JPS63268472A - 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】 〔技術分野〕 この発明は、圧電素子を用いた圧電リニアモータに関す
るものである。

〔背景技術〕

従来、この主の圧電リニアモータとしては、第６図示す
ものがある。これは、ランジュバン型圧電素子５１ａ、
５１ｂに振幅増幅用ホーン５２ａ。

５２ｂを配し、ホーン５２ａ、５２ｂ上に振動棒５３を
所定の位置に固定したものである。圧電素子５１ａに高
周波電圧ｖ＝Ｖ。５ｉｎ２πｆｔ　（Ｖ　；圧電素子、
ｆ；周波数、ｔ；時間）を電源装置５７から印加し、振
動棒九３を励振し、圧電素子５１ｂでその振動を受ける
。また、抵抗５６でそのエネルギを消費するこ゛とによ
り、振動棒５３上に矢印Ａ方向の進行波を形成し、振動
棒５３に接触される移動体５４が、前記振動波により摩
擦駆動されるものである。５８ａ、５８ｂはインダクタ
である。

この種圧電リニアモータは、受渡側がエネルギを消費す
るか、エネルギを送波側に戻す方法をとっている。しか
し、そのような、方法ではエネルギの損失は免れないた
め、効率が悪いという問題点がある。また、ランジュバ
ン型の圧電素子５１ａ。

５１ｂを用いているため、駆動電圧が大きいという問題
点がある。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、低電圧駆動が可能な高効率の圧電リ
ニアモータを提供することである。

〔発明の開示〕

第１の発明の圧電リニアモータは、平行に配置した所定
長さの２本の振動レールと、この振動レールの両端から
所定距離の位置で各々前記両振動レールに両端を固定し
た一対の積層型の圧電素子と、前記両振動レールの前記
圧電素子の固定面と反対の面に接する接触部を有し前記
振動レールの長手方向に移動自在に設けられた移動体と
、前記両圧電素子に互いに異なる位相の電圧を印加する
電源装置とを備えたものである。

この発明の構成によると、電源装置により、両圧電素子
に互いに位相の異なる電圧を印加することにより、振動
レールに進行波が励振される。その進行波の頂点で摩擦
力により移動体が駆動される。このため、従来のように
エネルギを受渡側で消費したり送波側へ戻したりする必
要がなく、高効率が得られる。また、圧電素子に積層型
のものを用いているので、低電圧駆動が可能である。

第２の発明の圧電リニアモータは、円管状の所定長さの
振動レールと、この振動レールの両端から所定距離の位
置で各々前記振動レールの内部に直径方向に配置されて
両端が前記振動レールに固定された一対の積層型の圧電
素子と、前記両振動レールの外面に接してこの振動レー
ルの長手方向に移動自在に設けられた移動体と、前記両
圧電素子に互いに異なる位相の電圧を印加する電源装置
とを備えたものである。

この発明の構成の場合、第１の発明の２本の振動レール
に代えて円管状の振動レールを用いているが、第１の発
明と同様に駆動され、高効率、低電圧駆動が可能となる
。

裏嵐開 第１の発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。この圧電リニアモータは、平行に配置した所
定長さの２本の振動レール２ａ。

２ｂと、この振動レール２ａ、２ｂの両端から所定距離
ａの位置で各々両振動レール２ａ、２ｂに両端を固定し
た一対の積層型の圧電素子１ａ、ｌｂと、両振動レール
２ａ、２ｂの圧電素子１ａ、ｌｂの固定面と反対の面に
接する接触部５ａ、５ｂを有し振動レール２ａ、２ｂの
長手方向に移動自在に設けられた移動体３と、両圧電素
子１ａ、ｌｂに互いに９０°異なる位相の高周波電圧を
印加する電源装置６ａ、６ｂとを備えたものである。

振動レール２ａ、２ｂは、板状のものであり、両圧電素
子１ａ、ｌｂは、互い５／４λだけ離しである。λは、
電源装置６ａ、６ｂで圧電素子１ａ＋１ｂを駆動するこ
とによって励振される振動レール２ａ、２ｂの進行波の
波長である。振動レール２ａ、２ｂの外側へ延出した所
定路Ｈａは１／４　λの長さ分である。移動体３は、接
触子となる接触部５ａ、５ｂを結合部材４で結合したも
のである。

動作 この実施例の動作を説明する。圧電素子１ａ。

１ｂにそれぞれＶ、、Ｖ、の電圧を印加すると、圧電素
子１ａ、、ｌｂはＥ（第２図）方向に伸縮する。

Ｖ、　　＝Ｖｏ　５ｉｎ２πｆｔ Ｖ＋　　＝Ｖ＠　ｃｏｓ２ｆｆｔ （■、；電圧波高値、ｆ；周波数、Ｌ；時間）ここで、
振動レール２ａの圧電素子１ａの接合部をＸ＝Ｏとする
と、圧電素子１ｂの接合部の位置はｘ　＝　５　／　４
λとなり、圧電素子１ａ、ｌｂによる振動レール２ａの
撓み！＋、Ｖｚは次のように示される。

