JPH05252766A - 圧電アクチュエータ - Google Patents
圧電アクチュエータInfo
- Publication number
- JPH05252766A JPH05252766A JP4078857A JP7885792A JPH05252766A JP H05252766 A JPH05252766 A JP H05252766A JP 4078857 A JP4078857 A JP 4078857A JP 7885792 A JP7885792 A JP 7885792A JP H05252766 A JPH05252766 A JP H05252766A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- electrodes
- piezoelectric ceramic
- ceramic plate
- plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 低電圧駆動とリニア駆動が可能で、運動方向
の切り換え可能な圧電アクチュエータを得る。 【構成】 圧電セラミック板１０の表裏面に３分割さ
れ、対向して配置された縦振動用の電極１１とそれを挟
む屈曲振動用の電極１２，１３を形成し、この電極に位
相差を持たせて交流電圧を印加する。圧電セラミック板
１０に生じる縦振動と屈曲振動の合成による楕円運動が
圧電セラミック板の端面に生じ、これに物体を当接させ
て相対的な位置を変えることができる。
の切り換え可能な圧電アクチュエータを得る。 【構成】 圧電セラミック板１０の表裏面に３分割さ
れ、対向して配置された縦振動用の電極１１とそれを挟
む屈曲振動用の電極１２，１３を形成し、この電極に位
相差を持たせて交流電圧を印加する。圧電セラミック板
１０に生じる縦振動と屈曲振動の合成による楕円運動が
圧電セラミック板の端面に生じ、これに物体を当接させ
て相対的な位置を変えることができる。
Description
【０００１】
【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、特に低電圧リニア駆動が可能な圧電アクチ
ュエータに関するものである。
係るもので、特に低電圧リニア駆動が可能な圧電アクチ
ュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧電モータ、圧電アクチュエータの各方
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
面での利用が考えられ、またそのための各種の構造の圧
電モータ、圧電アクチュエータが提案されている。少電
力駆動が可能であり、電磁波の影響がないといった利点
があるためである。しかし、大きなトルクを得たり、大
きな変位量を得るためには、複雑な構造が必要となった
り、製造も難しくなるなどの問題もある。
【０００３】また、駆動電圧を高くしなければならず、
そのための電源装置が大型化するといった問題もあっ
た。
そのための電源装置が大型化するといった問題もあっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡単な構造
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
で、比較的大きな出力の得られる圧電アクチュエータを
得ようとするものである。
【０００５】また、低電圧駆動が可能で電源回路の小型
化が容易な、両方向のリニア駆動（運動）を切り換え可
能に得ることができ、精密装置の位置決めなどに適した
圧電アクチュエータを得ようとするものである。
化が容易な、両方向のリニア駆動（運動）を切り換え可
能に得ることができ、精密装置の位置決めなどに適した
圧電アクチュエータを得ようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、圧電セラミッ
ク板に縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じ
る楕円運動を利用することによって、上記の課題を解決
するものである。
ク板に縦振動と屈曲振動を生じさせ、それによって生じ
る楕円運動を利用することによって、上記の課題を解決
するものである。
【０００７】すなわち、長方形の圧電セラミック板の表
裏面の中央部に対向する二つの第一の電極を具え、それ
ぞれの面にそれらの第一の電極の両側に配置された第二
の電極を具え、それぞれの電極は駆動電源に接続され、
第一の電極に印加する電圧により生じる縦振動と、第二
の電極に印加する電圧により生じる屈曲振動により、圧
電セラミック板の端面に生じる楕円運動を利用し、その
端面に当接する物体との相対的な位置を移動させること
に特徴を有するものである。
裏面の中央部に対向する二つの第一の電極を具え、それ
ぞれの面にそれらの第一の電極の両側に配置された第二
の電極を具え、それぞれの電極は駆動電源に接続され、
第一の電極に印加する電圧により生じる縦振動と、第二
の電極に印加する電圧により生じる屈曲振動により、圧
電セラミック板の端面に生じる楕円運動を利用し、その
端面に当接する物体との相対的な位置を移動させること
に特徴を有するものである。
【０００８】
【作用】圧電セラミック板に生じる縦振動と屈曲振動の
共振周波数が一致する寸法に圧電セラミック板の縦横の
長さを決め、その表裏面にそれぞれ３つの電極を対向さ
せて形成する。この電極の中央のものとそれらの両側の
ものに位相差を持たせて電圧を印加し、縦振動と屈曲振
動のそれぞれの振動モードを発生させる。２つの振動モ
ードによって圧電セラミック板の端面に楕円運動を生じ
させる。その端面に当接する物体を移動させるか、ある
いはこの圧電セラミック板自体を移動させることが可能
となる。
共振周波数が一致する寸法に圧電セラミック板の縦横の
長さを決め、その表裏面にそれぞれ３つの電極を対向さ
せて形成する。この電極の中央のものとそれらの両側の
ものに位相差を持たせて電圧を印加し、縦振動と屈曲振
動のそれぞれの振動モードを発生させる。２つの振動モ
ードによって圧電セラミック板の端面に楕円運動を生じ
させる。その端面に当接する物体を移動させるか、ある
いはこの圧電セラミック板自体を移動させることが可能
となる。
【０００９】また、圧電セラミック自体の振動を利用す
るので、弾性体を振動させる圧電モータ、圧電アクチュ
