JPH10303687A - 圧電振動子 - Google Patents
圧電振動子Info
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- JPH10303687A JPH10303687A JP9112198A JP11219897A JPH10303687A JP H10303687 A JPH10303687 A JP H10303687A JP 9112198 A JP9112198 A JP 9112198A JP 11219897 A JP11219897 A JP 11219897A JP H10303687 A JPH10303687 A JP H10303687A
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- piezoelectric vibrator
- piezoelectric substrate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型化可能な圧電振動子を提供することを目
的とする。 【解決手段】 チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
からなる圧電基板1の上、下面の表面に圧電基板1を介
して3組の対向する電極2a,2b,3a,3b,4
a,4bを形成する。
的とする。 【解決手段】 チタン酸ジルコン酸鉛系圧電セラミック
からなる圧電基板1の上、下面の表面に圧電基板1を介
して3組の対向する電極2a,2b,3a,3b,4
a,4bを形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば圧電振動ジ
ャイロ用素子等に用いる振動帰還制御方式を採用した圧
電振動子に関するものである。
ャイロ用素子等に用いる振動帰還制御方式を採用した圧
電振動子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】圧電振動子とは、圧電基板の対向面に電
極を設けることにより、その圧電基板、電極寸法により
ある周波数の振動を励振するようにしたものである。
極を設けることにより、その圧電基板、電極寸法により
ある周波数の振動を励振するようにしたものである。
【0003】従来の圧電振動子を利用した角速度センサ
用音叉型圧電ジャイロ素子は、図4に示すように、4枚
の圧電振動子7,8,9,10を各直交エレメント6
a,6bに張り付け、これを連結ブロック11を介して
音叉構造を形成したものとなっていた。音叉型圧電ジャ
イロ素子は、駆動用の圧電振動子7に電圧を印加するこ
とによりエレメント6aが振動し、音叉構造のため連結
ブロック11を介してエレメント6bに共振振動が発生
する。振動しているエレメント6a,6bに角速度が生
じた場合、コリオリの原理よりその振動方向と直角方向
にコリオリ力が発生するため、コリオリ力は検知用圧電
振動子9,10により検出され、コリオリ力に応じた電
圧が出力される。よって、この電圧を測定することによ
り角速度を検知することができる。また、モニター用圧
電振動子8により共振振動の振幅、位相を計測すること
により、駆動電圧を制御し、温度依存の少ない安定した
共振振動を可能にしている。
用音叉型圧電ジャイロ素子は、図4に示すように、4枚
の圧電振動子7,8,9,10を各直交エレメント6
a,6bに張り付け、これを連結ブロック11を介して
音叉構造を形成したものとなっていた。音叉型圧電ジャ
イロ素子は、駆動用の圧電振動子7に電圧を印加するこ
とによりエレメント6aが振動し、音叉構造のため連結
ブロック11を介してエレメント6bに共振振動が発生
する。振動しているエレメント6a,6bに角速度が生
じた場合、コリオリの原理よりその振動方向と直角方向
にコリオリ力が発生するため、コリオリ力は検知用圧電
振動子9,10により検出され、コリオリ力に応じた電
圧が出力される。よって、この電圧を測定することによ
り角速度を検知することができる。また、モニター用圧
電振動子8により共振振動の振幅、位相を計測すること
により、駆動電圧を制御し、温度依存の少ない安定した
共振振動を可能にしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構造の音
叉型圧電ジャイロ素子は、音叉構造を有しているため、
圧電振動子7〜10を2つ縦方向に設けなければなら
ず、小型化が困難であるという問題点を有していた。
