WO2012165189A1

WO2012165189A1 - 圧電モータおよび圧電モータ装置

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Publication number: WO2012165189A1
Application number: PCT/JP2012/062905
Authority: WO
Inventors: 浅野宏志
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-21
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2013-11-27

Abstract

　動摩擦が起こりにくく動力伝達効率が高い簡易な構成の圧電モータおよび圧電モータ装置の提供を図る。圧電モータ装置（１）は、圧電板（２）と、突起部（２Ａ）と、駆動部と、を備える。圧電板（２）は、互いに隣接する第１の領域と第２の領域とを含む第１の面を有する。突起部（２Ａ）は、第１の領域と第２の領域との境界線上に設けられ、境界線に沿ったＹ軸方向に変位するとともに、圧電板（２）の第１の面の法線方向とＹ軸方向とに対して垂直なＸ軸方向に変位する。駆動部は、第１の領域に設けられた個別電極（３Ａ）と、第２の領域に設けられた個別電極（３Ｂ）と、圧電板（２）の第１の面と対向する第２の面に設けられた共通電極（４）とを含み、一方の個別電極（３Ａ）と共通電極（４）との間に交流電圧を印加するとともに、他方の個別電極（３Ｂ）が浮き電極にならないようにする。

Description

圧電モータおよび圧電モータ装置

　この発明は、圧電板の変形を利用して動力伝達部を変位させる圧電モータ、および、動力伝達部の変位を変換して回転運動や直線運動の動力とする圧電モータ装置に関するものである。

　圧電モータは、圧電板の変形に伴う動力伝達部の変位を動力とするモータである。また、圧電モータ装置は、圧電モータの動力を回転運動や直線運動に変換して動力とするものである。

　図１は、特許文献１を参考にした圧電モータ装置１０１の基本構成を説明する図である。図１（Ａ）は、圧電モータ装置１０１の斜視図である。図１（Ｂ）は、圧電モータ装置１０１の回路図である。図１（Ｃ）は、圧電モータ装置１０１の部分拡大平面図である。なお、図中に、圧電モータ装置１０１が備える圧電板１０２の主面の法線方向をＺ軸方向、主面の長手方向をＸ軸方向、主面の短手方向をＹ軸方向とした直交座標系を付記している。

　圧電モータ装置１０１は、圧電板１０２、個別電極１０３Ａ，１０３Ｂ、共通電極１０４、交流源１０５Ａ、スイッチ１０５Ｂ、押圧バネ１０６、フレーム１０７、ベアリング１０８、およびリニアスライダ１０９を備える。圧電板１０２、個別電極１０３Ａ，１０３Ｂ、共通電極１０４、交流源１０５Ａ、およびスイッチ１０５Ｂは、圧電モータを構成する。

　圧電板１０２はＺ軸を向く主面が長方形状の平板であり、Ｙ軸正方向の側面には突起部１０２Ａが設けられている。個別電極１０３Ａ，１０３Ｂは、圧電板１０２の表主面に、突起部１０２Ａが設けられている位置を通るＹ軸方向に沿った直線に対して線対称に設けられている。共通電極１０４は、圧電板１０２の裏主面の略全面に設けられている。交流源１０５Ａは共通電極１０４とスイッチ１０５Ｂとの間に接続され、スイッチ１０５Ｂにより個別電極１０３Ａ，１０３Ｂが選択的に交流源１０５Ａに接続されている。

　圧電板１０２のＹ軸正方向にはリニアスライダ１０９が配置され、リニアスライダ１０９のＹ軸正方向にはベアリング１０８が配置されている。また、圧電板１０２のＹ軸負方向には押圧バネ１０６が配置されている。押圧バネ１０６は、フレーム１０７に支持されており、圧電板１０２をリニアスライダ１０９に向け押圧する。

　スイッチ１０５Ｂにより個別電極１０３Ａが交流源１０５Ａに接続され、交流源１０５Ａによって個別電極１０３Ａと共通電極１０４との間に交流電圧が印加されると、圧電板１０２がＸ－Ｙ面において変形し、突起部１０２ＡはＸ軸およびＹ軸に対して所定の傾きを持った直線往復軌道で変位する。

　上記のように変位する突起部１０２Ａはリニアスライダ１０９のＹ軸負方向の側面へ衝突し、これによりＸ軸負方向の動力が突起部１０２Ａからリニアスライダ１０９に伝達され、リニアスライダ１０９をＸ軸負方向に移動させることができる。スイッチ１０５Ｂを切り替えて、個別電極１０３Ｂが交流源１０５Ａに接続されることにより、リニアスライダ１０９の移動方向を逆方向に切り替えることができる。

