JPH02221727A - 振動体保持構造 - Google Patents

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】 （ト）技術分野 この発明は、膨脹、収縮を繰返す振動体を、物理的な変
形を拘束することなく保持する振動体保持構造に関する
。

膨脹、収縮する振動体は、物理的に変形するのであるか
ら、これを保持するために、自由変形をできるだけ阻害
しないようにしなければならない。

たとえば、圧電セラミック振動体が、このようなものに
当る。圧電セラミックを中空円筒状に形成し、外周と内
周に電極を貼り付け、電極間に交流電圧を印加する。圧
電素子であるので、電界に比例して、材料が変形する。

外周と内周に電極を付けているから、この圧電セラミッ
クは、半径方向に膨脹収縮する。膨脹収縮の振動数は、
加えた交流電圧の振動数に等しい。

また膨脹収縮の振幅は、加えた交流電圧の電力に比例す
る。

このような圧電素子は、いくつかの用途を持っている。

例えば、円筒の周り）ζ、シングルモード光ファイバを
巻きつけると、光ファイバの中を伝搬する光の位相を変
える事ができる。圧電上ラミック振動体が半径方向に膨
縮すると光ファイバの光路長、屈折率が変化するからで
ある。

光フアイバジャイロのセンサコイルに巻いたシングルモ
ード光ファイバを圧電セラミック振動体の外周に巻きつ
けると、位相変調、周波数変調を行なうことができる。

（イ）従来技術 このように形状が変化する振動体を、基礎となる板に固
定する場合、従来は次のようになされていた。基礎とな
る板を、単に基板ということにする。

（１）中空円筒底面を、基板に、直接に接着する。

（１１）中空円筒底面を、シリコーン、ゴム、スポンジ
など柔軟な材料のシートに接着し、柔軟材料の他面を基
板に接着する。つまり、底面と基板との間に柔軟材料を
介在して固定する。

このうち（ｉ）は最も単純である。底面は平坦であるの
で、簡単に接着できる。（１１）は振動体の膨縮を妨げ
ないように、柔軟材料を介在させているのである。

（つ）発明が解決しようとする問題点 前述のように、圧電セラミック振動体を底面で基板に接
着する固定方法は、次のような問題がある。

両方の底面が基板に固定されているので、円周面が自由
に膨縮する事ができない、という事である。このため、
圧電セラミック振動体に交流電圧を印加した時、自由な
状態での振動特性が再現できない。つまり、同じ振幅の
電圧を印加しても、自由状態での方が拘束状態に於ける
より、膨張収縮の振幅が大きい。また、固有振動数も異
なる。

柔軟材料を介在させると、より自由状態に近くなる。し
かし、それでも、自由な変形が妨げられる。自由状態で
電圧・振動特性を測定しておいても、拘束するとそのま
まの特性が得られない。

もしも、圧電セラミック振動体を周波数変調器として利
用する場合、周波数の変調度合が、接着の前後で変化す
る事になる。変調器の性能保証という面で、これは問題
である。

に）構　成 本発明においては、振動体を、比重が近似した液体の中
に浸漬させて保持する。また、液体は粘度の高いものを
選ぶべきである。液体の中にあるので、振動体は自由に
変形する事ができる。自由状態であるから、自由状態で
測定したとふ・りの電圧・振動特性が得られる。

図面によって説明する。

第１図は本発明の振動体保持構造の一部切欠斜視図であ
る。第２図は縦断面図である。

筐体２は密封された円筒形の容器である。これは、円筒
形の円筒板部１１と、上下の端板部１２．１３を有する
。

筐体２の中には、充填液４が充填されている。

充填液４は粘度が比較的高くて、圧電セラミック振動体
の素材や電極材料、電線などを腐蝕させないものである
事が必要である。また、比重が圧電セラミック振動体と
ほぼ同じであることが望ましい。

円筒形の圧電セラミック振動体１は、円柱形の支持具３
によって、緩やかに保持されている。

円柱形の支持具３は、中間の円柱部６と、下方の底板部
γ、上方の鍔板部８とよりなっている。

底板部７、鍔板部８は円板状である。底板部７が、筐体
２の下端板部１３に固着されている。

圧電セラミック振動体１は円筒形であるので、支持具３
の円柱部６を緩やかに囲むようにしである。半径方向に
変位できる。しかし、円柱部６のため、変位できる範囲
が限られる。