叉型圧電ジャイロ素子は、音叉構造を有しているため、
圧電振動子7〜10を2つ縦方向に設けなければなら
ず、小型化が困難であるという問題点を有していた。
【0005】そこで、本発明は小型化可能な圧電振動子
を提供することを目的とするものである。
を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の圧電振動子は、圧電基板と、この圧電基板の
上、下面に対向するように設けた電極とを備え、この電
極は、上、下面にそれぞれ少なくとも3つ以上形成され
たものであり、従来の音叉型圧電ジャイロ素子に対応し
た駆動用電極、モニター用電極、検出用電極を1つの圧
電基板上に形成することが可能となるので上記目的を達
成することができる。
に本発明の圧電振動子は、圧電基板と、この圧電基板の
上、下面に対向するように設けた電極とを備え、この電
極は、上、下面にそれぞれ少なくとも3つ以上形成され
たものであり、従来の音叉型圧電ジャイロ素子に対応し
た駆動用電極、モニター用電極、検出用電極を1つの圧
電基板上に形成することが可能となるので上記目的を達
成することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、圧電基板と、この圧電基板の上、下面に設けた対向
する電極を備えてなる圧電振動子において、前記電極が
上、下面に少なくとも3本以上形成されたものであり、
音叉型構造と比較すると小型化を図ることができる。
は、圧電基板と、この圧電基板の上、下面に設けた対向
する電極を備えてなる圧電振動子において、前記電極が
上、下面に少なくとも3本以上形成されたものであり、
音叉型構造と比較すると小型化を図ることができる。
【0008】請求項2に記載の発明は、短冊状の圧電基
板を用いる請求項1に記載の圧電振動子であり、振動ロ
スを最小限にすることができる。
板を用いる請求項1に記載の圧電振動子であり、振動ロ
スを最小限にすることができる。
【0009】請求項3に記載の発明は、圧電基板の角の
角度が88°以上92°未満のものを用いるものであ
り、圧電振動子の振動ロスを最小限にし、ノイズの少な
い圧電振動ジャイロ素子を得ることができる。
角度が88°以上92°未満のものを用いるものであ
り、圧電振動子の振動ロスを最小限にし、ノイズの少な
い圧電振動ジャイロ素子を得ることができる。
【0010】請求項4に記載の発明は、圧電基板を介し
て対向する電極は、互いに同一形状で、前記圧電基板の
長さ方向に対して平行である請求項1に記載の圧電振動
子であり、振動ロスを最小限にし、S/N比の大きい圧
電振動ジャイロ素子を得ることができる。
て対向する電極は、互いに同一形状で、前記圧電基板の
長さ方向に対して平行である請求項1に記載の圧電振動
子であり、振動ロスを最小限にし、S/N比の大きい圧
電振動ジャイロ素子を得ることができる。
【0011】請求項5に記載の発明は、少なくとも1つ
の電極は、圧電基板の幅方向の中心部に位置するように
した請求項1に記載の圧電振動子であり、中心部に位置
することにより圧電振動ジャイロの感度を向上させ、S
/N比の大きい圧電振動ジャイロ素子を得ることができ
る。
の電極は、圧電基板の幅方向の中心部に位置するように
した請求項1に記載の圧電振動子であり、中心部に位置
することにより圧電振動ジャイロの感度を向上させ、S
/N比の大きい圧電振動ジャイロ素子を得ることができ
る。
【0012】請求項6に記載の発明は、電極を圧電基板
の長さ方向の中心線に対して左右対称に位置するととも
に、前記圧電基板の幅方向の両端部に位置する電極の大
きさを同一とした請求項1に記載の圧電振動子であり、
圧電振動子の表裏面の区別がなくなるために、圧電振動
子の製造が容易になり、組立コスト及び材料コストを低
減することができる。
の長さ方向の中心線に対して左右対称に位置するととも
に、前記圧電基板の幅方向の両端部に位置する電極の大
きさを同一とした請求項1に記載の圧電振動子であり、
圧電振動子の表裏面の区別がなくなるために、圧電振動
子の製造が容易になり、組立コスト及び材料コストを低
減することができる。
【0013】以下に本発明の一実施の形態について説明
する。 (実施の形態1)図1(a)は本実施の形態における圧
電振動子の斜視図、同(b)はその断面図、図2は図1
に示す圧電振動子の端部を台座に固定したときの斜視
図、図3は図1に示す圧電振動子の中央部を台座に固定
したときの斜視図であり、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電
