JP5124429B2 - Ultrasonic motor - Google Patents
Ultrasonic motor Download PDFInfo
- Publication number
- JP5124429B2 JP5124429B2 JP2008308738A JP2008308738A JP5124429B2 JP 5124429 B2 JP5124429 B2 JP 5124429B2 JP 2008308738 A JP2008308738 A JP 2008308738A JP 2008308738 A JP2008308738 A JP 2008308738A JP 5124429 B2 JP5124429 B2 JP 5124429B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibrator
- vibration
- piezoelectric sheet
- electrode
- rotation axis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 35
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 18
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 14
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 18
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 229910001252 Pd alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N palladium silver Chemical compound [Pd].[Ag] SWELZOZIOHGSPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
本発明は、超音波振動を駆動力源として被駆動体を駆動する超音波モータに関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic motor that drives a driven body using ultrasonic vibration as a driving force source.
例えば、下記特許文献1には、振動子の縦振動とねじれ振動を合成して楕円振動を発生させ、ロータを回転させる超音波モータが提案されている。そして、下記特許文献1の図1には、振動子の分解斜視図が描かれており、振動子軸方向に対し斜めにカッティングされた弾性体の間に複数枚の圧電素子が挿入された構成となっている。また、該圧電素子の正電極は2分割されており、ここでは、それぞれA相、B相と称するものとする。 For example, Patent Document 1 below proposes an ultrasonic motor that rotates a rotor by synthesizing longitudinal vibration and torsional vibration of a vibrator to generate elliptical vibration. FIG. 1 of Patent Document 1 below shows an exploded perspective view of the vibrator, in which a plurality of piezoelectric elements are inserted between elastic bodies cut obliquely with respect to the vibrator axis direction. It has become. In addition, the positive electrode of the piezoelectric element is divided into two parts, which are referred to herein as A phase and B phase, respectively.
ここで、A相とB相に同位相の交番電圧を印加することで、棒状振動子に縦振動を発生させることができる。また、A相とB相に逆位相の交番電圧を印加することで、棒状振動子にねじれ振動を発生させることができる。尚、振動子の溝位置を調整して縦振動の共振周波数と、ねじれ振動の共振周波数を、ほぼ一致するようにしておく。そして、A相とB相にπ/2位相の異なる交番電圧を印加すると、縦振動とねじれ振動が同時に発生し、棒状弾性体上面に楕円振動を発生させることができる。棒状弾性体上面にロータを押圧することにより、ロータを時計方向(CW方向)若しくは反時計方向(CCW方向)に回転させることができる。
しかしながら、上記特許文献1に記載された超音波モータは、その図1に示されるように、圧電素子と弾性体が必要になる、弾性体を斜めにカットしなければならない、弾性体の一部に溝部を設けなければならない、等の課題があった。それ故、全体として振動子の構成が非常に複雑となるという課題を有していた。 However, as shown in FIG. 1, the ultrasonic motor described in Patent Document 1 requires a piezoelectric element and an elastic body. The elastic body must be cut obliquely. There was a problem such as having to provide a groove portion. Therefore, there is a problem that the configuration of the vibrator becomes very complicated as a whole.
したがって本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、単一の部材からなり、構造が単純であり、溝部等が不要であり、更には低電圧で駆動することができ、縦振動とねじれ振動を容易に励起することのできる、該縦振動と該ねじれ振動を合成することにより楕円振動を形成し、該楕円振動によりロータを回転させる超音波モータを提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and the object thereof is a single member, has a simple structure, does not require a groove or the like, and can be driven at a low voltage. To provide an ultrasonic motor that can easily excite longitudinal vibration and torsional vibration, forms elliptical vibration by synthesizing the longitudinal vibration and torsional vibration, and rotates the rotor by the elliptical vibration. .
すなわち本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備えた超音波モータに於いて、上記振動子は圧電素子単体から成り、該圧電素子の分極の方向が上記中心軸の方向を含む該振動子の側面の面内方向にほぼ有り、且つ、該中心軸の方向とのなす角度εが、0<ε<π/2を満たすように設定されており、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより、上記楕円振動を形成して上記ロータを回転させることを特徴とする。 That is, the present invention provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. An ultrasonic motor including at least a rotor that is driven to rotate about the vibrator, wherein the vibrator is composed of a single piezoelectric element, and the direction of polarization of the piezoelectric element includes the direction of the central axis Is substantially in the in-plane direction, and the angle ε formed with the direction of the central axis is set so as to satisfy 0 <ε <π / 2 and expands and contracts in the rotational axis direction of the vibrator. The longitudinal primary resonance vibration and the torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as the torsion axis are combined to form the elliptical vibration to rotate the rotor.
また本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備えた超音波モータに於いて、上記振動子は圧電素子単体から成り、上記圧電素子の分極の方向が上記中心軸の方向を含む上記振動子の側面の面内方向にほぼ有り、且つ上記中心軸の方向とのなす角度εが0<ε<π/2を満たすように設定されており、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより、上記楕円振動を形成して上記ロータを回転させることを特徴とする。 The present invention also provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. An ultrasonic motor including at least a rotor that is driven to rotate about the vibrator, wherein the vibrator is composed of a single piezoelectric element, and the direction of polarization of the piezoelectric element includes the direction of the central axis The angle ε between the side surfaces of the vibrator and the direction of the central axis is set so as to satisfy 0 <ε <π / 2, and the longitudinal direction of the vibrator expands and contracts in the rotational axis direction. By combining the primary resonance vibration and the torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as the torsion axis, the elliptical vibration is formed to rotate the rotor.
更に本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備えた超音波モータに於いて、上記振動子は交差指電極パターンが形成された圧電シートが複数枚積層されたものであって、上記圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第1の節位置近傍には第1の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度θが0<θ<π/2の条件で設けられ、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第2の節位置近傍には電気的に駆動用電極と並列接続された第2の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度φがπ/2<φ<πの条件で設けられ、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第3の節位置近傍には振動検出用交差指雷極が設けられており、上記第2の駆動用交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度Ψが、0、π/2、π以外の条件で設けられており、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と上記回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成することを特徴とする。 Furthermore, the present invention provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. An ultrasonic motor comprising at least a rotor that is driven to rotate about a rotary shaft, wherein the vibrator is formed by laminating a plurality of piezoelectric sheets each having an interdigitated electrode pattern formed thereon, In this case, a first driving cross finger electrode is provided in the vicinity of the first node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the finger direction of the cross finger electrode and the central axis The angle θ with respect to the direction is provided under the condition of 0 <θ <π / 2, and is electrically connected in parallel with the driving electrode in the vicinity of the second node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis. A second driving cross finger electrode is provided, and the finger direction of the cross finger electrode and the above An angle φ formed with the direction of the core axis is provided under the condition of π / 2 <φ <π, and a vibration detecting cross finger thunder pole is provided in the vicinity of the third node position of the torsional vibration in the plane parallel to the rotation axis. An angle Ψ formed by the finger direction of the second driving cross-finger electrode and the direction of the central axis is provided under a condition other than 0, π / 2, π, and The elliptical vibration is formed by synthesizing the longitudinal primary resonance vibration expanding and contracting in the rotation axis direction and the torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis.