特表２００７－５３８４８４号公報

　上記構成では、突起部１０２Ａとリニアスライダ１０９との接触圧力が小さい状態のときに動摩擦が起こってエネルギー損失が発生する。そのため、突起部１０２Ａからリニアスライダ１０９に伝達されるＸ軸方向の動力が低減し、効率的に動力が伝達されない。

　そこで、本発明の目的は、動摩擦が起こりにくく動力伝達効率が高い簡易な構成の圧電モータおよび圧電モータ装置を提供することにある。

　本発明に係る圧電モータは、圧電板と、動力伝達部と、駆動部と、を備える。圧電板は、互いに隣接する第１の領域と第２の領域とを含む第１の面を有する。動力伝達部は、第１の領域と第２の領域との境界線上に設けられ、境界線に沿った第１の方向に変位するとともに、圧電板の第１の面の法線方向と第１の方向とに対して垂直な第２の方向に変位する。駆動部は、第１の領域に設けられた第１の個別電極と、第２の領域に設けられた第２の個別電極と、圧電板の第１の面と対向する第２の面に設けられた共通電極とを含み、第１の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加するとともに、第２の個別電極が浮き電極にならないようにする。

　この構成では、第１の領域と第２の領域との境界線上に設けられる動力伝達部は、直線往復軌道ではなく円軌道または楕円軌道で変位することになる。

　本発明に係る圧電モータにおいて、駆動部は、一方側が第１の個別電極に接続されており、他方側が第２の個別電極と共通電極とに接続されており、第１の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加する交流源を含み、第２の個別電極と共通電極と交流源の他方側とがグランドに接続されていると好適である。特に、駆動部は、第１の個別電極と共通電極との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加すると好適である。さらに、駆動部は、圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、第１の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加すると好適である。

　また、本発明に係る圧電モータにおいて、駆動部は、第１の個別電極又は第２の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加する交流源を含み、交流源の一方側が第１の個別電極に接続されており、他方側が第２の個別電極と共通電極とに接続されており、第２の個別電極と共通電極と交流源の他方側とがグランドに接続されている状態と、交流源の一方側が第２の個別電極に接続されており、他方側が第１の個別電極と共通電極とに接続されており、第１の個別電極と共通電極と交流源の他方側とがグランドに接続されている状態と、を切り替えるスイッチを備えると好適である。特に、駆動部は、第１の個別電極又は第２の個別電極と共通電極との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加すると好適である。さらに、駆動部は、圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、第１の個別電極又は第２の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加すると好適である。

　また、本発明に係る圧電モータにおいて、駆動部は、一方側が第１の個別電極に接続されており、他方側が共通電極に接続されており、第１の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加する第１の交流源と、一方側が第２の個別電極に接続されており、他方側が共通電極に接続されており、第２の個別電極と共通電極との間に交流電圧を印加する第２の交流源と、を含み、第１の交流源の他方側と第２の交流源の他方側とがグランドに接続されていると好適である。特に、駆動部は、第１の個別電極と共通電極との間と、第２の個別電極と共通電極との間とに、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加すると好適である。さらに、駆動部は、圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、第１の個別電極と共通電極との間と、第２の個別電極と共通電極との間とに交流電圧を印加すると好適である。

　本発明に係る圧電モータ装置は、上述のいずれかの圧電モータと、圧電板の第１の方向側に配置されている動力変換部と、を備えると好適である。動力変換部は、第２の方向を移動方向として移動自在なリニアスライダであってもよい。

　これらの構成では、リニアスライダなどの動力変換部を圧電モータで駆動して、圧電モータの送り運動を直線運動などに変換して動力とすることができる。

　この発明によれば、動力伝達部が直線往復軌道ではなく円軌道または楕円軌道を描くように変位するので、動力伝達部が第１の方向（Ｙ軸）に大きく変位する際には第２の方向（Ｘ軸）への変位は小さく、第１の方向（Ｙ軸）の変位が小さくなった後で、第２の方向（Ｘ軸）への変位が大きくなる。そのため、この動力伝達部が第２の方向（Ｙ軸）に対向する動力変換部に衝突する際に動摩擦が生じにくくなり、動力伝達部と動力変換部との摩耗やエネルギー損失を抑制できる。