セラミックからなる圧電基板1(長さ×幅×厚み=1
0.00mm×1.70mm×1.65mm)の上、下面の表
面に圧電基板1を介して対向するように電極2a,2
b,3a,3b,4a,4b(各電極の形状:長さ×幅
=7.00mm×0.30mm)をAgペーストを用いて約
700℃で焼付を行い形成している。なお、隣合う電極
2a,2b,3a,3b,4a,4bの間隔は0.20
mmとした。また電極2a,2b,3a,3b,4a,4
bは互いに同一形状で、圧電基板1の長さ方向の辺にそ
れぞれ平行となるような位置に形成した。また、電極3
a,3bは幅方向に対し中心の位置に形成され、電極2
a,2b,4a,4bは電極3a,3bを中心として左
右対称な位置に形成した。
する。 (実施の形態1)図1(a)は本実施の形態における圧
電振動子の斜視図、同(b)はその断面図、図2は図1
に示す圧電振動子の端部を台座に固定したときの斜視
図、図3は図1に示す圧電振動子の中央部を台座に固定
したときの斜視図であり、チタン酸ジルコン酸鉛系圧電
セラミックからなる圧電基板1(長さ×幅×厚み=1
0.00mm×1.70mm×1.65mm)の上、下面の表
面に圧電基板1を介して対向するように電極2a,2
b,3a,3b,4a,4b(各電極の形状:長さ×幅
=7.00mm×0.30mm)をAgペーストを用いて約
700℃で焼付を行い形成している。なお、隣合う電極
2a,2b,3a,3b,4a,4bの間隔は0.20
mmとした。また電極2a,2b,3a,3b,4a,4
bは互いに同一形状で、圧電基板1の長さ方向の辺にそ
れぞれ平行となるような位置に形成した。また、電極3
a,3bは幅方向に対し中心の位置に形成され、電極2
a,2b,4a,4bは電極3a,3bを中心として左
右対称な位置に形成した。
【0014】このような構造の圧電振動子を150℃の
シリコンオイル中にて30分間、DC3kV/mmで分極
した。分極方向は圧電基板1の上面から下面またはその
逆の方向の一方向で行った。このようにして作製された
圧電振動子の長さ方向のどちらかの端部を図2に示すよ
うに、エポキシ接着剤を用いて台座5に固定した。この
圧電振動子の電極2a,2bに駆動電圧を印加すること
により、圧電振動子は幅方向に振動し、電極4a,4b
により振動の振幅、位相を電圧として計測することによ
り印加電圧を制御し、温度依存の少ない安定した振動に
制御できた。また、このような振動状態において、圧電
振動子の長さ方向を軸とする角速度が生じた場合、圧電
振動子の厚み方向にコリオリの原理より力が生じ、これ
を電極3a,3bを介して電圧として計測し、この値か
ら角速度を検知することができた。
シリコンオイル中にて30分間、DC3kV/mmで分極
した。分極方向は圧電基板1の上面から下面またはその
逆の方向の一方向で行った。このようにして作製された
圧電振動子の長さ方向のどちらかの端部を図2に示すよ
うに、エポキシ接着剤を用いて台座5に固定した。この
圧電振動子の電極2a,2bに駆動電圧を印加すること
により、圧電振動子は幅方向に振動し、電極4a,4b
により振動の振幅、位相を電圧として計測することによ
り印加電圧を制御し、温度依存の少ない安定した振動に
制御できた。また、このような振動状態において、圧電
振動子の長さ方向を軸とする角速度が生じた場合、圧電
振動子の厚み方向にコリオリの原理より力が生じ、これ
を電極3a,3bを介して電圧として計測し、この値か
ら角速度を検知することができた。
【0015】なお、圧電基板1が短冊状でない場合、圧
電振動子の振動のロスが大きくなる上に、製造コストも
高くなるので、圧電基板1の形状は短冊状が好ましい。
電振動子の振動のロスが大きくなる上に、製造コストも
高くなるので、圧電基板1の形状は短冊状が好ましい。
【0016】また、上、下面に形成された電極2a,2
b,3a,3b,4a,4bが圧電基板1の長さ方向に
平行でない場合も振動のロスが大きくなるので、平行で
あることが望ましい。
b,3a,3b,4a,4bが圧電基板1の長さ方向に
平行でない場合も振動のロスが大きくなるので、平行で
あることが望ましい。
【0017】また、駆動電圧を電極2a,2bに印加し
た時に、圧電基板1の振動が幅方向と厚み方向に同時に
振動した場合、角速度が生じていなくても電極3a,3
bには厚み方向の振動による電圧が発生し、それがノイ
ズとして電極3a,3bの感度を大きく低下させ、S/
N比が小さくなる。そのため、電極2a,2bに駆動電
