JPH0773428B2 - Piezoelectric drive device - Google Patents

Piezoelectric drive device

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JPH0773428B2
JPH0773428B2 JP22750286A JP22750286A JPH0773428B2 JP H0773428 B2 JPH0773428 B2 JP H0773428B2 JP 22750286 A JP22750286 A JP 22750286A JP 22750286 A JP22750286 A JP 22750286A JP H0773428 B2 JPH0773428 B2 JP H0773428B2
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JP
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Grant
Patent type
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vibrator
contact member
piezoelectric
drive device
piezoelectric element
Prior art date
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JP22750286A
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JPS62277079A (en )
Inventor
洋 清水
誠輝 石橋
澄夫 菅原
孝 高田
Original Assignee
松下電工株式会社
洋 清水
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02N2/00Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
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    • H02N2/0015Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02N2/103Electric machines in general using piezo-electric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezo-electric relays

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、圧電素子を用いた往復動型または回転型等の圧電駆動装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piezoelectric drive device of the reciprocating type or rotary type such as a piezoelectric element.

〔背景技術〕 Background of the Invention

従来、圧電素子を用いた超音波モータとして、特公昭59 Conventionally, as an ultrasonic motor using a piezoelectric element, JP-B-59
−037672号公報に示されるものがある。 There is shown in -037,672 JP. これは、圧電素子を振動体に貼りつけて縦振動を発生させ、振動体の先端部に傾きを持った駆動片を形成し、その先端部が前記縦振動によって楕円運動を行い、円板と接触することにより、摩擦力により円板を回転させるものである。 This generates a longitudinal vibration paste the piezoelectric element to the vibrating body, forming a driving piece having a slope at the tip portion of the vibrator, perform elliptical motion that tip by the longitudinal vibration, a disc by contacting it is intended to rotate the disc by a frictional force.

しかし、この従来構造であると、回転方向が駆動片の傾き方向によって決まってしまい、また駆動片の先端部は細く、摩擦のために摩耗も大きく、寿命的にも問題がある。 However, With this conventional structure, the tip end portion of the rotational direction will be determined by the inclination direction of the driving piece, also driving piece is thinner, larger wear due to friction, life manner to be a problem.

また、他の従来例として、特開昭58−148682号公報に示されるものがある。 Further, as another conventional example, there is shown in JP-A-58-148682. この例は、圧電素子の全体振動を振動体に伝え、一方の波形をもう一方の波形と90゜位相をずらせて振動させることにより、振動体表面に進行波を発生させ、その上にロータを接触させることにより、摩擦でロータを回転させるものである。 This example, tells the whole vibration of the piezoelectric element to the vibrating body, by vibrating by shifting the other waveforms and 90 degree phase one of the waveforms to generate a traveling wave on the vibration surface, the rotor thereon by contacting, in which rotates the rotor in friction.

この例によると、逆転も可能であるが、常に振動子全体にエネルギを与える必要があり、しかも圧電素子の振動体に貼着された面と反対側の面の振動は吸収してやる必要がある。 According to this example, reverse is also possible, must always give energy to the whole vibrator, yet vibration of the opposite side of the adhered to the surface to the vibrating body of the piezoelectric element is required to'll absorbed. このためエネルギロスが大きく、効率向上に難がある。 Therefore energy loss is large, a difficulty in efficiency. また、リニアモータの形成には進行波を循環させる方策を取らなければ、エネルギロスが大きすぎて問題に成らず、その循環方法も極めて難しい。 Further, if the formation of the linear motor taken measures for circulating the traveling wave, not a problem with the energy loss is too large, very difficult even its circulation method.

またT字形の振動体の各面に複数の圧電素子部を設けて、振動体を振動させることにより移動体を駆動できるようにした装置があった(たとえば特開昭61−15572 Also provided with a plurality of piezoelectric element portions on each side of the vibrating body T-shaped, there has to be able to drive the mobile device by vibrating the vibrator (for example, JP 61-15572
号)が、効率面および駆動の安定性の面で十分でなかった。 No.) was not sufficient in terms of stability terms of efficiency and driving.

〔発明の目的〕 [The purpose of the invention]

この発明は、低消費電力で効率良く機械的駆動力を得ることができ、かつ接触点が多点化されて摩耗が削減され、また安定駆動が可能な圧電駆動装置を提供することを目的とする。 The present invention, low power consumption can be obtained efficiently mechanical driving force, and the contact point is reduced wear are multi epilepsy is also the object to provide a piezoelectric driving apparatus can be stably driven to.

〔発明の開示〕 DISCLOSURE OF THE INVENTION

この発明の圧電駆動装置は、弾性を有する材料にてコ字状またはロ字状に形成され、かつ一対の対向辺の断面形状が各々ほぼ方形である振動体を少なくとも1個備え、 Piezoelectric drive device of the invention is formed of a material having elasticity in a U-shape or hollow square shape, and a pair of opposed sides of the cross-sectional shape are each substantially rectangular vibrating body at least Kosonae,
さらに前記振動体は前記各対向辺の少なくとも隣合う2 2 Further, the vibrating body adjacent at least each of the opposite sides
面に圧電素子部を有してなり、この圧電素子部に所定の高周波電圧が印加されて前記対向辺が屈曲振動により共振する振動子と、 前記各対向辺の隣合う圧電素子部に位相差を持たせて高周波電圧を印加する電源装置と、 前記振動子の対向辺の各1面に接触される接触部材とを備え、 前記振動子の対向辺の最大振幅点が円または楕円運動をすることにより、前記接触部材または振動子のいずれかが駆動されるものである。 Becomes a piezoelectric element on the surface, a vibrator for the opposing sides predetermined high frequency voltage to the piezoelectric element portion is applied to resonate with bending vibration, the phase difference the piezoelectric element portion adjacent the respective opposite sides a power supply device for applying a high frequency voltage is to have a, and a contact member to be contacted with the first surface of the opposing sides of the vibrator, the maximum amplitude point of the opposite sides of the vibrator is a circular or elliptical motion by either of the contact member or the transducer is intended to be driven.

