WO2005018081A1

WO2005018081A1 - 圧電アクチュエータモジュール、モータモジュールおよび装置

Info

Publication number: WO2005018081A1
Application number: PCT/JP2004/011687
Authority: WO
Inventors: Makoto Zakoji
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2005-02-24
Also published as: US20050082950A1; JPWO2005018081A1

Abstract

　取り扱いが容易で薄型化が図れ、汎用性の高い圧電アクチュエータモジュールを提供する。　圧電アクチュエータモジュール１０は、電極を有する圧電アクチュエータ本体２１と、外部から駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子１８Ａ～１８Ｄと、圧電アクチュエータ本体２１と略同一平面上に配置され、圧電アクチュエータ本体２１により駆動され回転運動する回転体２２と、回転体２２および前記信号入力端子が電気的に接続された前記圧電アクチュエータ本体を収納する筐体１５と、筐体１５より露出され、回転体２２により直接的あるいは間接的に伝達された回転運動を外部に出力するための出力軸１２と、を備える。

Description

明細書

圧電ァクチユエータモジュール、モータモジュールおよび装置

技術分野

[0001] 本発明は、圧電ァクチユエータモジュール、モータモジュールおよびそれらを用レ' た装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来より圧電素子を用いたァクチユエータである、圧電ァクチユエータが知られている。

特許文献 1 :日本国特許第 3241688号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、上記特許文献 1に記載された配置で圧電ァクチユエータを構成した場合には、ァクチユエータ自体が厚くなつてしまい、当該圧電ァクチユエータを組み込んだ装置自体の薄型化がはかりにくいと言う問題点があった。

そこで本発明の目的は、取り扱いが容易で薄型化が図れ、汎用性の高い圧電ァクチユエータモジュール、モータモジュールおよびそれらを備えた装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0004] 上記課題を解決するため、圧電ァクチユエータモジュールは、電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、外部から駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子と、前記圧電ァクチユエータ本体の一部が当接状態で前記圧電ァクチユエータ本体と略同一平面上に配置され、前記圧電ァクチユエータ本体により駆動され回転運動する回転体と、前記回転体および前記信号入力端子が電気的に接続された前記圧電ァクチユエータ本体を収納する筐体と、前記筐体より露出され、前記回転体により直接的あるいは間接的に伝達された回転運動を外部に出力するための出力軸と、を備えたことを特徴としている。

[0005] この場合において、前記圧電ァクチユエータ本体を支持するスライダを備え、前記スライダを回動あるいは平行移動させることにより前記圧電ァクチユエータ本体の前記回転体に対する当接状態を維持するようにしてもよい。

また、前記スライダを前記回転体側に付勢する付勢部材を備えるようにしてもょレ、。さらに、前記付勢部材は交換可能に構成されているようにしてもよい。

さらにまた、前記付勢部材の前記スライダに対する付勢力を可変するための付勢力可変部を備えるようにしてもよい。

[0006] また、前記筐体は、蓋体と、筐体本体とを備え、前記蓋体は、前記回転体および前記出力軸に対応する部分を覆う第 1蓋体と、前記圧電ァクチユエータ本体に対応する部分を覆う第 2蓋体と、を備えるようにしてもよレ、。

さらに、前記第 1蓋体と前記第 2蓋体とは、その一部が重なり合った状態で組立可能であるようにしてもよい。

さらにまた、前記当接状態を前記筐体の外部より視認可能とする視認窓あるいは透明部材が前記筐体に設けられているようにしてもよい。

[0007] また、前記回転体は回転軸を有し、前記回転軸を受ける軸受け部は、前記筐体の周面に突設されているようにしてもよい。

さらに、前記回転体に前記出力軸が接続され、当該出力軸を介して駆動力伝達部が接続されてレ、るようにしてもょレ、。

さらにまた、前記駆動力伝達部は、歯車あるいはカムを有し、前記歯車あるいは力ムは固定もしくは着脱可能に配置されてレ、るようにしてもょレ、。

[0008] また、前記出力軸は、略円筒形状を有しているようにしてもよい。

さらに、前記圧電ァクチユエータ本体の駆動電源の接地側電位が前記筐体の電位と同電位とされているようにしてもよい。

さらにまた、前記圧電ァクチユエータ本体は、その表面の複数の領域に圧電素子が積層された基板と、前記基板を前記スライダに固定するための固定部と、前記基板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、前記圧電素子に駆動信号を供給することにより、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する縦振動および前記長手方向とは交差する方向への屈曲振動を生じさせ、これらの振動が合成された合成振動に伴う前記当接部の変位によって前記回転体を回転駆動するようにしてもよい。

[0009] また、前記圧電ァクチユエータ本体を前記回転体に当接させるべく支持するスライダと、前記圧電ァクチユエータ本体に外部の接続端子からの駆動電力を供給すべく、当該圧電ァクチユエータ本体の電極に電気的に接続されるフレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板は、前記筐体に支持される筐体支持部と、前記スライダに支持されるスライダ支持部と、前記筐体支持部とスライダ支持部との中間部分に配置され両支持部間における応力を緩和しあるいは振動伝達を抑制するためのダンバ一部と、を備えるようにしてもよレ、。

[0010] さらに、前記圧電ァクチユエータ本体は、その表面に圧電素子が積層された基板と

、前記基板とは別体で構成され、前記基板に支持されるとともに、前記回転体に当接する当接部を備え、前記当接部の少なくとも前記回転体に当接する部分は、前記基板の硬度よりも高硬度に構成されているようにしてもよい。

[0011] さらにまた、前記当接部は、一端が前記基板の端面から所定方向に突設され、他端が前記基板の一端側に設けられた凹部内に固定されて支持されているようにしてあよい。

また、前記当接部は、セラミックス、超硬合金、窒化処理を施した鋼材あるいは侵炭処理が施された鋼材で構成されてレ、るようにしてもょレ、。

また、前記電極及び前記信号入力端子は、それぞれ複数設けられているようにしてあよい。

[0012] また、モータモジュールは、電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子と、前記圧電ァクチュエータ本体の一部が当接状態で前記圧電ァクチユエータ本体と略同一平面上に配置され、前記圧電ァクチユエータ本体により駆動され回転運動する回転体と、前記回転体および前記信号入力端子が電気的に接続された前記圧電ァクチユエータ本体を収納する筐体と、前記筐体より露出され、前記回転体により直接的あるいは間接的に伝達された回転運動を外部に出力するための出力軸と、外部から供給される電力に基づいて前記駆動信号を生成し、前記信号入力端子に出力するドライブ回路と、を備えたことを特徴としてレ、る。 [0013] また、装置は、電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子と、前記圧電ァクチユエータ本体の一部が当接状態で前記圧電ァクチユエータ本体と略同一平面上に配置され、前記圧電ァクチユエータ本体により駆動され回転運動する回転体と、前記回転体および前記信号入力端子が電気的に接続された前記圧電ァクチユエータ本体を収納する筐体と、前記筐体より露出され、前記回転体により直接的あるいは間接的に伝達された回転運動を外部に出力するための出力軸と、前記出力軸に接続されて駆動される被駆動部と、電力を供給する電源と、前記電源から供給される電力に基づいて前記駆動信号を生成し、前記信号入力端子に出力するドライブ回路と、を備えたことを特徴としている。