エータに比較すると低電圧駆動が可能となる。圧電セラ
ミック板を薄くしたり、あるいは積層することによって
数Ｖの電圧でも駆動が可能となる。なお、位相差を変え
ることによって楕円運動の方向を切り換え、両方向に運
動を得ることができる。
るので、弾性体を振動させる圧電モータ、圧電アクチュ
エータに比較すると低電圧駆動が可能となる。圧電セラ
ミック板を薄くしたり、あるいは積層することによって
数Ｖの電圧でも駆動が可能となる。なお、位相差を変え
ることによって楕円運動の方向を切り換え、両方向に運
動を得ることができる。
【００１０】
【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。
いて説明する。
【００１１】図１は、本発明に用いる振動片となる圧電
セラミック板の形状を示す斜視図である。圧電セラミッ
ク板10の表面には、銀等の導体材料が塗布、焼付されて
電極11、12、13が形成されている。電極11は中央に位置
し、その両側に電極11を挟むように電極12、13が配置さ
れる。電極11は圧電セラミック板10に縦振動を生じさ
せ、電極12、13は屈曲振動を生じさせるものである。裏
面にも同様の電極が形成される。
セラミック板の形状を示す斜視図である。圧電セラミッ
ク板10の表面には、銀等の導体材料が塗布、焼付されて
電極11、12、13が形成されている。電極11は中央に位置
し、その両側に電極11を挟むように電極12、13が配置さ
れる。電極11は圧電セラミック板10に縦振動を生じさ
せ、電極12、13は屈曲振動を生じさせるものである。裏
面にも同様の電極が形成される。
【００１２】実際の製造にあたっては、19mm×20mmの厚
さ0.5mm の圧電セラミック基板に、20mmの辺に平行な方
向に６mm、７mm、６mmの幅に３分割した構造の電極を形
成した圧電セラミック板の19mmの辺を削って、縦振動と
屈曲振動の共振周波数が一致する寸法に合わせ込んだ。
図１のｂが19mmのとき、ａを13.2mmとしたとき、屈曲１
次共振周波数が113.35kHz 、縦１次共振周波数が113.50
kHz となって、二つの共振周波数がほぼ一致した。
さ0.5mm の圧電セラミック基板に、20mmの辺に平行な方
向に６mm、７mm、６mmの幅に３分割した構造の電極を形
成した圧電セラミック板の19mmの辺を削って、縦振動と
屈曲振動の共振周波数が一致する寸法に合わせ込んだ。
図１のｂが19mmのとき、ａを13.2mmとしたとき、屈曲１
次共振周波数が113.35kHz 、縦１次共振周波数が113.50
kHz となって、二つの共振周波数がほぼ一致した。
【００１３】また、ｂを14mmとし、電極幅を５mm、４m
m、３mmとしたとき、ａを9.8 mmとすると、屈曲１次共
振周波数が156.45kHz 、縦１次共振周波数が156.43kHz
となり、二つの共振周波数がほぼ一致した。更に、ｂを
９mmとし、電極幅を３mm、３mm、３mmとしたとき、ａを
6.2mm とすれば、屈曲１次共振周波数が247.25kHz 、縦
１次共振周波数が247.75kHz となって二つの共振周波数
が一致した。これらの共振周波数が一致するときの圧電
セラミック板のサイズはｂ／ａがいずれも1.43前後とな
っていた。
m、３mmとしたとき、ａを9.8 mmとすると、屈曲１次共
振周波数が156.45kHz 、縦１次共振周波数が156.43kHz
となり、二つの共振周波数がほぼ一致した。更に、ｂを
９mmとし、電極幅を３mm、３mm、３mmとしたとき、ａを
6.2mm とすれば、屈曲１次共振周波数が247.25kHz 、縦
１次共振周波数が247.75kHz となって二つの共振周波数
が一致した。これらの共振周波数が一致するときの圧電
セラミック板のサイズはｂ／ａがいずれも1.43前後とな
っていた。
【００１４】上記のような各サイズの圧電セラミック板
に、図２に示したような配線をして電極を電源に接続し
た。すなわち、中央の表裏の電極11を一方の電源に接続
し、表側の電極12と電極13の裏側の電極を接続し、電極
13と電極12の裏側の電極とを接続し、それらの間に電源
を接続したものである。電源は同じ周波数で位相差を有
して電圧を印加するものを用いる。
に、図２に示したような配線をして電極を電源に接続し
た。すなわち、中央の表裏の電極11を一方の電源に接続
し、表側の電極12と電極13の裏側の電極を接続し、電極
13と電極12の裏側の電極とを接続し、それらの間に電源
を接続したものである。電源は同じ周波数で位相差を有
して電圧を印加するものを用いる。
【００１５】このように接続した三種類の圧電セラミッ
ク板の電極に20Vp-pで、所定の周波数の電圧を印加し
た。そして、図３に示した６の測定ポイントで直径９mm
の回転計の１分間の回転回数（rpm)を測定した。その結
果を表１に示す。なお、圧電セラミック板の大きい順に
Ａ、Ｂ、Ｃとしてある。数字は右方向の回転数を示し、
−で示したのは、左方向であることを示す。
ク板の電極に20Vp-pで、所定の周波数の電圧を印加し
た。そして、図３に示した６の測定ポイントで直径９mm
の回転計の１分間の回転回数（rpm)を測定した。その結
果を表１に示す。なお、圧電セラミック板の大きい順に
Ａ、Ｂ、Ｃとしてある。数字は右方向の回転数を示し、
−で示したのは、左方向であることを示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】上記のように、測定ポイントの〜の範
囲ではどの点でも同じ方向に楕円運動が生じていること
が確認された。ただし、〜の範囲では位置によって
回転方向が逆転していた。実際にアクチュエータとして
用いる場合には、金属が端面に当接して表裏の電極がシ
ョートしないように、電極の端部を圧電セラミック板の
端面よりも下げるか、絶縁することが必要となる。
囲ではどの点でも同じ方向に楕円運動が生じていること
が確認された。ただし、〜の範囲では位置によって
回転方向が逆転していた。実際にアクチュエータとして
用いる場合には、金属が端面に当接して表裏の電極がシ
ョートしないように、電極の端部を圧電セラミック板の
端面よりも下げるか、絶縁することが必要となる。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、部品点数も少なく、配
線も容易で、簡単な構造、結線によって大きな運動量を