圧電モータ装置の基本構成を説明する図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電モータ装置の構成を説明する図である。本発明の第１の実施形態に係る圧電モータ装置の圧電板の変位ベクトルについて説明する図である。従来構成に係る比較例の圧電板の変位ベクトルについて説明する図である。本発明の第２の実施形態に係る圧電モータ装置の回路図である。本発明の第３の実施形態に係る圧電モータ装置の回路図である。

　図２は、本発明の第１の実施形態に係る圧電モータ装置１の構成を説明する図である。図２（Ａ）は、圧電モータ装置１の斜視図である。図２（Ｂ）は、圧電モータ装置１の回路図である。図２（Ｃ）は、圧電モータ装置１の部分拡大平面図である。なお、図中に、圧電モータ装置１が備える圧電板２の主面の法線方向をＺ軸方向、主面の長手方向をＸ軸方向、主面の短手方向をＹ軸方向とした直交座標系を付記している。

　圧電モータ装置１は、圧電板２、個別電極３Ａ，３Ｂ、共通電極４、交流源５、押圧バネ６、フレーム７、ベアリング８、およびリニアスライダ９を備える。

　圧電板２、個別電極３Ａ，３Ｂ、共通電極４、および交流源５は本実施形態における圧電モータを構成し、個別電極３Ａ，３Ｂ、共通電極４、および交流源５は本実施形態における駆動部を構成する。また、リニアスライダ９は本実施形態における動力変換部である。

　圧電板２はＺ軸を向く主面が長方形状の平板であり、Ｚ軸を向く主面は、互いに隣接する第１の領域と第２の領域とを含む。圧電板２の第１の領域と第２の領域との境界線上であり、Ｙ軸正方向の側面には突起部２Ａが設けられている。突起部２Ａは、本実施形態における動力伝達部である。

　個別電極３Ａ，３Ｂは、圧電板２のＺ軸を向く主面に設けられている。個別電極３Ａ，３Ｂは、突起部２Ａが設けられている位置を通るＹ軸方向に沿った直線に対して線対称に設けられている。具体的には、個別電極３Ａは第１の領域に設けられており、個別電極３Ｂは第２の領域に設けられている。共通電極４は、圧電板２のＺ軸を向く主面と対向している主面の略全面に設けられている。交流源５は、一方側が個別電極３Ａに接続されており、他方側が個別電極３Ｂと共通電極４とに接続されている。交流源５と個別電極３Ｂと共通電極４との接続点は、グランドに接続されている。すなわち、個別電極３Ｂと共通電極４と交流源５の他方側とは、グランドに接続されている。

　フレーム７は、Ｙ軸両方向の端部にＸ－Ｙ面からＺ軸正方向に立ち上がるリブを備えている。

　圧電板２のＹ軸正方向にはリニアスライダ９が配置されている。リニアスライダ９はＸ軸方向を長手とする角棒状の構成である。リニアスライダ９のＹ軸正方向にはベアリング８が配置されている。ベアリング８は、Ｘ軸方向に移動するリニアスライダ９に転接する。また、圧電板２のＹ軸負方向には押圧バネ６が配置されている。押圧バネ６はフレーム７のリブに支持されており、圧電板２をリニアスライダ９に向け押圧する。

　この構成では、個別電極３Ａと共通電極４との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧が印加されることにより、圧電板２全体にＥ（３，１）モードの非対称モードの振動が励振される。このとき、個別電極３Ｂがグランドに接続されており、浮き電極にはならないことから、グランドから個別電極３Ｂへの電荷の流入又は個別電極３Ｂからグランドへの電荷の流出が起こり、圧電板２全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動が励振される。Ｅ（３，１）モードの対称モードは、Ｅ（３，１）モードの非対称モードとほぼ同じ共振周波数を有する。すなわち、個別電極３Ａと共通電極４との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧が印加されることにより、圧電板２全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振される。そして、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの僅かな位相特性の差異により両者に位相差が生まれることから、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように個別電極３Ａと共通電極４との間に交流電圧が印加されることにより、Ｅ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが合成された楕円運動の振動が励振される。

　図３は、本実施形態に係る圧電モータ装置１の圧電板２の変位ベクトルについて説明する図である。ここでは、図中右側である圧電板２の右手領域の個別電極３Ａに正弦波信号が印加され、図中左側である圧電板２の左手領域の個別電極３Ｂが共通電極４とともにグランドに接続されている構成について有限要素法で変位ベクトルを解析した例を示している。

