JPS6152164A - 片持梁状超音波楕円振動子 - Google Patents
片持梁状超音波楕円振動子Info
- Publication number
- JPS6152164A JPS6152164A JP59172430A JP17243084A JPS6152164A JP S6152164 A JPS6152164 A JP S6152164A JP 59172430 A JP59172430 A JP 59172430A JP 17243084 A JP17243084 A JP 17243084A JP S6152164 A JPS6152164 A JP S6152164A
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- JP
- Japan
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- cantilever beam
- vibration
- cantilever
- ultrasonic
- bending
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- Pending
Links
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- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
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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
- H02N2/103—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
- 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
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】
〔産業上の利用分野および発明の目的〕本発明は超音波
振動子の改良に係り、圧電振動子を用いた超音波振動子
の端面に強力な楕円モードの超音波振動を発生する効率
に優れ、圧着された物体に強力な回転トルクを与えるこ
とのできる超音波振動子を提供することを目的とする。
振動子の改良に係り、圧電振動子を用いた超音波振動子
の端面に強力な楕円モードの超音波振動を発生する効率
に優れ、圧着された物体に強力な回転トルクを与えるこ
とのできる超音波振動子を提供することを目的とする。
従来の超音波振動子は超音波加工あるいは水中超音波の
振動源として、また近頃では医療の方面にも利用されて
いるが、用いられている振動子の振動は縦モードが殆ん
どである。最近、圧電体を用いた超音波モータが開発さ
れ注目されているが超音波発生源には従来の縦振動子が
使われている。
振動源として、また近頃では医療の方面にも利用されて
いるが、用いられている振動子の振動は縦モードが殆ん
どである。最近、圧電体を用いた超音波モータが開発さ
れ注目されているが超音波発生源には従来の縦振動子が
使われている。
しかし、ロータを回転させるには縦振動を回転トルクに
変えねばならず、そのため不都合を来たすことが多い。
変えねばならず、そのため不都合を来たすことが多い。
回転トルクの発生には超音波の楕円振動を用いるのが最
良だが、楕円振動モードの超音波振動子は残念ながら見
当らない。これは従来の用途には楕円運動が強く求めら
れていなかったことによるものと考えられるが、圧電モ
ータを実期化するには超音波の楕円振動子が不可欠であ
り、その開発が強く要望されている。
良だが、楕円振動モードの超音波振動子は残念ながら見
当らない。これは従来の用途には楕円運動が強く求めら
れていなかったことによるものと考えられるが、圧電モ
ータを実期化するには超音波の楕円振動子が不可欠であ
り、その開発が強く要望されている。
この発明は上述した従来技術の欠点を解消するもので、
片持梁の屈曲振動を基本とした強力超音波振動子によっ
て、前述の目的を達成したものである。さらに詳述する
ならば、片持梁の固定端部に圧電厚み振動子をボルト締
め固定することにより、片持梁に縦振動と屈曲振動とを
同時に発生させ、その結果片持梁の自由端面が梁の長さ
方向と梁の屈曲振動の方向とを含む面内において楕円状
の振動をすることを特徴とするものである。
片持梁の屈曲振動を基本とした強力超音波振動子によっ
て、前述の目的を達成したものである。さらに詳述する
ならば、片持梁の固定端部に圧電厚み振動子をボルト締
め固定することにより、片持梁に縦振動と屈曲振動とを
同時に発生させ、その結果片持梁の自由端面が梁の長さ
方向と梁の屈曲振動の方向とを含む面内において楕円状
