JPH05176566A - Actuator utilizing radiant pressure - Google Patents

Actuator utilizing radiant pressure

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Publication number
JPH05176566A
JPH05176566A JP34503391A JP34503391A JPH05176566A JP H05176566 A JPH05176566 A JP H05176566A JP 34503391 A JP34503391 A JP 34503391A JP 34503391 A JP34503391 A JP 34503391A JP H05176566 A JPH05176566 A JP H05176566A
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JP
Japan
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piezoelectric transducer
electrode
contact
sound wave
electrodes
Prior art date
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Pending
Application number
JP34503391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Nakagawa
川 勝 己 中
Yasuo Kuwabara
原 保 雄 桑
Koji Nishida
田 宏 二 西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP34503391A priority Critical patent/JPH05176566A/en
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the reliability of a piezoelectric transducer by a method wherein electrodes for the vibration of the thickness direction of the piezoelectric transducer are made by a vacuum thin film forming method or a CVD method and positions for drawing out the electrodes are provided in the one side only. CONSTITUTION:In the case of a rotary actuator, a piezoelectric transducer 2 has its cathode 2b on its outer edge and on a air chamber side and has its anode 2a on its center and on the air chamber side. The ring-shaped part 10a of a (-) electrode 10 is brought into contact with the cathode 2b on the outer edge of the piezoelectric transducer and the end of a lead wire 11b is soldered to the terminal 10b of the (-) electrode 10. The ring-shaped part 9a of a (+) electrode 9 is provided in parallel with the piezoelectric transducer without being brought into contact with it and the end of a lead wire 11a is soldered to the terminal 9b of the (+) electrode 9 and, further, the spring contact 9c of the (+) electrode 9 is so formed as to be brought into contact with the anode 2a on the center of the piezoelectric transducer 2. In order to avoid the deterioration of the piezoelectric transducer caused by penetration of liquid which is sonic field medium and in order to improve abrasion resistance of a junction surface with a contact connected to a control circuit, the electrodes 2a and 2b are composed of precise films made by a vacuum thin film forming method or a CVD method.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、放射圧を利用したアク
チュエータであり、回転運動、直線運動等を行うアクチ
ュエータに利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is an actuator using radiation pressure, and can be used for an actuator that performs rotary motion, linear motion, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電気量を運動量に変換するエネル
ギー変換装置として、電気モータがあるが、必要なトル
クを得るために、大電力が必要であり、省エネルギーに
は向いていない。また、形状も大きく、発熱等の影響も
ある。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electric motor has been used as an energy conversion device for converting an amount of electricity into a momentum, but a large amount of electric power is required to obtain a required torque, which is not suitable for energy saving. Further, the shape is large, and there is an influence of heat generation and the like.

【0003】そこで、同じ径に比べて大きなトルクが得
られる超音波モータが開発されている。この超音波モー
タは、特開平2−41677号公報等に開示されている
ように、振動子と弾性体よりなるステータと、該ステー
タ上に配置され、ステータに当接する摩擦材と弾性体か
らなるロータと、ロータをステータに向かって押さえつ
けるバネ手段を備えており、振動子に進行波を発生させ
ることにより、ステータの弾性体表面の任意の点に楕円
軌跡の運動を起こし、その運動によるステータとロータ
間の摩擦力でロータをステータに発生する進行波と反対
方向に可動させるものである。
Therefore, an ultrasonic motor has been developed which can obtain a larger torque than the same diameter. As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-41677 and the like, this ultrasonic motor includes a stator composed of a vibrator and an elastic body, a friction material disposed on the stator and abutting on the stator, and an elastic body. The rotor and spring means for pressing the rotor toward the stator are provided, and by generating a traveling wave in the oscillator, an elliptical locus motion is generated at an arbitrary point on the surface of the elastic body of the stator, and the stator is generated by the motion. The frictional force between the rotors moves the rotors in the direction opposite to the traveling wave generated in the stator.

【0004】この超音波モータは上記の電気モータに比
べて形状も小さく、消費エネルギーも少ないといった利
点がある。
This ultrasonic motor has advantages that it has a smaller shape and consumes less energy than the above electric motor.

