JPH11252950A - 圧電駆動要素を有する駆動装置 - Google Patents

圧電駆動要素を有する駆動装置

Info

Publication number
JPH11252950A
JPH11252950A JP35527198A JP35527198A JPH11252950A JP H11252950 A JPH11252950 A JP H11252950A JP 35527198 A JP35527198 A JP 35527198A JP 35527198 A JP35527198 A JP 35527198A JP H11252950 A JPH11252950 A JP H11252950A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
drive
piezoelectric
drive shaft
elements
friction
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.)
Granted
Application number
JP35527198A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4201407B2 (ja
Inventor
Gerhard Diefenbach
ゲルハルト ディーヘンバッハ
Christian Dr Reichinger
クリスチャン ライヒィンガ
Matthias Dr Wendt
マティアス ヴェント
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of JPH11252950A publication Critical patent/JPH11252950A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4201407B2 publication Critical patent/JP4201407B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B19/00—Clippers or shavers operating with a plurality of cutting edges, e.g. hair clippers, dry shavers
    • B26B19/28—Drive layout for hair clippers or dry shavers, e.g. providing for electromotive drive
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/0015—Driving devices, e.g. vibrators using only bending modes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/001—Driving devices, e.g. vibrators
    • H02N2/003—Driving devices, e.g. vibrators using longitudinal or radial modes combined with bending modes
    • H02N2/004—Rectangular vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/005—Mechanical details, e.g. housings
    • H02N2/0055—Supports for driving or driven bodies; Means for pressing driving body against driven body
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/103—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors by pressing one or more vibrators against the rotor
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/202—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement
    • H10N30/2023—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using longitudinal or thickness displacement combined with bending, shear or torsion displacement having polygonal or rectangular shape