この場合において、前記被駆動部は、車輪、プロペラあるいは工具アタッチメントのレ、ずれかであるようにしてもょレ、。

発明の効果

[0014] 本発明によれば、取扱が容易で薄型化が図れ汎用性の高い圧電ァクチユエータモジュールを構成することができ、ひいては、圧電ァクチユエータモジュールを内蔵した機器の小型化、薄型化が図れる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]第 1実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。

[図 2]第 1実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。

[図 3]圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の上面図である。

[図 4]圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の側面図である。

[図 5]スライダに圧電ァクチユエータ本体を固定する前の状態の上面斜視図である。

[図 6]スライダに圧電ァクチユエータ本体を固定した後の上面斜視図である。

[図 7]スライダに圧電ァクチユエータ本体を本体を固定した後の下面斜視図である。

[図 8]図 7のスライダおよび圧電ァクチユエータ本体をケーシング本体に組み込んだ場合の外観斜視図である。

[図 9]フレキシブル基板の外観斜視図である。

[図 10]フレキシブル基板の上面図である。基板の側面図である。

基板の正面図である。

基板の結線図である。

図 14]第 1変形例の圧電ァクチユエータモジ： -ルの上面図である。

図 15]第 3変形例の圧電ァクチユエータモジ： -ルの上面図である。

図 16]第 3変形例の圧電ァクチユエータモジ： -ルの側面図である。

図 17]第 3変形例の圧電ァクチユエータモジ： -ノレの正面図である。

図 18]第 5変形例のスライダの上面図である。

図 19]図 18のスライダおよび圧電ァクチユエータ本体をケーシング本体に組み込んだ場合の外観斜視図である。

図 20]第 2実施形態の圧電ァクチユエータの上面図である。

図 21]第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。

図 22]第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの側面図である。

図 23]第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの正面図である。

図 24]圧電ァクチユエータモジュール 10Yの A— A断端面図である。

図 25]第 3実施形態の変形例を説明する図である。

図 26]第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。

図 27]第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの側断面図である。

図 28]第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの正断面図である。

図 29]第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。

図 30]第 5実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。

図 31]第 5実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの A— A断端面図である。図 32]第 5実施形態のより具体的適用例を説明する図（その 1)である。

図 33]第 5実施形態のより具体的適用例を説明する図（その 2)である。

図 34]第 6実施形態の実施形態の主要部である。

図 35]ァクチユエータモジュールを模型飛行機 (飛行体）に適用した場合の外観斜視図である。

園 36]プロペラ装置の一部断面図である。図 37]第 8実施形態の電動工具の外観斜視図である。

図 38]第 8実施形態の電動工具の概要構成ブロック図である。

図 39]第 9実施形態のモータモジュールの概要構成ブロック図である。

図 40]第 10実施形態の振動モータモジュールの外観正面図である。

図 41]振動モータモジュールを携帯電話機に組み込んだ場合の組込状態説明図である。

図 42]第 11実施形態の圧電： -タ本体（振動体）の上面図である。

図 43]第 12実施形態の圧電： -タ本体（振動体）の上面図である。

図 44]当接部の外観斜視図である _c

図 45]第 12実施形態の圧電： -タ本体 (振動体）の側面図である。

図 46]第 13実施形態の圧電： -タ本体（振動体）の上面図である。

図 47]第 13実施形態の圧電： -タ本体 (振動体）の側面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0016] 次に図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

[1]第 1実施形態

まず、第 1実施形態について説明する。

図 1は、第 1実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。圧電ァクチユエータモジュール 10は、ケーシング（筐体） 11を備えており、このケーシング 11の上面から駆動力を伝達するための出力軸 12が突出されて露出されている。さらにケーシング 11の長手方向の一端面から外部接続端子 13が設けられたフレキシブル基板 14が引き出されている。

[0017] ケーシング 11は、ケーシング本体 15と、ケーシング本体 15にねじ 16により固定され、ケーシング本体 15と協働して後述する圧電ァクチユエータ本体を保護する蓋体 17と、を備えている。ケーシング 11の大きさは、例えば、蓋体 17の短手側の長さがおよそ 6mm、長手側の長さがおよそ 13mmとなっている。

また、ケーシング本体 15には、圧電ァクチユエータモジュール 10を、実装対象の機器に固定するための固定用ねじ穴 15Aが設けられている。

さらに、外部接続端子 13には、後述する接続配線を介して圧電ァクチユエータ本体に電気的に接続される電極 18A— 18Dが設けられている。

[0018] 図 2は、第 1実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。

ケーシング本体 15内には、圧電ァクチユエータ本体 21が設けられている。圧電ァクチユエータ本体 21は、スライダ 23により支持されている。また、ケーシング本体 15内には、ケーシング本体 15から露出する出力軸 12を有し圧電ァクチユエータ本体 21 により駆動される被駆動体として機能する回転体 22が設けられている。

スライダ 23は、圧電ァクチユエータ本体 21の振動の節、すなわち、振動時の変位がほぼ零となる位置で、圧電ァクチユエータ本体 21を支持してレ、る。

[0019] スライダ 23は、支持している圧電ァクチユエータ本体 21の回転体 22に対する当接状態を維持すベぐスライダ 23の係合突起 23Aに係合した付勢部材 24により回転体 22側に付勢されている。このとき、付勢部材 24は、圧電ァクチユエータ本体 21と、厚さ方向（図 2の紙面に垂直な方向）に重なり合う位置に配置されており、省スペース化を図ることができる。さらに付勢部材 24は、交換容易な構造となっており、付勢力の異なる付勢部材 24に交換することにより回転体 22、ひいては、出力軸 12の駆動トノレクを変更すること力できる。さらに、このスライダ 23を回動軸 15Aを中心として回動させて圧電ァクチユエータ本体 21の回転体 22に対する当接状態を維持するような構成を採っているため、一つの弾性体で安定した付勢 (加圧）が行え、得られる駆動トルクも安定したものとなる。

[0020] また、圧電ァクチユエータ本体 21を略矩形板状とみなした場合に、長手方向の中心線が回転体 22の回転中心を通るように、圧電ァクチユエータ本体 21と回転体 22とが配置されている。これは、配置スペースを小さくするとともに、圧電ァクチユエータ本体 21の駆動力が、回転体 22の正転時と、逆転時とで、略等しく設定されるようにするためである。

また、圧電ァクチユエータ本体 21は、ケーシング本体 15の長手方向のほぼ中央に配置されており、配置面積の低減を図っている。

固定部材 25は、フレキシブル基板 14を外部接続端子 13側でケーシング本体 15に固定する。固定部材 25は、あおり防止ばね 26を有しており、このあおり防止ばね 26 は、スライダ 23の上面側（蓋体 17側）から下面側（ケーシング本体 15側）にスライダ 2 3を付勢し、スライダ 23のあおりを防止している。この結果、圧電ァクチユエータ本体 2 1とフレキシブル基板 14の電極（後述するオーバーハング電極）との導通を確実に図ることが可能となっている。

[0021] ここで、圧電ァクチユエータモジュールを構成する各部品の詳細について説明するまず圧電ァクチユエータ本体にっレ、て説明する。

図 3は、圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の上面図である。また、図 4は、圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の側面図である。