【0005】しかし、上記の超音波モータは、弾性体表
面に発生する振動エネルギーを摩擦力を介して機械的仕
事に変換するため、発熱する、効率が悪い、高出力化が
困難であるという問題点がある。実際には出力30W程
度が限界であり、実用上用途が限定されてしまい、電気
モータに取って代わるまでにはいかない。
However, since the above-mentioned ultrasonic motor converts the vibration energy generated on the surface of the elastic body into mechanical work through frictional force, it generates heat, is inefficient, and it is difficult to achieve high output. There is a point. In practice, the output is about 30 W, which limits the practical use and cannot replace the electric motor.

【0006】更に数μm程度の振動変位を使うことから
高い加工精度を必要とし、また、振動子の弾性体への固
定手段として、高精度,高信頼性の接着技術を必要とす
るため、生産性も悪いものであった。
Further, since a vibration displacement of about several μm is used, a high processing precision is required, and a highly precise and highly reliable bonding technique is required as a means for fixing the vibrator to the elastic body. The sex was also bad.

【0007】そこで、本出願人は 媒質内に音波を発生
する振動体と、該振動体から発生した音波の進行上に配
され、音波の進行に伴う放射圧によって可動する可動体
とを備える放射圧を利用したアクチュエータを発明し
た。これによれば、振動体は媒質内に音波を発生する。
この音波は媒質内を伝播し可動体に当たる。可動体は音
波の進行に伴う放射圧を受ける。このため、可動体は音
波の進行方向に圧を受け、可動する。この技術によれ
ば、振動体の振動エネルギーを媒質を介して放射圧とし
て可動体に伝えるため、エネルギー変換効率がよい。
Therefore, the applicant of the present invention has a vibrating body which generates a sound wave in a medium, and a movable body which is arranged on the progress of the sound wave generated from the vibrating body and is movable by radiation pressure accompanying the progress of the sound wave. We invented an actuator that utilizes pressure. According to this, the vibrating body generates a sound wave in the medium.
This sound wave propagates in the medium and hits the movable body. The movable body receives radiation pressure associated with the progress of the sound wave. Therefore, the movable body receives pressure in the traveling direction of the sound wave and moves. According to this technique, since the vibration energy of the vibrating body is transmitted to the movable body as radiation pressure via the medium, the energy conversion efficiency is good.

【0008】しかし、前記振動体は高周波で振動すると
ともに1面を媒質にさらされるため、媒質の浸透による
劣化が発生するおそれがある。
However, since the vibrating body vibrates at a high frequency and one surface thereof is exposed to the medium, there is a possibility that deterioration due to permeation of the medium may occur.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は上
記アクチュエータに対し、振動体の信頼性を向上するこ
とを課題とした。
Therefore, the applicant of the present invention has made it an object to improve the reliability of the vibrating body with respect to the actuator.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明において用いた手段は、振動体の厚み方向振動
の電極を真空薄膜製法又はCVD製法で作成し、電極取
り出し位置を片面に配したことである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the means used in the present invention is to form an electrode for vibrating in the thickness direction of a vibrating body by a vacuum thin film manufacturing method or a CVD manufacturing method, and place the electrode extraction position on one side. That is what I did.

【0011】[0011]

【作用】上記手段によれば、音場媒質への露出部分にお
いて、音波媒質の浸透による劣化が防止される。また、
制御回路との接触接合面の耐摩耗性が向上する。
According to the above means, the deterioration due to the permeation of the acoustic wave medium is prevented in the exposed portion to the sound field medium. Also,
The wear resistance of the contact bonding surface with the control circuit is improved.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】図1及び図2は、本発明の第1実施例であ
り、振動体である振動子2,3の振動を可動体であるロ
ータ5の回転運動へと変換するロータリーアクチュエー
タである。
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, which is a rotary actuator for converting the vibrations of the vibrators 2 and 3 which are vibrating bodies into the rotational movement of a rotor 5 which is a movable body.

【0014】図1及び図2に示されるように、ハウジン
グ1は、側壁1aと、側壁1aに密着固定され側壁1a
の上及び下部を閉塞する上蓋1b及び下蓋1cとから構
成されている。側壁1aには複数個の円形の窓1dが形
成されている。ハウジング1内には媒質である液体6が
充填されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the housing 1 has a side wall 1a and a side wall 1a which is closely fixed to the side wall 1a.
It is composed of an upper lid 1b and a lower lid 1c that close the upper and lower portions of the. A plurality of circular windows 1d are formed on the side wall 1a. The housing 1 is filled with a liquid 6 that is a medium.