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】より高い効率を持ちかつ回転要素の位置決めの
自由度が大きい駆動装置を提供すること。 【構成】本発明は、少なくとも２つの回転要素のための
少なくとも１つの圧電駆動要素を有する駆動装置に関す
る。その特徴とするところは、前記圧電駆動装置が圧電
共振器と前記圧電共振器上に配置されかつ互いに対向し
て配置されている少なくとも２つの摩擦要素とを有し、
前記摩擦要素を有する前記圧電共振器が、前記２つの回
転要素間に配置されかつプレローディング力により抑え
られていて、前記摩擦要素の各々が前記回転要素の一方
に作用し、かつ前記圧電共振器の振動モードを励起させ
る電気的手段が設けられている点である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも２個の回転
要素のための少なくとも１個の圧電駆動要素を有する駆
動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の駆動装置は、例えば、DE 35 00
607 C2により公知である。この既知の駆動装置は、そ
の厚み振動がひねり結合器によってにねじれ共振器のね
じれ振動に変換される圧電厚み共振器を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような構成には、
ピエゾ体積が励起されるねじり共振器の体積よりも実質
的に小さいので、効率が低いと言う問題がある。この既
知の駆動装置における個々の回転要素の間の軸方向の距
離は、ねじれ共振器の寸法によって決まってしまう。回
転方向は、モーターユニットを軸に対して置き換えない
限り反転できない。
【０００４】本発明の目的は、より高い効率を持ちかつ
回転要素の位置決めの自由度が大きい第一パラグラフに
定義されるタイプの新たな駆動装置を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によると、この目
的は、少なくとも２個の回転要素のための少なくとも１
個の圧電駆動要素を有する駆動装置において、前記圧電
駆動装置が圧電共振器と前記圧電共振器上に配置されか
つ互いに対向して配置されている少なくとも２個の摩擦
要素とを有し、前記摩擦要素を有する前記圧電共振器
が、前記２個の回転要素間に配置されかつプレローディ
ング力により押さえられていて、前記摩擦要素の各々が
前記回転要素の一方に作用し、かつ前記圧電共振器の振
動モードを励起させる電気的手段が設けられていること
により達成されている。
【０００６】この電気的な手段により、圧電共振器と圧
電共振器に固定されている摩擦要素とが、共に振動状態
にセットされる。振動摩擦要素が、定期的に回転要素の
１つに作用し、その結果、摩擦力が回転要素と摩擦要素
の間に発生する。この摩擦力は、回転要素を回転させ
る。このプレロード力により、回転要素と摩擦要素との
間の確実な係合が得られる。
【０００７】この駆動装置の場合、圧電共振器は摩擦要
素によって直接回転要素に作用する。共振器を追加する
必要はない。したがって、圧電駆動要素に必要な体積
は、DE35 00 607 C2の構成のそれよりも実質上小さい。
得られる効率はかなり高く、１０％程度にもなる。圧電
共振器の形状は、長方形が望ましい。この形状により、
圧電共振器を回転要素の間の軸方向の異なった距離に適
合させることができる。この駆動装置の設計自由度は、
大きい。使用される圧電駆動素子の数を変えることによ
り、ほとんど任意に回転要素の数を増加または減小させ
ることができる。
【０００８】回転要素とは、回転可能な要素、例えば駆
動軸または駆動ホイールを意味するものとする。
【０００９】本発明の有利な実施例の場合、圧電共振器
は単一モード共振器である。単一モード共振器には、拡
張モード共振器とたわみモード共振器の何れも使用でき
る。単一モード共振器が拡張モード共振器の形態を取り
かつ２つの回転要素の間に挿入されている場合、回転要
素が安定して回転するように２つの回転要素の間の結合
線に対して拡張モード共振器の振動軸をわずか傾けてお
くのが望ましい。２つの回転要素は、同じ方向に回転す
る。
【００１０】これに代えて、単一モード共振器をたわみ
モード共振器にしても良い。２つの回転要素の安定した
回転を確実にするために、たわみモード共振器は、２つ
の回転要素の間の結合線に平行にわずか位置をずらして
配置させる。２つの回転要素は、たわみモード共振器の
対向する摩擦要素により反対の方向に駆動される。
【００１１】請求項３に記載される本発明の有利な実施
例の場合、圧電共振器はデュアルモード共振器である。
デュアルモード共振器の各々の点は、二次元円形運動か
楕円の回転運動を行うことができる。回転運動の方向
は、電気的励起手段により励起を変えることによって変
更させることができる。これにより、デュアルモード共
振器によって簡単に２つの回転要素の回転方向を逆にす
ることが可能になる。デュアルモード共振器は、デュア
ルモード共振器の拡張モードの軸を２つの回転要素の間
の結合線に実質的に一致させて、２つの回転要素の間に
正確に対称的に配置させることが望ましい。デュアルモ
ード共振器の摩擦要素は、楕円運動か円形運動を行い、
次に、各々回転要素に単一方向の摩擦力を与える。この
結果，２つの回転要素は、同じ回転方向に回転する。
【００１２】請求項６によると、２つの摩擦要素が楕円
運動を行う様に駆動装置を設計するのが望ましい。楕円
運動により、摩擦要素と回転要素の間に特に満足できる
摩擦力を得ることが可能になる。楕円の縦軸が２つの回
転要素の間の結合線に対して傾けられているときに、特
にこれが顕著である。摩擦要素の動きの主方向を縦方向
の対称軸に対して調整することができる。このようにし