本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の上記楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備えた超音波モータに於いて、上記振動子は駆動用交差指電極パターンが形成された第1の圧電シートが複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第1の節位置近傍には第1の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度θが0<θ<π/2の条件で設けられ、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第2の節位置近傍には振動検出用交差指電極が設けられており、該振動検出用交差指電極の指方向と該中心軸の方向とのなす角度Ψが、0、π/2、π以外の条件で設けられており、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と上記回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成することを特徴とする。 The present invention provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. In an ultrasonic motor including at least a rotor that is driven to rotate as a rotating shaft, the vibrator is formed by laminating a plurality of first piezoelectric sheets on which a driving interdigital electrode pattern is formed. In the first piezoelectric sheet, a first driving cross finger electrode is provided in the vicinity of a first node position of torsional vibration of a plane parallel to the rotation axis. An angle θ between the finger direction and the direction of the central axis is provided under the condition of 0 <θ <π / 2, and a vibration detection intersection is provided in the vicinity of the second node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis. Finger electrodes are provided, the finger direction of the vibration detecting cross finger electrode and the direction of the central axis Is provided under conditions other than 0, π / 2, and π, and a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional secondary with the rotation axis as a torsion axis. The elliptical vibration is formed by synthesizing resonance vibration.
本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備え、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成して成る超音波モータに於いて、上記振動子は、駆動用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍に駆動用交差指電極の左指側が設けられており、上記左指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが0<θ<π/2の条件で設けられ、上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に駆動用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と上記回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極と上記第2の圧電シートの駆動用内部電極とで実質的に一対の交差指電極を形成して成り、上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極の延出部及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されて成ることを特徴とする。 The present invention provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. At least a rotor driven to rotate as a rotation axis, and by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor formed with elliptical vibration, the vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which driving internal electrode patterns are formed. In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the driving cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the left finger internal electrode Between the longitudinal direction of the shaft and the direction of the rotation axis. An angle θ is provided under the condition of 0 <θ <π / 2. In the second piezoelectric sheet, the right side of the driving interdigital electrode is located near the node position of torsional vibration of a plane parallel to the rotation axis. A finger side is provided, and an angle formed by a longitudinal direction of the internal electrode on the right finger side and the direction of the rotation axis is provided at the same angle as the internal electrode on the left finger side, and the first piezoelectric sheet The driving internal electrodes of the second piezoelectric sheet and the driving internal electrodes of the second piezoelectric sheet substantially form a pair of cross finger electrodes, and the driving internals of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet are formed. A part of the electrode extends to the end portion of each piezoelectric sheet, is electrically connected to each external electrode, and extends from the substantially central portion in the stacking direction to the extending portion of the driving internal electrode of the first piezoelectric sheet And the extending portions of the driving internal electrodes of the second piezoelectric sheet are different from each other. Characterized in that it comprises connected to the poles.
また、本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備え、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成して成る超音波モータに於いて、上記振動子は、駆動用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍には駆動用交差指電極の左指側が設けられており、上記左指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが0<θ<π/2の条件で設けられ、上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に駆動用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と上記回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極と上記第2の圧電シートの駆動用内部電極とで実質的に一対の交差指電極を形成してなり、上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極の延出部及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されてなることを特徴とする。 Further, the present invention provides a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a center that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. At least a rotor that is driven to rotate about an axis as a rotation axis, and a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional secondary resonance vibration that uses the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor formed by the above elliptical vibration, the vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which driving internal electrode patterns are formed. In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the driving cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the left Longitudinal direction of the internal electrode on the finger side and the rotation axis The angle θ formed with the direction is provided under the condition of 0 <θ <π / 2. In the second piezoelectric sheet, the driving intersection is located near the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis. The right finger side of the finger electrode is provided, and the angle formed by the longitudinal direction of the internal electrode on the right finger side and the direction of the rotation axis is provided at the same angle as the internal electrode on the left finger side. A pair of interdigital electrodes are substantially formed by the driving internal electrode of one piezoelectric sheet and the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet, and the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet. A portion of the internal electrodes of the first piezoelectric sheet extend to the end portions of the piezoelectric sheets, and are electrically connected to the external electrodes. The internal electrodes for driving the first piezoelectric sheet extend from the substantially central portion in the stacking direction. The protruding portion and the extending portion of the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet are different from each other. Characterized by comprising connected to the external electrode.
そして、本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と、該振動子の楕円振動発生面に接して、該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータと、を少なくとも備え、上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成して成る超音波モータに於いて、上記振動子は、振動検出用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍に振動検出用交差指電極の左指側が設けられており、該左指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが0<θ<π/2の条件で設けられ、上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に振動検出用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、上記第1の圧電シートの振動検出用内部電極と上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極とで実質的に一対の振動検出用交差指電極を形成してなり、上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用電極の延出部及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されて成ることを特徴とする。 The present invention also relates to a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a center that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. At least a rotor that is driven to rotate about an axis as a rotation axis, and synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional tertiary resonance vibration that uses the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor configured to form the elliptical vibration, the vibrator includes a plurality of first piezoelectric sheets and a plurality of second piezoelectric sheets on which vibration detection internal electrode patterns are formed. In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the vibration detecting cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, The longitudinal direction of the internal electrode on the left finger side and the The angle θ formed with the direction of the axis of rotation is provided under the condition of 0 <θ <π / 2. In the second piezoelectric sheet, in the vicinity of the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis The right finger side of the vibration detecting cross finger electrode is provided, and the angle formed by the longitudinal direction of the internal electrode on the right finger side and the direction of the rotation axis is provided at the same angle as the internal electrode on the left finger side. A vibration detection internal electrode of the first piezoelectric sheet and a vibration detection internal electrode of the second piezoelectric sheet substantially forming a pair of vibration detection cross finger electrodes, A part of the vibration detection internal electrode of the piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet extends to the end of each piezoelectric sheet, and is electrically connected to each external electrode. Vibration detection of the extension part of the drive electrode of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet Extending portions of use internal electrodes is characterized by comprising respectively connected to different external electrodes.
更に本発明は、中心軸に垂直な断面が長方形状の長さ比率を有する振動子と該振動子の楕円振動発生面に接し該振動子の該楕円振動発生面と直交する中心軸を回転軸として回転駆動されるロータとから少なくとも成り、該振動子の該回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより該楕円振動を形成してなる超音波モータに於いて、上記振動子は振動検出用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍には振動検出用交差指電極の左指側が設けられており、該左指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θ が以下の様な条件で設けられており0<θ<π/2上記第2の圧電シートにあっては上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に振動検出用交差指電極の右指側が設けられており、該右指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度が該左指内部電極と同じ角度で設けられており、第1の圧電シートの振動検出用内部電極と第2の圧電シートの振動検出用内部電極とで実質的に一対の振動検出用交差指電極を形成して成り、上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、第1の圧電シートの駆動用電極の延出部及び第2の圧電シートの振動検出用内部電極の延出部は更にそれぞれ別々の外部電極に接続されて成ることを特徴とする。 Furthermore, the present invention relates to a vibrator having a rectangular length ratio in a cross section perpendicular to the central axis, and a central axis that is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. The elliptical vibration is synthesized by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the formed ultrasonic motor, the vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets each having a vibration detection internal electrode pattern formed thereon. In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the vibration detecting cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the length of the left finger internal electrode is long. The angle between the direction and the direction of the axis of rotation θ is provided under the following conditions: 0 <θ <π / 2 In the second piezoelectric sheet, the vibration detecting cross finger is located near the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis. The right finger side of the electrode is provided, the angle formed by the longitudinal direction of the right finger internal electrode and the direction of the rotation axis is provided at the same angle as the left finger internal electrode, and the vibration of the first piezoelectric sheet The detection internal electrode and the vibration detection internal electrode of the second piezoelectric sheet substantially form a pair of vibration detection cross finger electrodes, and vibrations of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet are formed. A part of the detection internal electrode extends to the end of each piezoelectric sheet, and is electrically connected to each external electrode, and the drive electrode of the first piezoelectric sheet extends from the substantially central portion in the stacking direction. And the extension part of the internal electrode for vibration detection of the second piezoelectric sheet are further separated from each other. It is connected to the external electrodes, characterized by comprising.
