JPH07115783A - 棒状超音波振動子および棒状超音波モータ - Google Patents
棒状超音波振動子および棒状超音波モータInfo
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- JPH07115783A JPH07115783A JP5255664A JP25566493A JPH07115783A JP H07115783 A JPH07115783 A JP H07115783A JP 5255664 A JP5255664 A JP 5255664A JP 25566493 A JP25566493 A JP 25566493A JP H07115783 A JPH07115783 A JP H07115783A
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- Japan
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- electrode
- board
- rod
- electrodes
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 棒状超音波振動子を安定に動作させ、且つ簡
単な構成とすることを目的とする。 【構成】 片面側に対向する電極（６Ａ、６Ｓ、６Ｂ
１、６Ｂ２）を有し、他面側を共通電極とする圧電素子
１ａと、圧電素子１ａをその両側から挟み込む導電性の
弾性体２、３と、弾性体２、３を圧電素子１ａを貫通し
て連結する導電性の連結ボルト５を有し、圧電素子１ａ
の両面に設けた電極へ位相の異なる交流電圧を印加する
ことにより曲げモードの振動を励起し、駆動面の表面粒
子に楕円運動を形成する棒状超音波振動子において、圧
電素子１ａの片面側に形成される各電極に対応する基板
電極（７Ａ、７Ｓ、７Ｂ１、７Ｂ２）と、連結ボルト５
に摺接するグランド電位用電極とを片側の基板部に形成
したプリント基板の該基板部を圧電素子１ａの片面側の
各電極に接触するようにして配置する。
単な構成とすることを目的とする。 【構成】 片面側に対向する電極（６Ａ、６Ｓ、６Ｂ
１、６Ｂ２）を有し、他面側を共通電極とする圧電素子
１ａと、圧電素子１ａをその両側から挟み込む導電性の
弾性体２、３と、弾性体２、３を圧電素子１ａを貫通し
て連結する導電性の連結ボルト５を有し、圧電素子１ａ
の両面に設けた電極へ位相の異なる交流電圧を印加する
ことにより曲げモードの振動を励起し、駆動面の表面粒
子に楕円運動を形成する棒状超音波振動子において、圧
電素子１ａの片面側に形成される各電極に対応する基板
電極（７Ａ、７Ｓ、７Ｂ１、７Ｂ２）と、連結ボルト５
に摺接するグランド電位用電極とを片側の基板部に形成
したプリント基板の該基板部を圧電素子１ａの片面側の
各電極に接触するようにして配置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子に電気エネル
ギーを供給することにより棒状超音波振動子としての弾
性体を振動させ、振動子に押圧された相手材の移動を行
う棒状超音波振動子、特に相手材の回転運動をもたらす
棒状超音波モータに好適な棒状超音波振動子および棒状
超音波モータに関するものである。
ギーを供給することにより棒状超音波振動子としての弾
性体を振動させ、振動子に押圧された相手材の移動を行
う棒状超音波振動子、特に相手材の回転運動をもたらす
棒状超音波モータに好適な棒状超音波振動子および棒状
超音波モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１２は従来の技術を示す棒状超音波振
動子の分解斜視図である。
動子の分解斜視図である。
【０００３】棒状超音波振動子は円盤上の圧電素子１、
金属材料で構成される上部振動体２、下部振動体３、電
極板１９、樹脂材料で形成される絶縁シート２２及びこ
れらの締結を行う締結ボルト５により構成される。
金属材料で構成される上部振動体２、下部振動体３、電
極板１９、樹脂材料で形成される絶縁シート２２及びこ
れらの締結を行う締結ボルト５により構成される。
【０００４】圧電素子の１端面及び側面には円盤部を概
略４等分する形で電極が備えられている。圧電素子１は
各電極ごとに厚さ方向に分極が施されており、中心軸に
対して対向する位置にある電極は互いに逆方向に分極さ
れている。各電極には圧電素子の側面において給電用の
リード線が半田付けにより接続されている。ここで、電
極１ＡをＡ相、電極１Ｂ１，１Ｂ２をＢ相、電極１Ｓを
センサ相とする。
略４等分する形で電極が備えられている。圧電素子１は
各電極ごとに厚さ方向に分極が施されており、中心軸に
対して対向する位置にある電極は互いに逆方向に分極さ