圧電ァクチユエータ本体 21は、弾性部材である基板（シム材） 21Aに PZTなどの圧電素子 21Bが両面に貼り付けられた構造を有している。この構造において、実際の駆動時には、例えば、基板 21Aには、電圧 V- (負側電圧）が印加され、圧電素子 21 Bには電圧 V+ (正側電圧）が印加されることとなる。

[0022] 基板 21Aの両側部には、圧電ァクチユエータ本体 21をスライダ 23に固定するための固定部 21Dがそれぞれ設けられており、圧電素子 21Bが貼り付けられた部分を浮かせた状態で支持することとなる。この固定部 21Dには、スライダ 23と固定すべくねじが挿入されるねじ孔 21Eと、位置決め用孔 21Fが設けられている。

圧電素子 21Bは、片面当たり 5つの領域 A1— A5が設けられており、領域 A1と領域 A5とは、対として用いられる。同様に領域 A2と領域 A4とは対として用いられる。すなわち、対として用いられる領域は、同一の駆動信号が印加されることとなる。

[0023] より詳細には、例えば、領域 A1および領域 A5、領域 A2と領域 A4のそれぞれに別個に駆動電圧を印加することによってァクチユエータ本体 21が駆動される。そして領域 A1および領域 A5で縦振動を起こし、領域 A2と領域 A4を振動させ、領域 A3を振動させないことにより、縦方向の伸縮に対してアンバランスが生じ、屈曲振動が励震され、後述の当接部 21Cに対してある方向（例えば、時計回り方向）の楕円軌道に沿つた振動を発生させる。この際、領域 A3に対応する電極が検出用電極となる。

さらに基板 21Aの長手方向中央の領域 Cは、圧電ァクチユエータの振動の影響を受けなレ、、いわゆる、節に相当し、この領域が電極の接続部として用いられることとなる。また、この領域 Cで電極力 S1列に配置された状態となっているため、実装が容易な構造となっている。

[0024] 圧電ァクチユエータ本体 21の基板 21Aの長手方向の一端には、回転体 22に当接して駆動力を伝達するための当接部 21Cが設けられている。

そして、圧電素子 21Bに領域 Cを介して駆動電圧が印加されることにより、圧電ァクチユエータ本体 21には、長手方向に伸縮する縦振動と、略 S字状に振動する屈曲振動とが発生し、これらが合成されて当接部 21Cの先端は楕円軌跡を描きつつ、回転体 22を駆動する。この結果、回転体 22は回転運動を行うこととなる。

[0025] 次にスライダについて説明する。

図 5はスライダに圧電ァクチユエータ本体を固定する前の状態の上面斜視図である。図 6は、スライダに圧電ァクチユエータ本体を固定した後の上面斜視図である。図 7 は、スライダに圧電ァクチユエータ本体を本体を固定した後の下面斜視図である。スライダ 23は、平面形状が略 H字形状を有しており、前述した係合突起 23Aと、圧電ァクチユエータ本体 21を固定するためのねじ 31を挿入するねじ揷入孔 23Bと、フレキシブル基板 14を係合するための係合ピン 32を挿入するピン挿入孔 23Cと、付勢部材 24により付勢される場合に回動中心となるケーシング本体 15に設けられた回動軸 15A (図 2参照）が挿入される回動軸挿入孔 23Dと、を備えている。

[0026] 図 8は、図 7のスライダおよび圧電ァクチユエータ本体をケーシング本体に組み込んだ場合の外観斜視図である。なお、図 8では、理解の容易のためにフレキシブル基板は図示していない。

スライダ 23および圧電ァクチユエータ本体 21は、固定された状態でケーシング本体 15内の収納凹部 15Bに回転体 22とともに収められる。このとき、当接部 21Cは、回動軸 15Aを回動中心として回動されることにより容易に回転体 22の周面に当接状態となるような位置に配置されることとなる。

[0027] 図 9は、フレキシブル基板の外観斜視図である。図 10は、フレキシブル基板の上面図である。図 11はフレキシブル基板の側面図である。図 12はフレキシブル基板の正面図である。

フレキシブル基板 14は、図 8の外観斜視図および図 10の側面図に示すように、 10 本のオーバーハング電極 35が設けられている（図 2では、 5本のみが視認可能となつている）。

[0028] このオーバーハング電極 35は、圧電ァクチユエータ本体 21の電極にそれぞれハンダ付け、溶着などにより電気的に固定的に接続され、駆動電力を供給する。

オーバーハング電極 35は、より詳細には、電極 35A、電極 35B、電極 35Cの 3系統に分類されている。

この場合に、電極 35Aは、図 3に示した圧電素子 21Bの領域 A1— A5のうち、対として用レ、られる領域 A1と領域 A5とに同一の駆動信号を供給するように構成されている。また、電極 35bは、同様に対として用いられる領域 A2と領域 A4とに同一の駆動信号を供給するように構成されている。さらに、電極 35cは、領域 A3に駆動信号を供給するように構成されている。

具体的には、フレキシブル基板 14は、多層基板として構成されており、オーバーハング電極 35は多層配線により対応する電極 18A— 18Dに電気的に接続されている

[0029] 図 13は、配線状態の一例を示す結線図である。

図 13に示すように、電極 35Aは、外部接続端子 13の電極 18Aに接続配線 19Aを介して接続されている。また、電極 35Bは、外部接続端子 13の 18Bに接続配線 19B を介して接続されている。さらに電極 35Cは、外部接続端子 13の電極 18Cに接続配線 19Cを介して接続されている。さらにまた、電極 18Dは、後述する位置決め孔 38 を介して圧電ァクチユエータ本体 21の基板 21Aに電気的に接続されることとなる。

[0030] オーバーハング電極 35を構成する各電極 35A— 35Cは、フレキシブル基板 14を構成する基材がなぐ導電性材料 (銅など）のパターンのみで構成されているため、圧電ァクチユエータ本体 21の振動時 (駆動時）の損失を低減することができる。さらにオーバーハング電極 35を構成する各電極 35A— 35Cは、先端側（圧電ァクチュエータ本体への接続部側）に向かって細く形成されている。これにより、圧電ァクチュエータ本体 21の振動に伴って発生する曲げ応力を緩和するとともに、圧電ァクチュエータ本体 21の振動時におけるオーバーハング電極による振動損失 (エネルギー損失）を低減させて高効率で駆動を行えるようにされてレ、る。

[0031] この場合にオーバーハング電極 35を含むフレキシブル基板 14の先端部分は、側面図に示すように、圧電ァクチユエータ本体 21をその間に挟み込むベぐ連結部 36 を介して略 U字状に曲げられている。このように、一枚のフレキシブル基板 14を略 U 字状に折り曲げて圧電ァクチユエータ本体 21の両面に電力を供給する構成としてレ、るため、部品点数を削減できるとともに、低コストで小型化を図ることができるようになつている。

[0032] また、オーバーハング電極 35のうち圧電ァクチユエータ本体 21の上面側に対向する 5本が圧電ァクチユエータ本体 21の上面側に向けて折り曲げられて、圧電ァクチュエータ本体 21の上面側の電極に接続される。また、オーバーハング電極 35のうち、圧電ァクチユエータ本体 21の下面側に対向する残りの 5本が圧電ァクチユエータ本体 21の下面側の電極に接続される。このように圧電ァクチユエータ本体 21の両面に対し、 1枚のフレキシブル基板 14で実装することが可能であるため、部品点数が少なくなり取り扱いが容易になっている。