（以下余白） ｙ　Ｉ　＝　ｙ　ｏｓｉｎ（２π−）ｓｉｎ（２πｆｔ
）λ ２π ｙｙ−ｙａｋｉｎ（（ｘ−５／４λ）　　）　ｃｏｓ（
２πｆｔ）λ ＝　ｙ　ｏｃｏｓ（２π−）ｃｏｓ（２πｆｔ）λ （ｙｏ　：撓み量の最大値） したがって、圧電素子１ａ、ｌｂによる振動レール２ａ
の撓みｙは次のように示されるＹ−１＋　＋　Ｙｚ　＝
３’ａ　ｃｏｓ（２πＸ／λ−２πｆｔ）この式は、Ｘ
の増加方向へ進む進行波を示しており、第１図に示す矢
印Ｃの向きに進行波が発生する。したがって、振動レー
ル２ａ、２ｂに接触している移動体３は、進行波の頂点
より、進行波の進行方向とは逆向きの摩擦力を受け、矢
印り方向に駆動される。また、圧電素子１ｂについては
、圧電素子１ａと同様に進行波を発生する。

第３図ないし第５図は、第２の発明の一実施例を示す。

この例は、振動レール２′を円管状とし、移動体３°を
振動レール２°の外面に接するものとしである。移動体
３゛は、振動レール２°に外嵌する一対の半円状の接触
子５ａ’、５ｂ’　と、これらを結合して振動レール２
°に加圧接触させるボルト８およびナツト９とからなる
。

この構成の場合、前記実施例と同様な高周波電圧Ｖ、、
Ｖ、を電源装置６ａ、６ｂで圧電素子１．１１、ｌｂに
印加することにより、振動レール２゛に前記実施例の撓
みｙと同様な撓みが生じ、進行波が発生する。

第５図は、振動レール２°の変形の様子を示す。

矢印Ｅの向きに圧電素子１ａが伸びると、円管状の振動
レール２゛の断面形状は縦長となり、矢印Ｆの向きに縮
むと横長となる。したがって、振動レール２′のある円
周では、振動の一周期で２回（縦長時と横長時）駆動さ
れることになり、移動体４゛が摩擦力を受けている時間
が長くなる。そのため、より一層効率が向上する。その
他の構成効果は、前記実施例と同様である。

なお、前記各実施例において、圧電素子１ａ。

ｌｂ間の距離を５／４λとしたが、（２ｎ−１）λ／４
（λ＝１．２．３・・・）であっても良い、また、圧電
素子１ａ、ｌｂと振動レール２ａ、２ｂの端部との距離
ａを１／４λとしたが、（２ｍ−１）λ／４、（ｍ−１
゜２．３・・・）としても良い。圧電素子１ａ、ｌｂに
印加する電圧の位相差は、必ずしも９０°でなくても良
い。

〔発明の効果〕

この発明の圧電リニアモータは、電源装置により、両圧
電素子に互いに位相の異なる電圧を印加することにより
、振動レールに進行波が励振される。その進行波の頂点
で摩擦力により移動体が駆動される。このため、従来の
ようにエネルギを受渡側で消費したり送波側へ戻したり
する必要がなく、高効率が得られる。また、圧電素子に
積層型のものを用いているので、低電圧駆動が可能とい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の発明の一実施例の正面図、第２図はその
側面図、第３図は第２の発明の正面図、第４図はその側
面図、第５図は同しくその動作説明図、第６図は従来例
の正面図である。 ｌａ、ｌｂ・・・圧電素子、２　ａ、　２　ｂ、　　２
’　−振動レール、３．３″・・・移動体、６ａ、６ｂ
・・・電源装置 Ｉａ、１ｂ・−ｆｆｉ？！＋ ｆ８！図 第６図 手続主甫正書　（自発 昭和６２年０７月１０日 印６２年特　許　願第１００８７３号 ２、発明の名称 圧電リニアモータ ３、補正をする者 羽生との関係　　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 自発補正 （１）明細書第７真下から５行目、「圧電素子１ｂ」と
あるを［振動レール２ｂＪと訂正する。 （２）明細書第７真下から４行目、「圧電素子１ａ」と
あるを「振動レール２ａ」と訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　平行に配置した所定長さの２本の振動レールと
   、この振動レールの両端から所定距離の位置で各々前記
   両振動レールに両端を固定した一対の積層型の圧電素子
   と、前記両振動レールの前記圧電素子の固定面と反対の
   面に接する接触部を有し前記振動レールの長手方向に移
   動自在に設けられた移動体と、前記両圧電素子に互いに
   異なる位相の電圧を印加する電源装置とを備えた圧電リ
   ニアモータ。
2. （２）　円管状の所定長さの振動レールと、この振動レ
   ールの両端から所定距離の位置で各々前記振動レールの
   内部に直径方向に配置されて両端が前記振動レールに固
   定された一対の積層型の圧電素子と、前記両振動レール
   の外面に接してこの振動レールの長手方向に移動自在に
   設けられた移動体と、前記両圧電素子に互いに異なる位
   相の電圧を印加する電源装置とを備えた圧電リニアモー
   タ。