JPH0241673A - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
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- JPH0241673A JPH0241673A JP63191273A JP19127388A JPH0241673A JP H0241673 A JPH0241673 A JP H0241673A JP 63191273 A JP63191273 A JP 63191273A JP 19127388 A JP19127388 A JP 19127388A JP H0241673 A JPH0241673 A JP H0241673A
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- Japan
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- piezoelectric vibrator
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 20
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract 1
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
- H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
- H02N2/003—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
- H02N2/004—Rectangular vibrators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/202—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement
- H10N30/2023—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement having polygonal or rectangular shape
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野コ
本発明は、矩形の板状の圧電体振動子の短い端面に沿っ
て発生した楕円振動によって被駆動体を駆動する超音波
駆動装置に関する。
て発生した楕円振動によって被駆動体を駆動する超音波
駆動装置に関する。
[従来技術]
従来、回転体の側面に板状の圧電体振動子の端面を接触
させた超音波駆動装置としては、第6図に示したものが
知られている。第6図において、平面の形状が長方形の
圧電体振動子lの両面に電極を付着し、これらの電極に
交流電圧を印加すると、曲げ振動が発生することが知ら
れている。この圧電体振動子】の一端1aを支持体2で
支持し、回転軸3で回転自在に支持された回転体4の近
傍に圧電体振動子1の他端1bを配置させ、圧電体振動
子lの両面の電極に交両電圧を印加すると、圧電体振動
子1に曲げ振動が発生する。この曲げ振動で、圧電体振
動子1の他端1bが点線で示したように回転体4を叩く
ように間欠的に押すことにより、回転体4を一方向に回
転させることができる。
させた超音波駆動装置としては、第6図に示したものが
知られている。第6図において、平面の形状が長方形の
圧電体振動子lの両面に電極を付着し、これらの電極に
交流電圧を印加すると、曲げ振動が発生することが知ら
れている。この圧電体振動子】の一端1aを支持体2で
支持し、回転軸3で回転自在に支持された回転体4の近
傍に圧電体振動子1の他端1bを配置させ、圧電体振動
子lの両面の電極に交両電圧を印加すると、圧電体振動
子1に曲げ振動が発生する。この曲げ振動で、圧電体振
動子1の他端1bが点線で示したように回転体4を叩く
ように間欠的に押すことにより、回転体4を一方向に回
転させることができる。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、このように構成された従来の超音波駆動
装置では、圧電体振動子1の曲げ振動によって回転体4
を間欠的に一方向に回転するために、回転体4の回転が
滑めらかではなく、また回転方向を反転させることはで
きないという問題があった。
装置では、圧電体振動子1の曲げ振動によって回転体4
を間欠的に一方向に回転するために、回転体4の回転が
滑めらかではなく、また回転方向を反転させることはで
きないという問題があった。
本発明は、被駆動体を正逆方向に移動または回転駆動す
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
している。
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