て、請求項７に定義される本発明の有利な実施例を実現
することが可能となる。本発明のこの有利な実施例の場
合、摩擦要素の動きの主方向、すなわち、楕円の縦対称
軸方向の動きの方向は、本質的には、当該回転要素の材
料と当該摩擦要素の材料の摩擦角に対応している。この
ようにして、摩擦要素と回転要素の間の静摩擦を得、そ
の結果駆動装置の最適効率を得ることが可能となる。最
も大きい静摩擦力が、請求項８に定義される有利な実施
例により得られる。請求項９に記載されている様に、２
８．８°の摩擦角を有する特に適切な材料は、酸化アル
ミニウムである。
【００１３】請求項４に定義される本発明の有利な実施
例は、非常に簡単にかつ廉価に実現することができる。
圧電板から突出している駆動部材によって、摩擦要素の
振動の振幅が得られる。分極方向は、第一表面のすべて
の４つの電極で同一である。請求項５に記載されている
ように、デュアルモード共振器の２つの直交した振動の
共振周波数は、互いに近接しているので、電気的に動作
周波数を与えることによって２つの直交した振動を満足
できる振幅と必要な位相で発生させることができる。こ
の有利な実施例の場合、請求項４に記載される４つの電
極のうちの２つと共通接地電極しか、電子制御回路に結
合する必要が無い。そのため、電子制御回路が全体とし
て必要とする部品が少なくなる。
【００１４】請求項１０に記載される本発明の有利な実
施例と請求項１１に記載される本発明の有利な実施例と
は、特にシェーバーの使用に適している。請求項１０に
記載される駆動装置は、３つの圧電駆動要素とそれらの
駆動力が、３つの回転要素に対して対称的に配列されて
いるという利点を有している。この結果、３つの回転要
素のトルクも同じになる。
【００１５】請求項１１の駆動装置は、３つの回転要素
が２つの圧電駆動要素のみによって駆動される利点を有
している。これにより、１つの圧電駆動要素を請求項１
０に記載される駆動装置から省略することが出来る。圧
電駆動要素の両方に結合されている回転要素は、他の２
つの回転要素より高いトルクを有している。しかしなが
ら、シェーバーに関しては３つの回転要素は回転数が同
一でありさえすれば良いので、このことがシェーバーで
の使用に不利にはなることはない。請求項１１に記載さ
れる駆動装置の場合、このことが確実に行われるように
構成されている。請求項１２の駆動装置の場合、３つの
回転要素の１つが固定ベアリングでマウントされかつ他
の２つの回転要素が浮動ベアリングでマウントされるこ
とが望ましい。固定ベアリングとは、駆動装置のハウジ
ングに非可動にマウントされているベアリングを意味す
る。一方、浮動ベアリングは、駆動装置のハウジング
に、例えば、スロットに移動可能な状態で設けられる。
これにより、例えば、ハウジングと浮動ベアリングの間
に配置されかつそのスプリング力が浮動ベアリングを介
して当該圧電駆動要素に伝えられるスプリングを用い
て、圧電駆動要素に対して浮動ベアリングを保持するこ
とが可能になる。
【００１６】請求項１３に記載されるように、回転要素
が２つの場合のベアリング構造も同様に実現することが
できる。
【００１７】
【実施例】本発明のいくつかの実施例が、図１〜７に関
連した具体例によりより詳細に記述される。
【００１８】図１は、回転要素が２つの場合の駆動装置
を示す。第一回転要素は第一駆動軸１であり、第二回転
要素は第二駆動軸２である。第一駆動軸１と第二駆動軸
２とは、互いに離れて配置されている。圧電駆動要素３
は、第一駆動軸１と第二駆動軸２の間に配置されてい
る。圧電駆動要素３は、第一側面４ａ、第二側面４ｂ、
第三側面４ｃおよび第四側面４ｄを有する長方形のデュ
アルモード圧電共振器４を備えている。この圧電共振器
は、第一電極５ａ、第二電極５ｂ、第三電極５ｃと第四
電極５ｄを有している。４つの電極の５ａ、５ｂ、５ｃ
および５ｄは、例えば、スクリーン印刷法により、圧電
共振器の第一主表面６に設けられる。第一電極５ａと第
四電極５ｄは、第一ボンディングワイヤ７によって互い
に電気的に接続され、第二電極５ｂと第三電極５ｃは、
第二ボンディングワイヤワイヤ８によって電気的に互い
に接続される。第一電極５ａと第二電極５ｂは、圧電共
振器４での振動を励起する電気信号を発生させる電気的
制御ユニット９に結合される。第一駆動部材１０は、例
えば、粘着材によって、第三側面４ｃに中央で結合され
る。第二駆動部材１１は、例えば、第四側面４ｄに、例
えば粘着材によって中央で結合される。第一駆動部材１
０と第二駆動部材１１は、酸化アルミニウムにより作ら
れることが望ましい。
【００１９】図２は、圧電共振器４の側面を示す。圧電
共振器４は、第一主表面６と第二主表面１３とを有する
第一圧電本体１２を有する。第二主表面１３は、接地電
極５ｅで完全に覆われている。接地電極５ｅは、図示さ
れない方法で同様に制御ユニット９に結合されている。
圧電本体１２の分極方向は、第一主表面６上の４つの電
極５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄの下で同一である。分極
の方向は、図２の２本の矢印によって示されている。
【００２０】図１で示されるように、第一駆動部材１０
と第二駆動部材１１とを有する圧電共振器４は、第一駆
動軸１と第二駆動軸２の間でプレロード力Ｆの下に保持
されている。このプレロード力Ｆの結果、第一駆動部材
１０は、第一駆動軸１に押し付けられ、第二駆動部材１
１は第二駆動軸２に押し付けられている。第一駆動軸１
と第二駆動軸２は、酸化アルミニウムの層でコーティン
グされている。電気信号を第一電極５ａと接地電極５ｅ
に供給する制御ユニット９によって、デュアルモード振
動を発生させるように圧電共振器４を励起させることが
出来る。プレロード力Ｆ、圧電共振器４の幾可学的形状
および第一駆動部材１０と第一駆動軸１との間かつ第二
