JPS63316676A - 圧電リニアモ−タ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧電振動子の振動によって動体をあるいは
ディスク装置のヘッド移動に用いる圧電リニアモータに
関するものである。

〔従来の技術〕

第７図〜第９図は、例えは特開昭５８−１４８６８２号
公報に示された従来の圧電リニアモータを示し、第７図
において、板状の動体（１）の両面に弾性体（２）を介
して圧電振動体（３）が係合している。

圧電振動体（３）は、第８図に示すように、電極（４）
に移相器（６）を介して高周波電源（５）が接続されて
いる。

以上の構成により、圧電、振動体（３）を外表面に接着
した弾性体（２）が動体（１）に加圧接触されており、
隣接する電極（４）に高周波電源（５）の出力な移相器
（６）を介して得られたθ°、　１２０”　、　２４０
°のように１２０°位相のずれた高周波電圧を印加する
と、圧電振動体（３）に一方向の表面波を発生すること
ができる。この結果、圧電振動体（３）が接着された弾
性体（２）の表面にも一方向の表面波が発生する。第７
図１に示すように、弾性体（２）の端部な曲面形状にす
ることによって弾性体（２）の表面に発生した表面波は
弾性体（２）の表面に沿って伝播し、動体（１）との圧
接面で動体（１）を摩擦駆動し、動体（１）を矢印（へ
）方向へ移動させる。この弾性体（２）と動体（１）の
圧接面の状態を拡大図示したのが第９図である。第９図
かられかるように、弾性体（２）の表面を矢印（６）方
向に表面波が伝播すると、弾性体（２）の表面上の質点
は矢印（Ｑ）に示すような楕円運動を行う。この結果、
弾性体（２）の表面に加圧接触された動体（１）は楕円
運動の頂点（Ａ）で弾性体（２）と接し、矢印開方向に
摩擦力により駆動される。

〔発明が解決しようとする問題点１ 以上のような弾性体表面を一方向に伝播する表面波によ
って動作を駆動する従来の圧電リニアモータでは、動体
の駆動源となるのは弾性体表面の質点の楕円運動である
。ところが、弾性体表面に生じる表面波の振幅は極めて
小さく、動体の表面が弾性表面に生じる楕円運動の頂点
だけで接するためには、動体と弾性体の表面を非常に精
度よく加工する必要があり、また、精度よく接触面を加
工しても、ある程度駆動時間が経つと摩耗が生じて表面
精度が低下し、結局、実用的な圧ｔ　ＩＪニアモータが
得られないという問題点があった。また、このような圧
電振動体は、動体との接触面と反対側で支持部材に強固
に固定すると、進行性の振動波を発生する圧電振動体の
振動が妨げられるため、吸振材を用いて固定する必要が
あり、圧電振動体を強固に固定することができないばか
りか振動効率も悪くなるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、実用的な表面加工精度で動体表面および正
置振動体表面を加工しても、十分動体を駆動できる圧電
振動体の振動が得られ、かつ、圧電振動体を振動効率の
低下を招くことなく強固に固定でき、動体を駆動する圧
電１振動子部分の全長よりも長いか、または、同程度の
長さの動体を駆動できる圧電リニアモータを得ることを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る圧電リニアモータは、円弧状の往復振動
と直線状の往復振動を合成して振動子の先端に曲線閉路
の運動軌跡を発生する圧電振動子を、動体の両側に動体
を挾持するように複数個配置してｖｊＪＩ体を摩擦駆動
するようにしたもので、圧電振動子は、その位相が０か
ら２πの間でほぼ等間隔にすらしで、はぼ均等に配置さ
れている。

また、動体の長さは、少なくとも圧電振動子部分の全長
と同程度になっている。

〔作　用〕

この発明においては、圧電振動子の振動により直接に動
体が駆動され、また、圧電振動子の底面は基体の取付面
を基準面として固定される。

〔実施例〕

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示し、第１図に
おいて、動体（１）の上下両面に摩擦材（７）が接着さ
れており、コの字形のり二”アモータの基体（８）に動
体（１）を挾持する形で複数個の圧電振動子（９）が接
着、介在し℃いる。