[0033] さらにフレキシブル基板 14の先端部分には、スライダとの間で位置決めを行うための位置決め孔 37が設けられている。なお、位置決め孔 37は、本実施形態では、 2個設けられており、一方は、丸孔、他方は長孔となっている。さらまたフレキシブル基板 14の中央部分には、固定部材 25との間で位置決めを行うための位置決め孔 38が設けられている。

[0034] 従って、フレキシブル基板 14を圧電ァクチユエータ本体 21に電気的に接続した状態として、位置決め孔 38を利用して、固定部材 25によりフレキシブル基板 14を外部接続端子 13側でケーシング本体 15に固定することによりフレキシブル基板 14は、完全に固定状態となる。

またフレキシブル基板 14の中央部分、すなわち、位置決め孔 38が設けられている部分と、外部接続端子 13との間は、多少の応力が加わってもそれを吸収するダンバ一機能を持たせたダンパー部 39を構成しており、さらにフレキシブル基板 14は、位置決め孔 38を用いて固定部材 25によりケーシング本体にも固定されるため、外部接続端子 13へ引張り力が印加されたような場合であっても、圧電ァクチユエータ本体 2 1にその影響が直接的に伝わることがないため、駆動力の低下を招くことがない。

[0035] この状態で（図 2参照）、固定部材 25のあおり防止ばね 26は、スライダ 23の上面側 (蓋体 17側）から下面側（ケーシング本体 15側）にスライダ 23を付勢し、圧電ァクチュエータ本体 21が振動状態にあっても、スライダ 23があおられるのを容易に防止することとなる。

[0036] この後、ケーシング本体 15にねじ 16により蓋体 17を固定することにより、図 1に示したように圧電ァクチユエータモジュール 10が完成することとなる。

上記構成の圧電ァクチユエータモジュール 10は、外部接続端子 13に駆動電圧を外部より印加することにより、基板 21Aに圧電素子 21Bが貼り付けられた構造を有する圧電ァクチユエータ本体 21は、スライダ 23の係合突起 23Aに係合した付勢部材 2 4により回転体 22側に付勢された状態で振動する。この結果、長手方向に伸縮する縦振動と、略 S字状に振動する屈曲振動とが合成されて当接部 21Cの先端は楕円軌跡を描きつつ、回転体 22を駆動し、回転体 22は回転運動を行うこととなる。

[0037] このとき、フレキシブル基板 14は、スライダ 23に固定されており、圧電ァクチユエ一タ本体 21がスライダ 23とともに、動いたとしてもフレキシブル基板のオーバーハング電極 35に応力が発生することはないため、長寿命化を図ることができる。

この結果、回転体 22の回転運動は、出力軸 12を介して外部の被駆動部材を駆動することとなる。

[0038] [2]第 1実施形態の変形例

次に第 1実施形態の変形例について説明する。

[2. 1]第 1変形例

以上の説明においては、出力軸 12の駆動トルクを変更する場合には、交換容易な構造となっている付勢部材 24を付勢力の異なるものに交換することにより行うこととしていたが、本第 1変形例は、付勢部材 24の交換なしに出力軸 12の駆動トルクを変更する場合の変形例である。

[0039] 図 14は第 1変形例の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。図 14において、図 2と同様の部分には、同一の符号を付すものとする。

図 2は、第 1実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。ケーシング本体 15内には、圧電ァクチユエータ本体 21が設けられている。圧電ァクチユエータ本体 21は、スライダ 23により支持されてレ、る。このとき、スライダ 23は、支持している圧電ァクチユエータ本体 21の回転体 22に対する当接状態を維持すベぐスライダ 23に設けられた回動軸 41Aに回動可能に嵌合された付勢力調整用カム 41に係合した付勢部材 24により回転体 22側に付勢されている。このとき、付勢力調整用カム 41を回動させることにより付勢部材 24の付勢力を変更することにより、容易に回転体 22、ひいては、出力軸 12の駆動トノレクを変更することができるようになってレ、る。

[0040] [2. 2]第 2変形例

以上の説明におレ、ては、ケーシング 11の電位レベルにっレ、ては述べてレ、なかったが、ケーシング 11を金属などの導体で構成するとともに、その電位レベルをグランド（接地）レベルとすることにより、圧電ァクチユエータ本体はシールド状態となり、静電気の影響等を考慮する必要もない。さらにグランドの共通化が図れ、回路構成も簡略化すること力 Sできる。

[0041] [2. 3]第 3変形例

以上の説明においては、蓋体を一体のものとしていた。し力ながら、蓋体が一体の場合には、回転体の組込と圧電ァクチユエータ本体の組込を同時並行して行う必要があり、両者の位置関係が固定的ではないので、調整、組立が難しいこととなっていた。

そこで、本第 3変形例は、蓋体を分割して、組立性の向上を図る場合の変形例である。

[0042] 図 15は、第 3変形例の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。図 16は第 3 変形例の圧電ァクチユエータモジュールの側面図である。図 17は、第 3変形例の圧電ァクチユエータモジュールの正面図である。

図 15ないし図 17において、図 1と同様の部分には同一の符号を付すものとする。本第 3変形例において、蓋体は、回転体およびその回転軸である出力軸 12を含む部分を覆って固定する第 1蓋体 17-1と、圧電ァクチユエータ本体およびフレキシブル基板の一部、その他の部分を覆って固定する第 2蓋体 17-2と、で構成している。

[0043] この場合に、第 1蓋体 17-1と、第 2蓋体 17-2との合わせ目部分 17Xは、各蓋体 17 -1、 17-2の厚さが他の部分の半分程度とされており、互いに重なり合うことが可能である。

この結果、完成した圧電ァクチユエータモジュール内に外部からゴミなどが進入するのを防止することができる。

このような構成を採った結果、最初にケーシング本体 15に回転体を組み込んで、第 1蓋体 17-1をねじ 16により固定してしまえば、回転体の位置がずれたりすることがなくなり、組立工程において組立性の向上を容易に図ることが可能となっている。

[0044] [2. 4]第 4変形例

以上の説明においては、回転体の軸受部分については何ら詳細を述べていなかつた力ケーシング 11 (図 1参照）全体の厚さを薄くしつつ、回転体の出力軸 12の傾き防止、位置決めの容易さの観点から、図 17に示すように、軸受け部 16Aをケーシング本体 15から突出させることが好ましレ、。

[0045] [2. 5]第 5変形例

以上の説明は、スライダと別体の付勢部材によりスライダにより支持されている圧電ァクチユエータ本体の回転体への当接状態を維持するものであった力 S、本変形例は

、スライダ自身に付勢部を設けることにより同様の効果を得る変形例である。

図 18は第 5変形例のスライダの上面図である。図 18において、図 5と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

スライダ 23Mは、平面形状が略 H字形状のスライダ本体 23MAと、スライダ本体 23 MAの一端に略 U字状の付勢部 23MBが形成された形状となっている。

[0046] スライダ本体 23MAには、圧電ァクチユエータ本体 21を固定するためのねじ 31を挿入するねじ挿入孔 23Bと、フレキシブル基板 14を係合するための係合ピン 32を挿入するピン揷入孔 23Cと、付勢部 23MBにより付勢される場合に回動中心となるケーシング本体 15に設けられた回動軸 15A (図 19参照）が揷入される回動軸揷入孔 23 Dと、を備えている。