【0015】ハウジング1内にはロータ5が上蓋1b及
び下蓋1cに回転自在に支持されて配設されている。ロ
ータ5は、回転軸5cと、回転軸5cの回りに固定され
た反射層として使用する円筒体5aと、円筒体5aの外
周面に固定された通過吸収層として使用する被覆材5b
とから構成されている。円筒体5aには音波の反射材を
使用している。被覆材5bは音波の吸収材を使用してい
る。
A rotor 5 is provided in the housing 1 so as to be rotatably supported by an upper lid 1b and a lower lid 1c. The rotor 5 includes a rotating shaft 5c, a cylindrical body 5a fixed around the rotating shaft 5c and used as a reflection layer, and a covering material 5b fixed on the outer peripheral surface of the cylindrical body 5a and used as a passage absorption layer.
It consists of and. A sound wave reflector is used for the cylindrical body 5a. The covering material 5b uses a sound wave absorbing material.

【0016】ハウジング1の窓1dには円盤状の振動子
2,3がゴムブッシュ4を介してシールされた状態で振
動可能に支持されている。振動子2,3を挟んで液体6
と対向する部分には空気室8が形成されている。これは
振動子2,3の振動により発生する音波をハウジング1
内の液体6に効果的に伝播させる役割を有する。本アク
チュエータを空気中で使用させる場合にはハウジング1
の外部とはシール構造にする必要はない。本アクチュエ
ータを液体中で使用する場合にはシール構造が必要とな
る。本実施例は大気中で使用する例を示し、空気室8は
呼吸穴8aにて大気と連通している。
Disc-shaped vibrators 2 and 3 are oscillatably supported by a window 1d of the housing 1 via a rubber bush 4 in a sealed state. Liquid 6 sandwiching vibrators 2 and 3
An air chamber 8 is formed in a portion opposite to. This is because the sound wave generated by the vibration of the vibrators 2 and 3 is transmitted to the housing 1.
It has a role of effectively propagating to the liquid 6 inside. Housing 1 when using this actuator in air
There is no need to make a seal structure with the outside of the. When this actuator is used in liquid, a seal structure is required. The present embodiment shows an example of use in the atmosphere, and the air chamber 8 communicates with the atmosphere through the breathing hole 8a.

【0017】本アクチュエータを液体中で使用する場
合、アクチュエータ外部の液体と液体6を同一としてお
けば、ロータ5の回転軸5cとハウジング1間の厳密な
シールは不要になる。可動しない空気室8のみシールし
ておけばよい。
When the present actuator is used in a liquid, if the liquid outside the actuator and the liquid 6 are the same, a strict seal between the rotary shaft 5c of the rotor 5 and the housing 1 becomes unnecessary. Only the air chamber 8 that does not move may be sealed.

【0018】振動子2,3はその中心軸方向に音波を発
生する。振動子2,3は、振動によって発生する音波の
進行方向が、音波のビーム最外周がほぼロータ5の外周
に接する方向になるように配置されている。振動子2は
正転用、振動子3は逆転用であり、それぞれ対称の位置
に配置されている。
The vibrators 2 and 3 generate sound waves in the direction of their central axes. The vibrators 2 and 3 are arranged such that the traveling direction of the sound wave generated by the vibration is such that the outermost circumference of the sound wave beam is in contact with the outer circumference of the rotor 5. The oscillator 2 is for normal rotation, and the oscillator 3 is for reverse rotation, and they are arranged at symmetrical positions.

【0019】本実施例においては、振動子2,3は、P
ZT(チタン酸−ジルコン酸−鉛)製で、厚さ1.2m
m、縦共振周波数1.7MHzのφ20mm程度のセラミ
ック圧電振動子を使用し、超音波領域で利用している。
In this embodiment, the oscillators 2 and 3 are P
Made of ZT (titanate-zirconate-lead), thickness 1.2m
A ceramic piezoelectric vibrator of φ20 mm with m and longitudinal resonance frequency of 1.7 MHz is used in the ultrasonic range.