圧電振動子（９）は、第２図に示すように、圧電体（１
２）により振動駆動される振動体（１０）には、動体（
１）を摩擦駆動する振動子先端部（１１）が形成されて
いる。振動体（１０）を振動させる圧電体（１２）は、
振動子先端部（１１）に円弧状の往復振動を発生させる
第１の圧電素子（１２ａ）と、振動子先端部（１１）に
直線状の往復振動を発生させる第２の圧電素子（１２ｂ
）とからなり、電極（１３ａ）〜（１３ｄ）、リード線
（１４ａ　’）　〜（１４ｃ　）を備えている。（１５
ａ）は第１の圧電素子（１２ａ）を振動駆動する交流電
源、（１５ｂ）は第２の圧電、素子（１２ｂ”１を振動
駆動する交流電源である。

動体（１）の長さは、圧電振動子（９）の部分の全長よ
りも長いか、または同じ程度とする。また、圧電振動子
（９）は、その底面が基体（８）の取付面を基準面とし
て固定的に配置されている。

次に、動作について説明する。第１図に示すように、コ
の字形の基体（８）の内面には、圧電１振動子（９）と
の接触面に摩擦材（７）を接着した動体（１）を挾持す
るように、複数個の圧電振動子（９）が接着並置されて
いる。対向した圧電振動子（９）の間に動体（１）が挿
入されている状態では、コの字形の基体（８）のたわみ
によって圧電振動子（９）は動体（１）に加圧接触され
ている。また、動体（１）は基体（８）に接着された圧
電振動子（９）の列に沿って可動となるように適宜のガ
イド機構が設けられている。圧電振動子（９）は、第２
図に示したような構造であるが、振動子先端部（１１）
Ｋ円弧状の往復振動を発生させる第１の圧電素子（１２
ａ）と直線状の往復振動を発生させる第２の圧電素子（
１２ｂ）に、電源（１５ａ）、　（１５ｂ）より適描な
周期電圧をそれぞれ印加すると、先端部（１１）は曲線
閉路の軌跡を描いて運動する。例えば、電源（１５ａＬ
（１５ｂ）の出方をそれぞれＥａ。

Ｅｂとして、 Ｅａ　＝±Ａｏ　ｓｉｎ　（ωｏｔ） Ｅｂ　＝　Ｂｏ　ｃｏｓ　（ωｏｔ） なる周期電圧を印加すれば、振動子先端部（１１）は、
第３図（ａ）に示すような楕円状軌跡上をＥａの符号に
従って所定の方向に運動する。また、例えば、電源（１
５ａ　）＋　（１５ｂ）の出力Ｅ　ａ　＋　ＥｂをＥａ
　＝±Ａｏ８ｉ１１（ωｏｔ）±ＣｏＣｍ　（２ωｏｔ
　）　　（複号同Ｊ＠）Ｅｂ　＝　Ｂｏ　（Ｘ）Ｓ　（
ωｏｔ）なる周期電圧とすれば、振動子先端部（１１）
は、第３図（ｂ）に示すような軌跡なＥａの符号に従っ
て所定の方向に運動する。

第１図の圧電リニアモータにおいて、動体（１）の片側
に隣接して配置された圧電振動子（９）の振動位相を互
いにπだけずらし、かつ、動体（１）を介して対向する
圧電振動子（９）の振動位相が同じになるようにすると
、両側を対向した複数個の振動子先端部（１１）に加圧
接触された動体（１）は、第３図の太線で示した部分の
振動子先端部（１１）の運動によって、Ｘ軸の正または
負方向に摩擦駆動される。

しかしながら、実際の駆動状態では、振動周波数が十分
高いため、軌跡の頂点位置を振動位相０として第３図に
おいて太線で示したーπ／２〜＋π／２の間で完全に振
動子先端部（１１）と動体（１）の駆動面が接触するこ
とはなく、軌跡の頂点付近の運動によって動体（１）は
摩擦駆動され、また、振動子先端部（１１）と動体（１
）の駆動面が接触している間は、動体（１）の駆動面に
沿って第３図の線分りで示した経路を振動子先端（１１
）は通る。

第４図は、第１図の圧蹴りニアモータにおける互いに隣
接する圧電振動子（９ａ）、（９ｂ）の振動位相をπだ
けずらすための手段を片側の圧電振動子について示して
いる。すなわち、圧電振動子（９ａ）。

（９ｂ）は、電源（１５ａ）、　（１５ｂ）から直接駆
動される圧電振動子（９ａ）と、該電源の出力電圧を移
相器（１６ａ　）　ｒ　（１６ｂ　）を通してπだけ振
動位相をずらした周期電圧で駆動される圧電振動子（９
ｂ）が交互に配置される。この結果、隣接した圧電振動
子はπ位相だけずれて振動する。

