JPH0426384A - 超音波捩れ振動子 - 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、超音波子−タ、超音波洗浄器、超音波ウェル
ター等に用いられ、超音波振動により捩れ振動を発生さ
せる超音波捩れ振動子に関するものである。

［従来技術］ 円環状または円板状の電歪要素を振動源として、捩れ振
動を発生させる超音波捩れ振動子は、特公昭５１−３６
３３号、特公昭５２刊４１５６号、特開昭６１−１２０
６７７号及び特開昭６１−１２０６７８号等に開示され
ているように種々の構造が提案されている。

これらの超音波捩れ振動子の駆動源として用いられる電
歪要素は、周方向に分極した扇状圧電素子片を円周方向
に貼着して円環状に構成する等複数の圧電素子片の集合
体からなり、表裏面に交番電圧を印加することにより、
円周方向への歪を生しるようにしている。

このため、複数の圧電素子片を相互に接合する必要があ
って電歪要素の形成が面倒であった。

本発明は、製造容易な電歪要素を備えた超音波捩れ振動
子の提供を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段〕 本発明は、環状保持溝を一面または両面に形成した保持
端子板の、その保持溝内に、周方向に分極されかつ該保
持溝にほぼ密嵌する内外径を備えた複数個の扇形圧電素
子片を、その分極方向を揃えて円環状に配設することに
より電歪要素を構成し、該電歪要素またはその複数個か
らなる積層体の上下に金属ブロックを配設したことを特
徴とするものである。

かかる構造にあって扇状圧電素子片を保持端子板の環状
保持溝に嵌入し、周方向に沿って列設することにより環
状圧電素子片群が構成される。そし、て前記各圧電素子
片に保持端子板又は各ブロック等を介して、その上下面
から交番電圧を印加すると、環状圧電素子片群が円周方
向に歪み、これに伴って金属ブロックの端部に捩れ共振
が生して、往復の回動力が発生する。

［実施例］ 添付図面について本発明の第一実施例を説明する。

第１図は、本発明に係る超音波捩れ振動子ｌを示し、環
状電歪要素２ａの上下に接続枝４を周辺から突出させた
電極板３，３を介して、金属ブロック５，６が配設され
て構成される。この各構成部材は電歪要素２の中心に挿
通した連結ボルト７の両端の螺子８，８に金属ブロック
５，６の内端側から中心部にかけて夫々形成した雌螺子
５ａ。

６ａを螺合緊締することにより組付けられる。前記電極
板３，３を省略して、各金属ブロック５゜６に直接リー
ド線を接続し、該金属ブロック５゜６から電歪要素２ａ
に給電するようにしても良い。

前記電歪要素２ａの構成を第２〜４図に従ってさらに説
明する。

１０ａは金属材料で形成された導電性の環状保持端子板
であって、該保持端子板１０ａの上下面には円周方向に
沿って圧電素子片１２を嵌着する環状保持溝１１ａ、ｌ
ｌａが夫々形成されている。この環状の保持溝１１ａ、
ｌｌａには、周方向に分極されかつ該保持溝１１ａ、ｌ
ｌａにほぼ密嵌する内外径を備えた８枚の扇形圧電素子
片１２が、その分極方向を揃えて円環状に配設され、こ
れにより環状圧電素子片群１４ａ、１４ａが該保持端子
板１０ａの表裏に配設される。このとき表裏の環状圧電
素子片群１４ａ、１４ａの分極方向は逆とする。

前記圧電素子片１２は、素子板を扇状に整形しで、その
両側辺縁に分極用電極を形成し、該電極間に直流電圧を
印加してから、該分極用電極を除去することにより製造
される。またはあらかしめ分極した薄板状素子板から分
極方向が円周方向と致するように接線方向となるように
切り出す（特公昭３９５８６４号参照）ようにしても良
く、その地神々の製造手段が採用される。

そしてこの圧電素子片１２の上下面には、電圧印加用の
金属製薄膜電極１３．１３が焼付け、または蒸着されて
形成される。尚、充分な平滑研磨仕上がなされている場
合には電極１３．１３は必ずしも必要ではなく、環状保
持端子板１０ａ及び電極板３，３（または金属ブロック
５．６）との接触面から直接電圧を印加するようにして
も良い。