【0020】振動子2付近の構成を図4に示す。尚、振
動子3の構成も同一である。円盤状の振動子2は正極電
極9、および負極電極10と共にゴムブッシュ4により
周囲を支持されている。振動子2は、図5に示すよう
に、気体室側外縁に負極2bを、気体室側中央に正極2
aを備える。負極電極10は、図6に示すように、リン
グ状部分10aと端子10bを備える。負極電極10の
リング状部分10aは振動子2,3の外縁の負極2bに
接触している。負極電極10の端子10bにはリード線
11bの端部が半田付けされる。正極電極9はリング状
部分9aと端子9bおよびバネ状接点9cを備える。正
極電極9のリング状部分9aは振動子2,3と平行に非
接触に配置される。正極電極9の端子9bにはリード線
11aの端部が半田付けされる。正極電極9のバネ状接
点9cは振動子2の略中央の正極2aに接するよう形成
されている。振動子2はリード線11aおよび11bに
加える電圧および/または電流を制御することで所望す
る周波数を有する音波を発生するよう振動させることが
できる。尚、上記のような構成にすることにより、高い
周波数の振動を起こすことができる。
The structure around the vibrator 2 is shown in FIG. The vibrator 3 has the same configuration. The disk-shaped vibrator 2 is supported by the rubber bush 4 around the positive electrode 9 and the negative electrode 10. As shown in FIG. 5, the vibrator 2 has a negative electrode 2b on the outer edge on the gas chamber side and a positive electrode 2 on the center on the gas chamber side.
a. As shown in FIG. 6, the negative electrode 10 includes a ring-shaped portion 10a and a terminal 10b. The ring-shaped portion 10a of the negative electrode 10 is in contact with the negative electrode 2b at the outer edge of the vibrators 2 and 3. The end portion of the lead wire 11b is soldered to the terminal 10b of the negative electrode 10. The positive electrode 9 includes a ring-shaped portion 9a, a terminal 9b and a spring-shaped contact 9c. The ring-shaped portion 9a of the positive electrode 9 is arranged in parallel with the vibrators 2 and 3 in a non-contact manner. The end of the lead wire 11a is soldered to the terminal 9b of the positive electrode 9. The spring contact 9c of the positive electrode 9 is formed so as to come into contact with the positive electrode 2a at the substantially center of the vibrator 2. The vibrator 2 can be vibrated to generate a sound wave having a desired frequency by controlling the voltage and / or the current applied to the lead wires 11a and 11b. It should be noted that with the above-mentioned configuration, high frequency vibration can be generated.

【0021】振動子2,3の電極2a,2bは音場媒質
である液体6の浸透による振動子2,3の劣化を防止す
るため、および、制御回路につながる接点との接触接合
面の耐摩耗性向上のため、真空薄膜製法により緻密な膜
で形成している。真空薄膜製法の代わりにCVD製法を
用いて作成してもよい。
The electrodes 2a and 2b of the vibrators 2 and 3 prevent deterioration of the vibrators 2 and 3 due to permeation of the liquid 6, which is a sound field medium, and the resistance of the contact bonding surface with the contact connected to the control circuit. In order to improve the wear resistance, a dense film is formed by the vacuum thin film manufacturing method. A CVD method may be used instead of the vacuum thin film method.

【0022】円盤状の振動子2の振動により発せられる
音波は液体6に接する側に図9(A)に示すような音場
を形成する。音場のエネルギー密度は振動子の中心軸方
向に延びて形成される。実際の放射圧は音波分布と同様
に複雑であるが、液状音場媒質でφ20mmの円盤状振動
子の場合では、図9(B)に示すように、約1MHz以
上であれば半減角が2〜3°程度以下になりビーム状と
なるため、実用上ほぼ平面進行波に近似できる。一方、
高い周波数では減衰が大きくなり、液中においては図1
0に示すように約10MHz以上で減衰距離が数10cm
以下となる。したがって、数cm〜数十cm程度の大きさの
アクチュエータとするには1〜10MHzの周波数で振
動子を振動させるとよい。
The sound wave generated by the vibration of the disk-shaped vibrator 2 forms a sound field as shown in FIG. 9A on the side in contact with the liquid 6. The energy density of the sound field extends in the central axis direction of the oscillator. The actual radiation pressure is as complicated as the sound wave distribution, but in the case of a disk-shaped oscillator with a diameter of 20 mm in a liquid sound field medium, as shown in FIG. Since it becomes about 3 ° or less and becomes a beam, it can be practically approximated to a plane traveling wave. on the other hand,
At high frequencies, the attenuation is large, and when in liquid,
As shown in 0, the attenuation distance is several 10 cm at about 10 MHz or more.
It becomes the following. Therefore, in order to obtain an actuator having a size of several cm to several tens of cm, it is preferable to vibrate the vibrator at a frequency of 1 to 10 MHz.