[0047] 図 19は、図 18のスライダおよび圧電ァクチユエータ本体をケーシング本体に組み込んだ場合の外観斜視図である。なお、図 19では、理解の容易のためにフレキシブル基板は図示してレ、なレ、。

スライダ 23Mおよび圧電ァクチユエータ本体 21は、固定された状態でケーシング本体 15内の収納凹部 15Bに回転体 22とともに収められる。このとき、スライダ 23Mの付勢部 23MBは、収納凹部 15B内の係合突部 15Mに弾性変形した状態で係合されており、その弾性力によりスライダ 23Mを回動軸 15Aを回動中心として回動させることにより、圧電ァクチユエータ本体 21の当接部 21Cを回転体 22の周面への当接状態を維持するようにする。

従って、本第 5変形例によっても、一つの弾性体で安定した付勢 (加圧）が行え、得られる駆動トルクも安定したものとなる。

[0048] [3]第 2実施形態

上記第 1実施形態においては、スライダは回転軸を中心として回動させることにより、圧電ァクチユエータ本体の当接部の回転体への当接状態を維持していたが、本第 2実施形態は、スライダを平行状態で回転体側にスライドさせることにより当接部との回転体への当接状態を維持させるための実施形態である。

図 20は、第 2実施形態の圧電ァクチユエータの上面図である。図 20において、図 2 と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

スライダ 23Xの側部突起部 50あるいは側部摺接部 51は、ケーシング本体 15の凹部 15Bの側壁 15Cに摺動可能に当接している。従って、スライダ 23Xの動きは、圧電ァクチユエータモジュールの長手方向への自由度があるだけとされている。

[0049] この状態において、スライダ 23Xは、支持している圧電ァクチユエータ本体 21の回転体 22に対する当接状態を維持すベぐスライダ 23Xの係合突起 23AXに係合した付勢部材 24Xにより回転体 22側に付勢されている。

このとき、付勢部材 24Xが係合突起 23AXに与える力ベクトルを仮に A1とすると、圧電ァクチユエータモジュールの短手方向の分解力ベクトルは A2、長手方向の分解力ベクトルは A3となる。

[0050] し力、しながら、短手方向の分解力ベクトル A2は、側部突起部 50と側壁 15Cの摩擦力として現れるだけである。すなわち、実質的には、長手方向の分解力ベクトル A3により、圧電ァクチユエータ本体 21の当接部 21Cの回転体 22への当接状態が維持されることとなる。

従って、当接部 21Cは、同一方向から回転体 22に当接することとなるため、第 1実施形態の場合と比較して、より安定した回転体 22の駆動が可能となり、得られる駆動トルクもより安定したものとなる。

[0051] [4]第 3実施形態

以上の各実施形態においては、出力軸は単なる軸の場合であつたが、本第 3実施形態は、出力軸として機能する歯車が設けられている場合の実施形態である。

[0052] 図 21は、第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。図 22は第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの側面図である。図 23は、第 3実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの正面図である。

図 21ないし図 23において、図 15ないし図 17と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

圧電ァクチユエータモジュール 10Yは、ケーシング（筐体） 11を備えている。このケ一シング 11の上面には、駆動力を伝達するための出力軸として機能する歯車 60が設けられている。さらにケーシング 11の長手方向の一端面から外部接続端子 13が設けられたフレキシブル基板 14が引き出されている。

[0053] ケーシング 11は、ケーシング本体 15と、ケーシング本体 15にねじ 16により固定され、ケーシング本体 15と協働して圧電ァクチユエータ本体を保護すベぐ回転体およびその回転軸である出力軸 12を含む部分を覆って固定する第 1蓋体 17-1と、圧電ァクチユエータ本体およびフレキシブル基板の一部、その他の部分を覆って固定する第 2蓋体 17-2と、を備えている。

この場合において、歯車 60を構成する歯車部 60Aおよび回転軸 60Bは、本実施形態では別体に構成している。従って、歯車部 60Aは着脱可能とすることもできる。この構成によれば、使用目的に応じて適宜変更が可能である。

以上の説明では、歯車 60を構成する歯車部 60Aおよび回転軸 60Bを別体に構成していたが、構成することも可能である。

[0054] 図 24は、圧電ァクチユエータモジュール 10Yの A— A断端面図である。

図 24において、図 2あるいは図 17と同様の部分には同一の符号を付すものとする本圧電ァクチユエータモジュール 10Yには、ケーシング本体 15の裏面側に圧電ァクチユエータ本体 21の当接部 21Cと回転体 11との当接状態を視認することが可能とする図示しない塞ぎ板により塞ぐことが可能な視認用孔 70を設けている。

[0055] この結果、圧電ァクチユエータモジュール 10Yの製造時に当接部 21Cと回転体 11 との当接状態を視認して、適正な調整を行うことができ、検查性を向上させることができる。

以上の説明では、視認用孔 70は、図示しない塞ぎ板により塞ぐものとしていたが、視認用孔 70に代えて、透明部材を設け、当接部 21Cと回転体 11との当接状態を視認可能な状態としても同様の効果を得ることが可能である。

[0056] [4. 1]変形例

図 25は第 3実施形態の変形例を説明する図である。図 25において、図 24と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

第 3実施形態の変形例は、第 3実施形態と比較して、出力軸として機能する歯車 60 に代えてカム 61を設けた場合のものである。

この場合においても、カム 61を構成するカム部 61Aおよび回転軸 61Bは、別体に構成している。従って、カム部 61 Aは着脱可能とすることもできる。この構成によれば、使用目的に応じて適宜変更が可能である。以上の説明では、カム 61を構成する力ム部 61Aおよび回転軸 61Bを別体に構成していた力構成することも可能である。

[0057] [5]第 4実施形態

以上の第 3実施形態においては、出力軸として機能する歯車の歯車部あるいは力ムのカム部が、ケーシング外部に全て露出している構成であつたが、本第 4実施形態は、その一部のみが露出している場合の実施形態である。

[0058] 図 26は、第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの上面図である。図 27は第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの側面図である。図 28は、第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの正面図である。図 29は、第 4実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。

図 26ないし図 29において、図 21ないし図 23と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

[0059] 圧電ァクチユエータモジュール 10Zは、ケーシング（筐体） 11を備えており、このケ一シング 11の長手方向端面から、駆動力を伝達するための出力軸として機能する歯車 62の一部が突設されている。さらにケーシング 11の端手方向の一端面から外部接続端子 13が設けられたフレキシブル基板 14が引き出されている。

このようにケーシング 11の長手方向端面から、駆動力を伝達するための出力軸として機能する歯車 62の一部が突設された構成を採ることで、第 3実施形態の場合と比較してより薄型の圧電ァクチユエータモジュールを構成することが可能となる。

[0060] [6]第 5実施形態

本第 5実施形態は、出力軸として筒状の回転体を用いた場合の実施形態である。図 30は、第 5実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの外観斜視図である。圧電ァクチユエータモジュール 10Qは、ケーシング（筐体） 11を備えており、このケ一シング 11において駆動力を伝達するための出力軸として機能する筒状回転体 12 Bが収納されている。

