JPH02294280A - パイプ状電歪公転子およびモータ - Google Patents
パイプ状電歪公転子およびモータInfo
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- JPH02294280A JPH02294280A JP1114249A JP11424989A JPH02294280A JP H02294280 A JPH02294280 A JP H02294280A JP 1114249 A JP1114249 A JP 1114249A JP 11424989 A JP11424989 A JP 11424989A JP H02294280 A JPH02294280 A JP H02294280A
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- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 11
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
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- 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】
［産業上の利用分野］
本発明は、超音波振動子およびそれを用いた超音波モー
タに係り、特にパイプ状電歪公転子およびそれを用いた
超音波モータに関するものである。
タに係り、特にパイプ状電歪公転子およびそれを用いた
超音波モータに関するものである。
［従来技術］
強力超音波技術の分野では、たて振動を応用したものが
圧倒的多数で、振動源にはランジュバン振動子が用いら
れている。最近、超音波モータが開発され、強力な楕円
振動が必要となり，種々の楕円振動子が提案されている
。
圧倒的多数で、振動源にはランジュバン振動子が用いら
れている。最近、超音波モータが開発され、強力な楕円
振動が必要となり，種々の楕円振動子が提案されている
。
ところで本発明者は，単なる楕円振動によらない超音波
モータ、すなわち「重心回転型超音波モータ』 （特願
昭６２−１１３７４号）を提案した．このモータに用い
る超音波振動子は「超音波回転振動子ノ （特願昭６２
−１１３７３号）に記載されているように、半円部分が
互いに逆極性となるように厚み方向に分極された圧電振
動子である。
モータ、すなわち「重心回転型超音波モータ』 （特願
昭６２−１１３７４号）を提案した．このモータに用い
る超音波振動子は「超音波回転振動子ノ （特願昭６２
−１１３７３号）に記載されているように、半円部分が
互いに逆極性となるように厚み方向に分極された圧電振
動子である。
［発明が解決しようとする課題］
強力な振動を発生させるためには，印加電気量を増大す
るようにアドミツタンスが小さくなく薄板で大面積の構
造にすべきところ、径が共振周波数に関係するので、印
加すべき周波数を決めると振動子の径が決まり、従って
面積が決まってしまい細いパイプ状にすると励振周波数
が高周波数になり過ぎ、効率よく励振できないという難
点を有している．一方、例えば医療用内診鏡、ドリルな
どの分野では、直径３ｍ程度の細いパイプ状モータが有
望されている． 本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し，
強力な出力が得られるパイプ状電歪公転子およびそれを
用いたモータを提供するにある。
るようにアドミツタンスが小さくなく薄板で大面積の構
造にすべきところ、径が共振周波数に関係するので、印
加すべき周波数を決めると振動子の径が決まり、従って
面積が決まってしまい細いパイプ状にすると励振周波数
が高周波数になり過ぎ、効率よく励振できないという難
点を有している．一方、例えば医療用内診鏡、ドリルな
どの分野では、直径３ｍ程度の細いパイプ状モータが有
望されている． 本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し，
強力な出力が得られるパイプ状電歪公転子およびそれを
用いたモータを提供するにある。
［ｉ９！題を解決するための手段］
この目的を達成するため、本発明は、軸方向の長さが円
周方向の長さよりも長い圧電セラミックからなるパイプ
と、 そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の局
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の周面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により，前記パイプを直径で軸方向に沿って
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向って互い
に逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成するよう