前記圧電素子部は、前記振動体に圧電素子を貼着して形成したものであっても、また前記振動体を圧電材料にて形成して、この圧電材料に直接に電極を形成したものであってもよい。 The piezoelectric element portions, even those formed by bonding the piezoelectric element to the vibration member, also forms the vibrating member at the piezoelectric material, which was formed directly on the electrode to the piezoelectric material it may be. なお、圧電材料に直接に電極を形成して圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるものと異なり、貼付け誤差等による特性のばらつきがなく、 In the case of forming the piezoelectric element portion formed directly on the electrode on the piezoelectric material, different from that takes sticking a piezoelectric element, joining no variations in characteristics due to an error or the like,
かつ工数が削減されて生産性が向上する。 And man-hours is reduction in the productivity is improved.

この発明の構成によると、各振動体の各対向辺の隣合う2面の設けた圧電素子部に位相差を持たせた高周波電圧を印加するので、各対向辺は最大振幅点が円または楕円運動をする。 According to the configuration of the present invention, each of the piezoelectric element provided in the opposing two surfaces adjacent the edges since the frequency voltage which gave a phase difference, each opposing sides maximum amplitude point circle or an ellipse in each vibrator exercise. この対向辺の1面に接触部材が接触するので、この接触部材または振動子のいずれかが駆動され、 Since the contact member 1 side of the opposing sides in contact, one of the contact member or the transducer is driven,
機械的駆動力が得られる。 Mechanical drive force can be obtained.

この場合に、各振動体はコ字状またはロ字状としてあるので、その両対向辺が互いに共振し、大きな振幅が得られる。 In this case, since the vibrating body is a U-shaped or hollow square shape, its two opposite sides resonate with each other, a large amplitude is obtained. そのため、電気的エネルギを効率良く機械的駆動力に変換できる。 Therefore, it converts electrical energy efficiently mechanical driving force. また、振動体の共振は、2本の対向辺が連続した基端部において非振動状態となるように行われるので、基端部を支持部とすることにより、支持によって振動を妨げることがなく、このことからも高効率が得られる。 Also, the resonance of the vibrating body, since the two opposite sides is performed such that the non-oscillating state at successive proximal end by a proximal end portion and the support portion, without interfering with the vibration by the support high efficiency can be obtained from this. また、このように振動体に振動しない箇所があることから、振動子と接触部材のいずれを固定側としても可動側としても用いることができる。 Further, since this is a position not vibrate the vibrating body, the one of the vibrator and the contact member it can also be used as movable as a fixed side. さらに、振動体は2本の対向辺を有し、この部分で接触部材に接するので、接触点が多点化される。 Furthermore, the vibrating body has two opposing sides, the contact with the contact member at this portion, the contact point is multi epilepsy. そのため、摩耗が軽減され、かつ安定した駆動が可能となる。 Therefore, wear is reduced, and thereby enabling stable driving.

実施例 この発明の第1の実施例を第1図ないし第6図に基づいて説明する。 Examples will be described with reference to the first embodiment of the present invention to Figure 1 to Figure 6. この圧電駆動装置は、リニアモータに適用した例であり、金属弾性材料にてコ字状に形成されしかも一対の対向辺3の断面形状が各々方形である1個の振動体2からなり、この振動体2は前記各対向辺3の隣合う2面に圧電素子を貼着して圧電素子部4が形成され、 The piezoelectric drive device is an example applied to the linear motor, the sectional shape of the U-shape is formed Moreover pair of opposing sides 3 of a metallic elastic material is of one of the vibrating body 2 are each square, this vibrator 2 piezoelectric element unit 4 by sticking a piezoelectric element is formed on the second surface adjacent the said respective facing sides 3,
この圧電素子部4に所定の高周波電圧が印加されると対向辺3が屈曲振動により共振する振動子1と、各対向辺3の隣合う圧電素子部4に位相差を持たせて高周波電圧を印加する電源装置5と、振動子1の対向辺3の各1面に接触せしめられる接触部材6とを備え、振動子1の対向辺3の最大振幅点が円または楕円運動をすることにより、接触部材6または振動子1のいずれかが駆動されるものである。 When this piezoelectric element portion 4 a predetermined high frequency voltage is applied with the vibrator 1 is facing sides 3 resonates by bending vibration, the high-frequency voltage to have a phase difference to the piezoelectric element portion 4 adjacent the respective opposite sides 3 a power supply device 5 for applying, and a contact member 6 to be brought into contact with each one side of opposing sides 3 of the vibrator 1, by the maximum amplitude point of the opposite sides 3 of the vibrator 1 is a circular or elliptical motion, one of the contact member 6 or the oscillator 1 is intended to be driven.

