JPH11252956A

JPH11252956A - 積層型圧電素子とこれを用いた超音波モータ

Info

Publication number: JPH11252956A
Application number: JP10049461A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kawabata; 勉川畑
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】波形の乱れを低減すると共に振動の低下を抑
制した積層型圧電素子と、この積層型圧電素子を用いて
固定子に発生する変位量の減衰を防止した超音波モータ
を提供すること。【解決手段】左右に隣り合う領域６₁〜６₁₀の厚さ方
向の分極が逆向きのリング状圧電素子４ａ〜４ｅが、上
下に隣り合う領域の厚さ方向の分極が逆向きになるよう
に内部電極を介して少なくとも三枚積み重ねられて成る
積層体と、積層体の最上面及び最下面に設けられた外部
電極８ａ，８ｂとを備え、上面の外部電極８ａと一部の
内部電極、下面の外部電極８ｂと他の内部電極とが、積
層体に穿設されたスルーホール１２内のスルーホール電
極によって互いに導通される積層型圧電素子２におい
て、スルーホール１２は、各領域６₁〜６₁₀のリング中
心近傍で、且つ、各領域６₁〜６₁₀の一端又は両端近傍
に位置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積層型圧電素子と
これを用いた超音波モータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、圧電素子を複数積み重ねた積
層型圧電素子が知られているが、この積層型圧電素子を
振動させる場合にも、圧電素子を振動させる場合と同様
に、圧電素子に歪みを生じさせるために外部電極と内部
電極を導通する必要がある。積層型圧電素子の外部電極
と内部電極とを導通する一つの手法として、特開平６−
７７５５０号公報に掲載されているように、圧電素子の
端面に外部電極を塗布し、これによって内部電極との導
通を図る技術が知られている。しかし、この技術を用い
た場合、内部電極の厚さが薄いため外部電極との接触面
積が少なく、圧電素子端面に塗布された外部電極と内部
電極とが導通不良になることがある。

【０００３】このような外部電極と内部電極との導通不
良を防止すべく案出された導通手法として、積層型圧電
素子の積層方向にスルーホールを形成し、この内部にス
ルーホール電極を設ける技術が知られている。このスル
ーホールを備えた積層型圧電素子に関する技術文献とし
て、例えば、特開平６−１２０５８０号公報や特開平６
−１６５５４０号公報がある。特開平６−１２０５８０
号公報に掲載された積層型圧電素子では、圧電素子の積
層方向にスルーホールである貫通孔を設け、この貫通孔
の内部の電極により、各電極間の導通を図っている。ま
た、同様に特開平６−１６５５４０号公報にも、グリー
ンシートに穿設したスルーホール内に導電ペーストを充
填させ、これを焼成することによって各電極を導通する
ためのスルーホール電極を形成する技術が掲載されてい
る。

【０００４】これらの積層型圧電素子によれば、上記特
開平６−７７５５０号公報に掲載されているような、圧
電素子の端面に外部電極を塗布する積層型圧電素子と異
なり、スルーホール内の電極が周囲の内部電極によって
固定されているため、内部電極と外部電極との導通不良
を低減することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平６
−１２０５８０号公報や特開平６−１６５５４０号公報
に記載された積層型圧電素子においては、積層型圧電素
子に発生する波形に乱れが生じたり、積層型圧電素子の
振動が小さくなる場合があり、このような積層型圧電素
子を超音波モータの固定子（ステータ）として用いる
と、固定子に発生する波形が乱れたり、変位量が減衰す
るという問題があった。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、波形の乱れを低減すると共に、振動の低下を
抑制した積層型圧電素子と、この積層型圧電素子を用い
て固定子に発生する変位量の減衰を防止した超音波モー
タを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、円周方向に複数の領域に分
割されると共に、左右に隣り合う当該領域の厚さ方向の
分極が互いに逆向きのリング状圧電素子が、上下に対向
する領域の厚さ方向の分極が互いに逆向きになるように
内部電極膜を介して少なくとも三枚積み重ねられて成る
積層体と、当該積層体の最上面及び最下面に設けられた
外部電極膜とを備え、上面の外部電極膜と一部の内部電
極膜、下面の外部電極膜と他の内部電極膜とが、積層体
の厚さ方向に穿設されたスルーホール内のスルーホール
電極によって互いに導通される積層型圧電素子におい
て、スルーホールは、リング状圧電素子の各領域のリン
グ中心近傍で、且つ、各領域の一端又は両端近傍に位置
することを特徴とする。

