷が生じる位置に配されており、
前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子には交流電圧を印加する駆動回路が接続されており、
前記共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子に設けられた電極間に、インピーダンス素子が接続されていることを特徴とする振動型駆動装置。 - 前記インピーダンス素子として、抵抗素子、容量性素子、インダクタ素子のうちいずれか1つが少なくとも接続されていることを特徴とする請求項1に記載の振動型駆動装置。
- 前記共振周波数調整用の電気―機械エネルギー変換素子は、前記インピーダンス素子に接続されて電気回路を形成し、
前記電気回路は、前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子と電気的に独立している請求項1または2に記載の振動型駆動装置。 - 前記振動子は、前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧が印加されることで異なる前記第一及び前記第二の振動モードを組み合わせた振動を発生するように構成されている請求項1乃至3のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
- 前記共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子は前記インピーダンス素子を有する調整回路に接続されている請求項1乃至4のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
- 振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子と、共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子とを有する振動子を備え、
前記振動子には第1及び第2の互いに異なる形態の振動モードが励振されて被駆動体との相対移動を生じる振動型駆動装置において、
前記共振周波数調整用の電気―機械エネルギー変換素子は、前記第1の振動モードの振動により生じる電荷の総和がゼロとなり、前記第2の振動モードの振動により電荷が生じる位置に配されており、
前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子には交流電圧を印加する駆動回路が接続されており、
前記共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子に設けられた電極間の接続状態によって、前記2つの振動モード間の共振周波数差が調整されることを特徴とする振動型駆動装置。 - 前記振動子は、前記振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧が印加されることで異なる2つの振動モードを組み合わせた振動を発生するように構成されている請求項6に記載の振動型駆動装置。
- 前記共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子は前記インピーダンス素子を有する調整回路に接続されている請求項6または7に記載の振動型駆動装置。
- 前記インピーダンス素子として、抵抗素子、容量性素子、インダクタ素子のうちいずれか1つが少なくとも接続されていることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
- 第1の電極及び第2の電極を有する第1の電気−機械エネルギー変換素子と、第3の電極及び第4の電極を有する第2の電気−機械エネルギー変換素子と、前記第3の電極及び前記第4の電極の間に接続されたインピーダンス素子と、を有する振動子を備え、
前記振動子には第1及び第2の互いに異なる形態の振動モードが励振されて被駆動体との相対移動を生じる振動型駆動装置において、
前記第2の電気―機械エネルギー変換素子は、前記第1の振動モードの振動により生じる電荷の総和がゼロとなり、前記第2の振動モードの振動により電荷が生じる位置に配されており、
前記第2の電気−機械エネルギー変換素子には交流電圧を印加する駆動回路が接続されており、
前記第1の電極は、前記インピーダンス素子に接続されていないことを特徴とする振動型駆動装置。 - 前記第1の電気−機械エネルギー変換素子は、振動発生用の電気−機械エネルギー変換素子であり、
前記第2の電気−機械エネルギー変換素子は、共振周波数調整用の電気−機械エネルギー変換素子であることを特徴とする請求項10に記載の振動型駆動装置。 - 前記インピーダンス素子として、抵抗素子、容量性素子、インダクタ素子のうちいずれか1つが少なくとも接続されていることを特徴とする請求項10または11に記載の振動型駆動装置。
- 前記第2の電気―機械エネルギー変換素子は、前記インピーダンス素子に接続されて電気回路を形成し、
前記電気回路は、前記第1の電気−機械エネルギー変換素子と電気的に独立している請求項10乃至12のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。 - 前記振動子は、前記第1の電気−機械エネルギー変換素子に交流電圧が印加されることで異なる2つの振動モードを組み合わせた振動を発生するように構成されている請求項11乃至13のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
- 前記第1の電気−機械エネルギー変換素子は駆動回路に接続され、前記第2の電気−機械エネルギー変換素子は前記インピーダンス素子を有する調整回路に接続されている請求項11乃至14のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
- 前記第1及び第2の振動モードはそれぞれ形態の異なる面外曲げ振動モードであることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の振動型駆動装置。
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