の振動をすることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。
第１図ないし第３図は本発明の片持梁状超音波楕円振動
子の一実施例を示したものであり、第１図は正面図、第
２図は側面図、第３図は平面図である。これらの図を比
較すると、本発明の骨子をなす片持梁１の形状が良くわ
かる。
子の一実施例を示したものであり、第１図は正面図、第
２図は側面図、第３図は平面図である。これらの図を比
較すると、本発明の骨子をなす片持梁１の形状が良くわ
かる。
すなわち片持梁１は直径６５朋、厚さ９間の円形状台部
１２ の上に厚さ７ ｍｓ、幅３５間、高さ１０門の
梁部１１ が逆Ｔ字状に直立した形状のアルミニウム
の部品である。これを励振する圧電〃み振動子３１
および３２ は外径６５開、内径１５朋、厚さ２朋の
ドーナツ状のＰｂ （Ｚｒ−Ｔｓ）０３系セラミツクか
らなる厚み振動子であり、表面電極の正分極側電極同志
で、同じ形状で厚さ０．２鴎のリン青銅の端子板４２
を間に挟み、その外側に端子板４１および４３を重ね
る。
１２ の上に厚さ７ ｍｓ、幅３５間、高さ１０門の
梁部１１ が逆Ｔ字状に直立した形状のアルミニウム
の部品である。これを励振する圧電〃み振動子３１
および３２ は外径６５開、内径１５朋、厚さ２朋の
ドーナツ状のＰｂ （Ｚｒ−Ｔｓ）０３系セラミツクか
らなる厚み振動子であり、表面電極の正分極側電極同志
で、同じ形状で厚さ０．２鴎のリン青銅の端子板４２
を間に挟み、その外側に端子板４１および４３を重ね
る。
さらに外径６５簡、内径８．２間、厚さ１０市のアルミ
ニウムの座金２および５を重ね、座金５のボルト穴に径
８．．長さ２５醇のキャップボルト６を通し、片持梁１
の台部１２ の中心に形成されたネジ穴にねじ込みト
ルクレンチを使って１５０ｋｙ −ｊ −ｍのトルクで
締め付けた。片持梁１の円板状台部１２ の下側には
幅２０部、深さ２開の溝１ｓ が梁部１１ と平行
に刻まれているので、ボルト６を締めつけると溝１３
の両側の三ケ月形の脚部を支点として、円板状台部１
２ にたわみ変形が生じる。
ニウムの座金２および５を重ね、座金５のボルト穴に径
８．．長さ２５醇のキャップボルト６を通し、片持梁１
の台部１２ の中心に形成されたネジ穴にねじ込みト
ルクレンチを使って１５０ｋｙ −ｊ −ｍのトルクで
締め付けた。片持梁１の円板状台部１２ の下側には
幅２０部、深さ２開の溝１ｓ が梁部１１ と平行
に刻まれているので、ボルト６を締めつけると溝１３
の両側の三ケ月形の脚部を支点として、円板状台部１
２ にたわみ変形が生じる。
片持梁状超音波楕円振動子は上述したように構成されて
おり、端子板４２および４３に接続されたり−ドｔ’Ａ
７＋および７２を通して、圧電振動子６Ｉおよび６２に
４１．０６ ＫＭ、、６０ボルトの正弦波電圧を印加す
ると、圧電振動子３ｚ 、 ３２ の厚み振動が円板
状台部１２ のたわみ振動をひきおこし、このたわみ
振動によって片持梁１の梁部１１ に屈曲共振が生ず
る。この屈曲振動は台部１ｚ のたわみを通して、縦
振動と結合しているので、梁部１！の端面は振動の軌跡
が第４図に矢印８で拡大して示したような楕円運動を描
く。ここで、端面上に回転軸１０を第４図に示したよう
に梁１の幅方向と平行、すなわち水平方向に保って回転
子を圧着すると回転子は時計回わりに勢よく回わった。
おり、端子板４２および４３に接続されたり−ドｔ’Ａ
７＋および７２を通して、圧電振動子６Ｉおよび６２に
４１．０６ ＫＭ、、６０ボルトの正弦波電圧を印加す
ると、圧電振動子３ｚ 、 ３２ の厚み振動が円板
状台部１２ のたわみ振動をひきおこし、このたわみ
振動によって片持梁１の梁部１１ に屈曲共振が生ず
る。この屈曲振動は台部１ｚ のたわみを通して、縦
振動と結合しているので、梁部１！の端面は振動の軌跡
が第４図に矢印８で拡大して示したような楕円運動を描
く。ここで、端面上に回転軸１０を第４図に示したよう
に梁１の幅方向と平行、すなわち水平方向に保って回転
子を圧着すると回転子は時計回わりに勢よく回わった。
〔発明の０果〕
以上説明したように本発明は、片持梁の固定端部に圧電
厚みＪｕｌ子企ボルト締め固定することにより、片持梁
に縦振動と屈曲振動分同時に一発生させ、その結果片持
梁の自由端が梁の長さ方向と梁の屈曲振動の方向とを含
む面内において楕円状の軌跡を描くように構成した。そ
のため本発明の片持梁状超音波楕円振動子は従来欠陥技
術とされていた楕円運動をする超音波振動子を実現でき
たという画期的な効果を有する。しかもこの楕円振動は
励振が容易であるため、！気信号によって機械的振動を
発生する電気−機械エネルギー変換効率が高いことが特
徴である。
厚みＪｕｌ子企ボルト締め固定することにより、片持梁
に縦振動と屈曲振動分同時に一発生させ、その結果片持
梁の自由端が梁の長さ方向と梁の屈曲振動の方向とを含
む面内において楕円状の軌跡を描くように構成した。そ