れている。各電極には圧電素子の側面において給電用の
リード線が半田付けにより接続されている。ここで、電
極１ＡをＡ相、電極１Ｂ１，１Ｂ２をＢ相、電極１Ｓを
センサ相とする。
【０００５】圧電素子１のＡ相に電圧を印加すると振動
子には屈曲の変形が生じる。電圧を交流電圧とすると、
振動子は屈曲振動を生じる。Ｂ相についても同様に電圧
を印加すると中心軸を含みＡ相の振動方向と概略直行す
る方向に屈曲の振動を生じる。Ｂ相への印加電圧に、Ａ
相への印加電圧に対して適当な時間的位相差を与える
と、振動子の任意の点は楕円状の軌跡を描く振動を生じ
る。
子には屈曲の変形が生じる。電圧を交流電圧とすると、
振動子は屈曲振動を生じる。Ｂ相についても同様に電圧
を印加すると中心軸を含みＡ相の振動方向と概略直行す
る方向に屈曲の振動を生じる。Ｂ相への印加電圧に、Ａ
相への印加電圧に対して適当な時間的位相差を与える
と、振動子の任意の点は楕円状の軌跡を描く振動を生じ
る。
【０００６】この様な振動を生じている振動子状の任意
の点、例えば上部振動体の上端面に不図示の移動体を加
圧接触させると移動体は振動子の楕円運動により送りの
力を与えられる。移動体に円筒状の部材を選び、移動体
の中心軸に回転支持とすることで移動体には回転運動が
与えられ、超音波モータが構成される。
の点、例えば上部振動体の上端面に不図示の移動体を加
圧接触させると移動体は振動子の楕円運動により送りの
力を与えられる。移動体に円筒状の部材を選び、移動体
の中心軸に回転支持とすることで移動体には回転運動が
与えられ、超音波モータが構成される。
【０００７】振動子は交流の電圧を印加し、その交流の
周波数の屈曲振動を発生させることで所望の振動変位を
もたらしている。この交流周波数は、通常振動子の固有
モードの共振周波数近傍が選ばれる。しかし、振動子の
共振周波数は固体ごとのばらつき、環境温度、振動子に
かけられる負荷等により数百〜数千Ｈｚの変化を生じ
る。このため振動子を効率的かつ安定に駆動させるた
め、入力電圧の交流周波数を制御する必要があり、振動
子の振動状態をモニタするためのセンサ手段が設けられ
る。
周波数の屈曲振動を発生させることで所望の振動変位を
もたらしている。この交流周波数は、通常振動子の固有
モードの共振周波数近傍が選ばれる。しかし、振動子の
共振周波数は固体ごとのばらつき、環境温度、振動子に
かけられる負荷等により数百〜数千Ｈｚの変化を生じ
る。このため振動子を効率的かつ安定に駆動させるた
め、入力電圧の交流周波数を制御する必要があり、振動
子の振動状態をモニタするためのセンサ手段が設けられ
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
振動子において以下に述べるような問題が生じていた。
圧電素子と外部の制御回路との接続はリード線により行
われており、このリード線は圧電素子に半田付けにより
固定されている。この方法では半田付けの不具合により
リード線の脱落が生じやすい、圧電素子、振動体への熱
の伝播により半田溶融温度に達しずらい等の問題を生じ
る。又、半田の付着状態による振動子の振動特性のばら
つきを生じる。半田付け時の圧電素子の温度上昇により
圧電素子の分極解除が生じる可能性もある。これらの問
題から、従来の技術では安定かつ容易に振動子を形成す
るのが困難なものであった。
振動子において以下に述べるような問題が生じていた。
圧電素子と外部の制御回路との接続はリード線により行
われており、このリード線は圧電素子に半田付けにより
固定されている。この方法では半田付けの不具合により
リード線の脱落が生じやすい、圧電素子、振動体への熱
の伝播により半田溶融温度に達しずらい等の問題を生じ
る。又、半田の付着状態による振動子の振動特性のばら
つきを生じる。半田付け時の圧電素子の温度上昇により
圧電素子の分極解除が生じる可能性もある。これらの問
題から、従来の技術では安定かつ容易に振動子を形成す
るのが困難なものであった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の目的を実現する
ための構成は、特許請求の範囲に記載した通りであり、
具体的には、棒状超音波振動子にプリント基板、特にフ
レキシブルプリント基板を圧電素子に圧接する形ではさ
み込み、一体に締結することで圧電素子への給電を行う
ものである。
ための構成は、特許請求の範囲に記載した通りであり、
具体的には、棒状超音波振動子にプリント基板、特にフ
レキシブルプリント基板を圧電素子に圧接する形ではさ
み込み、一体に締結することで圧電素子への給電を行う
ものである。
【００１０】
第１の実施例 図１は本発明の第１の実施例を示す棒状超音波振動子の
分解斜視図である。図２は本発明の第１の実施例を示す