している。
[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、矩形の板状の圧電体振動子に発生する縦振動と前記
板状の圧電体振動子の面内に生じる屈曲振動を一致させ
て前記圧電体振動子の端面に楕円振動を発生させ、前記
圧電体振動子の端面に被駆動体を組合わせたものである
。
は、矩形の板状の圧電体振動子に発生する縦振動と前記
板状の圧電体振動子の面内に生じる屈曲振動を一致させ
て前記圧電体振動子の端面に楕円振動を発生させ、前記
圧電体振動子の端面に被駆動体を組合わせたものである
。
また、縦振動の基本共振または高次共振と屈曲振動の基
本共振または高次共振を組合わせてもよりA、。
本共振または高次共振を組合わせてもよりA、。
さらに、縦振動の基本共振と屈曲振動の2次共振を組合
わせてもよい。
わせてもよい。
また、長方形の板状の圧電体振動子の両方の面の電極を
それぞれ長さ方向に3分割し、かつ3分割した電極の両
側の電極をほぼ中央近傍で2分割してなり、それぞれ対
向する両面の電極にそれぞれ反対の極性の交流電圧を印
加するとともに、それぞれ2分割した電極に反対方向の
極性の交流電圧を印加し、さらに中央の電極に印加する
交流電圧の極性を変更することにより、短い端面に沿っ
て反転する楕円振動を発生させ、該端面に被駆動一 体を組合わせたものである。
それぞれ長さ方向に3分割し、かつ3分割した電極の両
側の電極をほぼ中央近傍で2分割してなり、それぞれ対
向する両面の電極にそれぞれ反対の極性の交流電圧を印
加するとともに、それぞれ2分割した電極に反対方向の
極性の交流電圧を印加し、さらに中央の電極に印加する
交流電圧の極性を変更することにより、短い端面に沿っ
て反転する楕円振動を発生させ、該端面に被駆動一 体を組合わせたものである。
[作用コ
本発明の超音波駆動装置によれば、圧電体振動子の両面
の電極を長さ方向に3分割するとともに両側の電極をさ
らに2分割し、2分割した電極に互いに逆極性の交流電
圧を印加し、さらに中央の電極に2分割した電極の一方
の極性の交流電圧を印加すると、同極性の電圧を印加さ
れた部分の圧電体振動子は長さ方向に膨張し、また、反
対極性の交流電圧が印加された部分の圧電体振動子は収
縮するが、同極性の電圧が印加される圧電体振動子の部
分が大きく、反対極性の電圧が印加される部分は小さい
ため、圧電体振動子は電圧が加わったとき、膨張する部
分は突出しながら収縮する側へ僅かに捩れることにより
圧電振動子の面内における屈曲振動が発生し、また反対
極性の電圧が印加された時には、膨張する部分は小さい
ため、殆ど反対方向に屈曲振動は発生しない。また、中
央の電極部分の振動により縦振動が発生する。従って、
圧電体振動子に発生する縦振動と圧電体振動じる屈曲振
動を一致させることにより、圧電体振動子の端面に楕円
振動を発生することができる。
の電極を長さ方向に3分割するとともに両側の電極をさ
らに2分割し、2分割した電極に互いに逆極性の交流電
圧を印加し、さらに中央の電極に2分割した電極の一方
の極性の交流電圧を印加すると、同極性の電圧を印加さ
れた部分の圧電体振動子は長さ方向に膨張し、また、反
対極性の交流電圧が印加された部分の圧電体振動子は収
縮するが、同極性の電圧が印加される圧電体振動子の部
分が大きく、反対極性の電圧が印加される部分は小さい
ため、圧電体振動子は電圧が加わったとき、膨張する部
分は突出しながら収縮する側へ僅かに捩れることにより
圧電振動子の面内における屈曲振動が発生し、また反対
極性の電圧が印加された時には、膨張する部分は小さい
ため、殆ど反対方向に屈曲振動は発生しない。また、中
央の電極部分の振動により縦振動が発生する。従って、
圧電体振動子に発生する縦振動と圧電体振動じる屈曲振
動を一致させることにより、圧電体振動子の端面に楕円
振動を発生することができる。
また、圧電体振動子の中央の電極に印加する電圧の極性
を反転することにより、反対方向の楕円振動が発生する
ことができる。
を反転することにより、反対方向の楕円振動が発生する
ことができる。
[実施例コ
第1図を参照すると、圧電体振動子5の両面の電極はそ
れぞれ中央の電極6.7、両側の電極8.9.10.1
1で構成され、また両側の電極は8a、8b、9a、9
b、10a、10b、lla、]、]bのようにそれぞ
れ2分割されている。また、圧電体振動子5は上から下
へ分極されているものとする。
れぞれ中央の電極6.7、両側の電極8.9.10.1
1で構成され、また両側の電極は8a、8b、9a、9
b、10a、10b、lla、]、]bのようにそれぞ
れ2分割されている。また、圧電体振動子5は上から下
へ分極されているものとする。
このように構成した圧電体振動子5において、第2図(
a)に示すように電極8a、]Obに負の極性、電極8
b、 ]Oaに正の極性の電圧を印加し、電極9a、1
.1bに正の電圧、9b、]−1aに負の極性の電圧を
