JPS61180582A - 圧電形超音波モ−タ - Google Patents
圧電形超音波モ−タInfo
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- JPS61180582A JPS61180582A JP60020485A JP2048585A JPS61180582A JP S61180582 A JPS61180582 A JP S61180582A JP 60020485 A JP60020485 A JP 60020485A JP 2048585 A JP2048585 A JP 2048585A JP S61180582 A JPS61180582 A JP S61180582A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric
- piezoelectric vibrator
- vibrator
- ultrasonic motor
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- 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.)
- Pending
Links
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Classifications
-
- 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
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
この発明は弾性振動子に進行弾性波を発生させ、該進行
弾性波によって摺動体を駆動させる超音波モータに関す
る。
弾性波によって摺動体を駆動させる超音波モータに関す
る。
［発明の技術的背景とその問題点］
超音波モータは超音波の進行弾性波を伝える圧電振動子
を有する弾性体と、該弾性体に加圧接触した摺動体から
なり、圧電振動子は超音波周波数の駆動信号を発生する
駆動電源に接続される。第４図は前記のごとき超音波モ
ータの原理図を示したものであるが、弾性体（１）に進
行弾性波を伝播させると弾性体（１）は１波長毎に頂点
（２）を有する。このような弾性体（１）上に摺動体（
３）を加圧接触させ、頂点（２）で・接触すると該頂点
（２）は弾性波の進行方向とは逆まわりの質点運動をし
ているために摺動体（３）は矢印方向に移動する。また
第５図は弾性体（１）に超音波の進行波を発生させるた
めの原理図であるが、圧電振動子（４）は弾性体（１）
上に効率よく弾性波を発生させることができる間隔をお
いて弾性体（１）に取り付ける。該圧電振動子（４）は
隣り合った圧電振動子（４）を９０度位相の異なった信
号で駆動することにより、第５図と関連させて第６図に
示すような時間に応じた振動状態が得られるので、弾性
波は矢印で示した右方向に進行し、前記弾性体（１）に
加圧接触した摺動体（３）は左方向に進むことになる。
を有する弾性体と、該弾性体に加圧接触した摺動体から
なり、圧電振動子は超音波周波数の駆動信号を発生する
駆動電源に接続される。第４図は前記のごとき超音波モ
ータの原理図を示したものであるが、弾性体（１）に進
行弾性波を伝播させると弾性体（１）は１波長毎に頂点
（２）を有する。このような弾性体（１）上に摺動体（
３）を加圧接触させ、頂点（２）で・接触すると該頂点
（２）は弾性波の進行方向とは逆まわりの質点運動をし
ているために摺動体（３）は矢印方向に移動する。また
第５図は弾性体（１）に超音波の進行波を発生させるた
めの原理図であるが、圧電振動子（４）は弾性体（１）
上に効率よく弾性波を発生させることができる間隔をお
いて弾性体（１）に取り付ける。該圧電振動子（４）は
隣り合った圧電振動子（４）を９０度位相の異なった信
号で駆動することにより、第５図と関連させて第６図に
示すような時間に応じた振動状態が得られるので、弾性
波は矢印で示した右方向に進行し、前記弾性体（１）に
加圧接触した摺動体（３）は左方向に進むことになる。
また隣り合った圧電振動子（４）を駆動する位相を＋９
０度にするか、−９０度にするかで弾性波の進行方向は
逆になる。摺動体（３）の゛速度はＶ−２πｆｕで表わ
され、周波数ｆと縦方向振＠Ｕに比例するが、摺動体（
３）は摩擦力で駆動されるものであるから横方向振幅Ｗ
にも依存し、結局摺動体（３）の速度は摺動体（３）の
質点の楕円運動の大きさに比例する。以上のことから摺
動体（３）の速度は圧電振動子（４）の振幅に比例し圧
電振動子（４）を駆動する電圧振幅に比例する。
０度にするか、−９０度にするかで弾性波の進行方向は
逆になる。摺動体（３）の゛速度はＶ−２πｆｕで表わ
され、周波数ｆと縦方向振＠Ｕに比例するが、摺動体（
３）は摩擦力で駆動されるものであるから横方向振幅Ｗ
にも依存し、結局摺動体（３）の速度は摺動体（３）の
質点の楕円運動の大きさに比例する。以上のことから摺
動体（３）の速度は圧電振動子（４）の振幅に比例し圧
電振動子（４）を駆動する電圧振幅に比例する。
一方、圧電振動子（４）を構成する圧電素子の厚さ方向
変位Δｔは厚み方向の変位に関する圧電定数をｄ３３．
電界Ｅ、素子厚みｔ、電圧ＶとするとΔｔ＝ｄ −Ｅ
−ｔ＝ｄ −Ｖで表わされるので駆動電圧を一定にし
て変位を大きくとるには並列接続した圧電素子をｎ枚積
層することによって機械的に直列とし、素子全体の変位
量ΔＬをΔＬ＝ｎ−Δｔ＝ｎ ａ ｔ−ｄ −Ｅ＝ｚ
−ｄ３３”Ｅの変位量とすることができる。しかし小形
化。
変位Δｔは厚み方向の変位に関する圧電定数をｄ３３．
電界Ｅ、素子厚みｔ、電圧ＶとするとΔｔ＝ｄ −Ｅ