【0023】音波の輻射媒体は液体の方が気体より3桁
以上高い音響パワーを投入できる。
As a sound wave radiating medium, a liquid can input an acoustic power higher than that of gas by three digits or more.

【0024】PZT(チタン酸−ジルコン酸−鉛)を振
動子として用いる場合、水中への投入許容音響パワーは
約800W/cm2 であるのに対し、空気中では約0.2
W/cm2 の音響パワーしか投入できない。したがって、
媒質には液体が適する。但し、液体でも音波の吸収、減
衰の大きなものは輻射媒体として適していない。また、
本実施例のように振動子に対し片面を液体とし、もう片
面を気体とする構成にすると、振動子の殆どのエネルギ
ーを液中に投入することができ、その場合の電気音響変
換効率は90%以上にも達する。
When PZT (titanate-zirconate-lead) is used as a vibrator, the permissible acoustic power to be put into water is about 800 W / cm 2 , whereas it is about 0.2 in air.
Only W / cm 2 of acoustic power can be input. Therefore,
A liquid is suitable as the medium. However, even a liquid that absorbs and attenuates sound waves is not suitable as a radiation medium. Also,
When the oscillator has a structure in which one side is liquid and the other side is gas as in the present embodiment, most of the energy of the oscillator can be introduced into the liquid, and the electroacoustic conversion efficiency in that case is 90. Reach over%.

【0025】音場のエネルギー密度がEである無限平面
進行波音場中に置かれた物体が受ける放射圧による力F
は、図12に示すように、その物体の性質により異な
る。振動子の表面積をSとすると、物体が完全吸収体で
ある場合、F=SEとなる。物体が完全反射体である場
合にはF=2SEとなる。音波強度の反射率がRである
ような部分反射体ではF=SE(1+R)となる。吸収
体としてはゴムが代表的であるが、殆どの材料場合、音
響強度の反射率がRの部分反射体の場合に相当する。反
射率は音場媒質と物体の音響インピーダンスZ1 ,Z2
に関係し、
Force F due to radiation pressure received by an object placed in an infinite plane traveling wave sound field with an energy density E of the sound field.
Varies depending on the property of the object, as shown in FIG. If the surface area of the oscillator is S, then F = SE if the object is a perfect absorber. If the object is a perfect reflector, then F = 2SE. For a partial reflector in which the reflectance of sound wave intensity is R, F = SE (1 + R). Rubber is typically used as the absorber, but in most materials, this corresponds to the case of a partial reflector having an acoustic intensity reflectance of R. The reflectivity is the acoustic impedance of the sound field medium and the object Z 1 , Z 2
Related to

【0026】[0026]

【数1】R=((Z2 −Z1 )/(Z2 +Z1 ))2 となる。この反射率Rは、水とSUSでは約90%、水
とAlでは約70%となる。
## EQU1 ## R = ((Z 2 -Z 1 ) / (Z 2 + Z 1 )) 2 . The reflectance R is about 90% for water and SUS, and about 70% for water and Al.