そして、上述の様に電極１３．１３を上下に位１、 置させて、分極方向（第２図矢線Ｘ）が円周の接＾ 線方向となる様に圧電素子片１２を環状保持溝１１ａ、
１１ａに埋入することにより、保持端子板１０ａの表裏
に分極方向が逆な環状圧電素子片群１４ａ、１４ａを配
設した電歪要素２が組付けられることとなる。

かかる構成にあって、第１図で結線したように接続枝４
．４を介して電極板３，３を短絡し、かつ該電極板３，
３と、前記保持端子板１０ａとに交番電圧を印加すると
、各圧電素子片１２は分極方向へ伸縮し、これが重畳し
て環状圧電素子片群１４ａ、１４ａに円周方向の歪が生
じる。このとき両環状圧電素子片群１４ａ、１４ａは１
分極方向が逆であるから夫々反対方向に伸縮する。そし
てこれに伴って、超音波捩れ振動子１に捩り振動を生じ
、その回動量は各金属ブロック５，６の上端周縁で最大
となる。

第５．６図は、本発明の他の実施例を示し、面にのみ環
状保持溝１１ｂを形成した保持端子板１０ｂに圧電素子
片１２を環状に列設して、電歪要素２ｂを構成したもの
である。かかる構成にあって、この電歪要素２ｂを二枚
積層し、各電歪要素２ｂ、２ｂの環状圧電素子片群１４
ｂ、１４ｂの分極方向を逆とするようにする。この構成
にあっては、第５図で結線したように上部の電歪要素２
ｂ上に電極板３を配設し、該電極板３と下部の電歪要素
２ｂの保持端子板１０ｂとを短絡し、上部の保持端子板
１０ｂと、下部の保持端子板１０ｂ間に交番電圧を印加
する。

各実施例にあって電歪要素２ａ、２ｂは、任意数積層す
ることができ上下で隣接する各環状圧電素子片群１４ａ
、１４ｂの分極方向を逆とすることにより、その積層数
に応じた大きなねじり歪を取り出すことが可能となる。

この超音波捩れ振動子ｌを超音波モータに利用する場合
には、その金属ブロック５の周縁にロータを接続するよ
うにすれば良い。

尚、ロータを一方向のみに回転させる場合には、所定方
向の回動時にのみ、その回動力をロータに付与するよう
に、例えば圧電積層体を金属ブロック５．６上端周囲に
配設して、圧電積層体の伸縮制御によりロータとの接離
制御を施すようにしても良い。

その他、この超音波捩れ振動子ｌは、超音波洗浄器や超
音波ウエルダー等にも用いられ得る。

［発明の効果コ 本発明は、上述のように、超音波捩れ振動子の周方向の
回動源となる電歪要素を、保持端子板に環状保持溝を形
成し、該保持溝に、分極方向が円周方向に揃うようにし
て圧電素子片を複数嵌入して環状圧電素子片群を形成す
ることにより構成したから、電歪要素の形成を、接着等
の手段を要することなく容易に施すことができ、従って
超音波捩れ振動子の製造が簡単となる等の優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一実施例の超音波捩れ振動子１の一部切欠側
面図、第２図は電歪要素２ａの平面図、第３図は同縦断
側面図、第４図は保持端子板１０ａ及び圧電素子片１２
の斜視図である。また第５図は第二実施例の超音波捩れ
振動子ｌの一部切欠側面図、第６図は電歪要素２ｂの同
縦断側面図である。 １・・・超音波捩れ振動子 ２ａ、２ｂ・−電歪要素 ５．６−・・金属ブロック １０ａ、１０ｂ・・・保持端子板 １１ａ、ｌｌｂ・・・環状保持溝 １２・・・圧電素子片

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　環状保持溝を一面または両面に形成した保持端子板の
   、その保持溝内に、周方向に分極されかつ該保持溝にほ
   ぼ密嵌する内外径を備えた複数個の扇形圧電素子片を、
   その分極方向を揃えて円環状に配設することにより電歪
   要素を構成し、該電歪要素またはその複数個からなる積
   層体の上下に金属ブロックを配設したことを特徴とする
   超音波捩れ振動子。