【０００８】請求項１記載の発明に係る積層型圧電素子
によれば、スルーホールがリング状圧電素子の各領域の
リング中心近傍に設けられているため、リング中心近傍
よりも振動の大きな外周部分における分極された範囲、
即ち、外周部分における振動範囲がスルーホールが配置
されない分だけ広くなり、積層型圧電素子の振動の低下
が抑制される。さらに、スルーホールが各領域の一端又
は両端の近傍、即ち、本発明の積層型圧電素子に交流電
圧を印加した場合に発生する二つの定在波のうち一方の
定在波の振幅の無い節に相当する位置の近傍に設けられ
ているため、定在波の振幅が大きな位置にスルーホール
を設けた場合と比較して、スルーホールが設けられた部
分の定在波の振幅変化は小さく、波形の乱れが低減され
る。

【０００９】請求項２記載の発明に係る超音波モータ
は、請求項１記載の積層型圧電素子を弾性体の裏面に設
けて成る振動体を、固定子として備えたことを特徴とす
る。

【００１０】請求項２記載の発明に係る超音波モータに
よれば、弾性体の裏面に、波形の乱れを低減すると共に
振動の低下を抑制する積層型圧電素子を設けて成る振動
体を固定子として備えているため、固定子の表面に発生
する波形の乱れが低減されると共に、固定子の変位量の
減衰も防止される。

【００１１】請求項３記載の発明に係る超音波モータ
は、請求項１記載の積層型圧電素子を弾性体の裏面に設
けて成る振動体を、固定子及び移動子として備えたこと
を特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明に係る超音波モータに
よれば、弾性体の裏面に、波形の乱れを低減すると共に
振動の低下を抑制する積層型圧電素子を設けて成る振動
体を固定子及び移動子として備えているため、固定子及
び移動子の表面に発生する波形の乱れが低減されると共
に、固定子の変位量の減衰も防止される。

【００１３】請求項４記載の発明は、請求項２又は請求
項３記載の超音波モータにおいて、スルーホールが、交
流電圧を印加することにより積層型圧電素子に発生する
二つの定在波のうち一つの定在波の節に相当する位置の
近傍に設けられていることを特徴とする。

【００１４】請求項４記載の発明に係る超音波モータに
よれば、スルーホールが二つの定在波のうち一方の定在
波の節に相当する位置、即ち、振幅の無い位置の近傍に
設けられているため、他の位置にスルーホールを設けた
場合と比較して、スルーホールが設けられた部分の定在
波の振幅変化は小さく、波形の乱れが低減される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る積層型圧電素
子の好適な実施形態について詳細に説明する。同一要素
又は同一機能を有する要素には同一符号を用いるものと
し、重複する記載は省略する。

【００１６】（積層型圧電素子の構成）図１は、本実施
形態に係る超音波モータ用の積層型圧電素子２の全体斜
視図である。図のように、積層型圧電素子２は、ＰＺＴ
（チタン酸ジルコン酸鉛）からなるリング状圧電素子４
ａ〜４ｅを５枚積み重ねて構成されている。また、各リ
ング状圧電素子４ａ〜４ｅは、領域６₁〜６₁₀に１０分
割されており、最上に位置するリング状圧電素子４ｅの
各領域６₁〜６₁₀の上面及び最も下に位置するリング状
圧電素子４ａの各領域６₁〜６₁₀の下面には、それぞれ
外部電極８ａ，８ｂが設けられている。外部電極８ａ，
８ｂは、Ａｇで形成されており、その形状は各領域６₁
〜６₁₀と略同形である。また、各外部電極８ａ，８ｂの
周囲には、それぞれリング状圧電素子４ｅの上面、リン
グ状圧電素子４ａの下面の露出部分が存在し、この露出
部分が非導電部１０を形成している。さらに、詳細は後
述するが、各領域６₁〜６₁₀にはスルーホール１２が設
けられている。