のため本発明の片持梁状超音波楕円振動子は従来欠陥技
術とされていた楕円運動をする超音波振動子を実現でき
たという画期的な効果を有する。しかもこの楕円振動は
励振が容易であるため、！気信号によって機械的振動を
発生する電気−機械エネルギー変換効率が高いことが特
徴である。
第１図、第２図および第３図は本発明の実施例に係る片
持梁状超音波楕円振動子の正面図、側面図および平面図
、第４図はその振動子を用いた圧電モータの正面図であ
る。 １・・・片持梁、３ｒ 、 ３２ ・・・圧電厚み振
動子、６・・・キャップボルト。 第 １ 図 第 ２ 図 第３図 ６″ 第４図
持梁状超音波楕円振動子の正面図、側面図および平面図
、第４図はその振動子を用いた圧電モータの正面図であ
る。 １・・・片持梁、３ｒ 、 ３２ ・・・圧電厚み振
動子、６・・・キャップボルト。 第 １ 図 第 ２ 図 第３図 ６″ 第４図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、片持梁の屈曲振動を基本とした超音波振動子。 ２、特許請求の範囲第１項記載の超音波振動子において
、片持梁の固定端部に圧電厚み振動子をボルト締め固定
することにより、片持梁に屈曲共振を励振したことを特
徴とする超音波振動子。 ３、特許請求の範囲第２項記載の超音波振動子において
、圧電厚み振動子の縦振動と、これに寄生発振した片持
梁の屈曲振動とが結合した屈曲・縦モード結合状態で用
いることを特徴とする超音波振動子。 ４、特許請求の範囲第３項記載の超音波振動子において
、縦・屈曲モードが結合した結果、片持梁の長さ方向と
梁の屈曲振動の方向とを含む面内において、梁の自由端
面の振動の軌跡が楕円運動をすることを特徴とした超音
波振動子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172430A JPS6152164A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状超音波楕円振動子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59172430A JPS6152164A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状超音波楕円振動子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152164A true JPS6152164A (ja) | 1986-03-14 |
Family
ID=15941824
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59172430A Pending JPS6152164A (ja) | 1984-08-21 | 1984-08-21 | 片持梁状超音波楕円振動子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152164A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63290176A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
| JPS63294271A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タ |
| JPS63294269A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
| JPS63294272A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
-
1984
- 1984-08-21 JP JP59172430A patent/JPS6152164A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63290176A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-28 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
| JPS63294271A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タ |
| JPS63294269A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
| JPS63294272A (ja) * | 1987-05-22 | 1988-11-30 | Nec Corp | 超音波モ−タの駆動方法 |
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