圧を印加しても角速度が生じていない場合、電極3a,
3bの計測電圧はゼロであることが望ましい。そのた
め、圧電基板1の角の角度は88°以上且つ92°未満
の場合が好ましい。その理由は、圧電基板1の角の角度
が88°未満または92°以上の場合、圧電基板1の直
角度が大きく低下し、駆動電圧を印加した時の幅方向の
振動と同時に厚み方向の振動ロスが大きく発生し、その
結果、電極3a,3bに電圧が大きく発生し、S/N比
が小さくなるからである。さらに同様な理由により、
上、下面に形成された電極2a,2b,3a,3b,4
a,4bは、互いに対向する位置に形成され、同一形状
であることが望ましい。上、下面に形成された電極2
a,2b,3a,3b,4a,4bが対向しない位置に
形成された場合、または上、下面に形成した電極2a,
2b,3a,3b,4a,4bが同一形状でない場合、
駆動電圧を印加した時の幅方向の振動と同時に厚み方向
の振動が大きく発生し、その結果、同時に電極3a,3
bに電圧が大きく発生し、S/N比が小さくなり好まし
くない。
た時に、圧電基板1の振動が幅方向と厚み方向に同時に
振動した場合、角速度が生じていなくても電極3a,3
bには厚み方向の振動による電圧が発生し、それがノイ
ズとして電極3a,3bの感度を大きく低下させ、S/
N比が小さくなる。そのため、電極2a,2bに駆動電
圧を印加しても角速度が生じていない場合、電極3a,
3bの計測電圧はゼロであることが望ましい。そのた
め、圧電基板1の角の角度は88°以上且つ92°未満
の場合が好ましい。その理由は、圧電基板1の角の角度
が88°未満または92°以上の場合、圧電基板1の直
角度が大きく低下し、駆動電圧を印加した時の幅方向の
振動と同時に厚み方向の振動ロスが大きく発生し、その
結果、電極3a,3bに電圧が大きく発生し、S/N比
が小さくなるからである。さらに同様な理由により、
上、下面に形成された電極2a,2b,3a,3b,4
a,4bは、互いに対向する位置に形成され、同一形状
であることが望ましい。上、下面に形成された電極2
a,2b,3a,3b,4a,4bが対向しない位置に
形成された場合、または上、下面に形成した電極2a,
2b,3a,3b,4a,4bが同一形状でない場合、
駆動電圧を印加した時の幅方向の振動と同時に厚み方向
の振動が大きく発生し、その結果、同時に電極3a,3
bに電圧が大きく発生し、S/N比が小さくなり好まし
くない。
【0018】また、電極3a,3bは、圧電基板1の幅
方向の中心部に位置するように形成することが望まし
い。電極3a,3bが中心部に位置しない場合、電極3
a,3bの発生電圧が小さくなり、圧電振動ジャイロの
感度を低下させ、S/N比を小さくさせ好ましくない。
方向の中心部に位置するように形成することが望まし
い。電極3a,3bが中心部に位置しない場合、電極3
a,3bの発生電圧が小さくなり、圧電振動ジャイロの
感度を低下させ、S/N比を小さくさせ好ましくない。
【0019】また圧電振動子の製造上、圧電振動子の表
裏の区別がない方が都合がよく、上、下面に形成された
電極2a,2b,3a,3b,4a,4bにおいて圧電
基板1の幅方向の中心に対し、左右対称に位置し、さら
に電極2a,2b,3a,3b,4a,4bの大きさも
左右対称であることが望ましい。
裏の区別がない方が都合がよく、上、下面に形成された
電極2a,2b,3a,3b,4a,4bにおいて圧電
基板1の幅方向の中心に対し、左右対称に位置し、さら
に電極2a,2b,3a,3b,4a,4bの大きさも
左右対称であることが望ましい。
【0020】なお、本実施の形態ではチタン酸ジルコン
酸鉛系圧電セラミックからなる圧電基板1を用いて説明
したが、本発明は圧電セラミックにとどまらず、圧電現
象を有する単結晶体を用いた圧電基板に於いても同様の
効果が得られる。
酸鉛系圧電セラミックからなる圧電基板1を用いて説明
したが、本発明は圧電セラミックにとどまらず、圧電現
象を有する単結晶体を用いた圧電基板に於いても同様の
効果が得られる。
【0021】また、本実施の形態では圧電振動子の長さ
方向のどちらかの端部をエポキシ接着剤にて台座5に固
定したが、圧電振動子の固定場所は、図3に示すように
圧電振動子の中央部分でもよい。また、固定方法はエポ
キシ接着剤に限定されない。
方向のどちらかの端部をエポキシ接着剤にて台座5に固
定したが、圧電振動子の固定場所は、図3に示すように
圧電振動子の中央部分でもよい。また、固定方法はエポ
キシ接着剤に限定されない。