【0027】本実施例においては、図7に示すように音
波は吸収材である被覆材5bに斜めから照射され、その
後反射材である円筒体5a表面で反射される。音波が被
覆材5bの中の前記経路を通過中にほぼ減衰するように
吸音材である被覆材5bの材質と厚みを選べば、反射後
の反射音場は非常に小さいため、被覆材5bは入射音場
による放射力f1のみを円筒体5aの表面近くで受け
る。以上のような構成とすることでロータ5は放射力f
1による接線方向の分力F’を最外周で受けることがで
きるため、最大のトルクを得ることができる。反射材に
よる円筒体5aのみの場合、入射音場による両方の放射
力を受け、その合力は回転軸方向に向かうため逆に固定
される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the sound wave is obliquely applied to the covering material 5b which is the absorbing material, and then reflected by the surface of the cylindrical body 5a which is the reflecting material. If the material and the thickness of the covering material 5b which is a sound absorbing material are selected so that the sound wave is substantially attenuated while passing through the path in the covering material 5b, the reflected sound field after reflection is very small. Only the radiation force f1 due to the incident sound field is received near the surface of the cylindrical body 5a. With the above-described structure, the rotor 5 has the radiation force f.
Since the tangential component force F ′ due to 1 can be received at the outermost circumference, the maximum torque can be obtained. In the case of only the cylindrical body 5a made of the reflecting material, both radiation forces due to the incident sound field are received, and the resultant force is fixed in the opposite direction because it is directed in the rotation axis direction.

【0028】被覆材5bは振動子からのエネルギーを吸
収し図示半時計方向に回転する力を受ける。音波が入射
するときには力f1を受け、音波が反射した後は力f2
を受ける。f1とf2の合成力はほぼロータの接線方向
に働くため、大きな回転力が働く。尚、円筒体5aに働
く力は入射時のf3および反射時のf4となり、その合
成力はロータの軸方向に働くため、ほとんど回転に影響
しない。
The covering material 5b absorbs energy from the vibrator and receives a force that rotates in the counterclockwise direction in the drawing. The force f1 is received when the sound wave is incident, and the force f2 is received after the sound wave is reflected.
Receive. Since the combined force of f1 and f2 acts almost in the tangential direction of the rotor, a large rotational force acts. The force acting on the cylindrical body 5a is f3 at the time of incidence and f4 at the time of reflection, and the combined force acts in the axial direction of the rotor and therefore has almost no effect on the rotation.

【0029】このように音波の通過、吸収、反射の複合
効果をうまく使うことにより音波の直進方向以外に、可
動体の形状に適した放射圧をうまく使うことができる。
ここで、ロータに図14に示すような反射体又は吸収体
でできた羽根状ロータを用いてもロータを回転させるこ
とができるが、液体からの粘性抵抗が大きかったり、完
全反射体に近い材質を用いた場合には、音波が錯乱さ
れ、有効な放射圧が得られにくいため、効率が下がる。
By making good use of the combined effect of the passage, absorption, and reflection of sound waves in this way, radiation pressure suitable for the shape of the movable body can be used well in addition to the direction in which the sound waves travel straight.
Here, the rotor can be rotated even if the rotor is a blade-shaped rotor made of a reflector or an absorber as shown in FIG. 14, but the viscous resistance from liquid is large, or the material is close to a perfect reflector. When is used, the sound wave is disturbed and it is difficult to obtain an effective radiation pressure, so that the efficiency is lowered.

【0030】被覆材5bへの音波強度の通過率Tは反射
率の逆で、
The passing rate T of the sound wave intensity to the covering material 5b is the reverse of the reflectance,

【0031】[0031]

【数2】T=1−R=4Z1 2 /(Z1 +Z2 2 となる。水とゴムでは音響インピーダンスがほぼ等しい
ので、R=0およびT=100%近くとなる。ゴムはま
た、音波の吸収、減衰が大きいので、音波はゴムを通過
中に急速に減衰する。したがって、本実施例の被覆材5
bにはゴムが適する。また、ゴムとステンレス鋼との音
波強度の反射率は水とステンレス鋼との場合とほぼ同じ
く約90%であり、円筒体5aにはステンレス鋼がよ
い。
## EQU2 ## T = 1-R = 4 Z 1 Z 2 / (Z 1 + Z 2 ) 2 Since acoustic impedances of water and rubber are almost equal, R = 0 and T = 100%. Rubber also absorbs and attenuates sound waves so that sound waves are rapidly attenuated while passing through the rubber. Therefore, the covering material 5 of the present embodiment
Rubber is suitable for b. Further, the reflectance of acoustic intensity between rubber and stainless steel is about 90%, which is almost the same as in the case of water and stainless steel, and stainless steel is preferable for the cylindrical body 5a.