印加すると、電極8a、9a、]Ob、]、]bの部分
の圧電体振動子は収縮し、電極8b、9b、]Oa、I
laの部分は膨張する。また電圧が反転すれば、それら
の部分の膨張、収縮は対称であるので、楕円振動は発生
しない。ここで、中央の電極6に正の極性、電極7に負
の極性の電圧を印加すると、この部分の圧電体振動子5
は電極8b、9b及び電極10a、11aの部分の膨張
に加算されて膨張し、電極8a、9a、10b、1比の
部分の圧電体振動子5は収縮するため、圧電体振動子5
の端面5a、5bは電極8a、9a及び電極10b、l
lbの方向へ捩れ振動すなわち圧電振動子の面内の屈曲
振動が生じ、また、中央の電極6.7によって発生した
縦振動が屈曲振動と一致すると、矢印六方向の楕円振動
が発生する。第2図(b)に示した波形は屈曲振動の2
次共振を示したものであり、中央の電極6.7によって
発生した縦振動の基本共振と組合わせることにより楕円
振動が発生する。
a)に示すように電極8a、]Obに負の極性、電極8
b、 ]Oaに正の極性の電圧を印加し、電極9a、1
.1bに正の電圧、9b、]−1aに負の極性の電圧を
印加すると、電極8a、9a、]Ob、]、]bの部分
の圧電体振動子は収縮し、電極8b、9b、]Oa、I
laの部分は膨張する。また電圧が反転すれば、それら
の部分の膨張、収縮は対称であるので、楕円振動は発生
しない。ここで、中央の電極6に正の極性、電極7に負
の極性の電圧を印加すると、この部分の圧電体振動子5
は電極8b、9b及び電極10a、11aの部分の膨張
に加算されて膨張し、電極8a、9a、10b、1比の
部分の圧電体振動子5は収縮するため、圧電体振動子5
の端面5a、5bは電極8a、9a及び電極10b、l
lbの方向へ捩れ振動すなわち圧電振動子の面内の屈曲
振動が生じ、また、中央の電極6.7によって発生した
縦振動が屈曲振動と一致すると、矢印六方向の楕円振動
が発生する。第2図(b)に示した波形は屈曲振動の2
次共振を示したものであり、中央の電極6.7によって
発生した縦振動の基本共振と組合わせることにより楕円
振動が発生する。
さらに、この楕円振動は圧電体振動子5に発生する縦振
動の基本共振または高次共振と屈曲振動の基本共振また
は高次共振を組合わせるによっても発生させることがで
きる。
動の基本共振または高次共振と屈曲振動の基本共振また
は高次共振を組合わせるによっても発生させることがで
きる。
また、中央の電極6に負の極性、電極7に正の極性の交
流電圧を印加すると、圧電体振動子5の端面5a、5b
にそれぞれ反対に矢印Bの方向の楕円振動が発生する。
流電圧を印加すると、圧電体振動子5の端面5a、5b
にそれぞれ反対に矢印Bの方向の楕円振動が発生する。
第3図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置では、
圧電体振動子5の端面5aに被駆動体として回転軸13
がベアリングで支持された回転体I2が圧接されている
。
圧電体振動子5の端面5aに被駆動体として回転軸13
がベアリングで支持された回転体I2が圧接されている
。
このように構成した本実施例では、圧電体振動子5の端
面に発生した楕円振動によって回転体12を正逆転する
ことができる。
面に発生した楕円振動によって回転体12を正逆転する
ことができる。
第4図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置では、
被駆動体として、カード14を圧電体振動子5の端面5
aにばねで押えられたローラ15によりに圧接する。
被駆動体として、カード14を圧電体振動子5の端面5
aにばねで押えられたローラ15によりに圧接する。
このように構成した本実施例では、ICカード等のカー
ド14を圧電体振動子5の端面5aに発生した楕円振動
によって移動させることができる。
ド14を圧電体振動子5の端面5aに発生した楕円振動
によって移動させることができる。
第5図を参照すると、本実施例の超音波駆動装置では、
被駆動体として円板16が回転軸17によってベアリン
グ等で回転自在に支持され、また複数の圧電体振動子5
の端面が円板16を回転するように円周」二に配置され
ている。
被駆動体として円板16が回転軸17によってベアリン
グ等で回転自在に支持され、また複数の圧電体振動子5
の端面が円板16を回転するように円周」二に配置され
ている。
このように構成した本実施例においても、圧電体振動子
5の端面に発生した楕円振動によって円板16を滑らか
に回転させることができる。
5の端面に発生した楕円振動によって円板16を滑らか
に回転させることができる。
以上のように構成することにより、従来の板状の圧電体
振動子の曲げ振動による駆動装置と異なり、圧電体振動
子5の端面5a、5bにそれぞれに正逆方向の楕円振動
を発生することができ、この楕円振動によって被駆動体
を正逆方向に移動または回転することができるので、従
来の電磁式モータやりニアモータの代りに広い用途に使