【００１７】図２は、積層型圧電素子２の一つの領域６
₂を、説明の便宜のために各リング状圧電素子４ａ〜４
ｅに分離した分解斜視図である。リング状圧電素子４ｂ
〜４ｅのリング中心近傍で、図中の左端には、第１スル
ーホール１２ａが上下方向に穿設されている。さらに、
この第１スルーホール１２ａの内部には、ＡｇＰｄまた
はＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等からなる第１スルーホール電極１
４ａが充填されている。一方、リング状圧電素子４ａ〜
４ｄのリング中心近傍で、図中の右端には、第２スルー
ホール１２ｂが上下方向に穿設されている。そして、こ
の第２スルーホール１２ｂの内部には、ＡｇＰｄまたは
Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等からなる第２スルーホール電極１４
ｂが充填されている。

【００１８】リング状圧電素子４ａ〜４ｄの上面には、
それぞれ内部電極１６ａ〜１６ｄが設けられている。内
部電極１６ａ〜１６ｄは、Ａｇで形成されており、内部
電極１６ａと内部電極１６ｃ、内部電極１６ｂと内部電
極１６ｄがそれぞれ同一形状で、かつ、同一の大きさと
なっている。また、各内部電極１６ａ〜１６ｄの周囲に
は、リング状圧電素子４ａ〜４ｄの上面の露出部分が存
在し、この露出部分が非導電部１０を形成している。さ
らに、内部電極１６ａと内部電極１６ｃについては、第
２スルーホール１２ｂの周囲に相当する部分が切り欠か
れ、リング状圧電素子４ａ及び４ｃの一部が露出してい
る。このため、内部電極１６ａ及び内部電極１６ｃは、
第２スルーホール電極１４ｂと絶縁されている。一方、
内部電極１６ｂと内部電極１６ｄについては、第１スル
ーホール１２ａの周囲に相当する部分が切り欠かれ、内
部電極１６ｂ及び内部電極１６ｄは、第１スルーホール
電極１４ａと絶縁されている。

【００１９】図３は、図２に示す積層型圧電素子のIII-
III断面図である。この図に示されているように、第１
スルーホール電極１４ａを介して、外部電極８ａ、内部
電極１６ｃ及び内部電極１６ａが導通されている。ま
た、第２スルーホール電極１４ｂを介して、外部電極８
ｂ、内部電極１６ｂ及び内部電極１６ｄが導通されてい
る。図中の矢印１８は、分極方向を示しており、各リン
グ状圧電素子４ａ〜４ｅの内部電極１６ａ〜１６ｄ及び
外部電極８ａで覆われた部分が、分極されている。ま
た、矢印１８の指す方向に、正の電荷が蓄積されてお
り、上下に対向する各リング状圧電素子４ａ〜４ｅの厚
み方向の分極は、逆向きになっている。即ち、外部電極
８ａ側を正、外部電極８ｂ側を負となるように直流電圧
を印加すると、領域６₂におけるリング状圧電素子４ａ
〜４ｅは、全て、積層方向に縮むと共に円周方向に広が
ることになる。

【００２０】図４（ａ）は、リング状圧電素子４ａの平
面図である。図のように、全ての領域６₁〜６₁₀におい
て、図２の領域６₂のように、リング中心近傍で、且
つ、リング中心から見て右端の位置に、第２スルーホー
ル１２ｂが設けられている。また、各内部電極１６ａと
第２スルーホール１２ｂとの間には非導電部１０が存在
し、何れの第２スルーホール電極１４ｂも、内部電極１
６ｂと絶縁されている。また、領域６₂〜６₅の４つの領
域はｓｉｎ側電極部となっており、領域６₇〜６₁₀は、
ｃｏｓ側電極部となっている。さらに、ｓｉｎ側電極部
及びｃｏｓ側電極部は、リング状圧電素子４ａが周方向
全体で５波長（５λ）の定在波を発生し得るように機械
角３６°で等配されている。また、領域６₁は、機械角
で１８°、電気角で９０°になるように、そして、領域
６₆は、機械角で５４°、電気角で２７０°になるよう
に設けられている。さらに、円周方向に隣り合う領域の
厚さ方向の分極は、逆向きになっている（図中＋−参
照）。尚、上方、即ち、外部電極８ａ側に正の電荷が蓄
積された領域をプラス記号で表し、負の電荷が蓄積され
た領域をマイナス記号で表した。

