JPH0217871A

JPH0217871A - 超音波駆動装置

Info

Publication number: JPH0217871A
Application number: JP63164571A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Honda; 本多　敬介
Original assignee: Honda Electronics Co Ltd
Current assignee: Honda Electronics Co Ltd
Priority date: 1988-06-30
Filing date: 1988-06-30
Publication date: 1990-01-22
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JP2722206B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、内外面ｔこ電極を設けた円筒型の圧電体振動
子を使用した超音波駆動装置に関する。

［従来技術］この種の駆動装置として、本出願人は円筒形の圧電体振
動子の内外面の電極をそれぞれ円筒の縦方向に２以上に
分割し、内外面の分割線の位置を互いにずらして設けた
超音波駆動装置を提案した（特願昭６２−１８０２５４
号参照）。

この超音波駆動装置では、外側の電極と内側の電極を任
意に組合わせて、内外面の電極間に交流電圧を印加する
と、圧電体振動子の端面または側面に組合わせた被駆動
体が可逆転するというものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、この超音波駆動装置では、内外面の電極
を分割するために、小さな圧電体振動子では電極の分割
作業が困難であるという問題があった。

本発明は、内外面の電極を全く分割することなく、内外
面の電極間に円筒形の圧電体振動子の高さ方向または周
方向の共振周波数を持つ交流電圧を印加することにより
、圧電体振動子の側面または端面に組合わせた被駆動体
を一方向に回転することができる超音波駆動装置を提供
することを目的とするものである。

［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、円筒形の圧電体振動子の内面及び外面に電極を設け
、該電極間に前記圧電体振動子の高さ方向の共振周波数
（ｆｈ）または円周方向の共振周波数（ｆｃ）を持つ交
流電圧を印加し、前記圧電体振動子の端面または側面に
被駆動体を組合わせてなる超音波駆動装置において、前
記円筒形圧電体振動子の高さをｈ、圧電体振動子の厚み
の中心から円筒の中心の間の半径をｒとしたとき、ｈ　
　　　　ｎπ ｒｖ’　１　＋　（ｍ／　２）２（但し、ｎ＝１（＝１／２波長）、２（＝１波長）、３
（＝３／２波長）、・・・、ｍ＝２（＝１波長）、４（
２波長）、６（＝３波長）、・・・）となるように前記
圧電体振動子を構成するものである。

［作用］本発明の超音波駆動装置では、圧電体振動子の内外面の
電極に１例えば圧電体振動子の高さ方向のｎ波長の共振
周波数ｆｈを持つ交流電圧を印加すると、圧電体振動子
の円筒の高さｈと半径ｒのの比が上記の関係を持つこと
により、円周方向にｍ波長の共振を発生し、高さ方向の
共振と円周方向の共振によって圧電体振動子の端面また
は側面に一方向に進行する進行波が発生するので、被駆
動体を圧電体振動子の端面または側面に組合わせると、
被駆動体が回転する。

［実施例］まず、本発明の詳細な説明する。第１図に示すように円
筒型の圧電体振動子ｌの高さをｈ、厚みをし、厚みしの
中心と円筒の中心を結ぶ半径をｒ、とすると、高さ方向
の共振周波数ｆｈは、ｆ　ｈ　＝　−Ｘ　ｎｈ・　・　・　（１）また、円周方向の共振周波数ｆｃは、２　π　ｒとなる。ここで、ｆｈ＝ｆｃとすると、ｎＣｖ’ｌ＋（
ｍ／２）”・Ｃ２ｈ　　　　　２πｒ両辺のＣと２を消除すると、となる。但し、ｎ＝１　（＝１／２波長）、２（＝１波
長）　、３　（＝３／２波長）、・・・、ｍ＝２（＝１
波長）、４（＝２波長）、６（＝３波長）これによって
、円筒形の圧電体振動子１では、高さ方向の共振周波数
ｆｈまたは円周方向の共振周波数ｆｃを持つ交流電圧を
圧電体振動子１の内面電極２．外面電極３に交流電源４
から印加することにより、圧電体振動子１は高さ方向及
び円周方向に共振駆動される。但し、圧電体振動子１の
円筒が真円で、また厚みにムラがなければ、高さ方向及
び円周方向に共振されるだけであるが、一般にセラミッ
ク圧電体１は円形及び厚みにムラがあるため、高さ方向
の共振及び円周方向の共振によって圧電体振動子１の側
面及び端面に一方向に移動する進行波が発生するものと
思われる。