振動体2はエリンバ等の恒弾性体を用いているが、精度や大振幅が不要のときは、一般の鋼材を用いても良く、 Although the vibrating body 2 uses a constant elastic body such as elinvar, when accuracy and large amplitude is required, it may be used ordinary steel,
またその他の金属やセラミック等を用いることもできる。 It is also possible to use other metal or ceramic. 振動体2の各対向辺3の断面形状は方形であるが、 Although the cross-sectional shape of each opposing sides 3 of the vibrating body 2 is a square,
各角部に面取りを施して8角形状の断面形状としてもよく、また面取りの代りに角部を丸めてもよい。 It may be a cross-sectional shape of the octagonal chamfered at each corner, or may be rounded corners instead of chamfer. 要は、対向辺3は互いに直角に隣合う4面を有する断面形状であればよい。 In short, the opposite sides 3 may be any cross-sectional shape having a fourth surface adjacent at right angles to one another. 振動体2の基端部2aは、固定しても振動に影響を与えない長さをとり、第2図のように基台7に固定してある。 The proximal end portion of the vibrating body 2 2a can be fixed taking a length that does not affect the vibrations, it is fixed to the base 7 as in the second figure. 基台7に対し、接触部材6は相対的に第1図の矢印P方向へ進退移動自在にガイド手段(図示せず) To base 7, the contact member 6 is moved forward and backward freely guiding means to the direction of arrow P relative first view (not shown)
で支持してある。 In are supporting. 接触部材6は、対向辺3の圧電素子部4が貼着されていない各1面における先端部であるX点およびY点(第4図(B))に接するように配置してある。 The contact member 6 are arranged so as to be in contact with the X point and Y point piezoelectric element portion 4 of the opposite side 3 is the distal end portion of each first surface which is not adhered (FIG. 4 (B)). なお、必ずしも先端部に接するようにしなくてもよい。 Incidentally, it is not always necessary to contact with the tip. また、接触部材6は、対向辺3の圧電素子部4が貼着された1面における圧電素子部4の貼着されていない部分に接触するようにしてもよい。 Further, the contact member 6 may be in contact with the portion not adhered to the piezoelectric element 4 in one face of the piezoelectric element portion 4 of the opposite sides 3 have been attached. さらに、振動子1 In addition, the vibrator 1
は、振動体2の一対の対向辺3の3面または4面に圧電素子部4を貼着し、対向辺3の圧電素子部4が貼着されていない1面、または圧電素子部4が貼着された1面における圧電素子部4の貼着されていない部分に接触部材6が接するようにしてもよい。 It is bonded to the piezoelectric element unit 4 to the three-sided or four sides of the pair of opposing sides 3 of the vibrating body 2, one surface piezoelectric element portion 4 of the opposite sides 3 is not stuck, or the piezoelectric element part 4 may be in contact with the portion not adhered to the piezoelectric element portion 4 member 6 contacts the adhered has been one surface. これらの例において、対向辺3の圧電素子部4が貼着された面に、絶縁部材を介して接触部材6が接するようにしてもよい。 In these examples, the piezoelectric element part 4 of the opposite sides 3 have been bonded surface may be the contact member 6 is in contact via an insulating member.

電源装置5は、第6図に示すように高周波電源8と90゜位相器9とを有し、各圧電素子部4(4 1 〜4 4 )に同図のように電圧を印加する。 Power supply 5, and a high-frequency power source 8 and 90 ° phase shifter 9, as shown in FIG. 6, a voltage is applied as in the figure to the piezoelectric element 4 (4 1 to 4 4). 同図の+,−の符号は分極方向を示す。 In FIG. + - sign indicates the direction of polarization of the.

動作 振動体2の2本の対向辺3の各圧電素子部4 1 〜4 4 、第6 Each piezoelectric element 41 to 4 of the two opposing sides 3 of the operation vibrator 2, 6
図の電源装置5で高周波電圧を印加して励振すると、各対向辺3はそれぞれの圧電素子部4 1 〜4 4の励振に従って縦および横方向に振動する。 When excited by applying a high frequency voltage power source device 5 of FIG., Each of the opposite sides 3 vibrates in the longitudinal and transverse directions in accordance with the excitation of each of the piezoelectric element 41 to 4. このとき圧電素子部4 2 ,4 4 The piezoelectric element section this time 4 2, 4 4
には圧電素子部4 1 ,4 3よりも90゜位相を遅らせた電圧を印加すると、振動子1の対向辺3の先端部のX点,Y点は、第5図の様な円または楕円軌道を描いて運動する。 The piezoelectric element 4 1 to 4 3 when a voltage is applied which is delayed 90 ° phase than, X point of the front end portion of the opposite side 3 of the vibrator 1, Y point, such circular or elliptical Figure 5 It moves to draw the track.
したがって、対向辺3の1面に接触部材6が接触するように配置してあると、接触部材6は矢印P方向に直線的に移動する。 Therefore, when the contact member 6 on one side of opposing sides 3 is then placed in contact, the contact member 6 is moved linearly in the arrow P direction. X点,Y点の楕円軌道の偏平度は、対向辺3 X point, flatness of elliptical orbit point Y, opposite sides 3
の曲げ方向による曲げ剛性の違いや、各圧電素子部4 1 Bending Bending differences and rigidity due to the direction of each piezoelectric element 4 1
4 4に印加する電圧の大きさ,位相差等により調整できる。 4 4 to the applied voltage of a magnitude, can be adjusted by the phase difference or the like.

圧電素子部4 2 ,4 4に90゜進み位相の電圧を印加すれば、 By applying a voltage of the phase advance of 90 degrees to the piezoelectric element portion 4 2, 4 4,
第5図と反対回りの軌道を描くことになり、接触部材6 Will be to draw opposite around the track and FIG. 5, the contact member 6
は矢印Pと逆方向に移動する。 Moves in the arrow P direction opposite.

このように動作するが、各振動体2はコ字状としてあるので、その両対向辺3が互いに共振し、大きな振幅が得られる。 Although such operation, the vibrating body 2 because the U-shaped, resonates at both opposite sides 3 to each other, a large amplitude is obtained. そのため、電気的エネルギを効率良く機械的駆動力に変換できる。 Therefore, it converts electrical energy efficiently mechanical driving force. また、振動体2の共振は、2本の対向辺3が連続した基端部2aにおいて第3図(A)のように非振動状態となるように行われるので、基端部2aを支持部とすることにより、支持によって振動を妨げることがなく、このことからも高効率が得られる。 Also, the resonance of the vibrating body 2, the two opposite sides 3 carried out such that the non-oscillating state as of FIG. 3 in successive proximal section 2a (A), supporting a proximal end portion 2a with, without interfering with the vibration by the support, a high efficiency can be obtained from this. また、このように振動体2に振動しない箇所があることから、振動子1と接触部材6のいずれを固定側としても可動側としても用いることができる。 Further, since this is a position not vibrate the vibrating body 2, any of the vibrator 1 and the contact member 6 can also be used as movable as a fixed side. さらに、振動体2は2本の対向辺3を有し、この部分で接触部材6に接するので、接触点が多点化される。 Furthermore, the vibrating body 2 has opposing sides 3 of the two, since contact with the contact member 6 in this portion, the contact point is multi epilepsy. そのため、摩耗が軽減され、かつ安定した駆動が可能となる。 Therefore, wear is reduced, and thereby enabling stable driving.