【００２１】図４（ｂ）は、リング状圧電素子４ｂの平
面図である。図のように、全ての領域６₁〜６₁₀におい
て、図２の領域６₂のように、リング中心近傍の両端
に、第１スルーホール１２ａと第２スルーホール１２ｂ
が設けられている。また、各内部電極１６ｂと第１スル
ーホール１２ａとの間には非導電部１０が存在し、何れ
の第１スルーホール電極１４ａも、内部電極１６ｂと絶
縁されている。これに対し、第２スルーホール１２ｂの
周囲には非導電部１０が存在しないため、各第２スルー
ホール電極１４ｂは、内部電極１６ｂと導通している。
図３の説明で述べたように、同じ領域のリング状圧電素
子は、電圧を印加した場合に全て同じ方向に伸縮するた
め、リング状圧電素子４ｂの各領域６₁〜６₁₀のプラス
・マイナス記号は、リング状圧電素子４ａの対応する各
領域６₁〜６₁₀のプラス・マイナス記号とは逆になって
いる。そして、リング状圧電素子４ａはリング状圧電素
子４ｃ，４ｅと、また、リング状圧電素子４ｂはリング
状圧電素子４ｄとそれぞれ対応する領域同士のプラス・
マイナス記号は、等しくなっている。

【００２２】（積層型圧電素子の製造方法）次に、本実
施形態に係る超音波モータ用の積層型圧電素子の製造方
法の好適な一例を説明する。

【００２３】図５は、積層型圧電素子２の製造工程図で
ある。まず、図５に示す第１の工程で、グリーンシート
を所望の大きさに切り出し、パンチング機で所定位置に
直径約１００μｍのスルーホールを形成する。ここで、
スルーホールを形成する所定の位置とは、以下の工程を
経て得られる積層型圧電素子のリング中心近傍で、且
つ、上述の各領域の一端又は両端付近を意味する。第２
の工程では、スルーホール内に、スルーホール印刷技法
によってＡｇＰｄまたはＡｕ、Ｐｔ、Ｐｄ等からなる導
電ペーストを埋め込む。続いて、第３の工程で、グリー
ンシート上に、Ａｇからなる内部電極材を厚膜印刷技法
によって所定の位置にパターン印刷する。図６は、スル
ーホールを穿設し、内部電極材を印刷した状態のグリー
ンシート４ａ’を示す図である。尚、このグリーンシー
ト４ａ’は、リング状圧電素子４ａに相当するものであ
る。

【００２４】図５の第４の工程では、各リング状圧電素
子４ａ〜４ｅに相当する５枚のグリーンシートを積層す
る。第５の工程では、積層されたグリーンシートを、約
４０℃から１２０℃に昇温し、等方圧プレス機によって
１０００ｋｇ／ｃｍ²以上の圧力を加えて一定時間保持
することにより、各グリーンシートを密着させる。第６
の工程では、加圧したグリーンシートを焼成する。この
工程では、グリーンシート及び導電ペースト内に含まれ
る有機物を分解するために約５００℃で焼く仮焼と、グ
リーンシートをセラミックとして成形するために約１０
００℃から１２００℃で焼く本焼が行われる。