駆動部材１１と第二駆動軸２との間の摩擦係数は、圧電
共振器４、第一駆動部材１０と第二駆動部材１１が楕円
の回転運動を行なうように選択される。第一駆動部材１
０と第二駆動部材１１は、摩擦力を各々第一駆動軸１と
第二駆動軸２に与え、その結果第一駆動軸１と第二駆動
軸２が回転する。第一駆動部材１０と第二駆動部材１１
の楕円回転運動の回転方向が、同じなので、第一駆動軸
１と第二駆動軸２は振動圧電共振器４によって同じ回転
方向に駆動される。図１には、第一回転方向１５が示さ
れている。
【００２１】第一制御ユニット９から制御信号を第二電
極５ｂと接地電極５ｅに与えることによって、圧電共振
器４もまた図１で示される振動モードと反対に向く楕円
振動モードを発生させることが出来る。この結果、図１
に示される構成は、駆動軸を第一回転方向１５と逆方向
にも回転させることが出来る。このようにして、制御ユ
ニット９からの制御信号を変えることのみで第一駆動軸
１と第二駆動軸２の回転方向を反転させることができ
る。
【００２２】酸化アルミニウムの摩擦角は、２８．８°
である。プレロード力Ｆと圧電共振器４の幾可学的形状
とは、楕円回転運動の間第一駆動部材１０と第二駆動部
材１１がそれぞれ第一駆動軸１と第二駆動軸２に実質上
２８．８°の角度で接するように選択される。したがっ
て、第一駆動部材１０と第二駆動部材１１の接触角は、
実質上摩擦角に対応している。制御電圧が適切な場合に
は、静摩擦が、第一駆動部材１０と第一駆動軸１との間
かつ第二駆動軸２と第二駆動部材１１との間に発生し、
これにより最適速度が得られる。この結果、駆動装置の
良好な効率が確実に実現される。
【００２３】第一駆動軸１と第二駆動軸２の速度とトル
クは、第一制御ユニット９によって供給される電圧の振
幅とプレロード力Ｆによって変化または調整させること
が出来る。
【００２４】圧電共振器４の正確な構造と電気的制御の
様々な可能性は、EP 633 616 A2に記載されているの
で、必要に応じ参照されたい。
【００２５】図３は、第一駆動軸２０と第二駆動軸２１
を有する駆動装置を示す。単一モード圧電共振器２２
は、第一駆動軸２０と第二駆動軸２１の間に配置されて
いる。圧電共振器２２は、長方形でかつ第一電極２３を
その上面に有しかつ接地電極（図示せず）をその背面に
有する。第一拡張モード２３は、拡張振動の励起を可能
にする形状を有している。圧電共振器２２は、拡張モー
ド共振器として構成されている。圧電共振器２２は、そ
の端面２４ａに第一駆動部材２５を、その対向する端面
２４ｂに第二駆動部材２６を有している。第一駆動部材
２５と第二駆動部材２６は、粘着材によって圧電共振器
２２に固定されている。圧電共振器２２は、電気的制御
ユニット（図示せず）によって、二重矢２７によって示
される方向に拡張振動を発生させるように駆動される。
圧電共振器２２の縦対称軸２８は、第一駆動軸２０と第
二駆動軸２１の中心２０ａと２１ａとを結合する結合線
２９に対して角度α傾いている。第一駆動部材２５と第
二駆動部材２６とを有する圧電共振器２２は、第一駆動
軸２０と第二駆動軸２１との間にプレロード力のＦによ
り保持されている。振動モードの場合、第一駆動部材２
５と第二駆動部材２６は、二重矢印２７によって示され
る方向に第一駆動軸２０と第二駆動軸２１に微少の衝動
を与える。この結果、これらの２つの回転軸は、同じ回
転方向３０に駆動される。
【００２６】図４は、第一駆動軸３１と第二駆動軸３２
とを有する駆動装置を示す。第一回転軸３１は中心３ｌ
ａを有し、第二回転軸３２は中心３２ａを有している。
長方形の圧電共振器３３は、第一駆動軸３１と第二駆動
軸３２の間に配置されている。圧電共振器３３は、その
上面に第一電極３５を有し、その下側表面に接地電極
（図示せず）を有する。第一電極３５は、曲げ振動の励
起を可能にする形状を有している。圧電共振器３３は、
電気的制御ユニット（図示せず）によって二重矢３６に
よって示される方向に曲げ振動を発生させるように作動
させることができる。圧電共振器３３は、その端面３３
ａに第一駆動部材３７を、その端面３３ｂに第二駆動部
材３８を有する。圧電共振器３３の縦対称軸３９は、第
一駆動軸３１の中心３ｌａと第二駆動軸３２の中心３２
ａの結合線４０に平行に配置される。
【００２７】振動モードの場合、圧電共振器３３は、第
一駆動部材３７と第二駆動部材３８と共に二重矢３６に
よって示される方向に振動する。その結果、第一駆動部
材３７は微少の衝動を第一駆動軸３１に与え、第二駆動
部材３８は微少の衝動を第二駆動軸３２に与える。これ
により、第一駆動軸３１が第一回転方向４１に回転し、
第二駆動軸３２が逆回転方向４２に回転する。
【００２８】プレロード力Ｆが、圧電共振器３３を第一
駆動軸３１と第二駆動軸３２に矢印４３の方向に押し付
ける。
【００２９】図５は、第一駆動軸４５、第二駆動軸４６
と第三駆動軸４７を有しそれらが三角形に配置されてい
る駆動装置を示す。第一圧電共振器４８は、第一駆動軸
４５と第三駆動軸４７との間に配置されていて、第二圧
電共振器４９は第二駆動軸と第三駆動軸４７との間に配
置されている。第一圧電共振器４８と第二圧電共振器４
９は、図１に関して記述される構造のデュアルモード圧
電共振器である。第一駆動軸４５は浮動ベアリング５０
内に、第二駆動軸４６ｂは第二浮動ベアリング５１内
に、そして第三駆動軸４７は固定ベアリング５２内に、
各々マウントされている。第一浮動ベアリング５０は、
スロット５３内で可動でかつスプリングによって第一圧
電共振器４８の方向に押し付けられている。スロット５
３は、駆動装置のハウジング（図示せず）内に形成され
ている。第二浮動ベアリング５１は、スロット５５内で
可動でかつスプリング５６によって第二圧電共振器４９
の方向に押されている。固定ベアリング５２は、ハウジ
ング(図示せず）にしっかり固定されている。第一圧電