この実施例では、対向辺3を第3図(A)のように1次モードで振動させる場合につき説明したが、第3図(B),(C)に示すように、2次モードや3次モード等、高次モードで振動させると、対向辺3の接触部材6 In this embodiment it has been explained the case to vibrate in the primary mode as the opposing side 3 Figure 3 (A), FIG. 3 (B), as shown in (C), 2-order mode and 3 order mode or the like, to vibrate at higher mode, the contact members of the opposite sides 3 6
に対する接触点をより一層多くできる。 It can be further increase the contact points for. これにより、接触点における摩耗をより一層少なくし、かつ動作の安定を図ることができる。 Accordingly, the abrasion at the contact points more and more small and it is possible to stabilize the operation. 1次モードは、対向辺3の長手方向につき、1枚の圧電素子部4を貼り付けた場合に発生する。 The primary mode, per longitudinal opposite sides 3, occurs when pasted one piezoelectric element unit 4. 2次モードは、この1枚の圧電素子部4を長手方向に2分割し、分極方向を反対にして貼付けたときに発生する。 Secondary mode, the single piezoelectric element portion 4 longitudinally into two components occurs when adhered to the polarization direction in the opposite. 3次モードは、1枚の圧電素子部4を長手方向に3分割し、中央の分割圧電素子と両側の分割圧電素子の分極方向を反対として貼り付け、各分割圧電素子の同一面側の電極を共通として同一の圧電を印加したときに発生する振幅モードを示す。 Tertiary mode, a single piezoelectric element portion 4 is divided into three parts in the longitudinal direction, stuck to the polarization direction of the center of the divided piezoelectric elements and both sides of the divided piezoelectric element as opposite electrode of the same surface side of the divided piezoelectric element It shows the amplitude mode generated upon application of the same piezoelectric as common.

第7図は、1個のコ字状の振動対2からなる振動子1を用いて回転モータとした実施例を示す。 Figure 7 shows an embodiment in which a rotary motor using a vibrator 1 made from a single U-shaped vibration: 2. 接触部材16は円板状に形成し、その軸18を軸受19で基台17に回転自在に支持してある。 Contact member 16 is formed in a disk shape, it is rotatably supported by the base 17 with its axis 18 in the bearing 19. 振動子1は、基端部2aで基台17の立片部分に固定してある。 Vibrator 1 is fixed to Tatsuhen portion of the base 17 at the proximal end 2a. 振動子1の2本の対向辺3は接触部材16と平行に配置し、その先端部が接触部材16の外周縁に位置するようにする。 Two opposing sides 3 of the resonator 1 arranged in parallel to the contact member 16, the tip portion is so positioned on the outer peripheral edge of the contact member 16. 対向辺3の先端には摩擦片20をつけ、2本の振動子3が同方向に円運動するように振動させ、接触部材16が回転するようにしてある。 The tip of the opposite sides 3 with the friction piece 20, two transducer 3 is vibrated to circular motion in the same direction, the contact member 16 are to be rotated. その他は第1の実施例と同様である。 Others are the same as in the first embodiment.

第8図および第9図は、2個のコ字状の振動体2を間隔を開けて重合的に配置し、上下の振動体2の間に接触部材6′を配置したものである。 Figure 8 and Figure 9, the two U-shaped vibrating member 2 spaced arranged polymerically is obtained by placing the contact member 6 'between the vibrating body 2 vertically. 上下の振動体2は互いに基端部2aでスペーサ(図示せず)を介して重ね合わせてある。 Vibrator 2 of upper and lower are superposed through a spacer (not shown) at the proximal end 2a with each other. なお、スペーサを用いずに基台(図示せず)に各振動体2を個別に取付けてもよい。 It is also possible to attach the respective vibrating member 2 individually to the base (not shown) without using a spacer. 両振動体2の対向辺3の各点m,n,p,qは、圧電素子部4により第9図のように振動させられ、接触部材6′は上下両面で各対向辺3 Each point m of opposing sides 3 of the two vibrator 2, n, p, q is caused to vibrate as FIG. 9 by the piezoelectric element unit 4, the contact member 6 'each facing sides 3 at both upper and lower surfaces
に接して直進駆動される。 Is the linear drive is in contact with. この場合、2個の振動体2で駆動するので、より一層大出力の駆動力が得られ、かつ動作が安定する。 In this case, since the driven by two vibrating body 2, more be further obtained driving force of the large output, and the operation is stabilized. その他は、第1の実施例と同様である。 The rest is the same as the first embodiment. 両振動体2は、第10図のように基端部2a′で互いに一体化させ、1個の振動子1′としてもよい。 Both vibrator 2 'are integrated with each other, the one of transducer 1' the base end portion 2a as 10 Figure may be.