に構成されていることを特徴とするものである． 前述の目的を達成するため、さらに本発明は，軸方向の
長さが円周方向の長さよりも長い圧電セラミックスから
なるパイプと， そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の周
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の局面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により、前記パイプを直径で軸方向に沿って
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向って互い
に逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成させた後
，二分された分極電極を短絡し，一つの単相励振電極と
して用いるか、若しくは分極電極をさらに二分割して四
相励振電極として用いるよう１；構成されたパイプ状電
歪公転子と、この電歪公転子と接触して移動する可動子
とを備えたことを特徴とするものである。
周方向の長さよりも長い圧電セラミックからなるパイプ
と、 そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の局
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の周面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により，前記パイプを直径で軸方向に沿って
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向って互い
に逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成するよう
に構成されていることを特徴とするものである． 前述の目的を達成するため、さらに本発明は，軸方向の
長さが円周方向の長さよりも長い圧電セラミックスから
なるパイプと， そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の周
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の局面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により、前記パイプを直径で軸方向に沿って
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向って互い
に逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成させた後
，二分された分極電極を短絡し，一つの単相励振電極と
して用いるか、若しくは分極電極をさらに二分割して四
相励振電極として用いるよう１；構成されたパイプ状電
歪公転子と、この電歪公転子と接触して移動する可動子
とを備えたことを特徴とするものである。
［作用］
前述の四相励振型では、圧電セラミックからなるパイプ
の一方の局面に共通電極を、他方の周面に四等分された
四相励振電極をそれぞれ設け、共通電極と各個別電極と
の間にπ／２づつ位相の異なる電圧を印加することによ
り、パイプの重心が中心の周りの円周上を公転するモー
ドを励振でき、周波数を調整し、このモードを共振させ
ることができる。一方、単相励振型では，単相励振電極
と共通電極の間に単相共振電圧を印加して公転モードを
共振させることができる。本発明では、この重心が中心
の周りを公転するモードの共振子を電歪公転子と称して
いる． ところでこの電歪公転子の共振周波数はパイプの径に因
らず、パイプの長さに因るのでパイプの長さを長くすれ
ば細いパイプでも低い共振周波数を得ることでき、細長
いパイプ状の電歪公転子ならびにそれを用いた超音波モ
ータを得ることができる。
の一方の局面に共通電極を、他方の周面に四等分された
四相励振電極をそれぞれ設け、共通電極と各個別電極と
の間にπ／２づつ位相の異なる電圧を印加することによ
り、パイプの重心が中心の周りの円周上を公転するモー
ドを励振でき、周波数を調整し、このモードを共振させ
ることができる。一方、単相励振型では，単相励振電極
と共通電極の間に単相共振電圧を印加して公転モードを
共振させることができる。本発明では、この重心が中心
の周りを公転するモードの共振子を電歪公転子と称して
いる． ところでこの電歪公転子の共振周波数はパイプの径に因
らず、パイプの長さに因るのでパイプの長さを長くすれ
ば細いパイプでも低い共振周波数を得ることでき、細長
いパイプ状の電歪公転子ならびにそれを用いた超音波モ
ータを得ることができる。
［実施例］
次に本発明の実施例を図とともに説明する。第１図はパ
イプの斜視図、第２図はそのパイプを用いた電歪公転子
の結線図、第３図は第２図Ｘ−Ｘ線上の断面図、第４図
（ａ），（ｂ）．（ｃ），（ｄ）は電歪公転子における
圧電変形の状態を示す説明図である． バイプ１はＰｂ （Ｚｒ Ｔｉ）Ｏ，系の圧電セラミッ
クからなり，その軸方向の長さＬは円周方向の長さ（π