【0032】反射率100%を得るには、反射材に金属
の代わりに気体を用いればよい。図13は気体を反射材
に用いた第2実施例である。ロータの外周はは中空ゴム
チューブ状となっており、音波はゴム層14と空気層1
3との界面で反射される。
In order to obtain a reflectance of 100%, gas may be used instead of metal for the reflecting material. FIG. 13 shows a second embodiment in which gas is used as the reflecting material. The outer circumference of the rotor is in the shape of a hollow rubber tube, and sound waves are generated by the rubber layer 14 and the air layer 1.
It is reflected at the interface with 3.

【0033】最大のトルク効果を得るには、音波が被覆
材5bへの最初の入射時に1/2吸収され、反射後もう
1/2吸収させるようにすればよい。振動子2の振動周
波数、振動子と被覆材5bの距離、媒質6,被覆材5
b,反射体5aの材質、被覆材5bの厚みを調整するこ
とにより、音波のエネルギーを効率良く回転運動エネル
ギーに変換できる。
In order to obtain the maximum torque effect, it is sufficient that the sound wave is absorbed by the first time when it enters the coating material 5b and is absorbed by the second half after being reflected. Vibration frequency of oscillator 2, distance between oscillator and coating 5b, medium 6, coating 5
b, by adjusting the material of the reflector 5a and the thickness of the covering material 5b, the energy of the sound wave can be efficiently converted into rotational kinetic energy.

【0034】以上のように、振動子2,3の振動を音場
からの放射圧によってロータ5の回転へと変換してい
る。このため、従来の如くエネルギー変換に際して摩擦
力を必要としないので、効率がよい。又、従来装置で
は、振動子の固定が性能の面で大きなウエイトを占めて
おり、精密な接着を必要としたが、本願発明では、振動
子2,3のハウジング1への支持に関して精密な接着を
必要とせず、組付け作業性が大幅に向上すると共に性能
安定性及び信頼性の面で大幅な向上を計ることができ
る。更に、従来装置では困難であった液体中での使用が
可能となり、利用範囲が大幅に向上すると共にロータリ
ーアクチュエータの冷却効果の大幅な向上も期待でき
る。その上、放射圧はその原理から振動子2,3から発
生する音波の反射,通過及び屈曲後の進行方向に発生す
るため、ロータ5の配置等において設計自由度を大幅に
向上させることができる。
As described above, the vibrations of the vibrators 2 and 3 are converted into the rotation of the rotor 5 by the radiation pressure from the sound field. Therefore, unlike the prior art, frictional force is not required for energy conversion, which is efficient. Further, in the conventional device, fixing of the vibrator occupies a large weight in terms of performance, and precise bonding is required, but in the present invention, precise bonding is required for supporting the vibrators 2 and 3 on the housing 1. It is possible to significantly improve the assembling workability and the performance stability and the reliability without the need for. Further, it can be used in a liquid, which is difficult with the conventional device, and the utilization range can be greatly improved, and the cooling effect of the rotary actuator can be expected to be greatly improved. Moreover, since radiation pressure is generated in the traveling direction after reflection, passage, and bending of the sound waves generated from the vibrators 2 and 3 due to its principle, the degree of freedom in design can be greatly improved in the arrangement of the rotor 5 and the like. ..

【0035】本実施例においては、振動子2,3の電極
を作成する場合において、真空薄膜製法またはCVD製
法により振動子2,3の電極を作成することで、振動子
の耐久性が向上し、信頼性が上がる。また、正極電極9
のバネ状接点9cとの接触において、振動子2,3が振
動した際における接触部の摩耗に対しても真空薄膜製法
またはCVD製法により振動子2,3の電極を作成する
ことで、耐摩耗性が良くなり信頼性が向上する。
In this embodiment, when the electrodes of the vibrators 2 and 3 are formed, the durability of the vibrator is improved by forming the electrodes of the vibrators 2 and 3 by the vacuum thin film manufacturing method or the CVD manufacturing method. , Reliability increases. In addition, the positive electrode 9
In contacting with the spring-like contact 9c, even when the vibrators 2, 3 vibrate, the electrodes of the vibrators 2, 3 are formed by the vacuum thin film manufacturing method or the CVD manufacturing method, so that the wear resistance can be improved. And the reliability is improved.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、音場媒質への露出部分
において、音波媒質の浸透による劣化が防止されるの
で、耐久性が向上する。
According to the present invention, since the deterioration due to the permeation of the acoustic wave medium is prevented in the exposed portion to the acoustic field medium, the durability is improved.

