JPH11332265A - 圧電モ―タ - Google Patents

圧電モ―タ

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JPH11332265A
JPH11332265A JP11106393A JP10639399A JPH11332265A JP H11332265 A JPH11332265 A JP H11332265A JP 11106393 A JP11106393 A JP 11106393A JP 10639399 A JP10639399 A JP 10639399A JP H11332265 A JPH11332265 A JP H11332265A
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JP
Japan
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piezoelectric
piezoelectric element
motor
plane
vibration
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Application number
JP11106393A
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English (en)
Inventor
Norbert Dettmann
デットマン ノルベルト
Gerhard Diefenbach
ディーフェンバッハ ゲルハルト
Franz-Josef Kueppers
キュッペルス フランツ−ヨゼフ
Christian Dr Reichinger
ライヒンゲル クリスティアン
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
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Publication date
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    • 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

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加速方向（ｘ）に力を伝達する加速部材
（２）を支持する立方形圧電素子（１）を有する既知の
モータの欠点を改善すること及び、特に、効率を増大す
ることが本発明の目的である。既知のモータにおいて
は、振動の平面（ｘ／ｙ平面）に置かれ且つ加速方向
（ｘ）に対して垂直な方向に、前記圧電素子（１）上に
予荷重力を及ぼす４個の抑制素子により、前記圧電素子
（１）が抑制されていたため、その摩擦力にＱ因子及び
従ってモータの出力を低減していた。 【解決手段】 圧電素子（１）が予荷重無しで、すなわ
ち加速方向（ｘ）に対して垂直な方向（ｙ、ｚ）におい
て最大限の摺動性を有する抑制素子（２０、２１、２
２、２３）によって抑制される。好適には、そのような
モータは、特に回転できるアーム上又は移し得る摺動物
上で読取／書込ユニットを駆動するために、駆動装置に
用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、振動の平面内で圧
電素子の振動を励起するための手段を有する立方形圧電
素子を有するモータであって、前記圧電素子の加速方向
に対して垂直に延びている前記圧電素子の境界面が、前
記の加速方向に力を伝達するための加速部材を支持し、
前記最初に述べた境界表面と対向する境界表面が予荷重
素子を支持するモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】そのようなモータは、例えば、欧州特許
公開明細書EP-A 755 054号から既知である。そのような
モータは、例えば、読取／書込ヘッドを支持するアーム
が上に取り付けられている軸を駆動するためのＣＤ駆動
装置に用いられ、そのアームは半径方向にそのＣＤ上を
動かされねばならない。矩形板の形をとる圧電素子は、
力がそれにより加速方向に前記軸へ伝達され得る加速部
材を有し、その結果としてその軸が駆動される。圧電素