棒状超音波振動子の縦断面図である。図３は本実施例で
用いる圧電素子の電極配置を示す平面図である。
分解斜視図である。図２は本発明の第１の実施例を示す
棒状超音波振動子の縦断面図である。図３は本実施例で
用いる圧電素子の電極配置を示す平面図である。
【００１１】振動子は円盤状の圧電素子１ａ、金属材料
で形成される上部振動体２、下部振動体３、圧電素子の
各電極と外部制御回路との接続を行うプリント基板４、
およびこれらを一体とするための締結ボルト５より構成
される。
で形成される上部振動体２、下部振動体３、圧電素子の
各電極と外部制御回路との接続を行うプリント基板４、
およびこれらを一体とするための締結ボルト５より構成
される。
【００１２】図３の（ａ）に示すように、圧電素子１ａ
の片面には圧電素子の円周を概略４等分する形で電極６
が配置されており、圧電素子の逆の面には共通電極８
（不図示）が概略全面に配置されている。圧電素子は各
電極ごとに厚さ方向に分極が施されており、図６の
（ａ）に示したように電極６Ｂ１と６Ｂ２は逆方向に分
極されている。電極６Ａ１をＡ相、電極６Ｂ１，６Ｂ２
をＢ相、電極６Ａ２をセンサ相（Ｓ相）とする。
の片面には圧電素子の円周を概略４等分する形で電極６
が配置されており、圧電素子の逆の面には共通電極８
（不図示）が概略全面に配置されている。圧電素子は各
電極ごとに厚さ方向に分極が施されており、図６の
（ａ）に示したように電極６Ｂ１と６Ｂ２は逆方向に分
極されている。電極６Ａ１をＡ相、電極６Ｂ１，６Ｂ２
をＢ相、電極６Ａ２をセンサ相（Ｓ相）とする。
【００１３】プリント基板４の円盤部には、円盤部の円
周を概略４等分する形で基板電極７が配置される。基板
電極７は圧電素子１ａの電極６と、７Ａ−６Ａ，７Ｂ１
−６Ｂ１，７Ｂ２−６Ｂ２，７Ｓ−６Ｓ間で接する位置
に配置される。又、プリント基板４には接続端子９が設
けられており、プリント基板４上でプリントパターンに
より７Ａ−９Ａ，７Ｂ１−９Ｂ１，７Ｂ２−９Ｂ２，７
Ｓ−９Ｓ間で接続されている。
周を概略４等分する形で基板電極７が配置される。基板
電極７は圧電素子１ａの電極６と、７Ａ−６Ａ，７Ｂ１
−６Ｂ１，７Ｂ２−６Ｂ２，７Ｓ−６Ｓ間で接する位置
に配置される。又、プリント基板４には接続端子９が設
けられており、プリント基板４上でプリントパターンに
より７Ａ−９Ａ，７Ｂ１−９Ｂ１，７Ｂ２−９Ｂ２，７
Ｓ−９Ｓ間で接続されている。
【００１４】プリント基板４の内径部には基板電極７Ｇ
ＮＤが配置されており、基板電極７ＧＮＤはプリント基
板上のプリントパターンにより接続端子９Ｇと接続され
る。基板電極７ＧＮＤは導電性材料で形成された皿ばね
１０を介して締結ボルト５と電気的に導通される。締結
ボルト５は下部振動体３を介して圧電素子の共通電極８
と導通されており、接続端子９Ｇが圧電素子１ａのＧＮ
Ｄ電位となる。
ＮＤが配置されており、基板電極７ＧＮＤはプリント基
板上のプリントパターンにより接続端子９Ｇと接続され
る。基板電極７ＧＮＤは導電性材料で形成された皿ばね
１０を介して締結ボルト５と電気的に導通される。締結
ボルト５は下部振動体３を介して圧電素子の共通電極８
と導通されており、接続端子９Ｇが圧電素子１ａのＧＮ
Ｄ電位となる。
【００１５】プリント基板４の接続端子９に電圧を印加
することで圧電素子１ａへの給電が行われる。接続端子
９Ａに電圧を印加することで圧電素子のＡ相に電圧が駆
動される。同様に接続端子９Ｂに電圧を印加することで
Ｂ相が駆動される。接続端子９にはリード線又はフレキ
シブルプリント基板等が半田付け、コネクター等により
固定され、外部制御回路と接続される。
することで圧電素子１ａへの給電が行われる。接続端子
９Ａに電圧を印加することで圧電素子のＡ相に電圧が駆
動される。同様に接続端子９Ｂに電圧を印加することで
Ｂ相が駆動される。接続端子９にはリード線又はフレキ
シブルプリント基板等が半田付け、コネクター等により
固定され、外部制御回路と接続される。
【００１６】Ａ相に対して電圧を印加すると、電極６Ａ
は歪を発生し、振動子は図６に示すＸ方向に屈曲する。
同様にＢ相に対して電圧を印加するとＸ方向と概略直行
するＹ方向に屈曲される。印加する電圧を交流電圧と
し、例えば振動子の屈曲振動の固有振動数付近の交流周
波数を選ぶと、周期的、かつ安定した振動子の屈曲振動
が得られる。又、Ｂ相への印加電圧をＡ相への印加電圧
に対して適当な時間的位相差を与えると、振動子の任意
の点は軌跡が楕円を描くように振動を行う。このような
振動をしている振動子の任意の点、例えば上部振動体の
上端面に不図示の移動体を加圧接触させると、移動体は
振動子の表面粒子の楕円運動により、送りの力を与えら
れる。
は歪を発生し、振動子は図６に示すＸ方向に屈曲する。
同様にＢ相に対して電圧を印加するとＸ方向と概略直行
