JPH03218273A - 円筒状圧電性セラミックス及び積層型圧電モータ - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、圧電性を利用して電気的エネルギーを回転運
動に変換する円筒状圧電性セラミックス及びそれを利用
した圧電モータに関し、特に厚膜印刷、積層技術を利用
した低電圧駆動型でかつ、製造プロセスの容易な円筒状
圧電性セラミックス及び積層圧電モータに関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来、この種の超音波モータでは、円板状又は円筒状圧
電性セラミンクスを用いて、電気的エネルギーを回転運
動に変換している。この従来の超音波モータは、本質的
に低速、高トルク型であり、減速機が不要であり、小型
、軽量のモータを得ることが可能である。

従来の超音波モータとしては、特願昭６３−３１４２７
号や特願昭５７−２０５２２０号等が公知である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した前者（特願昭６３−３１４２７
号）は、捩れ振動と縦振動の組み合わせにより、円板状
のロータを回転する構造であるが、３ 捩れと縦用の２種類の各々複数の振動子を組み立てなけ
ればならないため、部品点数が多く、組立て工程も複雑
であり、しかも、駆動電圧が高いという欠点がある。

後者（特願昭５７−２０５２２０号）は、円板状や円筒
状弾性体に２回路以上の圧電振動子を組み込んで、位相
を制御して該圧電振動子を駆動することにより、弾性体
表面に進行波を形成し、これに圧接したロー夕を回転す
る構造であるが、表面進行波を形成するために、圧電体
を複数に分割しなければならず、その分極処理を施こす
工程も繁雑であり、さらに、分極中の割れにより歩留り
の低下も来し、しかも、位相制御駆動回路を必要として
、また、駆動電圧が高い等の欠点がある。

そこで、本発明の技術的課題は、上記従来の欠点に鑑み
、部品点数か少なく組立て工程が容易で、かつ、低電圧
駆動が可能である円筒状圧電性セラミックス及び圧電モ
ータを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、複数積層して成る円盤状の内４ 部電極層を有する円筒状圧電性セラミックスにおいて、
前記内部電極層は、互いに対向してなる一対の第１及び
第２の内部電極部を有し、前記第１の内部電極部は、前
記内部電極層の円周方向に少なくとも３分割以上に分割
された複数の分割電極を有し、該複数の分割電極は、前
記複数積層して成る内部電極層の円筒長さ方向における
分割単位毎に、共通の外部電極に各々接続され、前記第
２の内部電極部は、互いに連続して前記複数の分割電極
の各々に対向する連続電極を有し、該連続電極は、前記
複数積層して成る内部電極層の一層置きに、共通の第２
の外部電極に接続されて成ることを特徴とする円筒状圧
電性セラミックスが得られる。

本発明によれば、前記円筒上圧電性セラミックスと、前
記圧電性セラミックスの端面に回転可能に配された回転
用構造部材と、該回転用構造部材を前記端面に圧接して
保持するスプリング機構部とを有することを特徴とする
積層型圧電モータが得られる。

５， 本発明に寄れば、圧電性セラミックスと、該圧電性セラ
ミックスの端面を圧接し、回転可能に配された回転用構
造部材とを有する積層型圧電モーターにおいて、圧電性
セラミックスの非共振状態で、圧接された前記端面に擬
表面進行波の楕円運動を発生させて、前記回転用構造部
材を回転させることを特徴とする積層型圧電モータが得
られる。

［作用コ ■前記従来の特願昭６　３　−　３　１．　４　２　７
号や特願昭５７−２０５２２０号の方式による超音波モ
ータでは、板厚０．５順程度の単板タイプの圧電性セラ
ミックスを用いるので、２００〜３００ｖの高電圧駆動
が必要であるのに対し、 本発明の円筒状圧電性セラミックスは、厚膜印刷積層技
術により、内部電極間隔を数１０ミクロンと狭くでき、
その結果、低電圧での分極と数１０■の低電圧駆動が可
能となる。

■さらに、前記従来の超音波モータでは、２０〜４　０
　ｋＨｚ程度の共振現象を利用した捩れ振動や表面進行
波による楕円運動により回転の駆動力を６ 得ているのに対して、 本発明の円筒状圧電性セラミックスは、非共振状態で、
圧接面に発生する擬表面進行波の楕円運動が回転の駆動
力となるので、擬表面進行波を作る様な少なくとも３分
割以上された内部電極構造が必要である。内部電極の２
分割では擬表面進行波を得ることはできない。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