　正弦波信号の位相が０°の場合、圧電板２の右手領域では収縮方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では拡張方向の変位ベクトルが発生する。そして、右手領域と左手領域との境界に設けられている突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約４５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が４５°の場合、圧電板２の右手領域では位相が０°の場合よりも大きな収縮方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では位相が０°の場合よりも小さな拡張方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約０°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が９０°の場合、圧電板２の右手領域では位相が４５°の場合よりも大きく、最大の収縮方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では位相が４５°の場合よりも小さな拡張方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約３１５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が１３５°の場合、圧電板２の右手領域では位相が９０°の場合よりも小さな収縮方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では収縮方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約２７０°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が１８０°の場合、圧電板２の右手領域では拡張方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では位相が１３５°の場合よりも大きな収縮方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約２２５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が２２５°の場合、圧電板２の右手領域では位相が１８０°の場合よりも大きな拡張方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では位相が１８０°の場合よりも大きく、最大の収縮方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約１８０°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が２７０°の場合、圧電板２の右手領域では位相が２２５°の場合よりも大きく、最大の拡張方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では位相が２２５°の場合よりも小さな収縮方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約１３５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が３１５°の場合、圧電板２の右手領域では位相が２７０°の場合よりも小さな拡張方向の変位ベクトルが発生し、左手領域では拡張方向の変位ベクトルが発生する。そして、突起部２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約９０°の方向の変位ベクトルが発生する。

　以上のように圧電板２は変形するが、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように個別電極３Ａと共通電極４との間に交流電圧が印加されることにより、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとが合成された楕円運動の振動が生じ、圧電板２の左手領域と右手領域との境界に設けられている突起部２Ａの変位ベクトルは時計回りに回転する。このため、突起部２Ａは、時計回りの円軌道または楕円軌道を描くように変位することになる。言い換えれば、突起部２Ａは、Ｙ軸方向に変位するとともに、Ｘ軸方向に変位する。これにより、前述の圧電モータ装置１では、リニアスライダ９のＹ軸負方向の側面に突起部２Ａが衝突することにより、突起部２Ａからリニアスライダ９にＸ軸正方向の動力が伝達され、リニアスライダ９がＸ軸正方向に移動することになる。

　このように突起部２Ａが円軌道または楕円軌道で変位するため、突起部２ＡがＹ軸に沿って大きく変位する際にＸ軸に沿った変位は小さく、突起部２ＡがＹ軸に沿って大きく変位した後でＸ軸に沿って大きく変位することになる。したがって、本実施形態の構成では、突起部２Ａとリニアスライダ９との動摩擦が生じにくく、両者の摩耗やエネルギー損失を抑制でき、突起部２Ａからリニアスライダ９への動力伝達効率を高められる。

　なお、以下に、図１に示した従来構成に係る圧電モータ装置１０１を比較例として用意し、従来構成に係る圧電モータ装置１０１の圧電板１０２の変形について説明する。図４は、従来構成に係る圧電モータ装置１０１の圧電板１０２の変位ベクトルについて説明する図である。ここでは、図中右側である圧電板１０２の右手領域の個別電極１０３Ａに正弦波信号が印加され、図中左側である圧電板１０２の左手領域の個別電極１０３Ｂがオープン状態である構成について有限要素法で変位ベクトルを解析した例を示している。

　正弦波信号の位相が０°の場合、圧電板１０２の右手領域では拡張方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、右手領域と左手領域との境界に設けられている突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約１３５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が４５°の場合、圧電板１０２の右手領域では収縮方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約３１５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が９０°の場合、圧電板１０２の右手領域では位相が４５°の場合よりも大きな収縮方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに、位相が４５°の場合よりも大きな約３１５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が１３５°の場合、圧電板１０２の右手領域では位相が９０°の場合よりも大きく、最大の収縮方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに、位相が９０°の場合よりも大きく、最大の約３１５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が１８０°の場合、圧電板１０２の右手領域では位相が１３５°の場合よりも小さな収縮方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに、位相が１３５°の場合よりも小さな約３１５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が２２５°の場合、圧電板１０２の右手領域では拡張方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに約１３５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が２７０°の場合、圧電板１０２の右手領域では位相が２２５°の場合よりも大きな拡張方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに、位相が２２５°の場合よりも大きな約１３５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　正弦波信号の位相が３１５°の場合、圧電板１０２の右手領域では位相が２７０°の場合よりも大きく、最大の拡張方向の変位ベクトルが発生するが、左手領域ではほとんど変位ベクトルが発生しない。そして、突起部１０２Ａの近傍では、Ｘ軸正方向を基準として反時計回りに、位相が２２５°の場合よりも大きく、最大の約１３５°の方向の変位ベクトルが発生する。