本発明によれば、単一の部材からなり、構造が単純であり、溝部等が不要であり、更には低電圧で駆動することができ、縦振動とねじれ振動を容易に励起することのできる、該縦振動と該ねじれ振動を合成することにより楕円振動を形成し、該楕円振動によりロータを回転させる超音波モータを提供することができる。 According to the present invention, it is composed of a single member, has a simple structure, does not require a groove, etc., can be driven at a low voltage, and can easily excite longitudinal vibration and torsional vibration. By combining the longitudinal vibration and the torsional vibration, elliptical vibration is formed, and an ultrasonic motor that rotates the rotor by the elliptical vibration can be provided.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
先ず、図1乃至図7を参照して、本発明の第1の実施形態について説明する。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図1は、本発明の第1の実施形態による超音波モータを示す外観斜視図である。図2は摩擦接触部材を接着した状態の積層圧電素子を示したもので、(a)は外観斜視図、(b)は上面図である。また、図3は積層圧電素子11の構成を示したもので、(a)は上面から見た平面図、(b)は分解斜視図、(c)は(a)のα方向から見た透視図、(d)は積層圧電素子11を(a)のγ方向から見た図、(e)は積層圧電素子11を(a)のδ方向から見た図、(f)は(d)の積層圧電素子に外部電極が取付けられた状態を示した図、(g)は(e)の積層圧電素子に外部電極が取付けられた状態を示した図、(h)は(d)の積層圧電素子に外部電極が取付けられた他の例を示した図、(i)は(e)の積層圧電素子に外部電極が取付けられた他の例を示した図である。
FIG. 1 is an external perspective view showing an ultrasonic motor according to the first embodiment of the present invention. 2A and 2B show the laminated piezoelectric element in a state in which the friction contact member is bonded, in which FIG. 2A is an external perspective view, and FIG. 2B is a top view. 3A and 3B show the configuration of the laminated
この超音波モータ10は、振動子を構成する積層圧電素子(振動子)11と、摩擦接触部材12a及び12bと、外部電極13と、ロータ15と、ベアリング16と、ばね17と、ばね保持リング18と、振動子ホルダ20と、シャフト固定リング21と、シャフト22と、から構成されている。
The
尚、本第1の実施形態を含む以下の全ての実施形態に於いて、振動子11は圧電素子が複数積層されて構成されている。
In all the following embodiments including the first embodiment, the
摩擦接触部材12a及び12bは、積層圧電素子11の長手方向と直交する面に接着されてロータ15と接触するようになっている。但し、この摩擦接触部材12a及び12bは、必ずしも必要なものではない。外部電極13は、図1及び図2(a)では、図面の左側面には4箇所と、図には示されないが右側面にも4箇所設けられている。
The
上記ロータ15は、角柱形状の振動子11と該振動子11の頂面に押圧されて回転する。ベアリング16は、シャフト22が固定されたベアリング内輪と、ロータ15の内周に固定されたベアリング外輪とで構成される。ばね17は、上記ベアリング内輪に押圧力を加えるための弾性部材である。ばね保持リング18は、ばね17の収縮量を制御するためのものである。
The rotor 15 rotates by being pressed by the
振動子ホルダ20は、振動子11のほぼ中央部に固定されてシャフト22を保持するためのものである。この中央部とは、後述するように、振動子11の縦1次振動の節部とねじれ3次振動の中央の節部と幾何学的にほぼ一致している。この振動子ホルダ20はアルマイト処理が施されたアルミ材料、若しくは絶縁処理が施された金属材料から成るものであって、一体として形成されている。振動子ホルダ20の下部は、振動子11をその側面側より挟み込むように、コの字形状をなしており、上面は中央に貫通穴が形成された平板状となっている。この貫通穴から、一部にねじ山を有するシャフト22が挿入される。
The vibrator holder 20 is fixed to the substantially central portion of the
また、シャフト固定リング21は、上記シャフト22を振動子ホルダ20に固定するためのものである。シャフト22は、上述したように、ベアリング16、ばね保持リング18、シャフト固定リング21内に挿入される。ベアリング16の外周には、ロータ15が回転自在に固定される。また、ばね保持リング18とベアリング16の間には、ばね17が挿入されており、ロータ15と振動子11間に適切な押圧カが働くように、ばね保持リング18を回転させて調整している。この調整後は、ばね保持リング18は接着剤を用いてシャフト22に固定される。
The shaft fixing ring 21 is for fixing the shaft 22 to the vibrator holder 20. As described above, the shaft 22 is inserted into the bearing 16, the
次に、第1の実施形態に於ける超音波モータ10の積層圧電素子11の内部電極構成について説明する。
Next, the internal electrode configuration of the laminated
本積層圧電素子11は、所定の内部電極パターンが形成されたチタン酸ジルコン酸鉛(以下、PZTと記す)等の薄い圧電シートが積層されて構成されたものである。
The laminated
図3(a)は、本積層圧電素子11を上方から見た図であって、4方向の側面を矢印でそれぞれ、α、β、γ、δとして記すものとする。図3(b)は圧電シート及び内部電極パターンの例を示している。
FIG. 3A is a view of the multilayer
圧電シートは、それぞれ厚さ10μmから100μm程度のPZT材料から成り、圧電シート1(以下、圧電シート(1)と記す)25aには内部電極パターン1(以下、内部電極パターン(1)と記す)26a、圧電シート2(以下、圧電シート(2)と記す)25bには内部電極パターン2(以下、内部電極パターン(2)と記す)26bが、それぞれ印刷されている。圧電シート(1)25aには、図示されるように、内部電極パターン(1)26aとして、交差指内部電極が3箇所に印刷されている。 Each of the piezoelectric sheets is made of a PZT material having a thickness of about 10 μm to 100 μm. The piezoelectric sheet 1 (hereinafter referred to as piezoelectric sheet (1)) 25a has an internal electrode pattern 1 (hereinafter referred to as internal electrode pattern (1)). The internal electrode pattern 2 (hereinafter referred to as internal electrode pattern (2)) 26b is printed on the piezoelectric sheet 2 (hereinafter referred to as piezoelectric sheet (2)) 25b. On the piezoelectric sheet (1) 25a, as shown in the drawing, crossed finger internal electrodes are printed at three locations as the internal electrode pattern (1) 26a.