円柱部６の外径をＣ１圧電セラミック振動体の内径をＤ
とするとＣ（Ｄという関係がある。圧電セラミック振動
体１は半径方向に最大（Ｄ−Ｃ）だけ変位することがで
きる。

圧電セラミック振動体の内径りより、底板部７の外径Ｆ
、鍔板部８の外径Ｅが大きいので、圧電セラミック振動
体１は、鍔板部８から上方へ抜けない。

鍔板部８と底板部７の間隔をＨとする。圧電セラミック
振動体１の高さをＬとする。Ｈ）Ｌであるようにしであ
る。圧電セラミック振動体１は上下方向に、（Ｈ−Ｌ　
）だけ変位することができる。

このように、半径方向、上下方向に、距離２（Ｄ−Ｃ）
、（Ｈ−Ｌ）だけ動くことができる。このように、緩や
か、に保持されている。

それだけではなく、充填液４の比重ρ１を、圧電セラミ
ック振動体の比重ρ０に近い値にする。

ρ１；ρ０（１） である。こうすると、圧電セラミック振動体１の自重と
浮力とがつりあう。このため、圧電セラミック振動体１
は、許された変域の任意の位置にとどまることができる
。

充填液４として、例えばシリコーン油を用いることがで
きる。

つまり、圧電セラミック振動体１は、支持具３によって
拘束されず、自由に相対運動できる。

また充填液４の粘度が大きければ、圧電セラミック振動
体１の運動は遅くなる。

このようなわけで、圧電セラミック振動体１の膨縮運動
がなんら妨げられない。自由状態にあるのと同じである
。

圧電セラミック振動体１には、内外に電極を形成し′、
これにリード線９を接続しである。筐体２の端板部１２
の一部に穴１０を穿ち、密封型電線ブツシュ５をここに
とりつけ、リード線９を通している。

密封型であるのは、充填液４が筐体２から漏れないため
である。

充填液４は筐体２の内部に満ちている事が必要である。

空気などが入っていてはいけない。空気泡などがあると
、圧電セラミック振動体１の自由な運動が妨げられるか
らである。

圧電セラミック振動体１に光ファイバを巻きつけた構造
である場合は、光ファイバも密閉型ブツシュを通して外
部へ引出す必要がある。

（６）作　用 圧電セラミック振動体１は密封された筐体内で充填液シ
Ｃよる浮力により緩やかに保持されている。

圧電セラミック振動体に対する拘束力を極めて小さく抑
えることができる。電圧を加えた時のセラミックの振動
特性は、自由状態の場合と同じである。圧電セラミック
振動体を保持するために、電圧・振動特性を損なうとい
う事がない。自由状態のままであるので、取付構造によ
って特性にバラツキが現われるということもない。

（２）効　果 本発明は、振動体を液体によって緩やかに保持するよう
にしている。たとえば圧電セラミック振動体の保持構造
に適用した場合、電圧・振動特性に与える影響が極めて
少ない。従って、圧電セラミック振動体を使用した周波
数変調器、位相変調器の保持構造として本発明を利用す
れば甚だ効果的である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の振動体保持構造の一例を示す一部切欠
き斜視図。 第２図は同じものの縦断面図。 １・・・・・・圧電セラミック振動体 ２・・・・・・筐　体 ３・・・・・・支持具 ４・・・・・・充填液 ５・・・・・・密閉型電線ブツシュ ６・・・・・・円柱部 ７・・・・・・底板部 ８・・・・・・鍔板部 ９・・・・・・リード線 １０・・・・・・穴 １１・・・・・・円筒板部・ １２．１３・・・・・・端板部 発明者 山 田 康

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　密封された筐体２と、筐体２の中に充填された充填液
   ４と、筐体２の中に固定された支持具３とよりなり、円
   筒形の振動体が充填液４の中にあつて、支持具３により
   半径方向、軸方向に変位できる状態で保持され、振動体
   の自重と充填液４による浮力とがほぼつりあうようにし
   た事を特徴とする振動体保持構造。