　以上のように比較例の圧電板１０２は変形するが、比較例では、圧電板１０２の右手領域の個別電極１０３Ａに正弦波信号を印加され、左手領域の個別電極１０３Ｂがオープン状態であるため、右手領域の個別電極１０３Ａと共通電極１０４との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧が印加されることにより、圧電板１０２全体にＥ（３，１）モードの非対称モードの振動が励振される。このとき、左手領域の個別電極１０３Ｂはオープン状態であることから、グランドから左手領域の個別電極１０３Ｂへの電荷の流入又は左手領域の個別電極１０３Ｂからグランドへの電荷の流出が起こらず、Ｅ（３，１）モードの対称モードの振動は励振されない。よって、左手領域と右手領域との境界に設けられている突起部１０２Ａの変位ベクトルは、Ｘ－Ｙ面でＸ軸正方向を基準として反時計回りに１３５°もしくは３１５°の傾きを維持し、突起部１０２Ａは直線往復軌道を描くように変位することになる。したがって、比較例では突起部１０２Ａからリニアスライダ１０９にＸ軸負方向に動力が伝達され、リニアスライダ１０９がＸ軸負方向に移動することになる。

　次に、本発明の第２の実施形態に係る圧電モータ装置１１について説明する。

　図５は、本実施形態に係る圧電モータ装置１１の回路図である。

　圧電モータ装置１１は、前述の圧電モータ装置１の回路構成に加えて、交流源５の一方側に接続される個別電極を切り替えるスイッチ１５Ａと、交流源５の他方側に接続される個別電極を切り替えるスイッチ１５Ｂとを備える。

　この構成では、交流源５の一方側が個別電極３Ａに接続されており、他方側が個別電極３Ｂと共通電極４とに接続されており、交流源５と個別電極３Ｂと共通電極４との接続点がグランドに接続されている状態と、交流源５の一方側が個別電極３Ｂに接続されており、他方側が個別電極３Ａと共通電極４とに接続されており、交流源５と個別電極３Ａと共通電極４との接続点がグランドに接続されている状態と、を切り替えるようにスイッチ１５Ａ，１５Ｂが制御される。

　交流源５の一方側が個別電極３Ａに接続されており、他方側が個別電極３Ｂと共通電極４とに接続されており、交流源５と個別電極３Ｂと共通電極４との接続点がグランドに接続されている状態では、圧電モータ装置１１は第１の実施形態の圧電モータ装置１と同じ動作を行う。

　一方、交流源５の一方側が個別電極３Ｂに接続されており、他方側が個別電極３Ａと共通電極４とに接続されており、交流源５と個別電極３Ａと共通電極４との接続点がグランドに接続されている状態では、圧電モータ装置１１は第１の実施形態の圧電モータ装置１とは逆の動作を行い、突起部（不図示）が反時計回りの円軌道または楕円軌道で変位し、リニアスライダ（不図示）をＸ軸負方向に移動させる。したがって、本実施形態の圧電モータ装置１１は、スイッチ１５Ａ，１５Ｂの制御により、リニアスライダの移動方向を切り替えることができる。

　次に、本発明の第３の実施形態に係る圧電モータ装置１２について説明する。

　図６は、本実施形態に係る圧電モータ装置１２の回路図である。

　圧電モータ装置１２は、前述の圧電モータ装置１の回路構成に加えて、交流源５Ａを備える。すなわち、圧電モータ装置１２は、２相電源を有する。交流源５の一方側が個別電極３Ａに接続されており、交流源５Ａの一方側が個別電極３Ｂに接続されており、交流源５および交流源５Ａの他方側が共通電極４に接続されており、交流源５と交流源５Ａと共通電極４との接続点がグランドに接続されている。

　この構成では、交流源５から個別電極３Ａにｓｉｎ（ωｔ）の正弦波信号が印加され、交流源５Ａから個別電極３Ｂにｃｏｓ（ωｔ）の正弦波信号が印加されることにより、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が９０°となるように個別電極３Ａ，３Ｂと共通電極４との間に交流電圧が印加されることになり、第１の実施形態の圧電モータ装置１と同様に、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとが合成された楕円運動の振動が励振される。よって、圧電モータ装置１２は第１の実施形態の圧電モータ装置１と同じ動作を行う。