するＹ方向に屈曲される。印加する電圧を交流電圧と
し、例えば振動子の屈曲振動の固有振動数付近の交流周
波数を選ぶと、周期的、かつ安定した振動子の屈曲振動
が得られる。又、Ｂ相への印加電圧をＡ相への印加電圧
に対して適当な時間的位相差を与えると、振動子の任意
の点は軌跡が楕円を描くように振動を行う。このような
振動をしている振動子の任意の点、例えば上部振動体の
上端面に不図示の移動体を加圧接触させると、移動体は
振動子の表面粒子の楕円運動により、送りの力を与えら
れる。
【００１７】圧電素子は振動子の歪み最大位置近傍に配
置される。プリント基板４は圧電素子１に隣接して配置
されるため、プリント基板４においても振動子の変形に
よる歪みは大きなものとなる。振動子の減衰による振動
エネルギーの消費量を抑えるためにはプリント基板４は
減衰の小さい材料を選択することが望ましい。本実施例
ではプリント基板４のベース材としてセラミック材料を
用いることで減衰量の小さい振動子としている。又、プ
リント基板のベースとしてＡｌ（アルミニウム）等金属
材料を選択することも可能である。
置される。プリント基板４は圧電素子１に隣接して配置
されるため、プリント基板４においても振動子の変形に
よる歪みは大きなものとなる。振動子の減衰による振動
エネルギーの消費量を抑えるためにはプリント基板４は
減衰の小さい材料を選択することが望ましい。本実施例
ではプリント基板４のベース材としてセラミック材料を
用いることで減衰量の小さい振動子としている。又、プ
リント基板のベースとしてＡｌ（アルミニウム）等金属
材料を選択することも可能である。
【００１８】振動子の全長の増加を抑えると共に、上記
のように振動子の減衰量の増加を抑えるため、プリント
基板のベースとしてセラミック板を用いる場合、板厚は
０．８ｍｍ以下であることが望ましい。金属材料を用い
る場合はＡｌ（アルミニウム）等振動減衰の小さい材料
を用いることが望ましい。金属材料をベース基板とする
場合、ベース基板−電極板間に絶縁層が必要となるが、
この絶縁層には通常樹脂材料が用いられるために振動減
衰が大きなものとなってしまう。このため、プリント基
板に設けられる絶縁層は８０μｍ以下であることが望ま
しい。
のように振動子の減衰量の増加を抑えるため、プリント
基板のベースとしてセラミック板を用いる場合、板厚は
０．８ｍｍ以下であることが望ましい。金属材料を用い
る場合はＡｌ（アルミニウム）等振動減衰の小さい材料
を用いることが望ましい。金属材料をベース基板とする
場合、ベース基板−電極板間に絶縁層が必要となるが、
この絶縁層には通常樹脂材料が用いられるために振動減
衰が大きなものとなってしまう。このため、プリント基
板に設けられる絶縁層は８０μｍ以下であることが望ま
しい。
【００１９】また、フレキシブルプリント基板において
は、ベースシートと基板電極との間に接着剤層を設けな
いで、ベースシートに基板電極を取付けることが望まし
い。図４は別の構成による振動子の実施例を示す分解斜
視図である。
は、ベースシートと基板電極との間に接着剤層を設けな
いで、ベースシートに基板電極を取付けることが望まし
い。図４は別の構成による振動子の実施例を示す分解斜
視図である。
【００２０】圧電素子１は両面に電極を付け、厚さ方向
に分極（４領域に分けずに全面同極性に分極）を施した
後に片面に電極を研磨等により除去してある。この電極
を除去した面と、プリント基板４の電極面が接触するよ
うに配置される。
に分極（４領域に分けずに全面同極性に分極）を施した
後に片面に電極を研磨等により除去してある。この電極
を除去した面と、プリント基板４の電極面が接触するよ
うに配置される。
【００２１】プリント基板４の基板電極７ＡによりＡ相
への給電が行われる。基板電極７Ｂ１，７Ｂ２によりＢ
相への給電が行われるが、基板電極７Ｂ１，７Ｂ２に対
応する圧電素子の領域は同方向に分極されているため、
基板電極７Ｂ２には７Ｂ１と逆の電圧が印加することで
振動子に屈曲の変形が生じる。交流電圧であれば振動子
に屈曲振動が与えられる。又、基板電極７Ｓにより振動
子の振動状態のモニタが行われる。
への給電が行われる。基板電極７Ｂ１，７Ｂ２によりＢ
相への給電が行われるが、基板電極７Ｂ１，７Ｂ２に対
応する圧電素子の領域は同方向に分極されているため、
基板電極７Ｂ２には７Ｂ１と逆の電圧が印加することで
振動子に屈曲の変形が生じる。交流電圧であれば振動子
に屈曲振動が与えられる。又、基板電極７Ｓにより振動
子の振動状態のモニタが行われる。
【００２２】第２の実施例 図５は本発明の第２の実施例を示す棒状超音波振動子の
分解斜視図である。図６の（ａ）は本実施例で用いるフ
レキシブルプリント基板２０の平面図である。振動子の