交差指内部電極の材質は、例えば銀パラジウム合金で構成され、その幅は、0.1mm〜1mm程度の範囲に設定され、間の絶縁幅も0.1mm〜1mm程度の範囲に設定される。また、厚みは、例えば2〜3μmである。 The material of the interdigitated internal electrode is made of, for example, a silver palladium alloy, the width is set to a range of about 0.1 mm to 1 mm, and the insulation width therebetween is also set to a range of about 0.1 mm to 1 mm. Moreover, thickness is 2-3 micrometers, for example.
ここで、交差指電極とは、+相の電極と−相の電極とが、交互に組み合わされて配置されているような電極を指すものとする。そして、交差指電極は、図3(b)では図面の見やすさから二対の交差指電極構成としているが、その面内でできるだけ大きな面積となるようにするため、実際には、図4に示されるように、その面内の一面に形成されるように、更に多くの対の交差指電極構成としても良い。また、本発明に於いては、交差指電極は、積層圧電素子の内部に設けられているため交差指内部電極と称するものとする。 Here, the cross finger electrode refers to an electrode in which a + phase electrode and a-phase electrode are alternately combined. In FIG. 3 (b), the cross finger electrodes have two pairs of cross finger electrodes for ease of viewing. However, in order to make the area as large as possible in the plane, in FIG. As shown, more pairs of crossed finger electrodes may be configured to be formed on one side of the plane. In the present invention, the cross finger electrode is referred to as a cross finger internal electrode because it is provided inside the laminated piezoelectric element.
交差指電極は、図3(b)に於いて、高さ方向(破線で示される)と交差指内部電極の指の方向との成す角が、図の上部の交差指電極(第1の交差指電極)では、
0<θ<π/2
とする。分極方向εは、図の破線で示されるように、交差指電極の指の方向と直交する方向であるから、
0<|ε|<π/2
である。
In FIG. 3B, the cross finger electrode has an angle formed by the height direction (indicated by a broken line) and the finger direction of the cross finger internal electrode. Finger electrode)
0 <θ <π / 2
And Since the polarization direction ε is a direction orthogonal to the direction of the fingers of the cross finger electrode, as indicated by the broken line in the figure,
0 <| ε | <π / 2
It is.
また、図の上から2番目の交差指電極(第2の交差指電極)の成す角は、図に示されるように、φであり、
π/2<φ<π
となっている。
Also, the angle formed by the second cross finger electrode (second cross finger electrode) from the top of the figure is φ, as shown in the figure,
π / 2 <φ <π
It has become.
また、この第2の交差指電極は第1の交差指電極と電気的に並列に接続されていて、その一部は圧電シートの端部にまで延出されている。これらの交差指電極は、駆動用交差指電極として機能する。尚、θとφの角度は、逆の範囲に設定されていても良い。 The second cross finger electrode is electrically connected to the first cross finger electrode in parallel, and a part of the second cross finger electrode extends to the end of the piezoelectric sheet. These cross finger electrodes function as drive cross finger electrodes. The angles θ and φ may be set in the opposite range.
図の上から3番目の交差指電極(第3の交差指電極)の成す角は、図に示されるように、ψであり、0、π/2、π以外の値とするが、本実施形態では、
0<ψ<π/2
としている。この第3の交差指電極は、振動検出電極としての機能を有する。
As shown in the figure, the angle formed by the third cross finger electrode (third cross finger electrode) from the top in the figure is ψ, which is a value other than 0, π / 2, and π. In form,
0 <ψ <π / 2
It is said. The third cross finger electrode has a function as a vibration detection electrode.
内部電極パターン(2)26aが印刷されたn枚の圧電シート(1)25aが積層され、その後に、同様にn枚の内部電極パターン(2)26bが印刷された圧電シート(2)25bが積層される。圧電シート(2)25bと圧電シート(1)25aとの差異は、図3(b)に示されるように、端部に延出される電極の位置である。交差指電極そのものの構成や位置は全く同じである。そして、最後に、圧電シート(2)25bに、電極の印刷されていない圧電シート3(以下、圧電シート(3)と記す)25cが積層される。 The n piezoelectric sheets (1) 25a on which the internal electrode patterns (2) 26a are printed are stacked, and then the piezoelectric sheets (2) 25b on which the n internal electrode patterns (2) 26b are similarly printed. Laminated. The difference between the piezoelectric sheet (2) 25b and the piezoelectric sheet (1) 25a is the position of the electrode extending to the end as shown in FIG. 3 (b). The configuration and position of the interdigital electrode itself are exactly the same. Finally, a piezoelectric sheet 3 (hereinafter referred to as a piezoelectric sheet (3)) 25c on which no electrodes are printed is laminated on the piezoelectric sheet (2) 25b.
よって、積層圧電素子11の全体の積層枚数は、2n+1となり、奇数枚となる。
Therefore, the total number of laminated
図3(c)は、本積層圧電素子11を正面から見た図である。
FIG. 3C is a view of the multilayer
後述するように、本実施形態では、ねじれ3次振動と縦1次振動が用いられる。上部交差指電極の中央部は、ねじれ3次振動の上部節位置352 近傍に設けられ、中央部交差指電極の中央部は、ねじれ3次振動の中央部節位置近傍で且つ縦1次振動の節位置351 近傍に設けられ、下部交差指電極の中央部はねじれ3次振動の下部節位置353 近傍に設けられる。 As will be described later, in this embodiment, torsional tertiary vibration and longitudinal primary vibration are used. Central portion of the upper interdigital electrode is provided in the upper section positions 35 2 near the torsional tertiary vibration, the central portion of the central portion interdigital electrodes, and the longitudinal primary vibration at the center section located near the torsional tertiary vibration provided node position 351 near the central portion of the lower interdigital electrode is provided on the lower section position 35 3 near the torsional tertiary vibration.
図3(d)、(f)は、本振動子11を図3(a)のγ方向から見た図である。図3(b)に於いて、内部電極パターン(1)26aの上部交差指電極及び中央部交差指電極27a1 が左方向に端部まで延出されて、内部電極露出部29a1 が形成されている。この内部電極露出部29a1 が、外部電極A+相13a1 と接合している。同様に、図3(b)に於いて、内部電極パターン(2)26bの上部交差指電極及び中央部交差指電極27b1 が左方向に端部まで延出されて、内部電極露出部29b1 が形成されている。この内部電極露出部29b1 が外部電極B+相13b1 と接合している。
3D and 3F are views of the
また、内部電極パターン(1)26aの下部交差指電極28a1 が左方向に端部まで延出されて、内部電極露出部30a1 が形成されている。この内部電極露出部30a1 が、外部電極C+相13C1 と接合している。更に、内部電極パターン(2)26bの下部交差指電極28b1 が左方向に端部まで延出されて、内部電極露出部30b1 が形成されている。この内部電極露出部30b1 が、外部電極D+相13d1 と接合している。
Further, the lower
図3(e)、(g)は、本振動子11を図3(a)のδ方向から見た図である。図3(b)に於いて、内部電極パターン(1)26aの上部交差指電極及び中央部交差指電極27a2 が右方向に端部まで延出されて、内部電極露出部29a2 が形成されている。この内部電極露出部29a2 が、外部電極A−相13a2 と接合している。同様に、図3(b)に於いて、内部電極パターン(2)26bの上部交差指電極及び中央部交差指電極27b2 が右方向に端部まで延出されて、内部電極露出部29b2 が形成されている。この内部電極露出部29b2 が外部電極B−相13b2 と接合している。
FIGS. 3E and 3G are views of the
また、内部電極パターン(1)26aの下部交差指電極28a2 が右方向に端部まで延出されて、内部電極露出部30a2 が形成されている。この内部電極露出部30a2 が、外部電極C−相13C2 と接合している。更に、内部電極パターン(2)26bの下部交差指電極28b2 が右方向に端部まで延出されて、内部電極露出部30b2 が形成されている。この内部電極露出部30b2 が、外部電極D−相13d2 と接合している。
Further, the lower
このように、電極パターンが仮想の中央線で切った断面を境にして同等の振動特性をもたらす設計であれば、図3(f)、(g)に示されるように、外部電極の位置が異なる位置に配置されていても、振動特性は変更されないので実質的に対称である。 Thus, if the electrode pattern is designed to provide equivalent vibration characteristics with a cross section cut by a virtual center line as a boundary, the position of the external electrode is as shown in FIGS. 3 (f) and 3 (g). Even if they are arranged at different positions, the vibration characteristics are not changed, so that they are substantially symmetrical.