Ｄ）よりも長く設計され、中空穴２を有する。
イプの斜視図、第２図はそのパイプを用いた電歪公転子
の結線図、第３図は第２図Ｘ−Ｘ線上の断面図、第４図
（ａ），（ｂ）．（ｃ），（ｄ）は電歪公転子における
圧電変形の状態を示す説明図である． バイプ１はＰｂ （Ｚｒ Ｔｉ）Ｏ，系の圧電セラミッ
クからなり，その軸方向の長さＬは円周方向の長さ（π
Ｄ）よりも長く設計され、中空穴２を有する。
第２図に示すように、パイプ１の内周面にはそれのほぼ
全面にわたって共通電極３が施こされ，パイプ１の外周
面にはほぼ同じ面積の帯状をした個別電極４，５，６．
７が施こされている。そして同図に示すように共通電極
３はアースされ，個別電極４，６および個別電極５，７
がそれぞれ共通に接続され、それぞれ正および負の直流
高電圧を印加して分極処理を行なった．図中の矢印８は
分極方向を示しており、この分極処理によりパイプ１を
直径方向で軸方向に沿って分割した二つの領域が、バイ
プ１の厚さ方向に向って互いに逆極性に分極されて正領
域と負領域が形成される．そして個別電極４，６と個別
電極５，７との間に二相発振器９が接続され、周波数４
０ＫＨｚ、電圧５０Ｖの位相が９０’づつずれた四相交
流電圧が印加されるようになっている．このようにして
、パイプ状の電歪公転子１０が構成されている．第４図
はこの電歪公転子１０の圧電変形の状態を示す図で、図
中の実線の電歪公転子１０は電圧印加時，点線の電歪公
転子１０は電圧を印加していないときの状態を示してい
る。９０゜づつ位相の異なる電圧を順次個別電極４〜７
に印加することにより、同図の（ａ）〜（ｄ）に示すよ
うに重心Ｇがパイプ１の中心Ｏの周りを公転する。前述
のように共振周波数を４０Ｋｌ｛ｚにすれば、公転速度
は２４０Ｘ１０’ｒ．ｐ．ｍ．の超高速となる。
全面にわたって共通電極３が施こされ，パイプ１の外周
面にはほぼ同じ面積の帯状をした個別電極４，５，６．
７が施こされている。そして同図に示すように共通電極
３はアースされ，個別電極４，６および個別電極５，７
がそれぞれ共通に接続され、それぞれ正および負の直流
高電圧を印加して分極処理を行なった．図中の矢印８は
分極方向を示しており、この分極処理によりパイプ１を
直径方向で軸方向に沿って分割した二つの領域が、バイ
プ１の厚さ方向に向って互いに逆極性に分極されて正領
域と負領域が形成される．そして個別電極４，６と個別
電極５，７との間に二相発振器９が接続され、周波数４
０ＫＨｚ、電圧５０Ｖの位相が９０’づつずれた四相交
流電圧が印加されるようになっている．このようにして
、パイプ状の電歪公転子１０が構成されている．第４図
はこの電歪公転子１０の圧電変形の状態を示す図で、図
中の実線の電歪公転子１０は電圧印加時，点線の電歪公
転子１０は電圧を印加していないときの状態を示してい
る。９０゜づつ位相の異なる電圧を順次個別電極４〜７
に印加することにより、同図の（ａ）〜（ｄ）に示すよ
うに重心Ｇがパイプ１の中心Ｏの周りを公転する。前述
のように共振周波数を４０Ｋｌ｛ｚにすれば、公転速度
は２４０Ｘ１０’ｒ．ｐ．ｍ．の超高速となる。
第５図は電歪公転子１０の変形例を示す図で，この例の
場合パイプ１の内周面に個別電極４〜７が付設され、外
周面に共通電極３が付設されている．個別電極４〜７の
接続の仕方は第２図に示した例と同じであるから，それ
らの説明は省略する．第６図ないし第１３図は、前記電
歪公転子１０を用いた超音波モータの各実施例を説明す
るための図である。なおこれらの図において、図面の複
雑化を防ぐため、電極等の記載を省略している。
場合パイプ１の内周面に個別電極４〜７が付設され、外
周面に共通電極３が付設されている．個別電極４〜７の
接続の仕方は第２図に示した例と同じであるから，それ
らの説明は省略する．第６図ないし第１３図は、前記電
歪公転子１０を用いた超音波モータの各実施例を説明す
るための図である。なおこれらの図において、図面の複
雑化を防ぐため、電極等の記載を省略している。
第６図ならびに第７図は、モータの第１実施例を示す斜
視図ならびに側面図である．この実施例の場合、電歪公
転子１０の中空孔に回転シャフト１１が挿入されている
．この実施例で第５図に示す構造の電歪公転子ｌＯを用
いる場合は，個別電極４〜７間の導通を避けるために回
転シャフト１１は電気絶縁体で形成するか、あるいは外
周面に電気！縁膜を設ける必要がある． 電歪公転子１０に所定の共振周波数を有する電圧を印加
することにより，電歪公転子１ｏは第４図（ａ）〜（ｄ
）に示すように重心Ｇが移動するとともに、第６図にお
いて点線で示すように順次軸方向に沿って湾曲する。そ
のため電歪公転子１０の中空穴に回転シャフト１１を軽
く挿入しても電歪公転子１０の前述したような変形によ
り順次部分的に圧接し、回転シャフト１１に回転力を付
与して矢印で示すように所定の方向に回転する。
視図ならびに側面図である．この実施例の場合、電歪公
転子１０の中空孔に回転シャフト１１が挿入されている
．この実施例で第５図に示す構造の電歪公転子ｌＯを用
いる場合は，個別電極４〜７間の導通を避けるために回
転シャフト１１は電気絶縁体で形成するか、あるいは外
周面に電気！縁膜を設ける必要がある． 電歪公転子１０に所定の共振周波数を有する電圧を印加
することにより，電歪公転子１ｏは第４図（ａ）〜（ｄ
）に示すように重心Ｇが移動するとともに、第６図にお
いて点線で示すように順次軸方向に沿って湾曲する。そ
のため電歪公転子１０の中空穴に回転シャフト１１を軽
く挿入しても電歪公転子１０の前述したような変形によ
り順次部分的に圧接し、回転シャフト１１に回転力を付
与して矢印で示すように所定の方向に回転する。
第８図ならびに第９図は、超音波モータの第２実施例を
説明するための図である。この実施例の場合、電歪公転
子１０に回転筒体１２が外嵌され、電歪公転子１０の圧
電変形により回転筒体１２が回転するようになっている
． 第１０図は超音波モータの第３実施例を説明するための
図で、回転自在に軸支された回転シャフト１１が電歪公
転子１ｏが外周面に圧接され、電歪公転子１０の圧電変
形により回転シャフト１１が所定方向に回転するように
なっている。
説明するための図である。この実施例の場合、電歪公転
子１０に回転筒体１２が外嵌され、電歪公転子１０の圧
電変形により回転筒体１２が回転するようになっている
． 第１０図は超音波モータの第３実施例を説明するための
図で、回転自在に軸支された回転シャフト１１が電歪公
転子１ｏが外周面に圧接され、電歪公転子１０の圧電変
形により回転シャフト１１が所定方向に回転するように
なっている。
第１１図は超音波モータの第４実施例を説明するための
図で、電歪公転子１０の外周面に例えばＩＣカード、磁
気カード、転写紙などの移動体１３がローラ１４によっ
て圧接されている。そして電歪公転子１０の圧電変形に
より，移動体１３が所定の方向に移動するようになって
いる。
図で、電歪公転子１０の外周面に例えばＩＣカード、磁
気カード、転写紙などの移動体１３がローラ１４によっ
て圧接されている。そして電歪公転子１０の圧電変形に
より，移動体１３が所定の方向に移動するようになって
いる。
第１２図は、超音波モータの第５実施例を説明するため
の図である．この実施例の場合、回転円板１５が電歪公
転子１ｏがその一方の端面にバネ１６によって軽く弾接
されている。図中の１７はボルト、１８は基台である． 第１３図は、超音波モータの第６実施例を説明するため
の図である。この実施例の場合，内側にＶ溝１９を有す
る２つのローラ２０が電歪公転子１０の両端にバネ１６
によって弾接されている。
の図である．この実施例の場合、回転円板１５が電歪公
転子１ｏがその一方の端面にバネ１６によって軽く弾接
されている。図中の１７はボルト、１８は基台である． 第１３図は、超音波モータの第６実施例を説明するため
の図である。この実施例の場合，内側にＶ溝１９を有す
る２つのローラ２０が電歪公転子１０の両端にバネ１６
によって弾接されている。
［効果］
本発明は前述のような構成になっているため、電歪公転
子に基づく出力を大きくとることができ、例えば時計や
胃カメラの恥動部など種々の用途が可能である。
子に基づく出力を大きくとることができ、例えば時計や
胃カメラの恥動部など種々の用途が可能である。
図面はすべて本発明の実施例を説明するためのもので、
第１図はパイプの斜視図、第２図はそのパイプを用いた
電歪公転子の結線図５第３図は第２図ｘ−ｘｉ上の断面
図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は電歪公転
子における圧電変形の状態を示す説明図、第５図は電歪
公転子の変形例を示す一部を断面した平面図である。 第６図ならびに第７図は第１実施例に係る超音波モータ
の斜視図ならびに側面図、第８図ならびに第９図は第２
実施例に係る超音波モータの断面図ならびに斜視図、第
１０図、第１１図、第１２図ならびに第１３図は他の実
施例に係る超音波モータの説明図である。 １・・・・・・パイプ，２・・・・・・中空穴、３・・
・・・・共通電極，４，５，６，７・・・・・・個別電
極、８・・・・・・分極方向，９・・・・・・二相発振
器、１０・・・・・・電歪公転子、１１・・・・・・回
転シャフト、１２・・・・・・回転筒体、１３・・・・
・・移動体、１４．２０・・・・・・ローラ、１５・・
・・・・回転円板。 第１図 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第 図 第 図 第 図 第１１図 第１２図 第 図 第 図 第ｌθ図 第１３図
第１図はパイプの斜視図、第２図はそのパイプを用いた
電歪公転子の結線図５第３図は第２図ｘ−ｘｉ上の断面
図、第４図（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は電歪公転
子における圧電変形の状態を示す説明図、第５図は電歪
公転子の変形例を示す一部を断面した平面図である。 第６図ならびに第７図は第１実施例に係る超音波モータ
の斜視図ならびに側面図、第８図ならびに第９図は第２
実施例に係る超音波モータの断面図ならびに斜視図、第
１０図、第１１図、第１２図ならびに第１３図は他の実
施例に係る超音波モータの説明図である。 １・・・・・・パイプ，２・・・・・・中空穴、３・・
・・・・共通電極，４，５，６，７・・・・・・個別電
極、８・・・・・・分極方向，９・・・・・・二相発振
器、１０・・・・・・電歪公転子、１１・・・・・・回
転シャフト、１２・・・・・・回転筒体、１３・・・・
・・移動体、１４．２０・・・・・・ローラ、１５・・
・・・・回転円板。 第１図 第４図 （ａ） （ｂ） （Ｃ） （ｄ） 第 図 第 図 第 図 第１１図 第１２図 第 図 第 図 第ｌθ図 第１３図
Claims (2)
- （１）軸方向の長さが円周方向の長さよりも長い圧電セ
ラミックからなるパイプと、 そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の周
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の周面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により、前記パイプを直径で軸方向に沿つて
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向つて互い
に逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成するよう
に構成されていることを特徴とするパイプ状電歪公転子
。 - （２）軸方向の長さが円周方向の長さよりも長い圧電セ
ラミックスからなるパイプと、 そのパイプの内周面ならびに外周面のいずれか一方の周
面のほぼ全面に設けられた共通電極と、そのパイプの内
周面ならびに外周面のいずれか他方の周面に二等分され
た分極電極とを有し、前記共通電極と分極電極との間へ
の電圧印加により、前記パイプを直径で軸方向に沿つて
分割した二つの領域が、パイプの厚さ方向に向かつて互
いに逆極性に分極されて正領域と負領域とを形成するよ
うに構成されたパイプ状電歪公転子と、この電歪公転子
と接触して移動する可動子とを備えたことを特徴とする
超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114249A JPH02294280A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | パイプ状電歪公転子およびモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1114249A JPH02294280A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | パイプ状電歪公転子およびモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02294280A true JPH02294280A (ja) | 1990-12-05 |
Family
ID=14633036
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1114249A Pending JPH02294280A (ja) | 1989-05-09 | 1989-05-09 | パイプ状電歪公転子およびモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02294280A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002315368A (ja) * | 2001-04-09 | 2002-10-25 | Nidec Copal Corp | 超音波モータ装置 |
| JP2002357760A (ja) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Nidec Copal Corp | カメラ用レンズ駆動装置 |
| JP2003033054A (ja) * | 2001-07-19 | 2003-01-31 | Nidec Copal Corp | 超音波モータ装置 |
| JP2005143297A (ja) * | 1996-12-19 | 2005-06-02 | Asmo Co Ltd | 超音波モータ |
| WO2006098375A1 (ja) * | 2005-03-15 | 2006-09-21 | National University Corporation Okayama University | 超音波モータ |
| JP2007060888A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-03-08 | Pentax Corp | 二次元移動装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1989
- 1989-05-09 JP JP1114249A patent/JPH02294280A/ja active Pending
Patent Citations (1)
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