共振器４８は、第一駆動軸４５と勘合する第一駆動部材
４８ａと、第三駆動軸４７と勘合する第二駆動部材４８
ｂとを有する。第二圧電共振器４９は、第二駆動軸４６
と勘合する第一駆動部材４９ａと、第三駆動軸４７と勘
合する第二駆動部材４９ｂとを有する。
【００３０】第一駆動軸４５は、このようにして、スプ
リング５４のスプリング力によって第一圧電共振器４８
に対して弾力的に押し付けられている。この結果、第一
圧電共振器４８は、第一駆動軸４５と第三駆動軸４７と
の間に弾力的に保持されている。同様に、第二圧電共振
器４９は、第二駆動軸４６と第三駆動軸４７との間でス
プリング５６により弾力的に保持されている。
【００３１】第一圧電共振器４８と第二圧電共振器４９
は、楕円振動するように制御ユニット（図示せず）によ
って励起させることが出来る。この結果、駆動部材４８
ａ、４８ｂ、４９ａおよび４９ｂが、摩擦力を第一駆動
軸４５と第二駆動軸４６と第三駆動軸４７とに与える。
３本の駆動軸４５、４６および４７の回転方向は、図１
に記述されるように、制御ユニット（図５では図示され
ていない）によって同一方向と逆方向にさせることが出
来る。
【００３２】３本の駆動軸４５、４６および４７の回転
スピードは、実質的に等しい。第三駆動軸４７が、第一
圧電共振器４８と第二圧電共振器４９と協働するので、
第三駆動軸４７の利用可能なトルクは、第三駆動軸４５
と第二駆動軸４６の利用可能なトルクよりも大となる。
【００３３】図６は、三角形に配置されている第一駆動
軸６０と第二駆動軸６１と第三駆動軸６２とを有する駆
動装置を示す。第一駆動軸６０は浮動ベアリング６３
に、第二駆動軸６１は浮動ベアリング６４に、そして第
三駆動軸６２は浮動ベアリング６５に、各々マウントさ
れている。第一圧電共振器６６は、第一駆動軸６０と第
二駆動軸６１の間に配置されている。第二圧電共振器６
７は、第一駆動軸６０と第三駆動軸６２の間に配置され
ている。第三圧電共振器６８は、第二駆動軸６１と第三
駆動軸６２の間に配置されている。第一圧電共振器６
６、第二圧電共振器６７および第三圧電共振器６８は、
それぞれ、図１に示される構成のものである。浮動ベア
リング６３は、スプリング６９によりハウジング(図示
せず）に押し付けられている。浮動ベアリング６４は、
スプリング７０によってハウジング（図示せず）に押し
付けられていて、浮動ベアリング６５は、スプリング７
１によってハウジング（図示せず）に押し付けられてい
る。このようにして、第一圧電共振器６６は、第一駆動
軸６０と第二駆動軸６１の間に弾力的に保持されてい
る。第二圧電共振器６７は、第一駆動軸６０と第三駆動
軸６２の間に弾力的に保持されている。第三圧電共振器
６８は、第二駆動軸６１と第三駆動軸６２の間に弾力的
に保持されている。３個の圧電共振器６６、６７および
６８は、制御ユニット（図示せず）によって楕円振動を
するように励起させることが出来る。これにより、第一
駆動軸６０、第二駆動軸６１および第三駆動軸６２は同
じ回転方向に回転する。電気的制御ユニットによって簡
単に回転方向を反転させることが出来る。図６に示され
るように、駆動装置が完全に対称型の構成を持つので、
利用可能なトルクと回転数は３本の駆動軸６０、６１お
よび６２について全て同一である。
【００３４】図７は、第一シェービングヘッド７３と第
二シェービングヘッド７４と第三シェービングヘッド７
５とを有するシェーバーを示す。第一シェービングヘッ
ド７３と第二シェービングヘッド７４と第三シェービン
グヘッド７５とは、図５に示される駆動装置か図６で示
される駆動装置により駆動される。
【図面の簡単な説明】
【図１】デュアルモード圧電共振器がプレロード力下の
２本の駆動軸の間に保持されている２本の駆動軸のため
の駆動装置を線図的に示す。
【図２】図１の圧電共振器の側面図である。
【図３】拡張モード圧電単一モード共振器が２本の駆動
軸の間に配置されている２本の駆動軸のための駆動装置
を線図的に示す。
【図４】たわみモードの圧電モノラルモード共振器がプ
レロード力の下で２本の駆動軸の間に配置されている２
本の駆動軸のための駆動装置を示す。
【図５】２個の圧電共振器が各々プレロード力の下で３
本の駆動軸のうちの２本の駆動軸の間に配置されている
３本の駆動軸のための駆動装置を示す。
【図６】３個の圧電共振器が各々プレロード力の下で３
本の駆動軸のうちの２本の駆動軸の間に配置されている
３本の駆動軸のための駆動装置を示す。
【図７】図５または図６に示される駆動装置が３本の駆
動軸のために設けられていて、三角形の構成に配置され
ていてかつ各々が駆動軸により駆動される３個のカッタ
ーを備えたシェーバーを示す。
【符号の説明】
１ 第一駆動軸 ２ 第二駆動軸 ３ 圧電駆動要素 ４ デュアルモード圧電共振器 ９ 電気的制御ユニット １０ 第一駆動部材 １１ 第二駆動部材 ２２ 圧電共振器 ２０ 第一駆動軸 ２１ 第二駆動軸 ２５ 第一駆動部材 ２６ 第二駆動部材 ３３ 圧電共振器 ３１ 第一駆動軸 ３２ 第二駆動軸 ３７ 第一駆動部材 ３８ 第二駆動部材 ４５ 第一駆動軸 ４６ 第二駆動軸 ４７ 第三駆動軸 ４８ 第一圧電共振器 ４９ 第二圧電共振器 ５０ 第一浮動ベアリング ５１ 第二浮動ベアリング ５２ 固定ベアリング ６０ 第一駆動軸 ６１ 第二駆動軸 ６２ 第三駆動軸 ６６ 第一圧電共振器 ６７ 第二圧電共振器 ６３ 浮動ベアリング ６４ 浮動ベアリング ６５ 浮動ベアリング
フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ (72)発明者 ライヒィンガ クリスチャン ドイツ国 Ｄ−52477 アルスドルフ ボ スプフェドゥヒェン ６ (72)発明者 ヴェント マティアス ドイツ国 Ｄ−52146 ヴューセルン フ ァラー−トーメシュトラッセ ９