−ｔ＝ｄ −Ｖで表わされるので駆動電圧を一定にし
て変位を大きくとるには並列接続した圧電素子をｎ枚積
層することによって機械的に直列とし、素子全体の変位
量ΔＬをΔＬ＝ｎ−Δｔ＝ｎ ａ ｔ−ｄ −Ｅ＝ｚ
−ｄ３３”Ｅの変位量とすることができる。しかし小形
化。
省エネルギー化などの要求により圧電振動子（４）の駆
動電圧を下げる要請はあるが、変位量を維持したまま電
圧を下げようとすると、変位量は電界に比例するので電
界Ｅを一定に保つため圧電素子（圧電素子を複数枚積層
したものが圧電振動子である。）１枚当たりの厚みを薄
くして積層数を増加させなければならない。しかし、圧
電素子の厚さは製作上の限度があり、また超音波モータ
に使用する圧電振動子の変位は０．１〜１ｏ数μｍと比
較的大きいので、駆動によって圧電素子自体に発生する
応力で破壊することも多く、低電圧駆動はきわめて困難
な問題であった。
動電圧を下げる要請はあるが、変位量を維持したまま電
圧を下げようとすると、変位量は電界に比例するので電
界Ｅを一定に保つため圧電素子（圧電素子を複数枚積層
したものが圧電振動子である。）１枚当たりの厚みを薄
くして積層数を増加させなければならない。しかし、圧
電素子の厚さは製作上の限度があり、また超音波モータ
に使用する圧電振動子の変位は０．１〜１ｏ数μｍと比
較的大きいので、駆動によって圧電素子自体に発生する
応力で破壊することも多く、低電圧駆動はきわめて困難
な問題であった。
［発明の目的］
この発明は超音波モータに使用する圧電振動子の駆動電
圧を低くすることを目的とし、これによって駆動電源や
超音波モータ自体の小形化を図り、信頼性の向上、低価
格化、取扱いの簡易化による応用範囲の拡大などを実現
しようとするものである。
圧を低くすることを目的とし、これによって駆動電源や
超音波モータ自体の小形化を図り、信頼性の向上、低価
格化、取扱いの簡易化による応用範囲の拡大などを実現
しようとするものである。
［発明の概要］
この発明になる圧電形超音波モータは、圧電振動子によ
って発生させた進行弾性波で摺動体を駆動する超音波モ
ータにおいて、前記圧電振動子が電極を印刷したグリー
ンシートを１層以上積層し焼結したものからなることを
特徴とするものである。
って発生させた進行弾性波で摺動体を駆動する超音波モ
ータにおいて、前記圧電振動子が電極を印刷したグリー
ンシートを１層以上積層し焼結したものからなることを
特徴とするものである。
［発明の実施例］
Ｐｂ、ＭＱ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉなどの元素からなる圧電
性セラミックの粉末を有機バインダおよび可塑材ととも
に有機溶剤中に分散させ、得られた泥漿をドクターブレ
ード法によって数１０μｍ〜数１００μｍのグリーンシ
ートを形成し、片面にＡＱ−ＰＣＩなどの金属ペースト
を印刷したのち所要枚数積層して密着して切断する。こ
のように積層されたグリーンシートを焼結した圧電セラ
ミック素子を第１図に示すように圧電振動子（１１）と
して使用するが、層の厚さを非常に薄くできること、お
よび積層数を数１０〜１ｏｏ層以上と太き（することが
できるので低電圧での駆動が可能で、しかも大きな変位
を得ることができる。なお第１図において（１２）は弾
性体、 （１３）は摺動体、 （１４）は摩擦材であり
、第２図は変位量を一定としたときのＰＺＴを使用し前
記ｄ３３−４ｏｏ×１Ｏ−１２ＴｒＬ／Ｖの特性を有す
る圧電振動子（１１）の積層数と駆動電圧との関係を示
したものであるが、他の材料からなる圧電振動子でも同
様の特性傾向を示す。
性セラミックの粉末を有機バインダおよび可塑材ととも
に有機溶剤中に分散させ、得られた泥漿をドクターブレ
ード法によって数１０μｍ〜数１００μｍのグリーンシ
ートを形成し、片面にＡＱ−ＰＣＩなどの金属ペースト
を印刷したのち所要枚数積層して密着して切断する。こ
のように積層されたグリーンシートを焼結した圧電セラ
ミック素子を第１図に示すように圧電振動子（１１）と
して使用するが、層の厚さを非常に薄くできること、お
よび積層数を数１０〜１ｏｏ層以上と太き（することが
できるので低電圧での駆動が可能で、しかも大きな変位
を得ることができる。なお第１図において（１２）は弾
性体、 （１３）は摺動体、 （１４）は摩擦材であり
、第２図は変位量を一定としたときのＰＺＴを使用し前
記ｄ３３−４ｏｏ×１Ｏ−１２ＴｒＬ／Ｖの特性を有す
る圧電振動子（１１）の積層数と駆動電圧との関係を示
したものであるが、他の材料からなる圧電振動子でも同
様の特性傾向を示す。
このことから、例えば厚さ６ｍのＰＺＴ圧電素子を２枚
積層した圧電振動子を２００Ｖで駆動したときと同じ特
性を得るのには、１００μｍの厚さを有するグリーンシ
ートを６０層積層した圧電振動子を用いた場合の駆動電
圧は１２Ｖであり、駆動電圧の著しい低電圧化を図るこ
とができる。
積層した圧電振動子を２００Ｖで駆動したときと同じ特
性を得るのには、１００μｍの厚さを有するグリーンシ
ートを６０層積層した圧電振動子を用いた場合の駆動電
圧は１２Ｖであり、駆動電圧の著しい低電圧化を図るこ
とができる。
また第３図に示すように円環状の積層体からなり、円環
方向に区分された電極を設けた圧電振動子（２１）を使
用しても同様の効果を得ることができる。
方向に区分された電極を設けた圧電振動子（２１）を使
用しても同様の効果を得ることができる。
［発明の効果］
この発明によれば、駆動電圧を低くすることができるの
で、超音波モータの小形化、低価格化。
で、超音波モータの小形化、低価格化。
取扱いの簡易化によって応用範囲を拡大し、工業的価値
の高いモータを提供することができる。
の高いモータを提供することができる。