第１図の実施例では、動体（１）を介して対向した圧電
、振動子が動体（１）を同じ方向へ駆動するように湘 同じ振動位２貴′で振動するため、動体（１）を動体の
両側で対称に挾持しながら駆動する。

次に、別の実施例を第５図、第６図に示す。第５図に示
すものは、第１図の実施例でコの字形の基体（８）上に
複数個配置される圧電振動子（９）を一体化したもので
ある。第６図には、第５図の実施例の片側の圧電振動子
（９）の構造を示し、第６図（ａ）は圧電振動子（９）
の分解斜視図であり、（１７）は接地電極であり、圧電
体（１２）の部分の矢印は分極の方向を示す。同図から
れかるように、圧電、振動子（９）の振動体（１０）と
圧電１体（１２）は各々一体加工されている。第６図（
ｂ）　、　（ｃ）には圧電体（１２）の電極パターンを
示す。第６図（ｂ）に示すのは圧電体（１２ａ）の片側
電極（１８ａ）、（１８ｂ）のパターンであり、第４図
に示した前述の第１の実施例の結線図のリード線（１４
ａ）と（１４ａ’）によって結線されている電極を各々
一体化したものである。第６図（ｃ）に示すのは圧電体
（１２ｂ）の片側電極（１９ａ　）＋（１９ｂ）のパタ
ーンであり、先と同様に、第４図に示す実施例の結線図
においてリード線（１４ｃ）と（１４０′）によって結
線されている電極を各々一体化したものである。この第
５図の実施例の動作においては、先の第１の実施例の動
作と同様であり説明を省略する。

以上、この発明の第一、第二の実施例について説明した
が、圧電振動子の動作が前述のものと同様であれば、圧
電１体の分極方向や電極配置の差異を、この発明が特に
問題としないのは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、円弧状の往復振動と
血縁状の往復振動を合成して振動子の先端に曲線閉路の
運動軌跡を発生する圧電振動子な動体の両側に動体を挾
持するように複数配置して動体を摩擦駆動するようにし
たため、圧電振動子の振動によって直接に動体を駆動で
きるので、十分な振動振幅が得られるように圧電体の厚
みと印加電圧を与えれば、数μｍ−数十μｍの表面の凹
凸がある加工精度で動体表面や振動子先端を作成しても
実用的な動体長の長い動体を駆動できる圧電。

リニアモータを得ることができる。

また、この発明の圧電、振動子は底面を、基体の取付面
を基準面として固定できるため、振動効率を低下させず
に圧電振動体を固定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
斜視図、第２図は一部の分解斜視図、第３図は振動子先
端部の運動軌跡を示す線図、第４図は電極の結線図であ
る。第５図は別の実施例を示す斜視図、第６図は第５図
のものの片側の圧電振動子の構造を示す分解斜視図と平
面図、第７図は従来の圧電リニアモータの斜視図、第８
図は第７図のものにおける電極結線図、第９図は第７図
のものの動作を説明するための一部斜視図である。 （１）・・動体、（７）・・摩擦材、（８）・・コの字
形基体、（９）・−圧電振動子、（１１）・・振動子先
端部、（１２）−輪圧電体、（１２ａ）、（１２ｂ）・
Φ第１１第２の圧電素子、（１５ａ）　＋　（１５ｂ　
）　・・交流電源。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 ん１図 １・瞥乃体 ８・基体 ９　　圧電恢動手 １１　、１刀暖１重り３−ケ−４）Ｊ３１２　　圧電体 萬３ （ｂ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）円弧状の往復振動と直線状の往復振動を合成して
   振動子先端部に曲線閉路の運動軌跡を発生する複数個の
   圧電振動子をその振動位相を０から２πの間でほぼ等間
   隔にずらしてほぼ均等に動体を加圧挾持して配置し、し
   かも、少なくとも前記圧電振動子部分の全長と同じ長さ
   の前記動体を備えてなる圧電リニアモータ。
2. （２）動体を挾んで両側に前記動体を同一方向に駆動す
   る圧電振動子を対称に配置し、かつ、前記動体を介して
   対向した前記圧電振動子の振動位相が互いにほぼ同じで
   ある特許請求の範囲第１項記載の圧電リニアモータ。
3. （３）隣接した圧電振動子を一体化してなる特許請求の
   範囲第１項記載の圧電リニアモータ。