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも２個の回転要素のための少なく
    とも１個の圧電駆動要素を有する駆動装置において、前
    記圧電駆動要素が、圧電共振器と前記圧電共振器上に配
    置されかつ互いに対向して配置されている少なくとも２
    個の摩擦要素とを有し、前記摩擦要素を有する前記圧電
    共振器が、前記２個の回転要素間に配置されかつプレロ
    ーディング力により押さえられていて、前記摩擦要素の
    各々が前記回転要素の一方に作用し、かつ前記圧電共振
    器の振動モードを励起させる電気的手段が設けられてい
    ることを特徴とする駆動装置。
  2. 【請求項２】前記圧電共振器が単一モード共振器である
    ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  3. 【請求項３】前記圧電共振器がデュアルモード共振器で
    あることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  4. 【請求項４】前記圧電駆動要素が、第一主面と第二主面
    とを有する実質上の圧電板を有し、前記第一主面が、少
    なくとも４個の電極を有し、かつ前記第二主面が少なく
    とも１個の電極を有し、１個の電極が前記第一主面の各
    四分円に配置されていて、かつ前記摩擦要素が前記圧電
    板から突出する駆動部材として構成されていることを特
    徴とする請求項３に記載の駆動装置。
  5. 【請求項５】前記圧電共振器の幾何学形状を、前記圧電
    共振器の２個の共振周波数が、一方の共振周波数が励起
    されると他方の共振周波数も同様に励起されるように互
    いに近接するように選択することを特徴とする請求項３
    に記載の駆動装置。
  6. 【請求項６】前記プレローディング力と、前記圧電共振
    器の幾何学形状と、前記摩擦要素と前記回転要素との間
    の摩擦係数とが、前記２個の摩擦要素が実質上楕円回転
    運動を行うように選択され、前記楕円の対象の長軸が前
    記２個の回転要素間の前記結合線に対して傾けられてい
    ることを特徴とする請求項３に記載の駆動装置。
  7. 【請求項７】前記プレローディング力と、前記圧電共振
    器の幾何学形状と、前記摩擦要素と前記回転要素との間
    の摩擦係数とが、前記摩擦要素の動きの主方向が回転要
    素と前記摩擦要素との間の摩擦角に実質上対応している
    ことを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
  8. 【請求項８】前記摩擦角が１５°〜３５°の範囲にある
    ように、前記回転要素と前記摩擦要素の材料を選択する
    ことを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  9. 【請求項９】前記摩擦要素および／または前記回転要素
    の前記表面が、酸化アルミニウムからなることを特徴と
    する請求項１に記載の駆動装置。
  10. 【請求項１０】三角形に配置されている３個の回転要素
    が設けられていて、かつ其々前記３個の回転要素の内の
    ２個の間に配置されていてかつプレローディング力によ
    り押し付けられている３個の圧電駆動要素が設けられて
    いることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  11. 【請求項１１】三角形に配置されている３個の回転要素
    が設けられていて、かつ其々前記３個の回転要素の内の
    ２個の間に配置されていてかつプレローディング力によ
    り押し付けられている２個の圧電駆動要素が設けられて
    いることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  12. 【請求項１２】前記３個の回転要素の内の１個が固定ベ
    アリングにマウントされていて、他の２個の回転要素が
    其々浮動ベアリングにマウントされていて、前記２個の
    圧電駆動要素が、前記第一ベアリングにマウントされて
    いる前記回転要素と前記浮動ベアリングにマウントされ
    ている前記回転要素の一方との間に其々配置されてい
    て、かつ前記浮動ベアリングがプレローディング力によ
    って各圧電駆動要素に対して予めロードされていること
    を特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
  13. 【請求項１３】１個の回転要素が固定ベアリングにマウ
    ントされていて、他の２個の回転要素が其々浮動ベアリ
    ングにマウントされていて、前記浮動ベアリングがプレ
    ローディング力によって各圧電駆動要素に対して予めロ
    ードされていることを特徴とする請求項１に記載の駆動
    装置。
  14. 【請求項１４】前記圧電板の長さと幅の比が、1:3と1:4
    の間にあることを特徴とする請求項４に記載の駆動装
    置。
  15. 【請求項１５】請求項１に記載の駆動装置を含むシェー
    バ。
  16. 【請求項１６】請求項１に記載の駆動装置を含む家庭電
    化製品。
JP35527198A 1997-12-20 1998-12-15 圧電駆動要素を有する駆動装置 Expired - Fee Related JP4201407B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19757139.5 1997-12-20
DE1997157139 DE19757139A1 (de) 1997-12-20 1997-12-20 Antriebsvorrichtung für wenigstens zwei Rotationselemente mit wenigstens einem piezoelektrischen Antriebselement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11252950A true JPH11252950A (ja) 1999-09-17
JP4201407B2 JP4201407B2 (ja) 2008-12-24