従って、第２図に示すように、一方向に進行波が発生し
ている圧電体振動子１からなる圧電体振動子１の端面に
回転体５を組合わせると、回転体５は一方向に非常に良
く回転する。また、この回転体５を圧電体振動子１の側
面に組合わせても非常に良く回転した。

具体的な構成としては、第３図に示すように、ケース６
のベアリング７で回転体５の回転軸５ａを支持し、また
スラストベアリング８で軸方向の回転を滑らかにし、さ
らに回転体５に圧電体振動子ｌの端面を接触させ、ケー
ス６の底蓋１０によってスプリングワッシャ９を押えて
締め付けることにより、回転体５が圧電体振動子１に圧
接し、内面電極２及び外面電極３のいずれかに交流電圧
を電極にそれぞれ印加することにより、回転体５を回転
することができる。

また、第４図に示すように、回転体５に複数のボール１
１が回転支持され、回転体５の回転軸５ａはケース６の
ベアリング７で支持され、またボール１１とケース６の
内面の間に支持板１２が設けられ、さらに圧電体振動子
ｌの上に接触板１３が設けられ。

ボール１１と接触されている。そして、ケース６の底蓋
１０によってスプリングワッシャ９を押えて締め付ける
ことにより、回転体５のボール１１が圧電体振動子１に
圧接し、交流電圧を内面電極２及び外面電極３のいずれ
かにそれぞれ印加することにより、ボール１１が回転す
るとともに反対方向に回転体５が回転する。また、交流
電圧の印加の方向を反対にして、例えば内面電極２ａと
外面電極３ｂまたは内面電極２ｂと外面電極３ａのよう
に印加しても、同様に互いに逆方向の回転振動が発生す
る。さらに、本実施例の圧電体振動子は内面または外面
に電極が設けられ、回転体が堅いセラミック圧電体の端
面で受けられるため、電極を保護する必要ないが、セラ
ミック圧電体に保護材を付けることもできる。

［発明の効果］本発明は、以上のように構成されているので、製造が非
常に簡単になり、小さなモータでも簡単に製造すること
ができ、またコストも非常に安いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の原理を説明する円筒形の圧電体振動子
の斜視図、第２図は本発明の実施例の超音波駆動装置の
概略構成図、第３図は本発明の実施例の超音波駆動装置
の具体的構成図、第４図は本発明の他の実施例の超音波
駆動装置の具体内構Ｉ戊図である。１・・・円筒形の圧電体振動子、２・・・内面電極、３
・・・外面電極、４・・・交流電源、５・・・回転体、
６・・・ケース、７・・・ベアリング、８・・・スラス
トベアリング、９・・・スプリングワッシャ、１０・・
・底蓋、１１・・・ボール、１２・・・支持板、１３・
・・接触板。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】　円筒形の圧電体振動子の内面及び外面に電極を設け、
該電極間に前記圧電体振動子の高さ方向の共振周波数（
ｆｈ）または円周方向の共振周波数（ｆｃ）を持つ交流
電圧を印加し、前記圧電体振動子の端面または側面に被
駆動体を組合わせてなる超音波駆動装置において、前記
円筒形圧電体振動子の高さをｈ、圧電体振動子の厚みの
中心から円筒の中心の間の半径をｒとしたとき、｛但し、ｎ＝１（＝１／２波長）、２（＝１波長）、３
（＝３／２波長）、・・・、ｍ＝２（＝１波長）、４（
２波長）、６（＝３波長）、・・・｝となるように前記圧電体振動子を構成することを特徴と
する超音波駆動装置。