【0037】また、制御回路との接触接合面の耐摩耗性
が向上する。
Further, the wear resistance of the contact joint surface with the control circuit is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るアクチュエータの第1実施例の平
面図
FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of an actuator according to the present invention.

【図2】第1実施例の断面図FIG. 2 is a sectional view of the first embodiment.

【図3】第1実施例のロータの斜視図FIG. 3 is a perspective view of the rotor of the first embodiment.

【図4】第1実施例の振動子付近の断面図FIG. 4 is a sectional view of the vicinity of the vibrator of the first embodiment.

【図5】第1実施例の振動子の平面図FIG. 5 is a plan view of the vibrator according to the first embodiment.

【図6】第1実施例の振動子および電極の斜視図FIG. 6 is a perspective view of a vibrator and electrodes of the first embodiment.

【図7】第1実施例の説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図8】第1実施例の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of the first embodiment.

【図9】第1実施例の振動子の音波の状態を示すグラフFIG. 9 is a graph showing the state of sound waves of the vibrator of the first embodiment.

【図10】第1実施例の振動子の音波の状態を示すグラ
FIG. 10 is a graph showing the state of sound waves of the vibrator of the first embodiment.

【図11】本発明の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of the present invention.

【図12】本発明の説明図FIG. 12 is an explanatory diagram of the present invention.

【図13】第2実施例のロータの斜視図FIG. 13 is a perspective view of a rotor of the second embodiment.

【図14】従来技術の平面図FIG. 14 is a plan view of the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ハウジング 1a 側壁 1b 上蓋 1c 下蓋 1d 窓 2,3 振動子(振動体) 2a 正極 2b 負極 4 ゴムブッシュ 5 ロータ(可動体) 5a 円筒体(反射層) 5b 被覆材(通過吸収層) 5c 回転軸 6 液体(媒質) 8 空気室 8a 呼吸穴 9 正極電極 9a リング状部分 9b 端子 9c バネ状接点 10 負極電極 10a リング状部分 10b 端子 11a,11b リード線 12 壁 13 空気層 14 ゴム層 15 可動体 15a 反射層 15b 通過吸収層 1 Housing 1a Side Wall 1b Upper Lid 1c Lower Lid 1d Window 2,3 Vibrator (Vibration Body) 2a Positive Electrode 2b Negative Electrode 4 Rubber Bushing 5 Rotor (Movable Body) 5a Cylindrical Body (Reflective Layer) 5b Coating Material (Passing Absorption Layer) 5c Rotation Axis 6 Liquid (medium) 8 Air chamber 8a Breathing hole 9 Positive electrode 9a Ring portion 9b Terminal 9c Spring contact 10 Negative electrode 10a Ring portion 10b Terminal 11a, 11b Lead wire 12 Wall 13 Air layer 14 Rubber layer 15 Movable body 15a Reflective layer 15b Transmissive layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 媒質内に音波を発生する振動体と、
該振動体から発生した音波の進行上に配され、音波の進
行に伴う放射圧によって可動する可動体とを備えた放射
圧を利用したアクチュエータにおいて、 前記振動体の厚み方向振動の電極を真空薄膜製法又はC
VD製法で作成し、電極取り出し位置を片面に配したこ
とを特徴とする、放射圧を利用したアクチュエータ。
1. A vibrating body for generating a sound wave in a medium,
An actuator utilizing radiation pressure, comprising: a movable body, which is arranged on the traveling of a sound wave generated from the vibrating body and is movable by the radiation pressure accompanying the traveling of the sound wave, wherein an electrode for vibrating in the thickness direction of the vibrating body is a vacuum thin film. Manufacturing method or C
An actuator using radiation pressure, characterized in that it is made by the VD manufacturing method, and the electrode extraction position is arranged on one side.
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