Family

ID=7852920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35527198A Expired - Fee Related JP4201407B2 (ja) 1997-12-20 1998-12-15 圧電駆動要素を有する駆動装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6121717A (ja)
EP (1) EP0924778B1 (ja)
JP (1) JP4201407B2 (ja)
CN (1) CN1183610C (ja)
DE (2) DE19757139A1 (ja)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69936300T2 (de) * 1998-12-21 2008-06-19 Seiko Epson Corp. Piezoelektrischer aktor, uhrwerk und tragbares bauelement
JP4328412B2 (ja) * 1999-05-14 2009-09-09 キヤノン株式会社 振動型アクチュエータおよび振動型駆動装置
JP4813708B2 (ja) * 1999-05-31 2011-11-09 ナノモーション リミテッド 多層圧電性モータ
US6242850B1 (en) * 1999-07-28 2001-06-05 Technology Commercialization Corp. Piezoelectric motor and a disk drive using same
DE19942269A1 (de) * 1999-09-04 2001-03-08 Philips Corp Intellectual Pty Piezoelektrische Antriebsvorrichtung
IL137206A0 (en) 1999-10-31 2001-07-24 Nanomotion Ltd Piezoelectric motors and motor driving configurations
DE10008937A1 (de) * 2000-02-25 2001-08-30 Philips Corp Intellectual Pty Elektrischer Schaltkreis zur Ansteuerung von piezoelektrischen Antrieben
DE10010707C2 (de) * 2000-03-04 2002-01-10 Philips Corp Intellectual Pty Piezoelektrischer Aktuator
US6870304B2 (en) 2000-03-23 2005-03-22 Elliptec Resonant Actuator Ag Vibratory motors and methods of making and using same
EP1273096B1 (en) * 2000-03-23 2005-11-23 Elliptec Resonant Actuator AG Vibratory motor and method of making and using same
US6362557B1 (en) * 2000-08-28 2002-03-26 International Business Machines Corporation Ultrasonic method and actuator for inducing motion of an object
US20050127789A1 (en) * 2001-03-08 2005-06-16 Magnussen Bjoern B. Piezoelectric motors and methods for the production and operation thereof
US6388364B1 (en) * 2001-03-15 2002-05-14 Optovation (Canada) Corp. Piezoelectric rotator
DE10113660A1 (de) * 2001-03-21 2002-09-26 Koninkl Philips Electronics Nv Piezoelektrischer Antrieb
DE10146703A1 (de) 2001-09-21 2003-04-10 Elliptec Resonant Actuator Ag Piezomotor mit Führung
ATE378724T1 (de) 2002-02-06 2007-11-15 Elliptec Resonant Actuator Ag Steuerung eines piezoelektrischen motors
US7368853B2 (en) 2002-04-22 2008-05-06 Elliptec Resonant Actuator Aktiengesellschaft Piezoelectric motors and methods for the production and operation thereof
US20040233793A1 (en) * 2002-08-30 2004-11-25 Akihiro Sawada Analog electronic timepiece
JP2004260990A (ja) * 2003-02-06 2004-09-16 Seiko Epson Corp 駆動装置および稼動装置
US7242131B2 (en) * 2004-05-12 2007-07-10 Olympus Corporation Ultrasonic motor
US7436101B1 (en) * 2004-11-04 2008-10-14 Elliptec Resonant Actuator Ag Multistage piezoelectric drive
GB2420010A (en) * 2004-11-05 2006-05-10 Johnson Electric Sa Piezoelectric motor with quadrant-type actuator
DE102008026429A1 (de) * 2008-06-02 2009-12-10 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Ultraschallaktor
JP2012029478A (ja) * 2010-07-23 2012-02-09 Olympus Corp 振動体及び超音波モータ
US9705425B2 (en) 2012-07-03 2017-07-11 Discovery Technology International, Inc. Piezoelectric linear motor
DE202014104464U1 (de) 2014-09-19 2015-02-12 Siglinde Lembens Trockenrasierer mit neuartiger Schneidgeometrie
DE102014225154B3 (de) * 2014-12-08 2016-03-03 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung eines piezoelektrischen Motors
CN108270369B (zh) * 2018-02-28 2023-06-20 华侨大学 一种差动旋转压电步进电机及电激励方式