構成は図１に示した第１の実施例と同様であるが、プリ
ント基板にはフレキシブルプリント基板が用いられる。
圧電素子１ｂは図３の（ｂ）に示すように、４つ分割さ
れた駆動用電極６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ１，６Ｂ２と１つ
のセンサ用電極６Ｓが備えられる。電極６Ｓは図３の
（ｂ）’に示したＸ軸に対称となる形状をなしている。
プリント基板２０の片面には圧電素子の各電極に対応す
る位置に基板電極７（７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ
２，７Ｓ）が備えられる。更に、プリント基板２０の内
径には基板電極７ＧＮＤが備えられる。
分解斜視図である。図６の（ａ）は本実施例で用いるフ
レキシブルプリント基板２０の平面図である。振動子の
構成は図１に示した第１の実施例と同様であるが、プリ
ント基板にはフレキシブルプリント基板が用いられる。
圧電素子１ｂは図３の（ｂ）に示すように、４つ分割さ
れた駆動用電極６Ａ１，６Ａ２，６Ｂ１，６Ｂ２と１つ
のセンサ用電極６Ｓが備えられる。電極６Ｓは図３の
（ｂ）’に示したＸ軸に対称となる形状をなしている。
プリント基板２０の片面には圧電素子の各電極に対応す
る位置に基板電極７（７Ａ１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ
２，７Ｓ）が備えられる。更に、プリント基板２０の内
径には基板電極７ＧＮＤが備えられる。
【００２３】プリント基板２０の内径は締結ボルト５の
径より小さく形成されている。基板電極７ＧＮＤはプリ
ント基板のベース材である樹脂シートの引っ張りによる
変形の抗力を利用して締結ボルト５と電気的な導通を与
えられる。圧電素子の共通電極８（不図示）は接続端子
９Ｇと同電位となり、接続端子９Ｇにより圧電素子にＧ
ＮＤ電位が与えられる。
径より小さく形成されている。基板電極７ＧＮＤはプリ
ント基板のベース材である樹脂シートの引っ張りによる
変形の抗力を利用して締結ボルト５と電気的な導通を与
えられる。圧電素子の共通電極８（不図示）は接続端子
９Ｇと同電位となり、接続端子９Ｇにより圧電素子にＧ
ＮＤ電位が与えられる。
【００２４】図６の（ｂ）は基板電極７Ｇに締結ボルト
５との導通を与えるための他の方法を示したフレキシブ
ルプリント基板２０の平面図である。プリント基板２０
の内径は締結ボルト５の径より小さく形成されており、
切り欠き２０ａが数か所放射状に設けられている。基板
電極７Ｇはプリント基板２０の内径部の弾性力を利用し
て、締結ボルト５との導通を与えられる。
５との導通を与えるための他の方法を示したフレキシブ
ルプリント基板２０の平面図である。プリント基板２０
の内径は締結ボルト５の径より小さく形成されており、
切り欠き２０ａが数か所放射状に設けられている。基板
電極７Ｇはプリント基板２０の内径部の弾性力を利用し
て、締結ボルト５との導通を与えられる。
【００２５】第３の実施例 図７は本発明の第３の実施例を示す棒状超音波振動子の
分解斜視図である。図８は本実施例で用いるフレキシブ
ルプリント基板２０の平面図である。図８の（ａ）に示
すプリント基板２０のａ面には図３の（ｂ）に示す圧電
素子１ｂの電極に対応した基板電極７Ａ１，７Ａ２，７
Ｂ１，７Ｂ２及び７Ｓが備えられる。各基板電極７Ａ
１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ２にはスルーホール１０１が
配置されており、図８の（ｂ）に示す反対側のｂ面と導
通がとられている。プリント基板のｂ面には導通電極１
０２Ａ，１０２Ｂが配置されており、基板電極７Ａ１と
７Ａ２、７Ｂ１と７Ｂ２が導通される。導通電極１０２
はプリント基板の円盤部に同心円盤上に、円盤部の面積
をほぼ覆うように配されている。これは振動子内に接触
の不均一な部分を持つことによる共振周波数のずれや振
動方向の偏りを防ぎ、かつ振動波の伝播を良好なものと
するためである。
分解斜視図である。図８は本実施例で用いるフレキシブ
ルプリント基板２０の平面図である。図８の（ａ）に示
すプリント基板２０のａ面には図３の（ｂ）に示す圧電
素子１ｂの電極に対応した基板電極７Ａ１，７Ａ２，７
Ｂ１，７Ｂ２及び７Ｓが備えられる。各基板電極７Ａ
１，７Ａ２，７Ｂ１，７Ｂ２にはスルーホール１０１が
配置されており、図８の（ｂ）に示す反対側のｂ面と導
通がとられている。プリント基板のｂ面には導通電極１
０２Ａ，１０２Ｂが配置されており、基板電極７Ａ１と
７Ａ２、７Ｂ１と７Ｂ２が導通される。導通電極１０２
はプリント基板の円盤部に同心円盤上に、円盤部の面積
をほぼ覆うように配されている。これは振動子内に接触
の不均一な部分を持つことによる共振周波数のずれや振