【００２５】第７の工程では、焼成されたセラミックの
表裏面を研磨する。そして、第８の工程で、研磨された
セラミックの表裏面にＡｇからなる外部電極材を印刷
し、第９の工程で外部電極材を焼き付け温度約７００℃
から９００℃で焼き付ける。第１０の工程では、セラミ
ックの積層体を切削治具にてリング状に加工する。第１
１の工程で、セラミックの積層体に約３ｋＶ／ｍｍの直
流電圧を印加し、分極処理を施すことにより、分極の方
向は上下に対向する領域同士で互いに逆向きとなり、図
１に示す本実施形態に係る超音波モータ用の積層型圧電
素子２が完成する。尚、上述のように、円周方向に左右
に隣り合う領域同士では、分極の方向は互いに逆向きに
なるようにする。

【００２６】（超音波モータ）次に、本発明に係る積層
型圧電素子を用いた超音波モータの実施形態について説
明する。

【００２７】図７は、図１に示す積層型圧電素子を用い
た第１実施形態に係る超音波モータを示す横断面図であ
る。この超音波モータは、機械的駆動機構から成る超音
波モータ本体１０１及び超音波モータ本体１０１の駆動
を行う駆動回路１０２から構成される。

【００２８】超音波モータ本体１０１は、超音波モータ
が適用される例えばカメラ等の本体機器の固定側に固定
される固定用ベース１０３と、この固定用ベース１０３
に重ねて固定された外縁円形のステータ１０５と、固定
用ベース１０３及びステータ１０５の中央部を貫通し、
当該ステータ１０５に固定された軸受１０７により回転
自在に支持された回転軸１０４と、この回転軸１０４に
圧入固定され、上記ステータ１０５に対向する外縁円形
のロータ（移動子）１０６と、を備えている。ロータ１
０６は、ステータ１０５の表面（図中上側）の円周方向
に進行する進行波により回転する（詳しくは後述す
る）。

【００２９】上記ステータ１０５は、金属から成る円環
状の弾性体１０５ｅの裏面外周部に、積層型圧電素子２
を貼着して構成されている。この弾性体１０５ｅの外周
部１０５ｏ及び内周部１０５ｉは厚肉であり、外周部１
０５ｏの裏面に上記積層型圧電素子２が貼着され、内周
部１０５ｉが、例えばネジ留め等により固定用ベース１
０３に固定される。弾性体１０５ｅの外周部１０５ｏと
内周部１０５ｉとの間の円環状の中間部１０５ｍは薄肉
であり、この中間部１０５ｍが外周部１０５ｏの振動を
容易にさせると共に、外周部１０５ｏと内周部１０５ｉ
との間の振動伝達を抑制している。

【００３０】上記ロータ１０６は、金属から成る円環状
の弾性体から構成される。このロータ１０６の内周部１
０６ｉ及びステータ１０５の外周部１０５ｏに対向する
外周部１０６ｏは厚肉であり、ロータ１０６の外周部１
０６ｏと内周部１０６ｉとの間に、円環状の薄肉中間部
１０６ｍを備え、内周部１０６ｉが上記回転軸１０４に
圧入固定される。この回転軸１０４の上部には、フラン
ジ部１０４ｆが設けられ、さらに下部には、例えばＣリ
ング等のスナップリング１０９が取り付けられており、
このスナップリング１０９と上記軸受１０７との間に、
スペーサ１１０を介して圧縮バネ１１１が介挿されてい
る。この圧縮バネ１１１とフランジ部１０４ｆによっ
て、回転軸１０４及びロータ１０６は常時下方に付勢さ
れている。

【００３１】ロータ１０６は、外周部１０６ｏにおける
上記ステータ１０５の外周部１０５ｏに対向する面の略
中央部に、幅狭円環状の凸部１０６ｐを有する。ステー
タ側弾性体１０５ｅとロータ１０６を全面接触させる
と、励振側（ステータ側弾性体）の振動が相手側（ロー
タ）に大部分伝わって進行波の変位量が減衰してしまう
が、ロータ１０６は凸部１０６ｐを有しており、圧接面
が全面接触に比して狭小にされることから、ステータ側
弾性体１０５ｅに正常な進行波を形成することができ
る。ロータ側凸部１０６ｐとステータ１０５の外周部１
０５ｏとの間には、例えば樹脂等より成る環状の緩衝摩
擦部材１１２が介在し、緩衝摩擦部材１１２はこれらと
圧接状態にある。すなわち、ロータ側凸部１０６ｐは、
圧縮バネ１１１の弾性力によって緩衝摩擦部材１１２を
介してステータ１０５の外周部１０５ｏを押圧してい
る。