　第１の実施形態の圧電モータ装置１では、個別電極３Ｂがグランドに接続されているため、交流源は１つでよいものの、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるのは、特定の周波数に限られる。一方、本実施形態の圧電モータ装置１２は、交流源は２つであるが、様々な周波数においてＥ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°とすることができる。

　以上に説明した実施形態では、動力伝達対象として直線運動するリニアスライダを用いる例を示したが、リニアスライダの他にも回転運動するロータなどを動力伝達対象としてもよい。その場合、ロータの周面を突起部に対向させるように配置することで、圧電モータによりロータを回転させて回転運動の動力を得ることができる。

　本発明は以上に説明した実施形態の記載に制限されるものではなく、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示される。そして、本発明の範囲には、特許請求の範囲よって示されるものだけでなく特許請求の範囲に均等な範囲で変更された全てのものが含まれる。

１，１１，１２…圧電モータ装置
２…圧電板
２Ａ…突起部
３Ａ，３Ｂ…個別電極
４…共通電極
５，５Ａ…交流源
６…押圧バネ
７…フレーム
８…ベアリング
９…リニアスライダ
１５Ａ，１５Ｂ…スイッチ

Claims

　互いに隣接する第１の領域と第２の領域とを含む第１の面を有する圧電板と、
　前記第１の領域と前記第２の領域との境界線上に設けられ、前記境界線に沿った第１の方向に変位するとともに、前記圧電板の前記第１の面の法線方向と前記第１の方向とに対して垂直な第２の方向に変位する動力伝達部と、
　前記第１の領域に設けられた第１の個別電極と、前記第２の領域に設けられた第２の個別電極と、前記圧電板の前記第１の面と対向する第２の面に設けられた共通電極とを含み、前記第１の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加するとともに、前記第２の個別電極が浮き電極にならないようにする駆動部と、
を備える圧電モータ。
　前記駆動部は、一方側が前記第１の個別電極に接続されており、他方側が前記第２の個別電極と前記共通電極とに接続されており、前記第１の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する交流源を含み、
　前記第２の個別電極と前記共通電極と前記交流源の他方側とがグランドに接続されている、請求項１に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記第１の個別電極と前記共通電極との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加する、請求項２に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、前記第１の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する、請求項３に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記第１の個別電極又は前記第２の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する交流源を含み、
　前記交流源の一方側が前記第１の個別電極に接続されており、他方側が前記第２の個別電極と前記共通電極とに接続されており、前記第２の個別電極と前記共通電極と前記交流源の他方側とがグランドに接続されている状態と、
　前記交流源の一方側が前記第２の個別電極に接続されており、他方側が前記第１の個別電極と前記共通電極とに接続されており、前記第１の個別電極と前記共通電極と前記交流源の他方側とがグランドに接続されている状態と、
を切り替えるスイッチを備える、請求項１に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記第１の個別電極又は前記第２の個別電極と前記共通電極との間に、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加する、請求項５に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、前記第１の個別電極又は前記第２の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する、請求項６に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、一方側が前記第１の個別電極に接続されており、他方側が前記共通電極に接続されており、前記第１の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する第１の交流源と、一方側が前記第２の個別電極に接続されており、他方側が前記共通電極に接続されており、前記第２の個別電極と前記共通電極との間に交流電圧を印加する第２の交流源と、を含み、
　前記第１の交流源の他方側と前記第２の交流源の他方側とがグランドに接続されている、請求項１に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記第１の個別電極と前記共通電極との間と、前記第２の個別電極と前記共通電極との間とに、振動モードがＥ（３，１）モードである共振周波数に対応する交流電圧を印加する、請求項８に記載の圧電モータ。
　前記駆動部は、前記圧電板全体にＥ（３，１）モードの対称モードの振動と非対称モードの振動とが同時に励振され、Ｅ（３，１）モードの対称モードと非対称モードとの位相差が約９０°となるように、前記第１の個別電極と前記共通電極との間と、前記第２の個別電極と前記共通電極との間とに交流電圧を印加する、請求項９に記載の圧電モータ。
　請求項１ないし請求項１０に記載の圧電モータと、
　前記圧電板の前記第１の方向側に配置されている動力変換部と、
を備える圧電モータ装置。
　前記動力変換部は、前記第２の方向を移動方向として移動自在なリニアスライダである、請求項１１に記載の圧電モータ装置。