次に、本積層圧電素子11の作成方法について説明する。
Next, a method for producing the multilayer
焼成前の圧電シート(1)25aに内部電極パターン(1)26aが印刷されたものが複数枚、同様に、圧電シート(2)25bに内部電極パターン(2)26bが印刷されたものが複数枚用意される。そして、先ず、圧電シート(1)25aがn枚積層された後、圧電シート(2)25bがn枚積層され、更に内部電極の印刷されていない圧電シート(3)25cが1枚積層される。その後、プレスされて、所定の大きさにカットされた後、所定の温度で焼成が行われる。その後、外部電極13a1 、13a2 、13b1 、13b2 、13c1 、13c2 、13d1 、13d2 が、所定の位置に印刷、焼付けされる。
Plural sheets of the internal electrode pattern (1) 26a printed on the piezoelectric sheet (1) 25a before firing, and similarly, a plurality of sheets of the internal electrode pattern (2) 26b printed on the piezoelectric sheet (2) 25b. A sheet is prepared. First, after n sheets of piezoelectric sheets (1) 25a are stacked, n sheets of piezoelectric sheets (2) 25b are stacked, and further one sheet of piezoelectric sheet (3) 25c with no internal electrodes printed thereon is stacked. . Then, after being pressed and cut into a predetermined size, firing is performed at a predetermined temperature. Thereafter, the
尚、外部電極は上述した例に限られるものではない。上述した例では、内部電極露出部29a1 、29a2 、29b1 、29b2 、30a1 、30a2 、30b1 、30b2 に、対してほぼ同じ幅の外部電極13a1 、13a2 、13b1 、13b2 、13c1 、13c2 、13d1 、13d2 が設けられている。しかしながら、例えば、図3(h)、(i)に示されるように、積層圧電素子11の短辺方向の全てに渡って設けられるものであっても良い。
The external electrode is not limited to the example described above. In the above-described example, the internal electrodes exposed
図3(h)は本振動子11を図3(a)のγ方向から見た図、図3(i)は本振動子11を図3(a)のδ方向から見た図である。
FIG. 3 (h) is a view of the
すなわち、内部電極露出部29a1 、29a2 、29b1 、29b2 、30a1 、30a2 、30b1 、30b2 に、対して、当該内部電極露出部を含む外部電極13a3 、13a4 、13b3 、13b4 、13c3 、13c4 、13d3 、13d4 が接合されるように設けられている。
That is, for the internal electrode exposed
次に、分極について、図5を参照して説明する。 Next, polarization will be described with reference to FIG.
図5は、図3(b)のB−B′線に沿って示した分極方向を含み、且つ、側面に垂直な断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view including the polarization direction shown along line BB ′ in FIG. 3B and perpendicular to the side surface.
図5に於いて、矢印Pで示される分極ベクトルは、片側の極(+)から中央部で多少の膨らみをもって、もう片方の極(−)に向かって分極が形成されている。尚、このべクトルは、電場のベクトルとも一致している。また、隣接する内部電極間は例えば300μmであり、+極と−極との間(圧電シートの厚さ方向)は例えば100μmである。 In FIG. 5, the polarization vector indicated by the arrow P is polarized toward the other pole (−) with a slight bulge from the pole (+) on one side to the center. This vector also coincides with the electric field vector. Further, the distance between adjacent internal electrodes is, for example, 300 μm, and the distance between the + and − poles (in the thickness direction of the piezoelectric sheet) is, for example, 100 μm.
次に、本振動子11の動作について説明する。
Next, the operation of the
図6(a)に示されるように、振動子11の形状を直方体形状で、それぞれの辺a、b、cの各寸法を適切な値とすることで、縦1次振動モードの共振周波数とねじれ2次振動モード、若しくはねじれ3次振動モードの、共振周波数をほぼ一致させるようにしている。
As shown in FIG. 6A, the shape of the
尚、図6(b)はねじれ1次振動モード、図6(c)は縦1次振動モード、図6(d)はねじれ2次振動モード、図6(e)はねじれ3次振動モードの振動状態を概略的に示した図である。また、実線が振動前の振動子11の形状を示しており、破線が振動後の振動子11の形状を示している。そして、図中、351 、352 、353 、354 、355 は振動子11の振動の節に相当する位置であり、354 、355 はねじれ2次振動の上部節位置、ねじれ2次振動の下部節位置である。
6B shows the torsional primary vibration mode, FIG. 6C shows the longitudinal primary vibration mode, FIG. 6D shows the torsional secondary vibration mode, and FIG. 6E shows the torsional tertiary vibration mode. It is the figure which showed the vibration state schematically. A solid line indicates the shape of the
ここで、直方体の各辺a、b、cを定義する。いま、辺cの方向を、縦1次振動モードの振動の方向、且つ、ねじれ振動のねじれの軸方向とする。また、辺cと直交する方向を辺aの方向、辺bの方向とする。ここで、辺cに沿って、辺cと平行な軸線に垂直な長方形状の各断面の長さ比率をa<b<cとすると共に、aを短辺と称し、bを長辺と称するものとして、以下に説明する。 Here, each side a, b, and c of the rectangular parallelepiped is defined. Now, let the direction of the side c be the direction of vibration in the longitudinal primary vibration mode and the axial direction of torsion of torsional vibration. Further, the direction orthogonal to the side c is defined as the direction of the side a and the direction of the side b. Here, the length ratio of each rectangular cross section perpendicular to the axis parallel to the side c along the side c is a <b <c, a is referred to as a short side, and b is referred to as a long side. This will be described below.
図7は、辺cを一定として、横軸が短辺の長さ/長辺の長さ(a/b)であるような種々の矩形比率に於ける各モードの共振周波数を表した図である。同図からわかるように、a/bを変化させた場合には、縦1次振動モードの共振周波数はa/bに依存せず、ほぼ一定の値をとる。しかしながら、ねじれ振動の共振周波数は、a/b値が1に近付けば近付くほど単調に大きくなっていく。ねじれ1次振動モードの共振周波数は、a/bがどのような値をとっても、縦1次振動モードの共振周波数と一致する条件はない。 FIG. 7 is a diagram showing the resonance frequency of each mode in various rectangular ratios in which the side c is constant and the horizontal axis is the length of the short side / the length of the long side (a / b). is there. As can be seen from the figure, when a / b is changed, the resonance frequency of the longitudinal primary vibration mode does not depend on a / b and takes a substantially constant value. However, the resonance frequency of torsional vibration monotonously increases as the a / b value approaches 1. The resonance frequency of the torsional primary vibration mode has no condition that matches the resonance frequency of the longitudinal primary vibration mode regardless of the value of a / b.