第11図は、2個のコ字状の振動体2を互いに反対向きとして一体のH形の振動子1″を構成した例である。この振動子1″は、例えば第12図のように用いる。 FIG. 11, two U-shaped vibration member 2 "is an example in which the. The vibrator 1" vibrator 1 H-shaped integral as opposite to each other, as in the example Figure 12 used. すなわち、振動子1″の中心部に軸31を固定し、軸31は基台37 That is, the shaft 31 is fixed to the central portion of the vibrator 1 ", the shaft 31 is the base 37
に固定し、軸受38の装着された円板状の接触部材36を軸 Fixed to the shaft of the disc-shaped contact member 36 mounted in bearings 38
31に嵌めて回転自在とし、1本の対向辺3の先端を接触部材36と外周縁に配置する。 It is fitted to the 31 and rotatably disposing the distal end of one of the facing sides 3 with the contact member 36 and the outer peripheral edge. そして、各圧電子部4により、4本の対向辺3の先端が同じ方向に円運動するように撓ませることにより、接触部材36が回転し、回転型のモータを構成する。 Then, the respective 圧電Ko unit 4, by the four tips of the opposite sides 3 deflect such that circular motion in the same direction, the contact member 36 is rotated to form a rotary motor. その他は第1の実施例と同様である。 Others are the same as in the first embodiment.

第13図ないし第15図は、1個のロ字状の振動体102からなる振動体101を用いた実施例を示す。 Figure 13 through Figure 15 illustrates an embodiment using a vibration member 101 made from a single B-shaped vibrating body 102. この例では、1 In this example, 1
次モードの振動とした場合、対向辺103の中央部の点が円または楕円運動し、その平面部に接触部材106を接触させると、中央部の円または楕円運動により、接触部材 If the vibration of the following modes, a point of the central portion is circular or elliptical motion of the opposing sides 103, it is brought into contact with the contact member 106 to the flat portion, the circular or elliptical motion of the central portion, the contact member
106は移動することになる。 106 will move. 接触部材106は矢印Q方向に直線的に進退自在に支持してリニアモータとすることもでき、また接触部材106を回転自在に支持して回転型モータとすることもできる。 Contact member 106 may also be a linear motor and movably supported linearly moved in the arrow Q direction and may be a rotary motor and rotatably supporting the contact member 106. この例の場合、1次モードでは第15図(A)のような振動となり、2次モードおよび3次モードではそれぞれ第15図(B),(C)のような振動となる。 In this example, the first-order mode becomes a vibration, such as FIG. 15 (A), FIG. 15 in the second mode and third mode, respectively (B), the vibration, such as (C). 107は、基台である。 107 is a base. 圧電素子部4の分極方法は前述と同様である。 Polarization method of the piezoelectric element unit 4 is as defined above. その他の構成効果は第1の実施例と同様である。 Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.

第16図および第17図は、ロ字状の振動体102を、スペーサ105を介して2枚重合的に配置し、両振動体102の間に接触部材106を矢印Q方向に直線的に進退自在に配置したものである。 Figures 16 and Figure 17 is a hollow square shaped vibrating body 102 via the spacer 105 two polymerization to place, both the vibrating body 102 linearly reciprocating the contact member 106 in the arrow Q direction between the those arranged freely. 4本の対向辺103は第9図の運動をするように圧電素子部4を取付ける。 Four opposed sides 103 mounting the piezoelectric element 4 to the motion of FIG. 9. その他は第1の実施例と同様である。 Others are the same as in the first embodiment.

なお、第1の実施例および第13図の実施例において、第 In the first embodiment and the embodiment of Figure 13, the
18図に示すように、接触部材206を丸棒状として一対の対向辺3(103)の間に位置させ、回転駆動することもできる。 18 As shown in the figure, is positioned between a pair of opposing sides 3 of the contact member 206 as a round bar (103) can be rotated. また、第19図または第20図のように、接触部材 Also, as in the Figure 19 or Figure 20, the contact member
306を円筒状とし、2本の対向辺3(103)を取り囲むように配置してもよい。 The 306 and cylindrical, may be arranged so as to surround the two opposite sides 3 (103). 第19図の例は接触部材306を対向辺3の互いの外側の面に接触させ、第20図の例は一対の対向辺3の互いに同一平面に位置する面に接触させている。 Examples of Figure 19 is brought into contact with the contact member 306 to the outer surface of each other facing sides 3, examples of Figure 20 is in contact with the surface located on the same plane of the pair of opposing sides 3. この場合も、接触部材3(103)が回転運動を行う。 Again, the contact member 3 (103) performs a rotational movement.

また、前記各実施例では、対向辺3,103の隣り合う2面のみに圧電素子部4を貼り付けたが、3面に圧電素子部4を貼付けても、また4面に貼付けてもよい。 Further, in each of the foregoing embodiments, although pasted piezoelectric element unit 4 only two planes adjacent opposing sides 3,103, even pasted piezoelectric element unit 4 to the third surface, or may be pasted on the four sides. 3面に貼付けた場合は、残りの1面に接触部材6,6′,106を接触させるようにすることが望ましい。 If adhered to three sides, the contact members 6 on the remaining one surface ', it is desirable to contacting 106. 4面に貼付けた場合は、絶縁部材を介して対向辺3と接触部材6,6′,106とを接触させることが望ましい。 If adhered to four surfaces, the contact members 6 and opposing side 3 via an insulating member ', it is desirable to contact the 106. 絶縁部材は接触部材6, Insulating member contact member 6,
6′,106側に設けても、対向辺3側に設けてもよい。 6 ', be provided on the 106 side, it may be provided on the opposite sides 3 side.

第21図ないし第23図は、各々振動子401〜401″を圧電材料で形成し、直接に圧電素子部404〜404″を形成した実施例を示す。 Figure 21 through Figure 23, each "to form a piezoelectric material, directly on the piezoelectric element 404 to 404" vibrator 401-401 shows an embodiment of forming a. 圧電材料としては、PZT(ジルコンチタン酸鉛磁器)等の圧電セラミック、または圧電セラミックとプラスチックとの複合圧電材料等が用いられる。 As the piezoelectric material, PZT composite piezoelectric material such as piezoelectric ceramic or a piezoelectric ceramic and plastic, the (lead zirconate titanate ceramic) is used.