【0022】さらに、本発明は、本実施の形態に限定さ
れるものではなく、圧電基板寸法、電極寸法、電極形
状、本数、パターン、電極材料、電極形成方法等、本発
明の内容の範囲において変更することができる。
れるものではなく、圧電基板寸法、電極寸法、電極形
状、本数、パターン、電極材料、電極形成方法等、本発
明の内容の範囲において変更することができる。
【0023】
【発明の効果】以上本発明によると、従来の4枚の圧電
素子を用いて形成していた音叉型圧電ジャイロ素子に対
応した駆動用電極、モニター用電極、検出用電極を1つ
の圧電振動子上に形成することが可能になるので、音叉
構造に比較して小型化を図ることができる。
素子を用いて形成していた音叉型圧電ジャイロ素子に対
応した駆動用電極、モニター用電極、検出用電極を1つ
の圧電振動子上に形成することが可能になるので、音叉
構造に比較して小型化を図ることができる。
【0024】また使用部品点数及び組立工程数も少なく
なるので、材料コスト及び組立コストを低減することが
できるとともに生産性が向上する。
なるので、材料コスト及び組立コストを低減することが
できるとともに生産性が向上する。
【図1】(a)本発明の一実施の形態における圧電振動
子の斜視図 (b)同断面図
子の斜視図 (b)同断面図
【図2】本発明の一実施の形態における台座に固定され
た圧電振動子の斜視図
た圧電振動子の斜視図
【図3】本発明の一実施の形態における台座に固定され
た圧電振動子の斜視図
た圧電振動子の斜視図
【図4】従来の音叉型圧電振動ジャイロ素子の斜視図
1 圧電基板 2a 電極 2b 電極 3a 電極 3b 電極 4a 電極 4b 電極 5 台座
Claims (6)
- 【請求項1】 圧電基板と、この圧電基板の上、下面に
対向するように設けた電極とを備え、この電極は、上、
下面にそれぞれ少なくとも3つ以上形成されていること
を特徴とする圧電振動子。 - 【請求項2】 圧電基板は短冊状である請求項1に記載
の圧電振動子。 - 【請求項3】 圧電基板の角の角度は、88°以上92
°未満である請求項1に記載の圧電振動子。 - 【請求項4】 圧電基板を介して対向する電極は、互い
に同一形状で、前記圧電基板の長さ方向に対して平行で
ある請求項1に記載の圧電振動子。 - 【請求項5】 少なくとも1つの電極は、圧電基板の幅
方向の中心部に位置するようにした請求項1に記載の圧
電振動子。 - 【請求項6】 電極は、圧電基板の長さ方向の中心線に
対して左右対称に位置するとともに、前記圧電基板の幅
方向の両端部に位置する電極の大きさが同一である請求
項1に記載の圧電振動子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9112198A JPH10303687A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 圧電振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9112198A JPH10303687A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 圧電振動子 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10303687A true JPH10303687A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14580724
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9112198A Pending JPH10303687A (ja) | 1997-04-30 | 1997-04-30 | 圧電振動子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10303687A (ja) |
-
1997
- 1997-04-30 JP JP9112198A patent/JPH10303687A/ja active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20040223 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040223 |
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