動方向の偏りを防ぎ、かつ振動波の伝播を良好なものと
するためである。
【００２６】又、プリント基板２０のｂ面の内径部には
基板電極７ＧＮＤが配される。
基板電極７ＧＮＤが配される。
【００２７】このように、基板電極の導通やＧＮＤ電位
のための電極７ＧＮＤをプリント基板２０のｂ面に配置
することで基板電極７Ａ及び７Ｂの面積を可能な限り大
きくすることができ、圧電素子１ｂの電極６の面積も広
くとれる。この結果振動子を出力の大きく、効率の良い
ものとすることが可能となる。
のための電極７ＧＮＤをプリント基板２０のｂ面に配置
することで基板電極７Ａ及び７Ｂの面積を可能な限り大
きくすることができ、圧電素子１ｂの電極６の面積も広
くとれる。この結果振動子を出力の大きく、効率の良い
ものとすることが可能となる。
【００２８】振動子を構成する各部材は図７に示すよう
に配置される。プリント基板２０と下部振動体３の間に
は樹脂材料で構成された絶縁シート２２が配置される。
これはプリント基板２０に配置された導通電極１０２Ａ
と１０２Ｂのショートを防ぐためである。本実施例では
プリント基板２０と絶縁シート２２を別体として示した
が、プリント基板２０のｂ面にカバーコートを施し、導
通電極１０２の絶縁を確保することで同様の効果が得ら
れる。
に配置される。プリント基板２０と下部振動体３の間に
は樹脂材料で構成された絶縁シート２２が配置される。
これはプリント基板２０に配置された導通電極１０２Ａ
と１０２Ｂのショートを防ぐためである。本実施例では
プリント基板２０と絶縁シート２２を別体として示した
が、プリント基板２０のｂ面にカバーコートを施し、導
通電極１０２の絶縁を確保することで同様の効果が得ら
れる。
【００２９】第４の実施例 図９は本発明の第４の実施例を示す棒状超音波振動子の
分解斜視図である。図１０は本実施例で用いられるフレ
キシブルプリント基板の平面図である。
分解斜視図である。図１０は本実施例で用いられるフレ
キシブルプリント基板の平面図である。
【００３０】振動子の構成は図５に示した第２の実施例
と同様であるが、圧電素子１は図３の（ａ）、（ｂ）に
示す２枚の圧電素子１ａ，１ｂが用いられる。図３の
（ａ）に示すように圧電素子１ａは駆動に用いられる電
極６Ａ及び６Ｂが備えられ、図３の（ｂ）に示すように
圧電素子１ｂは駆動に用いられる電極６Ａ，６Ｂとセン
サ用電極６Ｓが備えられる。
と同様であるが、圧電素子１は図３の（ａ）、（ｂ）に
示す２枚の圧電素子１ａ，１ｂが用いられる。図３の
（ａ）に示すように圧電素子１ａは駆動に用いられる電
極６Ａ及び６Ｂが備えられ、図３の（ｂ）に示すように
圧電素子１ｂは駆動に用いられる電極６Ａ，６Ｂとセン
サ用電極６Ｓが備えられる。
【００３１】プリント基板２０の両面には各電極に対応
した基板電極が備えられる。プリント基板２０の図１０
の（ａ）に示すａ面は圧電素子１ｂと接し、プリント基
板２０の図１０の（ｂ）に示す反対側のｂ面は圧電素子
１ａと接する。締結ボルト５との導通し、圧電素子にＧ
ＮＤ電位を与える基板電極７Ｇはプリント基板２０のａ
面に配される。これは基板電極７Ｓと７Ｇを接続端子９
と接続するためのプリントパターンを同一の面に配さず
に別の面とすることでプリントパターンによる駆動用電
極の面積を可能な限り大きくし、第３の実施例と同様に
振動子を出力の大きく、効率の良いものとするためであ
る。
した基板電極が備えられる。プリント基板２０の図１０
の（ａ）に示すａ面は圧電素子１ｂと接し、プリント基
板２０の図１０の（ｂ）に示す反対側のｂ面は圧電素子
１ａと接する。締結ボルト５との導通し、圧電素子にＧ
ＮＤ電位を与える基板電極７Ｇはプリント基板２０のａ
面に配される。これは基板電極７Ｓと７Ｇを接続端子９
と接続するためのプリントパターンを同一の面に配さず
に別の面とすることでプリントパターンによる駆動用電
極の面積を可能な限り大きくし、第３の実施例と同様に
振動子を出力の大きく、効率の良いものとするためであ
る。
【００３２】図１１は図９に示した振動子を用いた棒状
超音波モータの縦断面図である。
超音波モータの縦断面図である。
【００３３】振動子の締結ボルト５は、先端部に細径の
支柱部５ｐを有し、この支柱部の先端部に固定された固
定部材１５によりモータ自体の固定を行えるようにし、
更に移動体等の回転支持の作用を兼用している。移動体
１８は上部振動体２の先端面に接触し、加圧は固定部材
１５からベアリング部材１３とギア１４を介して移動体
１８に内装されたバネケース１７のコイルバネ１６を押
圧することで与えられる。
支柱部５ｐを有し、この支柱部の先端部に固定された固
定部材１５によりモータ自体の固定を行えるようにし、
更に移動体等の回転支持の作用を兼用している。移動体
１８は上部振動体２の先端面に接触し、加圧は固定部材