第21図の例は、振動子401を1個のコ字形振動体402からなるものとし、方形断面形状の対向辺403の隣り合う2 Examples of Figure 21 is intended to become the vibrator 401 from a single U-shaped vibrating body 402, adjacent the rectangular cross-sectional shape of the opposed sides 403 2
面に、1次モードの縦効果を利用した圧電素子部404を直接に形成したものである。 The surface is obtained by forming the piezoelectric element 404 utilizing the longitudinal effect of the first-order mode directly. 各圧電素子部404は、対向辺404の長手方向と垂直な複数本の電極a 1 ,b 1を前記長手方向に配列し、これら1本おきの電極a 1 ,b 1どうしを接続部a 2 ,b 2で接続して2組の電極組a,bを形成する。 Each piezoelectric element 404 arranged in the longitudinal direction perpendicular to the plurality of electrodes a 1, b 1 of opposed sides 404 in the longitudinal direction, the electrodes a 1 of every other, b 1 if the connecting portion a 2 , connected by b 2 2 pairs of electrode sets a, to form a b. すなわち、電極a 1 ,b 1を横方向に交差指状に設ける。 That is, providing electrodes a 1, b 1 laterally interdigitated. これら2組の電極組a,b間に直流電圧を印加して、分極処理を施す。 These two sets of electrode sets a, by applying a DC voltage between b, subjected to polarization treatment. 図の+,−は分極の極性を示す。 In FIG. + - indicates the polarity of the polarization. このように分極処理して、第6図の電源装置5と同様な電源装置により高周波電圧を印加すれば、対向辺403は圧電素子部04の主として圧電縦効果による伸縮が生じ、屈曲振動を行う。 Thus to polarization treatment by applying a high frequency voltage by the same power supply as the power supply unit 5 of FIG. 6, the opposite side 403 occurs stretch due primarily piezoelectric longitudinal effect of the piezoelectric element unit 04, performs a bending vibration . また、対向辺403の隣合う2面の圧電素子部404に位相差を持つ電圧を印加すれば、対向辺403の先端は円または楕円運動を行う。 Further, by applying a voltage having a phase difference to the piezoelectric element 404 of the second surface adjacent the opposite sides 403, front end of the opposing sides 403 performs a circular or elliptical motion. なお、各圧電素子部404の電極a 1 , The electrode a 1 of each of the piezoelectric elements 404,
b 1は2本だけでもよい。 b 1 is may be only two.

第22図の例は、対向辺403′の隣り合う2面に、圧電横効果を利用した圧電素子部404′を形成したものである。 Examples of the 22 figure, 'the two surfaces adjacent the piezoelectric element 404 using a piezoelectric transverse effect' opposed sides 403 is obtained by forming a. この例では、電極c,dは縦方向の交差指状に設ける。 In this example, electrodes c, d are provided in the longitudinal direction of the interdigitated. すなわち、各圧電素子部404′は、対向辺403′の長手方向に沿って2本または多数本の平行な電極c,dからなる交差指電極を形成する。 That is, each piezoelectric element 404 'includes opposed sides 403' two or multiplicity of parallel electrode c along the longitudinal direction of forming the interdigital electrode made d. From この電極c,d間に直流電圧を印加して分極処理を施す。 The electrode c, and polarization treatment by applying a DC voltage between d performed. 図の+,−は分極の極性を示す。 In FIG. + - indicates the polarity of the polarization. このように分極処理して電極c,d間に高周波電圧を印加すれば、対向辺403′は圧電素子部404′の圧電横効果による伸縮を生じ屈曲振動を行う。 Thus polarization treatment to the electrode c, by applying a high frequency voltage between d, opposing sides 403 'piezoelectric element 404' performs the bending vibration caused expansion and contraction due to the piezoelectric transverse effect of. その他の構成作用は、第21図の実施例と同様である。 Other configurations operations are the same as the embodiment of Figure 21.

第23図の例は、振動子401″が1個のロ字状の振動体40 The example of FIG. 23, the vibrating body 40 transducer 401 "is one of the B-shaped
2″の2次の屈曲モードを利用する実施例で、各対向辺4 In embodiments utilizing the second-order bending mode 2 ", the facing sides 4
03″の隣合う2面の各々に圧電横効果を利用した圧電素子部404″を2個づつ形成したものである。 The "piezoelectric element 404 using a piezoelectric transverse effect in each of the two surfaces adjacent the" 03 is obtained by two at a time form. すなわち、 That is,
対向辺403″に長手方向中央部の両側に位置して、長手方向に沿う電極e,fを2本ずつ平行に4本設け、平行な2本ずつを1組としてこの2本の間に直流電圧を印加して分極処理する。このとき、1組目の電極e,fと2組目の電極e,fとは極性を反対にして分極し、同相の高周波電圧を印加するかまたは、分極を同一方向とし反対の極性の高周波電圧を印加する。 The opposite side 403 "located on opposite sides of the longitudinal center portion, the electrode e in the longitudinal direction, provided two each parallel this 4 f, DC between the two as a pair of two by two parallel by applying a voltage to the polarization treatment. this time, the first set of electrodes e, f and second set of electrodes e, polarized with the polarity opposite is f, or applying the in-phase high frequency voltage, the polarization the application of a polarity of the high-frequency voltages of opposite and same direction.

これら第21図ないし第23図の振動子401〜401″を用いて前記各実施例と同様に接触部材6,36等と組合せることにより、往復動型または回転型等の圧電駆動装置が構成される。 By combining these Figure 21 through similarly contact member 6, 36, etc. and the respective Examples using the vibrator 401 to 401 "of FIG. 23, reciprocating or rotary, etc. piezoelectric drive device of the configuration It is.

なお、これら第21図ないし第23図の例と同様に、第10 As in the examples of these Figure 21 through Figure 23, 10
図,第11図,第16図の例のように振動子が複数個の振動体からなるものにおいても、振動子を圧電材料で形成して直接に電極を形成することもできる。 Figure, Figure 11, even in those transducer as in the example of Figure 16 is composed of a plurality of vibrating bodies can be formed directly on the electrode to form a vibrator with a piezoelectric material.