子は、その圧電素子が加速方向がその方向にある振動の
平面内で振動し、加速部材が楕円の曲線に従って動くよ
うな方法で構成され且つそのような方法で付勢される。
【０００３】その既知のモータにおいては、圧電素子が
４個の抑制素子によって取り付けられ、２個の硬い抑制
素子がその圧電素子の第一境界表面上で働き、その表面
が振動の平面と垂直に且つ加速方向と平行に延び、且つ
２個の弾性抑制素子が対向する境界表面上に働く。その
弾性抑制素子が、振動の平面に垂直な方向で比較的薄い
圧電素子が加速方向と垂直又は平行な軸線の周りで回転
を実行でき得ず、且つそれによりそれの位置を変え得な
いことを保証するために、その圧電素子とモータハウジ
ングとの間に予荷重を与える。しかしながら、その弾性
抑制素子もまた全部の抑制素子と圧電素子との間に摩擦
力を生じて、その摩擦力がＱ因子及び従ってモータの出
力を低減する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の欠点に対して既
知のモータを改善すること及び、特に、効率を増大する
ことが本発明の目的である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項１に
定義されたモータにより達成される。圧電素子の振動品
質及び、従って、そのようなモータの出力は、たとえそ
の圧電素子が抑制されたとしても、この抑制が最大限の
摺動性により、且つ加速方向に垂直な方向にその圧電素
子へ加えられる予荷重力なしで達成され得ることで、増
大され得る。最大限の摺動性による抑制の場合には、振
動品質に影響し得る摩擦力はその圧電素子と抑制素子と
の間に生じ得ない。かくして、本発明によると、抑制素
子が、振動の平面内、振動の平面の外側でもまた（例え
ば振動の平面に対して垂直な平面内又は振動の平面に対
して傾けられた平面内）、又は複数のそのような平面内
にも置かれ得る。絶対必要なことは、最大限の摺動性に
より、且つ加速方向に対して垂直な方向に加えられる予
荷重力なしに、抑制が達成されるという抑制素子の特性
である。
【０００６】抑制素子の好都合な形が請求項２〜５に定
義されれており、特に有利な形は請求項２に定義されて
いる。請求項２に定義された実施例においては、既知の
モータに用いられる抑制素子が完全に無しですまされて
しまって、且つこれらの代りに抑制素子が振動の平面と
平行に延びる圧電素子の境界表面上に配設され、それら
の抑制素子は、振動の平面における加速方向と垂直又は
平行に延びる軸線の周りで、その圧電素子が回転される
のを特に防止する。
【０００７】請求項６〜８に定義されたモータの別の変
形が、モータがより少なく且つ簡単に製造できる部品の
使用により、より簡単で且つより安価な方法で製造され
ることを可能にする。圧電素子の制御電極上への電気的
接続部の取り付けはそれで単純化され得る。
【０００８】そのようなモータは、加速方向に対して垂
直な方向に可動素子を動かす目的のため、または振動の
平面に垂直に向けられている回転の軸線の周りで回転で
きる素子を駆動するために用いられ得る。可能な用途
は、例えば読取ユニットと書込ユニットとの両方又はい
ずれか一方のための駆動機構において、特に、光学ユニ
ットが最大限の速度により、且つ最小限の空間とこのた
めに要求される力とにより、半径方向に光学データ担体
上を動かされねばならない、ＣＤ又はＤＶＤのような光
学駆動装置においてである。その他の可能な用途は、慣
習的な電動機により発生される磁界が、例えば医療用途
（例えば、核スピントモグラフィーにおける）における
ような、装置の正しい動作に影響し得る、あるいはその
ような磁界が、例えば髭剃りにおけるように、他の理由
のために望ましくない、すべての状態である。
【０００９】
【発明の実施の形態】さて、本発明を図面を参照しても
っと詳細に説明しよう。
【００１０】図１Ａは、第一境界表面１０上に加速部材
２を支持し、その第一境界表面１０と向かい合った、第
２境界表面９上に予荷重素子３、例えば加速する方向
（＝ｘ方向）にモータハウジング８に対して圧電素子１
を推進するばねを支持する圧電素子１を有する既知のモ
ータを示している。２個の弾性抑制素子４、５がモータ
ハウジング８と圧電素子１の境界表面１５との間に挿入
されて且つｙ方向に予荷重力を発生している。２個の硬