有する圧電アクチュエータが得られる。この運動を生じ
る部分に移動物体を載せて、所望のスピードで所望の距
離だけ移動させることができる。
線も容易で、簡単な構造、結線によって大きな運動量を
有する圧電アクチュエータが得られる。この運動を生じ
る部分に移動物体を載せて、所望のスピードで所望の距
離だけ移動させることができる。
【００１９】また、印加する電圧も低くすることが可能
となり、従来問題となっていた電源回路を小型化するこ
とも容易となるとともに、印加する電圧の位相差を変え
ることによって両方向の運動を任意に得ることができ
る。
となり、従来問題となっていた電源回路を小型化するこ
とも容易となるとともに、印加する電圧の位相差を変え
ることによって両方向の運動を任意に得ることができ
る。
【図１】 本発明に用いる圧電セラミック板の斜視図
【図２】 配線の説明図
【図３】 測定方法の説明図
10：圧電セラミック板 11：電極（縦振動励振用） 12、13：電極（屈曲振動励振用）
Claims (2)
- 【請求項１】 長方形の圧電セラミック板の表裏面の中
央部に対向する二つの第一の電極を具え、それぞれの面
にそれらの第一の電極の両側に配置された第二の電極を
具え、それぞれの電極は駆動電源に接続され、第一の電
極に印加する電圧により生じる縦振動と、第二の電極に
印加する電圧により生じる屈曲振動により、圧電セラミ
ック板の端面に生じる楕円運動を利用し、その端面に当
接する物体との相対的な位置を移動させることを特徴と
する圧電アクチュエータ。 - 【請求項２】 第一の電極に印加する電圧と第二の電極
に印加する電圧の位相差を変えることによって、移動方
向を切り換え可能にした請求項１記載の圧電アクチュエ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078857A JPH05252766A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 圧電アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4078857A JPH05252766A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 圧電アクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05252766A true JPH05252766A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=13673502
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4078857A Pending JPH05252766A (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 圧電アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05252766A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006166567A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Pentax Corp | 振動子駆動装置及び振動子駆動方法 |
| JP2006174680A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-06-29 | Pentax Corp | 振動子 |
| JP2007166816A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動方法、および電子機器 |
| JP2009240148A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-10-15 | Taiheiyo Cement Corp | 超音波モータ |
| CN102780417A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-11-14 | 南京航空航天大学 | 微小型减摩驱动式直线超声电机及其激励方式 |
| CN107786120A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 吉林大学 | 具有宏微混合运动特性的压电旋转定位平台与控制方法 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4078857A patent/JPH05252766A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006174680A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-06-29 | Pentax Corp | 振動子 |
| JP2006166567A (ja) * | 2004-12-06 | 2006-06-22 | Pentax Corp | 振動子駆動装置及び振動子駆動方法 |
| JP2007166816A (ja) * | 2005-12-15 | 2007-06-28 | Seiko Epson Corp | 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動方法、および電子機器 |
| JP2009240148A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-10-15 | Taiheiyo Cement Corp | 超音波モータ |
| CN102780417A (zh) * | 2012-06-25 | 2012-11-14 | 南京航空航天大学 | 微小型减摩驱动式直线超声电机及其激励方式 |
| CN107786120A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-03-09 | 吉林大学 | 具有宏微混合运动特性的压电旋转定位平台与控制方法 |
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