さらに、ケーシング 11の裏面側には、図示しない外部接続端子 (表面実装用）が設けられている。

[0061] 図 31は、第 5実施形態の圧電ァクチユエータモジュールの A— A断端面図である。

ケーシング本体 15内には、圧電ァクチユエータ本体 21が設けられている。圧電ァクチユエータ本体 21は、図示しなレ、スライダにより支持されてレ、る。

そして、ケーシング本体 15内には、出力軸として機能し、圧電ァクチユエータ本体 2 1により駆動される被駆動体としての筒状回転体 12Bが設けられている。

[0062] この結果、出力軸部分は光を透過することができるため、光を透過させつつ制御を行うような用途に適した圧電ァクチユエータモジュールである。

[0063] 図 32および図 33に本第 5実施形態のより具体的適用例を示す。

図 32は、出力軸部分の孔にレンズを配設して、レンズの焦点合わせに用いる場合の圧電ァクチユエータモジュールの具体的適用例の断面図である。図 33は、図 32の圧電ァクチユエータモジュールの具体的適用例の側面図である。

[0064] 本適用例の装置である焦点合わせ装置 80は、摺動軸 81を有するレンズ 82と、筒状回転体 12Bが圧電ァクチユエータ本体 21により回転されることにより、筒状回転体 12Bに連動して回転する内部鏡筒 83と、ケーシング 11に固定された外部鏡筒 84と、を備えている。

この場合において、図 33に示すように、内部鏡筒 83には斜め方向に延在する第 1 ガイド溝 91が設けられ、外部鏡筒 84には上下方向に延在する第 2ガイド溝 92が設けられている。そして、第 1ガイド溝 91および第 2ガイド溝 92は互いに交差するように設けられている。

[0065] 次に動作を説明する。

筒状回転体 12Bが圧電ァクチユエータ本体 21により回転駆動されることにより、内部鏡筒 83も回転することとなる。

このとき、外部鏡筒 84は、ケーシング 11に固定されているため、回転しないこととなる。

[0066] 従って、レンズ 82の摺動軸 81は、第 1ガイド溝 91と第 2ガイド溝 92の双方に沿って摺動することとなり、例えば、図 33に示すような場合、内部鏡筒 83を上方から見て反時計回りに回した場合には、レンズ 82は下方に移動することとなる。同様に内部鏡筒 83を上方から見て時計回りに回した場合には、レンズ 82は上方に移動することとなる。

このようにして、所望のレンズ位置にレンズ 84を移動させることが可能となる。以上の説明においては、実際の用途については説明していなかつたが、小型ディジタルカメラなどを含む小型カメラのズーム機構あるいはオートフォーカス機構などに用いることが可能である。また、小型の光ピックアップ用のレンズを駆動する構成とすることも可肯である。

[0067] [7]第 6実施形態

図 34は、上記各実施形態のァクチユエータモジュールを玩具などに用いられる車輪装置を備えた車両 (移動体）に適用した場合の実施形態の主要部である。

図 34に示すように、車輪装置 100は、ァクチユエータモジュール 101を備えている。ァクチユエータモジュール 101の出力軸 101Aには、車軸 102が直接接続されており、ァクチユエータモジュール 101が車軸 102を回転駆動することにより、車輪 103を駆動して、車輪装置 100が設けられた模型自動車などの車両を走行させることが可能となる。 [0068] 本実施形態では、サスペンション装置は図示していないが、サスペンション装置にァクチユエータモジュール 101、車軸 102および車輪 103を載置することにより、走行面の凹凸などの影響を低減して良好に走行させるように構成することも可能である。また、ァクチユエータモジュールは、薄く、且つ、小型に構成することが可能なので、小型の模型自動車などにおいても、各車輪にァクチユエータモジュールをそれぞれ別個に設けるように構成しても、ノッテリーなどの大型部品を容易に配置することができる。

することも可能である。

以上の説明は、ァクチユエータモジュール 101が車軸 102を介して車輪 103をダイレクト駆動する場合のものであった力所定の減速ギア輪列あるいは増速ギア輪列を介して駆動するように構成することも可能である。

[0069] [8]第 7実施形態

図 35は上記各実施形態のァクチユエータモジュールを模型飛行機 (飛行体）に適用した場合の外観斜視図である。

模型飛行機 200は、プロペラ装置 201を備え、このプロペラ装置 201の発生させた推進力によって飛行するようなっている。模型飛行機 200は、機体本体 202から左右に伸びる主翼 203と、機体本体 202の後部に設けられる尾翼 204とを備えている。尾翼 204には、方向舵 205が設けられており、方向舵 205を駆動することにより、模型飛行機 200の進行方向を調整することができるようになつている。

[0070] 次に、プロペラ装置 201の詳細について説明する。

図 36は、プロペラ装置の一部断面図である。

図 36に示すように、このプロペラ装置 201は、機体本体（支持体） 202にプロペラ 2 10となって回転可能に支持される回転軸 211を有している。

[0071] この回転軸 211は、ァクチユエータモジュール 213の出力軸 213Aと一体となっており、ァクチユエータモジュール 213の出力軸 213Aが回転駆動されると、この回転に伴って回転するプロペラ 210によって、図中矢印 X方向への推進力が発生し、模型飛行機 200が飛行するようになっている。

以上の説明のように、本実施形態によれば、ァクチユエータモジュールは、小型軽量化が容易であるので、コイルモータを内蔵する模型飛行機と比較して、より重量を軽くすることができ、長時間の飛行や、より大型の模型飛行機を飛行させることが可能となる。

以上の説明は、ァクチユエータモジュール 213がプロペラ 210をダイレクト駆動する場合のものであった力所定の減速ギア輪列あるいは増速ギア輪列を介して駆動するように構成することち可肯である。

[0072] [9]第 8実施形態

図 37は、第 8実施形態の電動工具の外観斜視図である。図 38は、第 9実施形態の電動工具の概要構成ブロック図である。

電動工具 300は、ケーシング 301と、ケーシング 301を構成し、その内部に電源である電池 302を収納する蓋体 303と、ァクチユエータモジュール 304と、ケーシング 3 01内に内蔵されたァクチユエータモジュール 304の出力軸に着脱可能に取り付けられた工具アタッチメント（図 36では、十字ドライバピット） 305と、回転方向の切替および停止を切り換えるための操作スィッチ 306と、ケーシング 301に内蔵され、操作スィツチ 306の操作状態に応じて、電池 302からの供給電力によりァクチユエータモジュール 304を駆動するドライブ回路 307と、を備えてレ、る。

[0073] 上記構成によれば、ユーザの操作スィッチ 306の操作状態に応じて、ァクチユエ一タモジュール 304の出力軸、ひいては、出力軸に取り付けられたアタッチメント 305がドライブ回路 307により回転駆動され、ねじ 310の締め付け、取り外しなどを行えることとなる。

この場合において、ァクチユエータモジュール 304は、同一の体積のコイルモータと比較してより大きなトノレクを得ることができ、小型で適用範囲の広レ、電動工具を構成すること力 S可肯となる。

[0074] 以上の説明のように、本実施形態によれば、ァクチユエータモジュールは、小型で高トルクの電動工具を構成することが可能となる。

以上の説明においては、工具アタッチメントとして十字ドライバを説明した力ドリノレアタッチメント、各種ドライバアタッチメント、丸鋸アタッチメント等を用いることが可能である。さらには、工具アタッチメントとしてリンク機構やカム機構を備えた工具ァタツチメントを構成すれば、ジグソ一、インパクトドライバ、サンダーなどを構成することも可能である。