い抑制素子６、７がモータハウジング８と対向する境界
表面１６との間に挿入されている。圧電素子１の上側表
面１７は４個の平らな制御電極１１、１２、１３、１４
を支持し、且つ圧電素子１の対向する下側表面は共通基
準電極（図示せず）を支持している。制御電極１１、１
２、１３、１４の下の圧電素子１の分極の方向はいたる
ところ同じである。制御手段（図示せず）の助けによ
り、圧電素子１が振動の面(ｘ／ｙ平面)内で振動するよ
うな方法で、圧電素子１が制御電極１１、１２、１３、
１４を介して駆動されて、その振動は（それぞれ、ｘ方
向とｙ方向における）二つの直交波の重畳である。適切
な制御と圧電素子１の寸法の適切な選択とにより、それ
ら二つの直交波共振周波数が、双方の波が適切な振幅と
所望の位相関係とにより励起されるような、且つ加速部
材２が、例えばｘ／ｙ平面内の曲線に従って、特に主軸
が、例えばｘ軸に対して３０°の角を形成する楕円の曲
線Ｅに従って動き、且つ従って素子１９に対する当接に
よりｙ方向に素子１９を動かすような方法で調節され得
る。
【００１１】図１Ｂは、前記の抑制素子４、５、６、７
の代りに、ｚ方向に延びる硬い抑制素子２０、２１、２
２、２３を具えている本発明によるモータを示してい
る。これらの素子はｚ方向に圧電素子１を単に抑制する
が、この圧電素子へ加えられている力を予荷重すること
はない。しかしながら、ｙ方向に向けられた軸線の周り
と、ｘ方向に向けられた軸線の周りとのその圧電素子１
の回転が抑制され、そのことは図１Ａに示された既知の
装置においては、弾性抑制素子４、５を用いて予荷重す
ることにより解決されていた。それらの抑制素子２０、
２１、２２、２３が（ｙ方向における）この圧電素子１
のほとんど全部の幅にわたって延びる場合でさえも、抑
制は摺動できる様式で達成されるので、ほとんどいかな
る摩擦力もそれらの抑制素子２０、２１、２２、２３と
その圧電素子１のそれぞれの境界表面１７及び１８との
間の接触する場所においては生じない。この結果とし
て、より高い共振品質が達成されるので、本発明による
モータの効率は明らかに高く、且つ必要なら、このモー
タの運転に必要な電圧が低減され得る。
【００１２】図１Ｃ及び１Ｄは、そのモータがその圧電
素子１の縦方向ｘにおいて動作する場合における、それ
ぞれ、ｘ方向とｙ方向とでの二つの直交波の振幅波形を
表現している。図１Ｃは横波の波形を示し、図１Ｄは縦
波の波形を示している。これらの二つの波の重畳が、前
述のように、加速部材２がそれに沿って動く楕円の曲線
を生じる。既知のモータと本発明によるモータとの双方
において、抑制素子が振動節Ａに、すなわちこの波がｙ
方向において零点を有するｘ方向における場所に配設さ
れている。しかしながら、このモータの運転中はｘ方向
における振動節の位置は変わる。既知の装置において
は、この動きが弾性抑制素子４、５によって弾性抑制の
結果として課され、それが効率損失へ導くのに対して、
本発明による装置においては、この動きが抑制素子２
０、２１、２２、２３の摺動形態によって課されず、且
つ従ってそのモータのより高い効率が得られることを可
能にする。
【００１３】ｚ方向において抑制素子２０、２１、２
２、２３を有する、図１Ｂに示された実施例において
は、１個又は複数個の付加的な停止素子が設けられても
よく、それらの素子がｙ方向における圧電素子１の暴走
を制限する。図１Ｂに示された実施例に対する代案とし
て、本発明の一実施例は、ｚ方向において硬い４個の抑
制素子２０、２１、２２、２３の代りに、ｙ方向におい
て硬い４個の抑制素子を有することが可能であり、その
場合には好適に１個又は複数個の停止素子が設けられ、
その素子がｙ方向における圧電素子の暴走を制限する。
【００１４】図２は本発明によるモータの起こり得る実
施例を示している。抑制素子２０〜２３（それらのうち
の２２、２３のみが示されている）が２個のハウジング
部分８１、８２を具えているハウジング内に一体化され
てしまった。予荷重素子３はハウジング部分８２内に挿
入されたゴム部品の形をとっている。圧電素子１の境界
表面１７及び１８は、それぞれ導体トラック箔３２及び
３３により各々覆われて、その導体トラック箔が制御電
極１１〜１４及び（図示されない）基準電極と接触手段
３４、３５への対応する導線との電気的接触を確立する
ための接触手段３４、３５を支持する。好適には、接点