また、貼付けの場合と同様に、対向辺403〜403″の3面または4面に圧電素子部404〜404″を設けることもでき、さらに高次モードで対向辺403〜403″を振動させるように構成することもできる。 Also, as in the case of pasting, it can also be provided "piezoelectric element unit 404-404 in three sides or four sides of the" opposing sides 403-403, so as to further vibrate the facing sides 403-403 "high-order mode It can also be configured to.

このように、振動子401〜401″に圧電セラミック等の圧電材料を用いて振動子401〜401″に圧電素子部404〜40 Thus, the piezoelectric element unit to "vibrator 401-401 using a piezoelectric material of the piezoelectric ceramics such as" vibrator 401-401 404-40
4″を直接に形成することにより、圧電素子の貼着が省略でき、接着層がないことから性能の安定が図れる。また、形状的にも複雑なものが可能となり、コスト面におよび性能面で有利な圧電駆動装置が構成できる。 By directly forming the 4 ", it can be omitted adhering the piezoelectric element, that the performance stability can be achieved from the absence of the adhesive layer. It also enables complicated geometrically, the cost and performance surface in favorable piezoelectric driver can be constructed.

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

この発明の圧電駆動装置は、各振動体をコ字状またはロ字状としてあるので、その両対向辺が互いに共振し、大きな振幅が得られる。 Piezoelectric drive device of the present invention, since each vibrator as U-shaped or hollow square shape, its two opposite sides resonate with each other, a large amplitude is obtained. そのため、電気的エネルギを効率良く機械的駆動力に変換できる。 Therefore, it converts electrical energy efficiently mechanical driving force. また、振動体の共振は、2本の対向辺が連続した基端部において非振動状態となるように行われるので、基端部を支持部とすることにより、支持によって振動を妨げることがなく、このことからも高効率が得られる。 Also, the resonance of the vibrating body, since the two opposite sides is performed such that the non-oscillating state at successive proximal end by a proximal end portion and the support portion, without interfering with the vibration by the support high efficiency can be obtained from this. また、このように振動体に振動しない箇所があることから、振動子と接触部材のいずれを固定側としても可動側としても用いることができる。 Further, since this is a position not vibrate the vibrating body, the one of the vibrator and the contact member it can also be used as movable as a fixed side. さらに、振動体は2本の対向辺を有し、この部分で接触部材に接するので、接触点が多点化される。 Furthermore, the vibrating body has two opposing sides, the contact with the contact member at this portion, the contact point is multi epilepsy. そのため、摩耗が軽減され、かつ安定した駆動が可能となるという効果がある。 Therefore, wear is reduced, and there is an effect that stable driving becomes possible. なお、圧電材料に直接に電極を形成して圧電素子部を形成した場合は、圧電素子を貼付けるものと異なり、貼付け誤差等による特性のばらつきがなく、かつ工数が削減されて生産性が向上する。 In the case of forming the piezoelectric element portion formed directly on the electrode on the piezoelectric material, different from that takes sticking a piezoelectric element, joining no variations in characteristics due to an error or the like, and man-hour productivity is reduced to improve to.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