しかしながら、ねじれ2次振動モードの共振周波数は、a/b値が0.6近傍の時に一致することが明らかである。また、ねじれ3次振動モードの共振周波数は、a/b値が0.3近傍の時に一致することが明らかである。したがって、本実施形態では、振動子11の各寸法を、a/bがほぼ0.3となるように設定する。
However, it is clear that the resonance frequency of the torsional secondary vibration mode matches when the a / b value is around 0.6. Further, it is clear that the resonance frequency of the torsional tertiary vibration mode matches when the a / b value is around 0.3. Therefore, in this embodiment, each dimension of the
尚、本実施形態に於いて、振動子11の各辺a×b×cの寸法は、例えば10×3×20mmである。
In the present embodiment, the dimension of each side a × b × c of the
図3(b)に示されるように、圧電シート(1)の最外層である第1層と圧電シート(2)の最後に積層された最外層の圧電シート(2)を用いて、本振動子11の駆動方法について説明する。
As shown in FIG. 3 (b), the first vibration, which is the outermost layer of the piezoelectric sheet (1), and the piezoelectric sheet (2) of the outermost layer laminated at the end of the piezoelectric sheet (2) are used for this vibration. A method for driving the
最初に、駆動用交差指電極を用いた振動子11の動作について説明する。
First, the operation of the
先ず、A相(A+相、A−相)に、縦1次振動若しくはねじれ3次振動の共振周波数に対応した交番電圧が印加される。図3(b)には、その際に逆圧電効果により上部交差指電極近傍に発生する力がベクトルで表示されている。 First, an alternating voltage corresponding to the resonance frequency of longitudinal primary vibration or torsional tertiary vibration is applied to the A phase (A + phase, A− phase). In FIG. 3B, the force generated in the vicinity of the upper cross finger electrode due to the inverse piezoelectric effect at that time is displayed as a vector.
図3(b)に示される力Fは交番力であり、その力をベクトル分解するとF1とF2となる。力F1は、図からも明らかなように、縦振動を励起させる力となる。また、力F2は、図から明らかなように、ねじれ3次振動を発生させるカとなる。 The force F shown in FIG. 3B is an alternating force, and when the force is vector-decomposed, F1 and F2 are obtained. As is clear from the figure, the force F1 is a force that excites longitudinal vibration. Further, as apparent from the figure, the force F2 becomes a force that generates a torsional tertiary vibration.
次に、B相(B+相、B−相)にも、A相と同じ周波数の交番電圧が印加される。図3(b)には、その際に最外側面の位置する圧電シート(2)25bの上部交差指電極近傍に発生する力がベクトルで表示されている。 Next, an alternating voltage having the same frequency as that of the A phase is also applied to the B phase (B + phase, B− phase). In FIG. 3 (b), the force generated in the vicinity of the upper cross finger electrode of the piezoelectric sheet (2) 25b located at the outermost surface at that time is displayed as a vector.
図3(b)に示される力F′は交番力であり、その力をベクトル分解するとF1′とF2′となる。力F1′は、図からも明らかなように縦振動を励起させる力となる。また、力F2′は、図から明らかなように、ねじれ3次振動を発生させるカとなる。 The force F ′ shown in FIG. 3B is an alternating force, and when the force is vector-decomposed, F1 ′ and F2 ′ are obtained. The force F1 ′ is a force that excites the longitudinal vibration as is apparent from the figure. Further, as apparent from the figure, the force F2 'becomes a force that generates a torsional tertiary vibration.
次に、A相、B相に同時に同位相の上記周波数の交番電圧を印加した際の発生するカのみを考える。この場合、図3(b)に示されるように、力F2とF2′は互いにキャンセルし合い、ねじれ3次振動は発生せず、縦1次振動のみ発生することになる。 Next, only the power generated when an alternating voltage of the above-mentioned frequency having the same phase is simultaneously applied to the A phase and the B phase will be considered. In this case, as shown in FIG. 3B, the forces F2 and F2 'cancel each other, and the torsional tertiary vibration does not occur, but only the longitudinal primary vibration occurs.
更に、A相、B相に、同時に逆位相(位相差π)の上記周波数の交番電圧を印加すると、力F1とF1′は互いにキャンセルし合い、縦1次振動は発生せず、ねじれ3次振動のみ発生することになる。 Further, when an alternating voltage having the above-mentioned frequency having the opposite phase (phase difference π) is applied to the A phase and the B phase at the same time, the forces F1 and F1 ′ cancel each other, no longitudinal primary vibration occurs, and the torsional tertiary Only vibration will occur.
次に、A相、B相に、同時に位相が0とπの間の位相差を与えた場合を考える。この場合には、縦1次振動とねじれ3次振動が同時に起こり、それらの振動が合成された振動となる。この時は、図2に示されるように、振動子11の摩擦接触部材12a、12bの接着位置にロータ15を回転させるような向きに、時計方向(CW方向)若しくは反時計方向(CCW方向)の楕円振動が形成される。振動子11の摩擦接触部材12a、12bの位置に楕円振動が発生していると、押圧されているロータ15はシャフト22を回転軸(または中心軸)として、その楕円振動の回転の向きに従って、時計方向(CW方向)若しくは反時計方向(CCW方向)の向きに回転動作を行うことになる。
Next, consider a case where a phase difference between 0 and π is simultaneously given to the A phase and the B phase. In this case, the longitudinal primary vibration and the torsional tertiary vibration occur simultaneously, and these vibrations are synthesized. At this time, as shown in FIG. 2, the rotor 15 is rotated to the adhesion position of the
尚、残りの一対の中央部の駆動用交差指電極については、ねじれの向きが逆になるので、交差指電極の方向は鈍角になるように設定されている。駆動原理については、同様であるので説明は省略する。 In addition, since the direction of twist is reversed about the remaining pair of driving interdigital electrodes, the direction of the interdigital electrodes is set to be an obtuse angle. Since the driving principle is the same, the description is omitted.
次に、図3(b)に示される下部の振動検出用交差指電極の動作について説明する。 Next, the operation of the lower vibration detecting cross finger electrode shown in FIG. 3B will be described.
縦1次振動やねじれ3次振動が発生すると、圧電効果により、交差指電極面には電荷が発生する。その電荷は、C相(C+相、C−相間)の電圧、若しくはD相(D+相、D−相間)の電圧となって観測される。駆動用交差指電極での動作では、上述した逆圧電効果により駆動電圧により力が発生しているが、それとは全く逆に、機械的歪みにより電荷若しくは電圧が発生する。 When longitudinal primary vibration or torsional tertiary vibration occurs, electric charges are generated on the surface of the interdigitated electrode due to the piezoelectric effect. The charge is observed as a voltage of the C phase (between the C + phase and the C− phase) or a voltage of the D phase (between the D + phase and the D− phase). In the operation with the driving cross-finger electrode, force is generated by the driving voltage due to the above-described reverse piezoelectric effect, but on the contrary, a charge or voltage is generated by mechanical distortion.