３４も振動節の付近に配設され、そのことが共振品質に
対する最高値が達成されることを可能にする。しかしな
がら、図示されているように、接触点３４は、接触点３
５も置かれている、圧電素子１のほぼ中心に置かれても
よい。そのような導体トラック箔３２、３３の使用は、
基本的には可能でもある、電極へ接着されるか又ははん
だ付けされる導線の使用よりも簡単であり且つ安価であ
る。それに加えて、安定な接触を確立するために、圧電
素子１に対して導体トラック箔３２、３３を押し付ける
ための適切な圧力を加える別の圧力素子３０、３１が設
けられてもよい。
【００１５】図３は、ＣＤ駆動装置における本発明によ
るモータの使用を示している。そのような駆動装置にお
いては、読取／書込ヘッド４３、４４を支持しているア
ーム４２が、ＣＤ４１上で動かされねばならず、そのＣ
Ｄはモータ４０により駆動されている。そのアーム４２
は、回転の軸線４６の周りで回転でき且つ本発明による
モータにより駆動され得る軸４５上に取りつけられる。
この目的のために、圧電素子１がモータハウジング８内
に配設され、硬い抑制素子２０、２１、２２、２３によ
り抑制され、且つ予荷重素子３により軸４５に対して駆
り立てられる。加速素子２が圧電素子１へ加えられる駆
動に依存して、両回転方向に回転できる軸４５へ力を伝
達し、その結果として前記のアームが所望の方向にＣＤ
４１上で動かされる。
【００１６】図４は、本発明によるモータ５５を含んで
いるＣＤ駆動装置の別の実施例を示している。読取／書
込ヘッドがレンズ５０の後に置かれている。全読取／書
込ユニットが摺動部５１上に収容され、且つ本発明によ
るモータ５５によつて読取／書込ヘッドは、２個の案内
５２、５３に沿ってＣＤ４１の半径方向に直線的に動か
される。このモータ５５はＣＤ駆動装置のハウジング内
に固定的に取りつけられ、且つ加速部材２を介して摺動
部５１上で動作し且つそれによりこの摺動部を動かす。
【００１７】図５はモータ５５が摺動部５１上に配設さ
れている別の実施例を示している。加速部材２はその駆
動装置のハウジング５４の部分上で働き、且つモータ５
５と摺動部５１とが一緒に動かされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１Ａは既知のモータを示し、図１Ｂは本発
明によるモータを示し、図１Ｃ、１Ｄは本発明によるモ
ータにおいて生じる波の波形を示している。
【図２】 本発明によるモータの一実施例を示してい
る。
【図３】 本発明によるモータを含んでいるＣＤ駆動装
置を示している。
【図４】 本発明によるモータを含んでいるもう一つの
ＣＤ駆動装置を示している。
【図５】 本発明によるモータを含んでいる第３のＣＤ
駆動装置を示している。
【符号の説明】
１ 圧電素子 ２ 加速部材 ３ 予荷重素子 ４、５ 弾性抑制素子 ６、７ 硬い抑制素子 ８ モータハウジング ９ 第２境界表面 １０ 第一境界表面 １１〜１４、 平らな制御電極 １５ 境界表面 １６ 対向する境界表面 １７ 上側表面 １８ 境界表面 １９ 素子 ２０〜２３ 硬い抑制素子 ３０、３１ 別の圧力素子 ３２、３３ 導体トラック箔 ３４、３５ 接触手段 ４０ モータ ４１ ＣＤ ４２ アーム ４３、４４ 読取／書込ヘッド ４５ 軸 ４６ 回転の軸線 ５０ レンズ ５１ 摺動部 ５２、５３ 案内 ５４ 駆動装置のハウジング ５５ モータ ８１、８２ ハウジング部分 Ａ 振動節 Ｅ 楕円の曲線
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 ゲルハルト ディーフェンバッハ ドイツ連邦共和国 52080 アーヘン カ ルクベルクシュトラーセ 194 (72)発明者 フランツ−ヨゼフ キュッペルス ドイツ連邦共和国 52146 ヴュルセレン ミッテルシュトラーセ 64 (72)発明者 クリスティアン ライヒンゲル ドイツ連邦共和国 42477 アルスドルフ フォスプフェドーヒェン ６

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 振動の平面（ｘ／ｙ平面）内で圧電素子
    （１）の振動を励起するための手段（３、１１、１２、
    １３、１４）を有する立方形圧電素子（１）を有するモ
    ータであって、前記圧電素子（１）の加速方向（ｘ）に
    対して垂直に延びている前記圧電素子（１）の境界表面