本実施例による圧電モータの断面構造を第１図に示す。

１−１は、外径φ７０、内径φ３０の圧電性セラミック
スで、対向する内部電極層１−２を有する。内部電極間
距離は５０μｍである。１Ｂは黄銅製の回転用構造部材
、１−５はスプリング、他は圧接力を保持ずるためのス
テンレス製構造部材より構成されている。

第２図−Ａ，Ｂに、圧電性セラミックス１−１と内部電
極層１−２の構造をそれぞれ示す。内部電極層１−２と
して、６分割された第１の内部電極２−２、分割されな
い第２の内部電極２−３が、それそれ５　０　ｌｔ　ｍ
の間隔て対向電極として構成され、内部電極総数として
１００層積層されている。

第１の内部電極２−２（第２図−Ａ）は、その分割単位
で、各々共通の第１の外部電極（図中では省略）に接続
されている。第１の外部電極は、第１の内部電極２−２
の２分割置に２本ずつまとめて３本の端子とし、第２の
内部電極２−３（第２図一Ｂ）は、共通の第２の外部電
極（図中では省略）に、内部電極層１−２の一層置きに
接続し、これにより、第３図に示す様に、第１及び第２
の外部電極に、０■、２５Ｖ、５０Ｖを順次ずらして印
加することにより、擬表面進行波を発生せしめ、圧接す
る回転用構造部材に回転力を勾えることができる。

回転速度とトルクは圧接力と電圧の切り替え周波数、及
び内部電極の分割数と密接な関係にあり、本実施例では
、ｌｋｇｆ’の圧接力で２　０　０　１１ｚの周波数の
場合、２　６　ｒｐｍの回転数と３００ｇｒのトルクか
得られた。

［発明の効果コ 以上詳細に説明したように、本発明の構造によれば、製
造が容易で、超音波発生電源か不要で低電圧駆動ができ
る円筒状圧電性セラミックス及び圧電モータを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係わる圧電モータの構造断面
図、第２図−Ａは６分割された内部電極の平面図、第２
図一Ｂは分割されない内部電極の平面図、第３図は３本
の外部電極端子へ印加する電圧波形を切り替え順を示す
タイムチャートである。 １−１・・内部電極層を含む圧電性セラミックス、１−
２・・・内部電極層、１−３・・・回転用構造部材、１
−４・・・圧接用保持用構造部材、１−５・・・スプリ
ング、１−６．１−７・・・スプリングの挿え、１８・
・・ナット、２−１・・・圧電性セラミックス、２２・
・・第１の内部電極、２−３・・・第２の内部電極。 第 １ 図 第 ２ 図−Ａ 第 ２ 図一Ｂ 特開平３　−　２１８２７３　（４） 第 ３ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数積層して成る円盤状の内部電極層を有する円筒
   状圧電性セラミックスにおいて、 前記内部電極層は、互いに対向してなる一対の第１及び
   第２の内部電極部を有し、 前記第１の内部電極部は、前記内部電極層の円周方向に
   少なくとも３分割以上に分割された複数の分割電極を有
   し、 該複数の分割電極は、前記複数積層して成る内部電極層
   の円筒長さ方向における分割単位毎に、共通の外部電極
   に各々接続され、 前記第２の内部電極部は、互いに連続して前記複数の分
   割電極の各々に対向する連続電極を有し、該連続電極は
   、前記複数積層して成る内部電極層の一層置きに、共通
   の第２の外部電極に接続されて成る ことを特徴とする円筒状圧電性セラミックス。 ２）第１請求項記載の円筒上圧電性セラミックスと、 前記圧電性セラミックスの端面に回転可能に配された回
   転用構造部材と、 該回転用構造部材を前記端面に圧接して保持するスプリ
   ング機構部とを有することを特徴とする積層型圧電モー
   タ。 ３）圧電性セラミックスと、該圧電性セラミックスの端
   面を圧接し、回転可能に配された回転用構造部材とを有
   する積層型圧電モーターにおいて、圧電性セラミックス
   の非共振状態で、圧接された前記端面に擬表面進行波の
   楕円運動を発生させて、前記回転用構造部材を回転させ
   ることを特徴とする積層型圧電モータ。