よって、縦1次振動のみが発生している場合は、C相とD相を並列順接続(C+相とD+相を結線し、C−相とD−相を結線:並列順接続相と定義する)して、その間に発生している電圧は縦1次振動の大きさ、位相に比例した信号が得られる。しかしながら、C相とD相を並列逆接続(C+相とD−相を結線し、C−相とD+相を結線:並列逆接続相と定義する)した場合は、信号は出力されない。 Therefore, when only longitudinal primary vibration is occurring, the C phase and the D phase are connected in parallel in order (the C + phase and the D + phase are connected, and the C− phase and the D− phase are connected: defined as a parallel forward connection phase). As a result, a signal proportional to the magnitude and phase of the longitudinal primary vibration is obtained as the voltage generated in the meantime. However, when the C phase and the D phase are reversely connected in parallel (the C + phase and the D− phase are connected and the C− phase and the D + phase are connected: defined as a parallel reverse connection phase), no signal is output.
一方、ねじれ3次振動のみが発生している場合は、C相とD相を並列逆接続(C+相とD−相を結線し、C−相とD+相を結線)して、その間に発生している電圧はねじれ3次振動の大きさ、位相に比例した信号が得られる。しかしながら、C相とD相を並列順接続(C+相とD+相を結線し、C−相とD−相を結線)した場合は、信号は出力されない。 On the other hand, when only the torsional tertiary vibration occurs, the C phase and D phase are connected in reverse (C + phase and D− phase are connected, and C− phase and D + phase are connected). As the voltage, a signal proportional to the magnitude and phase of the torsional tertiary vibration is obtained. However, when the C phase and the D phase are connected in parallel in order (the C + phase and the D + phase are connected, and the C− phase and the D− phase are connected), no signal is output.
したがって、C相とD相の結線を選択することにより、縦1次振動若しくはねじれ3次振動を独立に検出することが可能である。 Therefore, by selecting the connection between the C phase and the D phase, it is possible to independently detect the longitudinal primary vibration or the torsional tertiary vibration.
次に、このような振動検出相(C相、D相)を用いてモータを駆動する方法について説明する。 Next, a method of driving a motor using such a vibration detection phase (C phase, D phase) will be described.
駆動相であるA相若しくはB相の信号の位相と、振動検出相(例えば、C相とD相を並列逆接続したもの)の位相の位相差は、ねじれ3次振動の共振周波数動作時に所定の値Ωをとることが知られている。よって、この場合には、駆動相と検出相の位相差を常にΩになるように周波数を調整し駆動することで、モータ自身の発熱による温度上昇や周囲環境温度の変化による共振周波数変化や負荷変動による共振周波数変化があった場合でも、常にねじれ3次の共振周波数近傍で駆動できる。したがって、常に最適な周波数で、効率良く駆動することができる。これは、縦1次共振周波数近傍で駆動する場合も、同様の考え方で可能である。 The phase difference between the phase of the A-phase or B-phase signal that is the driving phase and the phase of the vibration detection phase (for example, the C-phase and the D-phase are reversely connected in parallel) is predetermined during the resonance frequency operation of the torsional tertiary vibration It is known to take the value Ω. Therefore, in this case, by adjusting the frequency so that the phase difference between the drive phase and the detection phase is always Ω, the temperature is increased due to the heat generated by the motor itself, the resonance frequency changes due to changes in the ambient temperature, and the load. Even if there is a change in the resonance frequency due to fluctuations, it can always be driven near the torsional third-order resonance frequency. Therefore, it is possible to drive efficiently at always the optimum frequency. This is also possible with the same concept when driving near the longitudinal primary resonance frequency.
このように、第1の実施形態によれば、積層圧電素子単体で振動子を構成することができ、形状も直方体と言う単純な形状のモータとなる。更に、本実施形態では積層構造を有しているので、低電圧駆動が可能である。また、従来の縦・ねじれモータでは、ねじれ振動の周波数調整を行うための溝部が必須であったが、本実施形態ではそれが必要なくなる。加えて、振動検出電極も設けられているので、常に最適な周波数での駆動が可能である。 As described above, according to the first embodiment, a vibrator can be configured by a single layered piezoelectric element, and the motor has a simple shape such as a rectangular parallelepiped. Furthermore, since this embodiment has a laminated structure, low voltage driving is possible. Further, in the conventional vertical / torsion motor, the groove for adjusting the frequency of the torsional vibration is indispensable, but this is not necessary in the present embodiment. In addition, since a vibration detection electrode is also provided, it is possible to always drive at an optimum frequency.
更に、本実施形態の振動子は、回転軸に垂直な断面が所定の比率を有する直方体形状であり、よって通常良く用いられている圧電素子の積層技術を用いて積層型の圧電素子の作成を容易に行うことができる。 Furthermore, the vibrator according to the present embodiment has a rectangular parallelepiped shape in which a cross section perpendicular to the rotation axis has a predetermined ratio, and therefore, a multilayer piezoelectric element can be created using a piezoelectric element laminating technique that is usually used. It can be done easily.
(第1の変形例)
次に本発明の第1の実施形態に於ける第1の変形例について説明する。
(First modification)
Next, a first modification of the first embodiment of the present invention will be described.
図8は、本発明の第1の実施形態の第1の変形例に於ける積層圧電素子11の構成を示したもので、(a)は分解斜視図、(b)は(a)の積層圧電素子11を左方向から見た図、(c)は(a)の積層圧電素子11を右方向から見た図である。
FIGS. 8A and 8B show the configuration of the laminated
これは図8(a)に示されるように、上述した第1の実施形態で内部電極パターン(1)26aと内部電極パターン(2)26bとの電極パターン形状を、上部交差指電極及び中央部交差指電極37a1 、37a2 と、上部交差指電極及び中央部交差指電極37b1 、37b2 、更には下部交差指電極38a1 、38a2 と下部交差指電極38b1 、38b2 とで、全く同一にしたものである。この場合は、図8(b)及び(c)に示されるように、外部電極を丁度半分の位置で二等分して、外部電極40a1 、40a2 、40b1 、40b2 、40c1 、40c2 、40d1 、40d2 が形成されている。 As shown in FIG. 8 (a), the electrode pattern shapes of the internal electrode pattern (1) 26a and the internal electrode pattern (2) 26b in the first embodiment described above are shown in FIG. Cross finger electrodes 37a 1 and 37a 2 , upper cross finger electrodes and central cross finger electrodes 37b 1 and 37b 2 , and lower cross finger electrodes 38a 1 and 38a 2 and lower cross finger electrodes 38b 1 and 38b 2 , They are exactly the same. In this case, as shown in FIGS. 8B and 8C, the external electrode is divided into two equal parts at exactly half positions, and the external electrodes 40a 1 , 40a 2 , 40b 1 , 40b 2 , 40c 1 , 40c 2 , 40d 1 , 40d 2 are formed.
この第1の変形例によれば、内部電極パターンが1種類で済むという効果がある。 According to the first modification, there is an effect that only one type of internal electrode pattern is required.
(第2の変形例)
次に本発明の第1の実施形態に於ける第2の変形例について説明する。
(Second modification)
Next, a second modification of the first embodiment of the present invention will be described.