【００３２】以上が超音波モータ本体１０１の構成であ
り、当該超音波モータ本体１０１の駆動を行う駆動回路
１０２に対して前述した積層型圧電素子２のｓｉｎ側電
極部及びｃｏｓ側電極部が接続されている。この駆動回
路１０２は、グランド（ＧＮＤ）と積層型圧電素子２の
ｓｉｎ側電極部との間に正弦波電圧信号（ｓｉｎ波電圧
信号）を印加し、グランドとｃｏｓ側電極部との間にこ
れと電気角で９０°の位相差を有する正弦波電圧信号
（ｃｏｓ波電圧信号）を同時に印加する。この時、印加
される電圧信号の周波数は、ステータ１０５自身が最も
共振する周波数（共振周波数）若しくはその近傍の周波
数である。

【００３３】このような周波数の信号が積層型圧電素子
２に印加されると、積層型圧電素子２が振動して、ステ
ータ１０５の外周部１０５ｏの表面に、位相の異なる二
つの定在波が発生することになる。この二つ定在波のう
ち一つの定在波は、積層型圧電素子２の円周方向に隣り
合う各領域の境界で節となり、振幅がゼロとなる。ま
た、この定在波は、二つの境界の中間地点で腹となり、
振幅が最大になる。同時に、他方の定在波は、各領域の
境界において腹となり、振幅が最大になる。そして、こ
れら二つの定在波が合成されることにより、外周部１０
５ｏの表面を円周方向に進む進行波が発生する。

【００３４】進行波が発生すると、ステータ１０５の外
周部１０５ｏの表面上の微小領域各点は、進行波の進行
方向及びステータ側弾性体１０５ｅの厚み方向で規定さ
れる平面内で、上記進行波の進行方向とは逆回りの楕円
運動を行う。この楕円運動による駆動力は、当該ステー
タ１０５の外周部１０５ｏに圧接する緩衝摩擦部材１１
２を介して、正確にロータ側凸部１０６ｐに摩擦伝達さ
れる。これにより、ロータ１０６は、進行波の進行方向
とは逆方向に回転する。この時、緩衝摩擦部材１１２に
より、異音（囓り音）の発生が防止されると共に圧接部
の耐久性が向上される。また、印加電圧の位相を逆にす
れば、進行波の進行方向が逆となり、ロータ１０６も上
記回転方向とは逆方向に回転する。

【００３５】ここで、特に、本実施形態における超音波
モータに備えられた積層型圧電素子２は、図２を用いて
説明したように、第１スルーホール１２ａ及び第２スル
ーホール１２ｂリング状圧電素子４ａ〜４ｅの各領域６
ａ〜ｊのリング中心近傍に設けられているため、リング
中心近傍よりも振動の大きな外周部分における分極され
た範囲、即ち、外周部分の振動する範囲が、第１スルー
ホール１２ａや第２スルーホール１２ｂが配置されない
分だけ広くなり、積層型圧電素子の振動の低下が抑制さ
れ、ひいては、ステータ１０５表面の変位量の減衰も防
止される。

【００３６】さらに、第１スルーホール１２ａ又は第２
スルーホール１２ｂが各領域６ａ〜ｊの一端又は両端、
即ち、各領域の境界近傍に穿設されているため、第１ス
ルーホール１２ａ及び第２スルーホール１２ｂは、積層
型圧電素子２に交流電圧を印加した場合に発生する二つ
の定在波の内、一つの定在波の節に相当する位置近傍に
位置することになる。このため、定在波の振幅が大きな
位置にスルーホールを設けた場合と比較して、スルーホ
ールが設けられた部分の定在波の振幅変化は小さく、積
層型圧電素子２、さらには、ステータ１０５表面の波形
の乱れが低減される。尚、一方の定在波の節に相当する
位置にスルーホールがあるとき、このスルーホールは、
他方の定在波の腹に相当する位置にあるため、スルーホ
ールは、いずれかの定在波の腹又は節に相当する位置の
近傍にあれば良いことになる。