[0075] [10]第 9実施形態

図 39は、第 10実施形態のモータモジュールの概要構成ブロック図である。

モータモジュール 400は、ァクチユエータモジュール 401と、電源供給端子 402を介した外部からの供給電力によりァクチユエータモジュール 401を駆動するドライブ回路 403と、電源供給端子 402を外部に露出し、ァクチユエータモジュール 401およびドライブ回路 403を収納するケーシング 404と、を備えてレ、る。

本第 9実施形態によれば、電源供給端子 402に外部電源を接続するだけで、ァクチユエータモジュール 401の図示しない出力軸を回転させることができ、通常のコィルモータと同様に取り扱うことが可能となる。

[0076] [11]第 10実施形態

図 40は第 10実施形態の振動モータモジュールの外観正面図である。図 40において、図 25の第 3実施形態の変形例と同様の部分には同一の符号を付すものとする。

本第 10実施形態は、第 3実施形態と比較して、出力軸として機能する歯車 60に代えて偏心分銅 71を設け、携帯電話機において着信報知を行う振動モータモジユール 500として構成した場合のものである。

[0077] この場合においても、偏心分銅 71を構成する分銅部 71Aおよび回転軸 71Bは、別体に構成している。

分銅部 71Aは、振動量を高く保つ必要性から、比重の高い金属材料が用いられており、例えば、タングステンが用いられている。

この場合において、分銅部 71Aは着脱可能であり、要求される振動量などに応じて材料、形状などを変更することも可能である。

[0078] 図 41は、実際に振動モータモジュール 500を携帯電話機 501に組み込んだ場合の組込状態説明図である。

図 41に示すように、振動モータモジュール 500は、非常に小型に形成することが可能であり、小型の携帯電話機 501であっても、収納スペースに困ることがない。そして、携帯電話機 501が着信した場合には、分銅部 71Aが、図 41中、例えば、矢印方向に回転し、分銅部 71Aの回転軸 71Bにおける重量不釣り合いのため、振動が発生し、ユーザに着信があった旨を振動により告知することが可能となる。

[0079] [12]第 11実施形態

図 42は、第 11実施形態の圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の上面図である。圧電ァクチユエータ本体 21Xは、弾性部材である基板（シム材） 21Aに PZTなどの圧電素子 21Bが両面に貼り付けられた構造を有している。この構造において、実際の駆動時には、例えば、基板 21Aには、電圧 V- (負側電圧）が印加され、圧電素子 21Bにはそれぞれ電圧 V+ (正側電圧）が印加されることとなる。

[0080] 基板 21Aの両側部には、圧電ァクチユエータ本体 21をスライダ 23に固定するための固定部 21Dがそれぞれ設けられており、圧電素子 21Bが貼り付けられた部分を浮かせた状態で支持することとなる。この固定部 21Dには、スライダ 23と固定すべくねじが挿入されるねじ孔 21Eと、位置決め用孔 21Fが設けられている。

圧電素子 21Bには、 1つの領域 Al lが設けられており、駆動信号が印加されることとなる。

[0081] より詳細には、 Al lに駆動電圧を印加することによってァクチユエータ本体 21Xが駆動される。そして縦振動を起こすが、このとき当接部 21Zは、基板 21Aの非対称な位置に設けられているので、縦方向の伸縮に対してアンバランスが生じ、屈曲振動が励震され、当接部 21Zに対してある一定方向（例えば、時計回り方向）の楕円軌道に沿った振動を発生させることとなる。

すなわち、本実施形態の圧電ァクチユエータ本体 21Xによれば、一つの電極を設けるだけで、一方向の回転が可能な圧電ァクチユエータを構成することが可能となる。なお、より振動を確実にするために、図 42に破線で示すように、当接部 21Zと同一形状のバランス部 21Z1を長方形状の基板の中心に対して当接部 21Zが設けられた位置と略点対称な位置に設けるようにしてもよい。

[0082] [13]第 12実施形態

図 43は、第 12実施形態の圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の上面図である。図 4 4は、当接部の外観斜視図である。図 45は、第 12実施形態の圧電ァクチユエータ本体 (振動体)の側面図である。

基板 21Aは、例えば、ビッカース硬度 500HV、ヤング率 210GPaの SUS301EH で形成されている。

[0083] 一方、当接部 21Mは、ビッカース硬度 1600HV、ヤング率 350 380GPaのァノレミナで構成されており、回転体に当接される当接面 21MA1を有する当接端部 21M Aと、当接端部 21MAを支持すべく基板の一端に設けられた凹部 21K内に固定支持される固定部 21MBと、を備えている。

当接端部 21MAは、例えば、図 44に示すように、半円柱形に形成され、図 45に示すように、基板 21Aの厚さに圧電素子 21Bの厚さ（2層分）を加えた厚さと同程度の厚さとされてレヽる。

[0084] また、固定部 21MBは、基板 21Aの一端に設けられた凹部 21Kの形状と同一の半円柱型に形成されており、その厚さは基板 21Aと同定度となっている。

固定部 21MBは、基板 21Aへ固定されている状態で、 2層の圧電素子 21Bに両面力挟まれた状態となっており、圧電素子 21B、基板 21A及び当接部 21Mは互いに常温硬化型エポキシ樹脂系接着剤により接着固定されている。

以上のような構成とされているので、基板 21Aと当接部 21Mとをそれぞれの機能に適した材料で構成することができる。

[0085] 上述したように、基板 21Aは、 SUS301EHで構成されており、圧電素子 21Bの脆性を補いながら圧電素子 21Bの振動を阻害することがない。

また、当接部 21Mは、アルミナで構成されているので、回転体と接する当接面 21 MA1の耐摩耗性を向上することができるため、圧電ァクチユエータモジュールの耐久性が向上することとなる。

[0086] [14]第 13実施形態

図 46は、第 13実施形態の圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の上面図である。また、図 47は、第 13実施形態の圧電ァクチユエータ本体 (振動体）の側面図である。圧電ァクチユエータ本体 (振動体） 21Zを構成する基板 21 Aは、例えば、ビッカース硬度 500HV、ヤング率 210GPaの SUS301EHで形成されている。

[0087] 一方、当接部 21Nは、ビッカース硬度 1500HV、ヤング率 700GPaの超鋼合金 H 1 (WC粒子径 l / m、 Co含有量 10%)で構成されており、回転体に当接される当接面 21NA1を有する当接端部 21NAと、当接端部 21NAを支持すべく基板 21Aの一端に設けられた凹部 21K内に固定支持される固定部 21NBと、を備えている。そして当接部 21N全体としては、円盤状に形成されている。

[0088] この当接部 21Nは、例えば、超鋼合金 HIの棒材を適切な厚みで切断して、厚み方向に研磨し切断により生じたばりを取り除くととともに、当接面 21NA1を図 47の紙面に平行な方向に切断した断面形状が回転体に対して円弧凸形状となるようにする

[0089] また、固定部 21NBは、基板 21Aの一端に設けられた凹部 21Kの形状と同一の半円柱型に形成されており、その厚さは基板 21Aと同定度となっている。

固定部 21NBは、基板 21Aへ固定されている状態で、 2層の圧電素子 21Bに両面力、ら挟まれた状態となっており、圧電素子 21B、基板 21A及び当接部 21Nは互いに常温硬化型エポキシ樹脂系接着剤により接着固定されている。