用することができる。
振動子の曲げ振動による駆動装置と異なり、圧電体振動
子5の端面5a、5bにそれぞれに正逆方向の楕円振動
を発生することができ、この楕円振動によって被駆動体
を正逆方向に移動または回転することができるので、従
来の電磁式モータやりニアモータの代りに広い用途に使
用することができる。
[発明の効果]
本発明は、以上のように構成したので、圧電体振動子に
発生する縦振動と面内に生じる屈曲振動により、圧電体
振動子の両端にそれぞれ正逆方向の楕円振動を発生する
ことができ、その楕円振動によって被駆動体を正逆方向
に移動または回転することができるので、従来例のよう
に一方向にしか生じない曲げ振動を使用した駆動装置と
異なり、種々の用途に使用することができるという利点
がある。
発生する縦振動と面内に生じる屈曲振動により、圧電体
振動子の両端にそれぞれ正逆方向の楕円振動を発生する
ことができ、その楕円振動によって被駆動体を正逆方向
に移動または回転することができるので、従来例のよう
に一方向にしか生じない曲げ振動を使用した駆動装置と
異なり、種々の用途に使用することができるという利点
がある。
第1図は本発明の1実施例の圧電体振動子の斜視図、第
2図は第1図の圧電体振動子に印加する電圧の極性を示
した図、第3図は本発明の実施例の超音波駆動装置の斜
視図、第4図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の
斜視図、第5図は本発明のさらに他の実施例の超音波駆
動装置の平面図、第6図は従来の超音波駆動装置の側面
図である。 5・・・圧電体振動子、6.7・・・中央の電極、8a
、8b、9a、9b、10a、 10b、 lla、月
b−・・2分割電極、12・・・回転体、13・・・回
転軸、14・・・カード、15・・・ローラ、16・・
・円板、17・・・回転軸。
2図は第1図の圧電体振動子に印加する電圧の極性を示
した図、第3図は本発明の実施例の超音波駆動装置の斜
視図、第4図は本発明の他の実施例の超音波駆動装置の
斜視図、第5図は本発明のさらに他の実施例の超音波駆
動装置の平面図、第6図は従来の超音波駆動装置の側面
図である。 5・・・圧電体振動子、6.7・・・中央の電極、8a
、8b、9a、9b、10a、 10b、 lla、月
b−・・2分割電極、12・・・回転体、13・・・回
転軸、14・・・カード、15・・・ローラ、16・・
・円板、17・・・回転軸。
Claims (4)
- 1.矩形の板状の圧電体振動子に発生する縦振動と前
記板状の圧電体振動子の面内に生じる屈曲振動を一致さ
せて前記圧電体振動子の端面に楕円振動を発生させ、前
記圧電体振動子の端面に被駆動体を組合わせたことを特
徴とする超音波駆動装置。 - 2.前記縦振動の基本共振または高次共振と前記屈曲
振動の基本共振または高次共振を組合わせたことを特徴
とする請求項1記載の超音波駆動装置。 - 3.前記縦振動の基本共振と前記屈曲振動の2次共振
を組合わせたことを特徴とする請求項1または2記載の
超音波駆動装置。 - 4.長方形の板状の圧電体振動子の両方の面の電極を
それぞれ長さ方向に3分割し、かつ3分割した電極の両
側の電極をほぼ中央近傍で2分割してなり、それぞれ対
向する両面の電極にそれぞれ反対の極性の交流電圧を印
加するとともに、それぞれ2分割した電極に反対方向の
極性の交流電圧を印加し、さらに中央の電極に印加する
交流電圧の極性を変更することにより、短い端面に沿っ
て反転する楕円振動を発生させ、該端面に被駆動体を組
合わせたことを特徴とする超音波駆動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63191273A JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63191273A JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0241673A true JPH0241673A (ja) | 1990-02-09 |
JP2722211B2 JP2722211B2 (ja) | 1998-03-04 |
Family
ID=16271805
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63191273A Expired - Fee Related JP2722211B2 (ja) | 1988-07-30 | 1988-07-30 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2722211B2 (ja) |
Cited By (18)
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---|---|---|---|---|
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