JPH03251087A - 圧電アクチュエータ - 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〕 本発明は、圧電アクチュエータに係るもので、特に円板
状の圧電セラミックの表面と裏面に駆動電極を形成し、
側面に生じる変位を利用する圧電アクチュエータに関す
るものである。

〔従来技術〕

圧電アクチュエータ、圧電モータは、低電流で駆動でき
るなどの長所があり、各方面で利用されるようになって
いる。リニアの運動を得るもの、回転運動を得るものな
ど、多くの種類がある。

〔課題〕

しかし、−Ｃに圧電アクチュエータでは構造が複雑で部
品点数が多くなり、また、これを駆動する回路が複雑に
なるなどと言った問題がある。

本発明は、単一電源で位相差等を持たせることなく駆動
できる圧電アクチュエータを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、電極の配置を改良することによって上記の課
題を解決するものである。

すなわち、円板状の圧電セラミックの表面と裏面にそれ
ぞれ少なくとも二個の駆動用電極を形成して成る圧電ア
クチュエータにおいて、該表面の電極と該裏面の電極の
形成位置をずらせ、同一電源により該表面の電極と該裏
面のそれぞれの電極に電圧を印加する手段を具えたこと
に特徴を有するものである。

また、それによって該円板状の圧電セラミックの側端面
に生じる変位を利用することに特徴を有するものである
。

更に、該電圧印加手段の接続を切り換えることによって
回転方向を切り換え可能としたことに特徴を有する。

〔作用〕

本発明による圧電アクチュエータの動作については、ま
だ十分に解明はされていない。しかし、表裏に対向する
電極に実質的に位相差を持たせることによって、本発明
による圧電アクチュエータの動作が得られるものと考え
られる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。

第１図は、孔が中央に形成された円板状の圧電セラミッ
クの斜視図である。外周２０ｍｍ、内周９ｍｍで厚さが
５ｍｍの圧電セラミックを成型、焼成したものである。

上記の圧電セラミックの表面と裏面に一様の銀電極を形
成し、表面から裏面方向に分極処理を施した。

第２図と第３図は、上記の圧電セラミックの表面と裏面
に駆動用の電極を形成した状態の平面図である。

該２図は表面の電極１）〜１４の形状を示したもので、
９０°ずつ四個の電極に分割されている。第３図は裏面
の電極１５．１６を示したもので、１８０　’ずつ二個
の電極に分割されたものである。表面の電極１）〜１４
は隣接する二個を一組として用い、そのとき裏面の電極
１５．１６と４５″ずれて配置されることになる。

第４図と第５図は電源との接続の状態を示す説明図であ
る。

第４図の例では、交流電源１８の一方の端子と表面の電
極２３と裏面の電極１５が接続され、他方の端子と表面
の電極２１と裏面の電極１６が接続される。

すなわち、表裏面の電極が１８０　’の長さで、４５゜
ずらして形成されたことになる。

第５図の例では、交流電源１８の一方と表面の電極２４
と裏面の電極１５が接続され、他方と表面の電極２１と
裏面の電極１６が接続される。すなわち、表裏面の電極
が１８００の長さで、４５″ずらして形成されたことに
なる。

上記の構造に正弦波電流を印加して駆動させ、第６図に
示したように、直径１０ｍｍのベアリング１９を回転可
能に支持し、圧電セラミックの側端面の２２．５＠ずつ
区切った１６箇所に当て、その回転数を測定した。

第４図に示した接続のとき、測定されたベアリングの一
分間の回転数を表１に示した。また、第５図に示した接
続のときの結果を表２に示した。

−は逆方向の回転を示している。

〔表１〕 １分間の回転数 〔表１〕 つづき 〔表２〕 １分間の回転数 〔表２〕 つづき 上記のように、部分的に回転方向が異なり、回転数が異
なっており、周波数の変化によっても回転状態が変化し
てしまうが、弾性を有するロータをセラミック円板の側
面に当接させて、回転運動を取り出すことができる。

上記の結果から、電極配置と電源接続によっていずれの
方向にも回転させることができ、また電源の接続を切り
換えることによって回転方向も変えることができる。そ
のために、表面の電極を四分割し、電源の接続を変える
ことができるようにしておくとよい。

上記の表１に示したように、電源の周波数がある一定の
範囲になると、円板状の圧電セラミックの側端面に楕円
運動が生じて、検出計を回転させる。この周波数は電源
電圧によって異なるが、測定の結果では圧電セラミック
に９６．１〜９６．２ｋＨｚの付近で回転数が最高を記
録し、かつどの点も同一方向の回転を生じていた。

なお、電極の配置（分割）は上記の例のような二分割に
限られず、任意の数にすることが可能である。そして、
すべての電極に電圧を印加することも必要でなく、一部
を浮かせた状態にしておくこともできる。

圧電セラミックのサイズを任意に変え、駆動する周波数
帯を調整することも可能である。

〔効果〕

本発明によれば、単一の駆動電源によって、複数の電極
に同位相の電流を印加するだけで、圧電アクチュエータ
を駆動させることができる。

したがって、駆動回路が簡単で済み、組立工数やコスト
の低減が可能となる。

また、配線と切り換え手段によって、両方向の回転が任
意に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いる圧電セラミックの一例の斜視図
、第２図と第３図は電極配置を示す平面図、第４図と第
５図は電極と電源接続の例を示す説明図、第６図は測定
方法の説明図である。 １０・・・・・・・・・・圧電セラミック１）〜１６．
２１〜２４・・・・電極 １８・・・・・・・・・・電源

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）円板状の圧電セラミックの表面と裏面にそれぞれ
   少なくとも二個の駆動用電極を形成して成る圧電アクチ
   ュエータにおいて、該表面の電極と該裏面の電極の形成
   位置をずらせ、同一電源により該表面の電極と該裏面の
   それぞれの電極に電圧を印加する手段を具えたことを特
   徴とする圧電アクチュエータ。
2. （２）円板状の圧電セラミックの表面と裏面にそれぞれ
   少なくとも二個の駆動用電極を形成して成る圧電アクチ
   ュエータにおいて、該表面の電極と該裏面の電極の形成
   位置をずらせ、同一電源により該表面の電極と該裏面の
   それぞれの電極に電圧を印加する手段を具え、該圧電セ
   ラミック円板の外側面に生じる変位を利用することを特
   徴とする圧電アクチュエータ。
3. （３）該圧電セラミック円板が中心部に貫通孔を有する
   請求項第１項または第２項記載の圧電アクチュエータ。
4. （４）該圧電セラミックの外側面にロータを当接させて
   回転運動を得る請求項第２項記載の圧電アクチュエータ
   。
5. （５）円板状の圧電セラミックの表面と裏面にそれぞれ
   少なくとも二個の駆動用電極を形成して成る圧電アクチ
   ュエータにおいて、該表面の電極と該裏面の電極の形成
   位置をずらせ、同一電源により該表面の電極と該裏面の
   それぞれの電極に電圧を印加する手段を具え、該電圧印
   加手段の接続を切り換えることによって回転方向を切り
   換え可能としたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
6. （６）該圧電セラミックの表面の電極を四個以上に分割
   して形成し、電源の同極性側と接続する電極を変えるこ
   とによって回転方向を切り換え可能とした請求項第５項
   記載の圧電アクチュエータ。