１５からベアリング部材１３とギア１４を介して移動体
１８に内装されたバネケース１７のコイルバネ１６を押
圧することで与えられる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により圧電
素子への給電を容易にかつ安定に行い、信頼性の高い棒
状超音波振動子を提供でき、これにより棒状超音波モー
タの信頼性が向上する。
素子への給電を容易にかつ安定に行い、信頼性の高い棒
状超音波振動子を提供でき、これにより棒状超音波モー
タの信頼性が向上する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す棒状超音波振動子
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図２】図１の縦断面図。
【図３】本発明の実施例に用いられる圧電素子の電極構
成を示す図。
成を示す図。
【図４】第１の実施例の変形例を示す棒状超音波振動子
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図５】本発明の第２の実施例を示す棒状超音波振動子
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図６】図５に示すフレキシブルプリント基板の平面
図。
図。
【図７】本発明の第３の実施例を示す棒状超音波振動子
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図８】図７に示すフレキシブルプリント基板の平面
図。
図。
【図９】本発明の第４の実施例を示す棒状超音波振動子
の分解斜視図。
の分解斜視図。
【図１０】図９に示すフレキシブルプリント基板の平面
図。
図。
【図１１】図９に示す振動子を用いた棒状超音波モータ
の断面図。
の断面図。
【図１２】従来の棒状超音波振動子の分解斜視図。
１…圧電素子 ２…上部振動体 ３…下部振動体 ４…プリント基板 ５…締結ボルト ６…圧電素子電極 ７…基板電極 ８…圧電素子共通
電極 ９…接続端子 １３…ベアリング
部材 １４…ギア １５…固定部材 １６…コイルバネ １７…バネケース １８…ロータ １９…電極板 ２０…フレキシブルプリント基板 ２１…電極板 ２２…絶縁シート １０１…スルーホ
ール １０２…導通電極 １０３…導通パタ
ーン
電極 ９…接続端子 １３…ベアリング
部材 １４…ギア １５…固定部材 １６…コイルバネ １７…バネケース １８…ロータ １９…電極板 ２０…フレキシブルプリント基板 ２１…電極板 ２２…絶縁シート １０１…スルーホ
ール １０２…導通電極 １０３…導通パタ
ーン
Claims (5)
- 【請求項１】 片面側には２組以上の対向する電極を有
すると共に、他面側を共通電極とする圧電素子と、該圧
電素子をその両側から挟み込む一対の導電性の弾性体
と、該一対の弾性体を該圧電素子を貫通して連結する導
電性の連結手段とを有し、該圧電素子の両面に設けた電
極へ位相の異なる交流電圧を印加することにより曲げモ
ードの振動を励起し、駆動面の表面粒子に楕円運動を形
成する棒状超音波振動子において、 該圧電素子の片面側に形成される各電極に対応する基板
電極と、該導電性の連結手段に摺接するグランド電位用
電極とを有する基板部が片側に形成され、該各基板電極
およびグランド電位用電極と駆動回路との接続を行うた
めのプリント基板における該基板部を、その基板電極が
該圧電素子の片面側の各電極に接触するようにして配置
したことを特徴とする棒状超音波振動子。 - 【請求項２】 厚み方向に分極処理が一様に施されると
共に、両面あるいは片面を無電極とした圧電素子と、該
圧電素子をその両側から挟み込む一対の導電性の弾性体
と、該一対の弾性体を該圧電素子を貫通して連結する導
電性の連結手段と、該圧電素子の無電極に接触する所定
の位相差で配置される複数の基板電極および該導電性の
連結手段に摺接するグランド電位用電極とを有する基板
部が片側に形成され、該各基板電極およびグランド電位
用電極と駆動回路との接続を行うためのプリント基板と
を有し、該プリント基板は、その基板部の各基板電極を
該圧電素子の片面側に接触するようにして配置し、該プ
リント基板の各電極に位相の異なる交流電圧を印加する
ことにより曲げモードの振動を励起し、駆動面の表面粒
子に楕円運動を形成することを特徴とする棒状超音波振
動子。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、プリント基板
はフレキシブルプリント基板であることを特徴とする棒
状超音波振動子。 - 【請求項４】 請求項３において、フレキシブルプリン
ト基板は、ベースシートと基板電極の間に接着剤層が設