以上のような構成とされているので、基板 21Aと当接部 21Nとをそれぞれの機能に適した材料で構成することができる。

[0090] 上述したように、基板 21Aは、 SUS301EHで構成されており、圧電素子 21Bの脆性を補いながら圧電素子 21Bの振動を阻害することがない。

また、当接部 21Nは、超鋼合金 HIで構成されているので、回転体と接する当接面 21NA1の耐摩耗性を向上することができるため、圧電ァクチユエータモジュールの耐久性が向上することとなる。

[0091] [15]実施形態の変形例

以上の説明においては、基板 21Aの材料として SUS301EHを用いていた力これに限らず、他のステンレス鋼を用いても良レ、。また、ァノレミニゥム、アモルファス金属、ゴムメタルなどの低ヤング率で振動しやすぐ圧電素子 21 Bの振動を阻害しない材料で構成されていてもよい。

[0092] 以上の説明においては、基板 21Aとは、別体で設ける当接部の材料としてアルミナや超鋼合金を用いていたが、これに限らず、窒化ケィ素、ジルコニァ、炭化ケィ素などのセラミックスや、窒化処理あるいは侵炭処理などの処理が施された鋼材でもよい。要するに当接部の材料は、基板 21 A単体でも当接部を構成可能な場合に、少なくとも回転体に対する当接面が基板の材料よりも高硬度となるように選定されていればよい。

以上の説明においては、基板及び圧電素子の外観を略長方形状、板状としていた、用途や使用条件によって、他の形状等任意に設定可能である。例えば、以上の説明においては、圧電素子が略平面上に形成されていたが、ブロック状等とすることも可能である。

これらの場合において、当接部は、圧電素子の回転体側端面から所定方向に突出するようにすればよい。所定方向としては、圧電素子の回転体側端面を含む平面垂直な面に対し、 ± 30°以内、より望ましくは、 ± 15°以内、さらに望ましくは ± 10°以内となるようにする。

Claims

請求の範囲

[1] 電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、

外部から駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子と、

前記圧電ァクチユエータ本体の一部が当接状態で前記圧電ァクチユエータ本体と略同一平面上に配置され、前記圧電ァクチユエータ本体により駆動され回転運動する回転体と、

前記回転体および前記信号入力端子が電気的に接続された前記圧電ァクチユエータ本体を収納する筐体と、

前記筐体より露出され、前記回転体により直接的あるいは間接的に伝達された回転運動を外部に出力するための出力軸と、

を備えたことを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[2] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記圧電ァクチユエータ本体を支持するスライダを備え、

前記スライダを回動あるいは平行移動させることにより前記圧電ァクチユエータ本体の前記回転体に対する当接状態を維持することを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[3] 請求項 2記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記スライダを前記回転体側に付勢する付勢部材を備えたことを特徴とする圧電ァクチユエ一タモジユーノレ。

[4] 請求項 3記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記付勢部材は交換可能に構成されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[5] 請求項 3記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記付勢部材の前記スライダに対する付勢力を可変するための付勢力可変部を備えたことを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[6] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記筐体は、蓋体と、筐体本体とを備え、前記蓋体は、前記回転体および前記出力軸に対応する部分を覆う第 1蓋体と、前記圧電ァクチユエータ本体に対応する部分を覆う第 2蓋体と、

[7] 請求項 6記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記第 1蓋体と前記第 2蓋体とは、その一部が重なり合った状態で組立可能であることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[8] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記当接状態を前記筐体の外部より視認可能とする視認窓あるいは透明部材が前記筐体に設けられていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[9] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記回転体は回転軸を有し、

前記回転軸を受ける軸受け部は、前記筐体の周面に突設されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[10] 請求項 1に記載の圧電ァクチユエータモジュールにおいて、

前記回転体に前記出力軸が接続され、当該出力軸を介して駆動力伝達部が接続されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[11] 請求項 10記載の圧電ァクチユエータモジュールにおいて、

前記駆動力伝達部は、歯車あるいはカムを有し、前記歯車あるいはカムは固定もしくは着脱可能に配置されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[12] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て

前記出力軸は、略円筒形状を有していることを特徴とする圧電ァクチユエ一タモジユーノレ。

[13] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記圧電ァクチユエータ本体の駆動電源の接地側電位が前記筐体の電位と同電位とされていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[14] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記圧電ァクチユエータ本体は、その表面の複数の領域に圧電素子が積層された基板と、前記基板を前記スライダに固定するための固定部と、前記基板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、

前記圧電素子に駆動信号を供給することにより、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する縦振動および前記長手方向とは交差する方向への屈曲振動を生じさせ、これらの振動が合成された合成振動に伴う前記当接部の変位によって前記回転体を回転駆動する、

ことを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[15] 請求項 1に記載の圧電ァクチユエータモジュールにおいて、

前記圧電ァクチユエータ本体を前記回転体に当接させるべく支持するスライダと、前記圧電ァクチユエータ本体に外部の接続端子からの駆動電力を供給すベぐ当該圧電ァクチユエータ本体の電極に電気的に接続されるフレキシブル基板と、を備前記フレキシブル基板は、前記筐体に支持される筐体支持部と、前記スライダに支持されるスライダ支持部と、前記筐体支持部とスライダ支持部との中間部分に配置され両支持部間における応力を緩和しあるいは振動伝達を抑制するためのダンパー部と、を備えたことを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[16] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記圧電ァクチユエータ本体は、その表面に圧電素子が積層された基板と、前記基板とは別体で構成され、前記基板に支持されるとともに、前記回転体に当接する当接部を備え、

前記当接部の少なくとも前記回転体に当接する部分は、前記基板の硬度よりも高硬度に構成されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[17] 請求項 16記載の圧電ァクチユエータモジュールにおいて、

前記当接部は、一端が前記基板の端面から所定方向に突設され、他端が前記基板の一端側に設けられた凹部内に固定されて支持されていることを特徴とする圧電ァクチユエ一タモジユーノレ。

[18] 請求項 16記載の圧電ァクチユエータモジュールにおいて、

前記当接部は、セラミックス、超硬合金、窒化処理を施した鋼材あるいは侵炭処理が施された鋼材で構成されていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[19] 請求項 1記載の圧電ァクチユエータモジュールにおレ、て、

前記電極及び前記信号入力端子は、それぞれ複数設けられていることを特徴とする圧電ァクチユエータモジュール。

[20] 電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、

駆動信号が入力され、前記電極に前記駆動信号を供給する信号入力端子と、前記圧電ァクチユエータ本体の一部が当接状態で前記圧電ァクチユエータ本体と略同一平面上に配置され、前記圧電ァクチユエータ本体により駆動され回転運動する回転体と、

外部から供給される電力に基づいて前記駆動信号を生成し、前記信号入力端子に出力するドライブ回路と、

を備えたことを特徴とするモータモジュール。

[21] 電極を有する圧電ァクチユエータ本体と、

前記出力軸に接続されて駆動される被駆動部と、

電力を供給する電源と、

前記電源から供給される電力に基づレ、て前記駆動信号を生成し、前記信号入力端子に出力するドライブ回路と、を備えたことを特徴とする装置。

[22] 請求項 21記載の装置において、

前記被駆動部は、車輪、プロペラあるいは工具アタッチメントのいずれかであることを特徴とする装置。