    （１０）が、前記の加速方向（ｘ）に力を伝達するため
    の加速部材（２）を支持し、且つ前記の最初に述べた境
    界表面と対向する境界表面（９）が予荷重力を加えるた
    めの予荷重素子（３）を支持するモータにおいて、 前記圧電素子が、抑制素子（２０、２１、２２、２３）
    によって予荷重することなく、加速方向（ｘ）に対して
    垂直な方向（ｙ、ｚ）に抑制されることを特徴とする圧
    電モータ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電モータにおいて、振
    動の平面（ｘ／ｙ平面）に対して平行に延びる前記圧電
    素子（１）の境界表面（１７、１８）の各々が、少なく
    とも２個の硬い抑制素子（２０、２１、２２、２３）を
    支持していることを特徴とする圧電モータ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の圧電モータにおいて、前
    記抑制素子（２０、２１、２２、２３）が前記圧電素子
    （１）の幅のほぼ両端間にわたって延在していることを
    特徴とする圧電モータ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の圧電モータにおいて、振
    動の平面（ｘ／ｙ平面）に対して垂直に且つ加速方向
    （ｘ）に対して平行に延びる前記圧電素子（１）の境界
    表面（１５、１７）の各々が、少なくとも２個の硬い抑
    制素子を支持していることを特徴とする圧電モータ。
  5. 【請求項５】 請求項１記載の圧電モータにおいて、前
    記抑制素子（２０、２１、２２、２３）が前記圧電素子
    （１）の横波の振動節（Ａ）に置かれ、該横波は加速方
    向（ｘ）に動くことを特徴とする圧電モータ。
  6. 【請求項６】 請求項１記載の圧電モータにおいて、前
    記抑制素子（２０、２１、２２、２３）が前記圧電素子
    （１）を収容するハウジング（８；８１、８２）内に一
    体化されてしまったことを特徴とする圧電モータ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載の圧電モータにおいて、前
    記予荷重素子（３）と前記圧電素子（１）のための接触
    素子（３４、４５）との双方又はいずれか一方が前記ハ
    ウジング（８；８１、８２）内に一体化されてしまった
    ことを特徴とする圧電モータ。
  8. 【請求項８】 請求項１記載の圧電モータにおいて、振
    動の平面（ｘ／ｙ平面）に対して平行に延びる境界表面
    （１７）上に前記圧電素子（１）が４個の制御電極（１
    １、１２、１３、１４）を支持すること及び、前記制御
    電極（１１、１２、１３、１４）のための４個の接触素
    子（３４）が前記圧電素子（１）の加速方向（ｘ）に動
    く横波の振動節（Ａ）に実質的に置かれるか、あるいは
    前記圧電素子（１）の境界表面（９、１０）間のほぼ中
    間に置かれることを特徴とする圧電モータ。
  9. 【請求項９】 加速方向（ｘ）に対して垂直な方向
    （ｙ）に素子（１９）を駆動するか又は振動の平面（ｘ
    ／ｙ平面）に対して垂直に延びる回転の軸線（４６）の
    周りで回転できる素子（４２）を駆動するための請求項
    １に記載されたモータの使用。
  10. 【請求項１０】 特にＣＤ又はＤＶＤのような光学デー
    タ担体である、データ担体から情報を読み取ることと、
    データ担体へ情報を書き込むこととの、両方又はいずれ
    か一方のための、読取ユニットと書込ユニットとの両方
    又はいずれか一方（４３、４４）を含んでいる駆動装置
    において、前記の読取ユニットと書込ユニットとの両方
    又はいずれか一方（４３、４４）を駆動するために前記
    の駆動装置が請求項１記載のモータを含んでいることを
    特徴とする駆動装置。
JP11106393A 1998-04-17 1999-04-14 圧電モ―タ Pending JPH11332265A (ja)

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