第１図〜第３図は本発明の実施例を示し、第１図は超音
波モータの構成を示す分解図、第２図は圧電振動子の積
層数と駆動電圧との関係を示す特作図、第３図は超音波
モータの他の実施例を示す分解図、第４図は圧電形超音
波モータの原理を示す説明図、第５図は圧電形超音波モ
ータの駆動原理を示す説明図、第６図は弾性体の時間的
な振動状態を示す曲線図である。 （１１）・・・・・・圧電振動子 （１２）・・・・・・弾性体 （１３）・・・・・・摺動体 （１４）・・・・・・摩擦材 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社
波モータの構成を示す分解図、第２図は圧電振動子の積
層数と駆動電圧との関係を示す特作図、第３図は超音波
モータの他の実施例を示す分解図、第４図は圧電形超音
波モータの原理を示す説明図、第５図は圧電形超音波モ
ータの駆動原理を示す説明図、第６図は弾性体の時間的
な振動状態を示す曲線図である。 （１１）・・・・・・圧電振動子 （１２）・・・・・・弾性体 （１３）・・・・・・摺動体 （１４）・・・・・・摩擦材 特 許 出 願 人 マルコン電子株式会社
Claims (1)
- （１）圧電振動子によつて発生させた進行弾性波で摺動
体を駆動する超音波モータにおいて、前記圧電振動子が
電極を印刷したグリーンシートを１層以上積層し焼結し
たものからなることを特徴とする圧電形超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60020485A JPS61180582A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 圧電形超音波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60020485A JPS61180582A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 圧電形超音波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61180582A true JPS61180582A (ja) | 1986-08-13 |
Family
ID=12028435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60020485A Pending JPS61180582A (ja) | 1985-02-04 | 1985-02-04 | 圧電形超音波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61180582A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63290174A (ja) * | 1987-05-20 | 1988-11-28 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 回転駆動体 |
| JPS6477483A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-23 | Nec Corp | Ultrasonic motor |
| US4854424A (en) * | 1987-04-17 | 1989-08-08 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Piezoelectric brake device |
| US4860859A (en) * | 1987-04-17 | 1989-08-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Brake device |
| US5006749A (en) * | 1989-10-03 | 1991-04-09 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for using ultrasonic energy for moving microminiature elements |
| US5451827A (en) * | 1993-03-12 | 1995-09-19 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor having a supporting member |
| US5719462A (en) * | 1993-02-05 | 1998-02-17 | Nikon Corporation | Ultrasonic motor having improved stator |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996881A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-04 | Toshio Sashita | 平板型超音波モータ装置 |
-
1985
- 1985-02-04 JP JP60020485A patent/JPS61180582A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5996881A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-06-04 | Toshio Sashita | 平板型超音波モータ装置 |
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