第1図はこの発明の一実施例の斜視図、第2図はその破断側面図、第3図は同じくその振動モードの説明図、第4図(A)は同じくその振動子の平面図、第4図(B) Perspective view of Figure 1 is one embodiment of the present invention, FIG. 2 thereof broken side view, FIG. 3 is likewise illustration of the vibration mode, FIG. 4 (A) is also a plan view of the vibrator, Figure 4 (B)
は同じくその正面図、第5図は同じくその動作説明図、 Also front view thereof, FIG. 5 is also the operation illustrations,
第6図は同じくその電源装置のブロック、第7図(A),(B)はそれぞれ他の実施例の平面図および破断側面図、第8図(A)はさらに他の実施例の平面図, Figure 6 is also a block of the power supply, FIG. 7 (A), (B), respectively a plan view and a sectional side view of another embodiment is a plan view of FIG. 8 (A) is still another embodiment ,
第8図(B)はその正面図、第9図は同じくその動作説明図、第10図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第 Figure 8 (B) is a front view, FIG. 9 is also the operational illustrations, Fig. 10 further perspective view of a vibrator according to another embodiment, the
11図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、第12図(A),(B)はそれぞれその全体の破断平面図および縦断側面図、第13図はさらに他の実施例の斜視図、第14 11 Fig further perspective view of a vibrator according to another embodiment, Figure 12 (A), (B) is broken plan view and a longitudinal sectional side view of the whole respectively, perspective view of FIG. 13 a further embodiment , 14th
図はその破断側面図、第15図は同じくその振動モードの説明図、第16図はさらに他の実施例の振動子の斜視図、 FIG its broken side view, FIG. 15 also illustrates the vibration mode, FIG. 16 further perspective view of a vibrator according to another embodiment,
第17図はその全体の斜視図、第18図はさらに他の実施例の原理説明図、第19図はさらに他の実施例の原理説明図、第20図はさらに他の実施例の原理説明図、第21図ないし第23図はそれぞれ互いに異なるさらに他の実施例における振動子の斜視図である。 FIG. 17 is a perspective view of the whole, FIG. 18 further explanatory view of the principle of another embodiment, FIG. 19 is further explanatory view of the principle of another embodiment, the principles described in Figure 20 yet another embodiment Figure, FIG. 21 through FIG. 23 is a perspective view of a transducer in which different further embodiment each other. 1,1′,1″,101,401〜401″……振動子、2,102,402,40 1, 1 ', 1 ", 101,401~401" ... vibrator, 2,102,402,40
2′,402″……振動体、3,103,303,303′,303″……対向辺、4,4 1 〜4 4 ,404,404′,404″……圧電素子部、6,6′, 2 ', 402 "... vibrator, 3,103,303,303', 303" ... facing sides, 4,4 1-4 4, 404, 404 ', 404 "... piezoelectric element, 6,6',
16,106,206,306……接触部材 16,106,206,306 ...... contact member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 孝 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 石橋 誠輝 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−15572(JP,A) ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Takada, Takashi Osaka Prefecture Kadoma Oaza Kadoma 1048 address Matsushita Electric Works Co., Ltd. in the (72) inventor Ishibashi MakotoTeru Osaka Prefecture Kadoma Oaza Kadoma 1048 address Matsushita Electric Works Co., Ltd. in the (56) references Patent Sho 61-15572 (JP, A)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】弾性を有する材料にてコ字状またはロ字状に形成され、かつ一対の対向辺の断面形状が各々ほぼ方形である振動体を少なくとも1個備え、さらに前記振動体は前記各対向辺の少なくとも隣合う2面に圧電素子部を有してなり、この圧電素子部に所定の高周波電圧が印加されて前記対向辺が屈曲振動により共振する振動子と、 前記各対向辺の隣合う圧電素子部に位相差を持たせて高周波電圧を印加する電源装置と、 前記振動子の対向辺の各1面に接触される接触部材とを備え、 前記振動子の対向辺の最大振幅点が円または楕円運動をすることにより、前記接触部材または振動子のいずれかが駆動される圧電駆動装置。 1. A formed by an elastic material in a U-shape or hollow square shape, and a pair of the cross-sectional shape of the opposed sides each vibrator is substantially rectangular at least 1 Kosonae, yet the vibrator the becomes a piezoelectric element portion in at least adjacent two faces of the opposing sides, a vibrator in which the opposing sides are resonated by bending vibration predetermined high frequency voltage to the piezoelectric element portion is applied, said each opposing sides adjacent made to have a phase difference to the piezoelectric element portion includes a power supply for applying a high frequency voltage, and a contact member to be contacted with the first surface of the opposing sides of the vibrator, the maximum amplitude of the opposite sides of the vibrator by the point to a circular or elliptical motion, the piezoelectric drive device or of the contact member or the transducer is driven.
  2. 【請求項2】前記圧電素子部は、前記振動体に圧電素子を貼着して形成される特許請求の範囲第1項記載の圧電駆動装置。 Wherein said piezoelectric element portion, the vibrator piezoelectric drive device as set forth in claim 1, wherein the scope of the claims is formed by adhering a piezoelectric element.
  3. 【請求項3】前記振動体は圧電セラミックスで構成し、 Wherein the vibrator is a piezoelectric ceramic,
    前記圧電素子部はこの圧電セラミックに駆動用電極を直接形成してなる特許請求の範囲第1項記載の圧電駆動装置。 The piezoelectric element portion piezoelectric drive device ranging first claim of the claims made by forming a driving electrode directly to the piezoelectric ceramic.
  4. 【請求項4】前記振動子は、1個の振動体からなる特許請求の範囲第2項または第3項記載の圧電駆動装置 Wherein said transducer is one of the second term claims including the vibrator or piezoelectric drive device of the third term, wherein
  5. 【請求項5】前記振動子は、2個の振動体からなる特許請求の範囲第2項または第3項記載の圧電駆動装置 Wherein said vibrator, two second term claims including the vibrator or piezoelectric drive device of the third term, wherein
  6. 【請求項6】前記2個の振動体は、所定の間隔を介在させて重合的に配設され、前記接触部材が前記振動体の2 Wherein said two vibrating body is polymerized to arranged by interposing a predetermined interval, 2 the contact member of the vibrator
    対の対向辺に接触される特許請求の範囲第5項記載の圧電駆動装置。 Piezoelectric drive device ranging fifth claim of claims to be contacted with the opposite sides of the pair.
  7. 【請求項7】前記2個の振動体は、個々の振動体がコ字状をなすものであってH型に配設され、前記接触部材が前記振動体の2対の対向辺に接触されている特許請求の範囲第5項記載の圧電駆動装置。 Wherein said two vibrating body, there is the individual vibrator forms a U-shape is arranged in H-type, wherein the contact member is brought into contact with opposite sides of the two pairs of the vibrating member and which patent piezoelectric drive device ranging fifth claim of claim.
  8. 【請求項8】前記接触部材は、平板状に形成され、前記接触部材または前記振動子のいずれかが直線的に駆動される特許請求の範囲第2項または第3項記載の圧電駆動装置。 Wherein said contact member is formed in a plate shape, the contact member, or any piezoelectric drive range the second term or third claim of linearly driven claimed in the transducer.
  9. 【請求項9】前記接触部材は、円板状に形成され、前記接触部材または前記振動子のいずれかが回転的に駆動される特許請求の範囲第2項または第3項記載の圧電駆動装置。 Wherein said contact member is formed into a disc shape, and the contact member, or any piezoelectric drive device rotationally range the second term of the driven claimed or the third claim of the vibrator .
  10. 【請求項10】前記接触部材は、前記一対の対向辺の間にこの対向辺と平行に延びる丸軸状に形成され、前記接触部材または前記振動子のいずれかが回転的に駆動される特許請求の範囲第4項記載の圧電駆動装置。 Wherein said contact member, patents the formed between the pair of opposed sides to the round shaft shape extending parallel to the opposing side, one of the contact member or the transducer is driven rotationally piezoelectric drive device ranging fourth claim of claim.
  11. 【請求項11】前記接触部材は、円筒状に形成され、前記接触部材または前記振動子のいずれかが回転的に駆動される特許請求の範囲第2項または第3項記載の圧電駆動装置。 Wherein said contact member is formed in a cylindrical shape, said contact member or any piezoelectric drive device rotationally range the second term of the driven claimed or the third claim of the vibrator.
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