【００３７】次に、本発明に係る超音波モータの第２実
施形態について説明する。本実施形態の超音波モータで
は、ロータを弾性体で構成すると共に、ステータのみな
らず当該ロータの裏面にも積層型圧電素子２を固定し、
この積層型圧電素子２に、第１実施形態で説明したよう
な位相の異なる２相の信号を印加することにより、ロー
タ表面にも円周方向に進む進行波を発生させる。そし
て、このロータ表面に発生した進行波と前述のステータ
表面に発生した進行波を利用して、ロータを回転駆動す
るものである。

【００３８】本実施形態の超音波モータにおいても、ロ
ータの裏面に設けられた積層型圧電素子２のスルーホー
ルがリング状圧電素子の各領域のリング中心近傍で、且
つ、各領域の一端又は両端に位置するため、第１実施形
態の超音波モータのように、ステータ表面の変位量の減
衰を防止でき、さらには、ステータ表面の波形の乱れを
低減することができる。

【００３９】以上、本発明者によってなされた発明を実
施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施
形態に限定されるものではない。例えば、リング状圧電
素子は必ずしも５つ積み重ねる必要はなく、少なくとも
３つ積み重ねれば良い。また、１枚のリング状圧電素子
の領域数も、適宜変更することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の積層型圧
電素子によれば、波形の乱れを低減すると共に、振動の
低下を抑制することができ、さらに、この積層型圧電素
子を用い本発明の超音波モータによれば、固定子に発生
する波形の乱れを低減すると共に、変位量の減衰を防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る積層型圧電素子の全体斜視図であ
る。

【図２】積層型圧電素子の領域６₂の分解斜視図であ
る。

【図３】図２に示す積層型圧電素子のIII-III断面図で
ある。

【図４】リング状圧電素子の平面図である。

【図５】積層型圧電素子の製造工程図である。

【図６】リング状圧電素子４ａに相当するグリーンシー
トを示す図である。

【図７】積層型圧電素子を用いた超音波モータの断面図
である。

【符号の説明】

２…積層型圧電素子、４ａ〜４ｅ…リング状圧電素子、
６₁〜６₁₀…領域、８ａ，８ｂ…外部電極、１０…非導
電部、１２ａ…第１スルーホール、１２ｂ…第２スルー
ホール、１６ａ〜１６ｄ…内部電極。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円周方向に複数の領域に分割されると共
に、左右に隣り合う当該領域の厚さ方向の分極が互いに
逆向きのリング状圧電素子が、上下に対向する前記領域
の厚さ方向の分極が互いに逆向きになるように内部電極
膜を介して少なくとも三枚積み重ねられて成る積層体
と、当該積層体の最上面及び最下面に設けられた外部電
極膜とを備え、前記上面の外部電極膜と一部の前記内部
電極膜、前記下面の外部電極膜と他の前記内部電極膜と
が、前記積層体の厚さ方向に穿設されたスルーホール内
のスルーホール電極によって互いに導通される積層型圧
電素子において、前記スルーホールは、前記リング状圧電素子の前記各領
域のリング中心近傍で、且つ、前記各領域の一端又は両
端近傍に位置することを特徴とする積層型圧電素子。
【請求項２】請求項１記載の積層型圧電素子を弾性体
の裏面に設けて成る振動体を、固定子として備えたこと
を特徴とする超音波モータ。
【請求項３】請求項１記載の積層型圧電素子を弾性体
の裏面に設けて成る振動体を、固定子及び移動子として
備えたことを特徴とする超音波モータ。
【請求項４】前記スルーホールは、交流電圧を印加す
ることにより前記積層型圧電素子に発生する二つの定在
波のうち一つの定在波の節に相当する位置の近傍に設け
られていることを特徴とする請求項２又は請求項３記載
の超音波モータ。