けられていないことを特徴とする棒状超音波振動子。 - 【請求項５】 請求項１、２、３又は４に記載した棒状
超音波振動子の駆動面に加圧手段を介して移動部材を加
圧接触させ、該棒状超音波振動子に発生する振動により
該移動体の回転運動としてエネルギーを取り出すことを
特徴とする棒状超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5255664A JPH07115783A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 棒状超音波振動子および棒状超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5255664A JPH07115783A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 棒状超音波振動子および棒状超音波モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07115783A true JPH07115783A (ja) | 1995-05-02 |
Family
ID=17281902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5255664A Pending JPH07115783A (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 棒状超音波振動子および棒状超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07115783A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013142425A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Volcano Corporation | Rotary transformer and associated devices, systems, and methods for rotational intravascular ultrasound |
| JP2019202195A (ja) * | 2019-08-23 | 2019-11-28 | 株式会社根本杏林堂 | 注入機器及び超音波モータユニット |
| US11303227B2 (en) | 2011-06-14 | 2022-04-12 | Nemoto Kyorindo Co., Ltd. | Injector and control method for an ultrasonic motor |
-
1993
- 1993-10-13 JP JP5255664A patent/JPH07115783A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11303227B2 (en) | 2011-06-14 | 2022-04-12 | Nemoto Kyorindo Co., Ltd. | Injector and control method for an ultrasonic motor |
| WO2013142425A1 (en) * | 2012-03-19 | 2013-09-26 | Volcano Corporation | Rotary transformer and associated devices, systems, and methods for rotational intravascular ultrasound |
| US9022934B2 (en) | 2012-03-19 | 2015-05-05 | Volcano Corporation | Rotary transformer and associated devices, systems, and methods for rotational intravascular ultrasound |
| US9257226B2 (en) | 2012-03-19 | 2016-02-09 | Volcano Corporation | Rotary transformer and associated devices, systems, and methods for rotational intravascular ultrasound |
| JP2019202195A (ja) * | 2019-08-23 | 2019-11-28 | 株式会社根本杏林堂 | 注入機器及び超音波モータユニット |
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