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1278994A1 (ru) * 1974-07-05 1986-12-23 Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Пьезоэлектрический двигатель
SE436675B (sv) * 1975-08-12 1985-01-14 Ki Politekhnichsky I Im 50 Let Elektrisk motor driven genom piezoelektriska krafter
SU765910A1 (ru) * 1978-10-05 1980-09-23 Каунасский Политехнический Институт Им. Антанаса Снечкуса Вибродвигатель
SU817816A1 (ru) * 1979-05-30 1981-03-30 Каунасский Политехнический Институтим. Ahtahaca Снечкуса Вибродвигатель
SU1128292A1 (ru) * 1980-11-03 1984-12-07 Киевский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.50-Летия Великой Октябрьской Социалистической Революции Пьезоэлектрический двигатель
AT384912B (de) * 1982-04-16 1988-01-25 Ki Polt I Piezoelektrischer motor
JPS5989583A (ja) * 1982-11-15 1984-05-23 Aiwa Co Ltd 圧電振動子を用いた駆動装置
DE3433768A1 (de) * 1983-09-16 1985-04-18 Hitachi Maxell, Ltd., Ibaraki, Osaka Piezo-elektrischer motor
US4663556A (en) 1984-01-11 1987-05-05 Hitachi Maxell, Ltd. Torsional mode ultrasonic vibrator
US4882500A (en) 1986-06-04 1989-11-21 Nippon Seimitsu Kogyo Kabushiki Kaisha Method for converting standing wave vibrations into motion and standing wave motor therefor
JP2519936B2 (ja) 1987-06-24 1996-07-31 京セラ株式会社 圧電アクチュエ−タ−
IL114656A0 (en) * 1995-07-18 1995-11-27 Nanomotion Ltd Ceramic motor
FR2715780B1 (fr) * 1994-02-01 1996-04-05 Imra Europe Sa Stator de moteur rotatif piézoélectrique et moteur rotatif piézoélectrique comportant un tel stator.
IL111597A (en) * 1994-11-10 1999-03-12 Nanomotion Ltd Piezoelectric propulsion unit for vertical raising and lowering of a window
IL113291A0 (en) * 1995-04-06 1995-07-31 Nanomotion Ltd A multi-axis rotation device
WO1999031740A1 (en) * 1997-12-15 1999-06-24 Nanomotion Ltd. Conveying means and method

Also Published As

Publication number Publication date
CN1183610C (zh) 2005-01-05
CN1225296A (zh) 1999-08-11
US6121717A (en) 2000-09-19
DE19757139A1 (de) 1999-06-24
EP0924778B1 (de) 2008-11-26
JP4201407B2 (ja) 2008-12-24
EP0924778A3 (de) 2001-01-17
EP0924778A2 (de) 1999-06-23
DE59814321D1 (de) 2009-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH11252950A (ja) 圧電駆動要素を有する駆動装置
NL8201577A (nl) Piezo-electrische motor.
JPH0117354B2 (ja)
JPH0117353B2 (ja)
US4399386A (en) Rotative motor using plural arrays of piezoelectric elements
JP4613006B2 (ja) 圧電駆動装置
US4399385A (en) Rotative motor using a triangular piezoelectric element
JPH0667221B2 (ja) 超音波モ−タ
JP3029677B2 (ja) 超音波トランスデューサ及びその駆動方法ならびに超音波アクチュエータ
JPH09117168A (ja) 超音波モータ
JP2586045B2 (ja) 振動モータ
JPH07107756A (ja) 超音波モータ
JPH0150196B2 (ja)
JP2975072B2 (ja) アクチュエータの駆動方法及びこの駆動方法を実現した超音波アクチュエータ
JPS60183981A (ja) 超音波モ−タ
JPS62135279A (ja) 超音波モ−タ
JP2601659B2 (ja) 超音波駆動装置
JPH041599B2 (ja)
JPS63110973A (ja) 圧電駆動装置
JP2724730B2 (ja) 超音波モータ
JP2759805B2 (ja) 振動子型アクチュエータ
JPS62135278A (ja) 超音波振動子の駆動方法
JP2625691B2 (ja) 超音波モータ
JPH05111268A (ja) 圧電アクチユエータ
JPS61150675A (ja) 双共振型超音波モ−タ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20051118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060118

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060417

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080212

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20080509

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20080514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080812

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080909

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081007

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111017

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees