JPS63224683A - 超音波駆動装置 - Google Patents
超音波駆動装置Info
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- JPS63224683A JPS63224683A JP62059893A JP5989387A JPS63224683A JP S63224683 A JPS63224683 A JP S63224683A JP 62059893 A JP62059893 A JP 62059893A JP 5989387 A JP5989387 A JP 5989387A JP S63224683 A JPS63224683 A JP S63224683A
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- JP
- Japan
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- vibrator
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- generated
- electric field
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- Pending
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- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 abstract 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
- H10N30/206—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices
-
- 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
- H02N2/002—Driving devices, e.g. vibrators using only longitudinal or radial modes
-
- 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
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/026—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors by pressing one or more vibrators against the driven body
-
- 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
Landscapes
- 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】
及呈上立■亙分互
本発明は、側面を欠除したリング状の圧電体搬動子によ
って被駆動体を駆動する超音波駆動装置に関するもので
ある。
って被駆動体を駆動する超音波駆動装置に関するもので
ある。
足未皮並
現在提案されている超音波モータは、円環形圧電セラミ
ックの片面に２組の電極群を接着し、それぞれの電極群
によって励振される定在波が位置的に９０″ずれるよう
に電極を配置し、さらにこれら２組の電極群に印加する
交流電界が時間的に９０″位相差がある２組の発振器を
それぞれ接続している。
ックの片面に２組の電極群を接着し、それぞれの電極群
によって励振される定在波が位置的に９０″ずれるよう
に電極を配置し、さらにこれら２組の電極群に印加する
交流電界が時間的に９０″位相差がある２組の発振器を
それぞれ接続している。
このように構成した従来の超音波モータは、２組の発振
器からそれぞれの電極群に交流電界を印加することによ
って円環形圧電セラミックの周囲の表面に９０”位相が
ずれた２つの定在波が発生し、この２つの定在波が合成
された進行波が発生する。従って、円環形圧電セラミッ
クの上に接着された櫛形の振動体の上に円環形の移動体
を載置して接触を強くすると、移動体が進行波によって
移動される。
器からそれぞれの電極群に交流電界を印加することによ
って円環形圧電セラミックの周囲の表面に９０”位相が
ずれた２つの定在波が発生し、この２つの定在波が合成
された進行波が発生する。従って、円環形圧電セラミッ
クの上に接着された櫛形の振動体の上に円環形の移動体
を載置して接触を強くすると、移動体が進行波によって
移動される。
明が解゛ しようとする間 点
しかしながら、この従来の超音波モータでは、複数の電
極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振器
が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構成
も複雑であり、コストが高くなるという問題があった。
極と、これらの電極に交流電界を印加する２組の発振器
が必要であり、電極の構成が複雑で、また振動体の構成
も複雑であり、コストが高くなるという問題があった。
４ 、ヴを ゛するための手
本発明は、上記問題点を解決するために、側面の少なく
とも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の厚
み方向に交流電界を印加することにより、上記圧電体搬
動子の上記欠除部及びその両側面に、該両側面から上記
欠除部の中央部に向う進行波または上記欠除部の中央部
から両側面方向に向う進行波を発生させ、上記圧電体搬
動子の欠除部及びその両側面に被駆動体を組合わせるこ
とを特徴とする。
とも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の厚
み方向に交流電界を印加することにより、上記圧電体搬
動子の上記欠除部及びその両側面に、該両側面から上記
欠除部の中央部に向う進行波または上記欠除部の中央部
から両側面方向に向う進行波を発生させ、上記圧電体搬
動子の欠除部及びその両側面に被駆動体を組合わせるこ
とを特徴とする。
旦
本発明によれば、リング状の圧電体搬動子の側面の少な
くとも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の
厚み方向に、２つの周波数に設定した交流電界を印加す
ると、圧電体搬動子の欠除部及びその両側面に、１つの
周波数では両側面から欠除部の中央部へ移動する進行波
が発生し、また他の１つの周波数では、欠除部の中央部
から両側面方向へ移動する進行波が発生するので、圧電
体搬動子の欠除部及びその両側面に被駆動体を組合わせ
ることにより被駆動体を駆動させることができる。
くとも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の
厚み方向に、２つの周波数に設定した交流電界を印加す
ると、圧電体搬動子の欠除部及びその両側面に、１つの
周波数では両側面から欠除部の中央部へ移動する進行波
が発生し、また他の１つの周波数では、欠除部の中央部
から両側面方向へ移動する進行波が発生するので、圧電
体搬動子の欠除部及びその両側面に被駆動体を組合わせ
ることにより被駆動体を駆動させることができる。
去ｆｌ
第１図は、リング状の圧電体搬動子の斜視図及び平面図
で、第１図（、）においてリング状の圧電体搬動子１は
厚み方向に分極され、またこの圧電体搬動子１の上下面
に電極２．３が設けられている。この圧電体搬動子１に
電極２．３を介して交流電界を印加すると、第１図（ｂ
）の矢印Ａで示すようにリングの両面で外周１ａから内
周１ｂに向う進行波が発生し、また側面では第１図（、
）の矢印Ｂで示すように電極２．３側から内側に向う進
行波が発生することを本発明者が発見した。
で、第１図（、）においてリング状の圧電体搬動子１は
厚み方向に分極され、またこの圧電体搬動子１の上下面
に電極２．３が設けられている。この圧電体搬動子１に
電極２．３を介して交流電界を印加すると、第１図（ｂ
）の矢印Ａで示すようにリングの両面で外周１ａから内
周１ｂに向う進行波が発生し、また側面では第１図（、
）の矢印Ｂで示すように電極２．３側から内側に向う進
行波が発生することを本発明者が発見した。
しかし、この圧電体搬動子１では、その側面及び上下面
に円周方向に移動する進行波は発生しない。
に円周方向に移動する進行波は発生しない。
第２図は１本発明で使用する圧電体搬動子の斜視図及び
平面図で、第２図（ａ）においてリング状の圧電体搬動
子４には側面の一部を欠除した欠除部５が設けられ、ま
た圧電体搬動子４の両面にそれぞれ電極６．７が設けら
れ、圧電体搬動子４は厚み方向に分極されている。
平面図で、第２図（ａ）においてリング状の圧電体搬動
子４には側面の一部を欠除した欠除部５が設けられ、ま
た圧電体搬動子４の両面にそれぞれ電極６．７が設けら
れ、圧電体搬動子４は厚み方向に分極されている。
このように構成した圧電体搬動子４に電極６，７を介し
て発振器よりある所定の周波数の交流電界を印加すると
、欠除部５の表面に、圧電体搬動子４の欠除部５の両側
面８．９から欠除部５の中央部に向って進行する矢印Ａ
に示すような進行波が発生し、また上記周波数と異なっ
た所定の周波数の交流電界を電極６．７を介して圧電体
搬動子４に印加すると、矢印Ｂで示すように欠除部５の
中央部から欠除部５の両側面８，９に向って移動する進
行波が発生していることを発見した。なお、この進行波
は圧電体搬動子４の欠除部５の反対側の一部の側面を除
いた側面全体に発生しており、また圧電体搬動子４の電
極面６．７には、第２図（ｂ）の矢印Ｃで示すようにリ
ングの内周に向う進行波が発生していることを発見した
。
て発振器よりある所定の周波数の交流電界を印加すると
、欠除部５の表面に、圧電体搬動子４の欠除部５の両側
面８．９から欠除部５の中央部に向って進行する矢印Ａ
に示すような進行波が発生し、また上記周波数と異なっ
た所定の周波数の交流電界を電極６．７を介して圧電体
搬動子４に印加すると、矢印Ｂで示すように欠除部５の
中央部から欠除部５の両側面８，９に向って移動する進
行波が発生していることを発見した。なお、この進行波
は圧電体搬動子４の欠除部５の反対側の一部の側面を除
いた側面全体に発生しており、また圧電体搬動子４の電
極面６．７には、第２図（ｂ）の矢印Ｃで示すようにリ
ングの内周に向う進行波が発生していることを発見した
。
この進行波が発生する原理はあまり定かではないが、圧
電体搬動子４に厚み方向の振動が発生する時、その振動
と９０°位相がずれた外郭振動が発生する。ここで、圧
電体搬動子４に欠除部５があるため、厚み振動と外郭振
動が複雑に関係して、圧電体搬動子４の欠除部５及びそ
の両側面８．９に進行波が発生するものと考えられる。
電体搬動子４に厚み方向の振動が発生する時、その振動
と９０°位相がずれた外郭振動が発生する。ここで、圧
電体搬動子４に欠除部５があるため、厚み振動と外郭振
動が複雑に関係して、圧電体搬動子４の欠除部５及びそ
の両側面８．９に進行波が発生するものと考えられる。
第３図は、本発明の実施例の超音波駆動装置の斜視図で
、前述の圧電体搬動子４の欠除部５の片側に回転軸１０
がベアリング等で支持された回転体からなる被駆動体１
１が組合わされている。
、前述の圧電体搬動子４の欠除部５の片側に回転軸１０
がベアリング等で支持された回転体からなる被駆動体１
１が組合わされている。
このように構成した本実施例の超音波駆動装置では、圧
電体搬動子４に印加する交流電界の周波数を所定の２つ
の周波数にそれぞれ設定することによって、被駆動体１
１を正転または逆転させることができる。
電体搬動子４に印加する交流電界の周波数を所定の２つ
の周波数にそれぞれ設定することによって、被駆動体１
１を正転または逆転させることができる。
本実施例の超音波駆動装置は、１つの発振器から円板状
の圧電体搬動子４の厚み方向に交流電界を印加する簡単
な構成であるため、製造が容易であり、小型のモータか
ら大型のモータまで容易に製造することができる。
の圧電体搬動子４の厚み方向に交流電界を印加する簡単
な構成であるため、製造が容易であり、小型のモータか
ら大型のモータまで容易に製造することができる。
第４図は、本発明の他の実施例の超音波駆動装置の平面
図で、圧電体搬動子４の欠除部５に耐摩耗性部材からな
る接触板１２が固着され、この接触板１２の表面に棒状
の被駆動体１１が組合わされている。
図で、圧電体搬動子４の欠除部５に耐摩耗性部材からな
る接触板１２が固着され、この接触板１２の表面に棒状
の被駆動体１１が組合わされている。
なお、この棒状の被駆動体１１はベアリング等で軸方向
に摺動できるように支持されている。
に摺動できるように支持されている。
このように構成した本実施例の超音波駆動装置では、２
つの周波数にそれぞれ設定することにより、棒状の被駆
動体１１を図の左右に動かすことができるので、リニア
モータとして使用することができる。なお、本実施例に
おいては、被駆動体１１を駆動するトルクに応じて、圧
電体搬動子４を２個以上棒状の被駆動体１１に組合わせ
てもよい。
つの周波数にそれぞれ設定することにより、棒状の被駆
動体１１を図の左右に動かすことができるので、リニア
モータとして使用することができる。なお、本実施例に
おいては、被駆動体１１を駆動するトルクに応じて、圧
電体搬動子４を２個以上棒状の被駆動体１１に組合わせ
てもよい。
このように上記実施例では、リング状の圧電体搬動子４
の欠除部５の片側に被駆動体１１を組合わせて、欠除部
５に発生する進行波によって被駆動体１１を駆動してい
るが、この欠除部５の他方の側及び圧電体搬動子４の欠
除部５の反対側の側面を除いた側面８．９に被駆動体１
１を係合させても被駆動体１１を同様に駆動することが
できる。
の欠除部５の片側に被駆動体１１を組合わせて、欠除部
５に発生する進行波によって被駆動体１１を駆動してい
るが、この欠除部５の他方の側及び圧電体搬動子４の欠
除部５の反対側の側面を除いた側面８．９に被駆動体１
１を係合させても被駆動体１１を同様に駆動することが
できる。
なお、圧電体搬動子４の欠除部５の反対側の部分を第５
図に示すように欠除した欠除部１３を設けても、同様に
作用させることができる。また、圧電体搬動子４の上下
面に被駆動体１１を係合させれば。
図に示すように欠除した欠除部１３を設けても、同様に
作用させることができる。また、圧電体搬動子４の上下
面に被駆動体１１を係合させれば。
上下面に発生する進行波で被駆動体１１を駆動すること
ができることは言うまでもない。
ができることは言うまでもない。
見豆立腹果
以上の説明から明らかなように、本発明は、側面の少な
くとも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の
厚み方向に２つの予め決められた周波数の交流電界をか
けることにより、圧電体搬動子の欠除部及びその両側面
に発生する欠除部の中央部方向またはその中央部から両
側面方向へ移動する進行波によって、被駆動体を駆動す
る簡単な構成であるので、製造が容易で、コストを安く
することができるばかりでなく、トルクを大きく取るこ
とができ、また性能の良い超音波駆動装置を提供するこ
とができるという利点がある。
くとも一部に欠除部を設けたリング状の圧電体搬動子の
厚み方向に２つの予め決められた周波数の交流電界をか
けることにより、圧電体搬動子の欠除部及びその両側面
に発生する欠除部の中央部方向またはその中央部から両
側面方向へ移動する進行波によって、被駆動体を駆動す
る簡単な構成であるので、製造が容易で、コストを安く
することができるばかりでなく、トルクを大きく取るこ
とができ、また性能の良い超音波駆動装置を提供するこ
とができるという利点がある。
第１図はリング状の圧電体搬動子の斜視図及び平面図、
第２図は本発明で使用するリング状の圧電体搬動子の斜
視図及び平面図、第３図の本発明の実施例の超音波駆動
装置の斜視図、第４図は本発明の他の実施例の超音波駆
動装置の斜視図、第５図は本発明で使用する他のリング
状の圧電体搬動子の平面図である。 ４・・・圧電体搬動子、５．１３・・・欠除部、６．７
・・・電極、８．９・・・両側面、１０・・・回転軸、
１１・・・被駆動体、１２・・・接触板。
第２図は本発明で使用するリング状の圧電体搬動子の斜
視図及び平面図、第３図の本発明の実施例の超音波駆動
装置の斜視図、第４図は本発明の他の実施例の超音波駆
動装置の斜視図、第５図は本発明で使用する他のリング
状の圧電体搬動子の平面図である。 ４・・・圧電体搬動子、５．１３・・・欠除部、６．７
・・・電極、８．９・・・両側面、１０・・・回転軸、
１１・・・被駆動体、１２・・・接触板。
Claims (3)
- （１）側面の少なくとも一部に欠除部を設けたリング状
の圧電体振動子の厚み方向に交流電界を印加することに
より、上記圧電体振動子の上記欠除部及びその両側面に
、該両側面から上記欠除部の中央部に向う進行波または
上記欠除部の中央部から両側面方向に向う進行波を発生
させ、上記圧電体振動子の欠除部及びその両側面に被駆
動体を組合わせることを特徴とする超音波駆動装置。 - （２）複数個の上記圧電体振動子により上記被駆動体を
駆動することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
超音波駆動装置。 - （３）上記交流電界の周波数を所定の２つの周波数に設
定することにより、一方の周波数で上記圧電体搬動子の
欠除部の中央部方向へ、他方の周波数で欠除部の中央部
から両側面方向へ上記進行波が発生するようにすること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の超音波駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62059893A JPS63224683A (ja) | 1987-03-14 | 1987-03-14 | 超音波駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62059893A JPS63224683A (ja) | 1987-03-14 | 1987-03-14 | 超音波駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63224683A true JPS63224683A (ja) | 1988-09-19 |
Family
ID=13126248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62059893A Pending JPS63224683A (ja) | 1987-03-14 | 1987-03-14 | 超音波駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63224683A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5216313A (en) * | 1988-12-16 | 1993-06-01 | Alps Electric Co., Ltd. | Ultrasonic wave linear motor |
-
1987
- 1987-03-14 JP JP62059893A patent/JPS63224683A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5216313A (en) * | 1988-12-16 | 1993-06-01 | Alps Electric Co., Ltd. | Ultrasonic wave linear motor |
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