図9は、本発明の第1の実施形態の第2の変形例に於ける積層圧電素子11の構成を示したもので、(a)は分解斜視図、(b)は(a)の積層圧電素子11を底面側から見た図である。
FIGS. 9A and 9B show a configuration of the laminated
この第2の変形例は、上述した第1の実施形態の、例えば1つの圧電シートに着目したとき、三対の交差指電極の全てを駆動電極とした場合の構成例である。 This second modified example is a configuration example in the case where all of the three pairs of crossed finger electrodes are drive electrodes when focusing on, for example, one piezoelectric sheet of the first embodiment described above.
これら三対の交差指電極42a1 、42a2 、及び42b1 、42b2 は電気的に並列に接続され、上部交差指電極の長手方向と成す角は順番に鋭角、鈍角、鋭角とする。この理由は、図6に示されるように、3次ねじれ振動のねじれの向きが、上から順に正(逆)、逆(正)、正(逆)の順になっているからである。 These three pairs of cross finger electrodes 42a 1 , 42a 2 and 42b 1 , 42b 2 are electrically connected in parallel, and the angles formed with the longitudinal direction of the upper cross finger electrodes are an acute angle, an obtuse angle, and an acute angle, respectively. This is because, as shown in FIG. 6, the torsional directions of the third torsional vibration are in the order of normal (reverse), reverse (normal), and normal (reverse) from the top.
更に、本第2の変形例では、内部電極の端部への引き出し位置を、図9(a)の下部にのみ設けたことに対応して、外部電極43a1 、43a2 、43b1 、43b2 は、図9(b)に示されるように、振動子11の下面にのみ設けられている。
Further, in the second modification, the
本第2の変形例によれば、内部電極が全て駆動用電極として用いられるので、パワーの大きいモータを実現することができる。また、外部電極が底面にのみ設けられているので、例えば、図示されないフレキシブル基板を接続する場合も、1つの面だけでよいので構成が簡単になるという利点がある。 According to the second modified example, since all the internal electrodes are used as driving electrodes, a motor with high power can be realized. Further, since the external electrode is provided only on the bottom surface, for example, when connecting a flexible substrate (not shown), there is an advantage that the configuration is simple because only one surface is required.
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図10は、本発明の第2の実施形態に係る超音波モータの積層圧電素子の構成を示した分解斜視図である。 FIG. 10 is an exploded perspective view showing the configuration of the multilayer piezoelectric element of the ultrasonic motor according to the second embodiment of the present invention.
この第2の実施形態に於いては、上述した第1の実施形態とは、振動子の構成のみ異なっている。したがって、ここでは振動子の構成について説明し、その他の超音波モータの基本的な構成及び動作については、上述した第1の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び詳細な説明を省略する。 This second embodiment differs from the first embodiment described above only in the configuration of the vibrator. Therefore, the configuration of the vibrator will be described here, and the basic configuration and operation of other ultrasonic motors are the same as those in the first embodiment described above. Are denoted by the same reference numerals, and illustration and detailed description thereof are omitted.
尚、本実施形態に於いても、振動子の各辺a×b×cの寸法は、例えば10×3×20mmである。 In the present embodiment, the dimension of each side a × b × c of the vibrator is, for example, 10 × 3 × 20 mm.
図10に於いて、圧電シート(1)25aの内部電極パターンは交差指電極の右指のみが印刷されたものとなっている。これを交差指右指電極と称するものとする。交差指右指電極は、図示されるように、図の上から上部交差指右指電極及び中央部交差指右指霞極45a1 、下部交差指右指電極46a1 とする。これら交差指右指電極の中心位置は、ほぼねじれ3次振動の節位置(詳細は後述する)に対応するようにされている。また、上部交差指右指電極の傾きは、上述した第1の実施形態と同様に設定される。中央部交差指右指電極の傾きも、上述した第1の実施形態と同様に設定される。 In FIG. 10, the internal electrode pattern of the piezoelectric sheet (1) 25a is printed with only the right finger of the cross finger electrode. This is called a crossed finger right finger electrode. As shown in the figure, the cross finger right finger electrode is an upper cross finger right finger electrode, a central cross finger right finger electrode 45a 1 , and a lower cross finger right finger electrode 46a 1 from the top of the figure. The center positions of these crossed finger right finger electrodes substantially correspond to the node positions of the torsional tertiary vibration (details will be described later). In addition, the inclination of the upper cross finger right finger electrode is set in the same manner as in the first embodiment described above. The inclination of the center intersecting finger right finger electrode is also set in the same manner as in the first embodiment.
上部交差指右指電極と中央部交差指右指電極45a1 は駆動内部電極として働き、図示されるように、電極で連結され、その一部が端部にまで導出されている。更に、その下には下部交差指右指電極46a1 が、図示のようにレイアウトされて、その成す角度も上述した第1の実施形態と同様とする。この下部交差指右指電極46a1 は振動検出電極として働き、その一部は圧電シートの端部まで導出されている。 The upper cross finger right finger electrode and the central cross finger right finger electrode 45a 1 function as drive internal electrodes, and are connected by electrodes as shown in the drawing, and a part thereof is led out to the end. Further, a lower cross finger right finger electrode 46a 1 is laid out as shown in the figure below, and the angle formed is the same as in the first embodiment described above. The lower crossing finger right finger electrode 46a 1 functions as a vibration detection electrode, and a part thereof is led out to the end of the piezoelectric sheet.
一方、圧電シート(2)25bの内部電極パターンは、交差指電極の左指のみが印刷されたものとなっている。これを交差指左指電極と称するものとする。圧電シート(2)25bの交差指左指電極は、本振動子11を正面から透視した場合に、圧電シート(1)25aの交差指右指電極と一対の交差指電極を形成するように位置決めされて印刷される。
On the other hand, the internal electrode pattern of the piezoelectric sheet (2) 25b is printed with only the left finger of the interdigitated electrode. This is referred to as a cross finger left finger electrode. The cross finger left finger electrode of the piezoelectric sheet (2) 25b is positioned so as to form a pair of cross finger electrodes with the cross finger right finger electrode of the piezoelectric sheet (1) 25a when the
交差指左指電極は、図示されるように、図の上から上部交差指左指電極及び中央部交差指左指電極45a2 、下部交差指左指電極46a2 とする。これら交差指左指電極の中心位置は、ほぼねじれ3次振動の節位置に対応するようにされている。 As shown in the figure, the cross finger left finger electrode is an upper cross finger left finger electrode, a center cross finger left finger electrode 45a 2 , and a lower cross finger left finger electrode 46a 2 from the top of the figure. The center position of these cross finger left finger electrodes is made to correspond to the node position of the torsional tertiary vibration.
本実施形態では、上部交差指左指電極及び中央部交差指左指電極45a2 は、駆動内部電極として働き、図示されるように、電極で連結され、その一部が端部にまで導出されている。更に、その下には下部交差指左指電極46a2 が、図示のようにレイアウトされて、振動検出電極として働き、その一部は圧電シート(2)25bの端部まで導出されている。 In the present embodiment, the upper cross finger left finger electrode and the central cross finger left finger electrode 45a 2 function as drive internal electrodes and are connected by electrodes as shown in the drawing, and a part thereof is led out to the end. ing. Further, a lower cross finger left finger electrode 46a 2 is laid out as shown in the figure and functions as a vibration detection electrode. A part of the electrode is led to the end of the piezoelectric sheet (2) 25b.
これら圧電シート(1)25aと圧電シート(2)25bは交互に積層され、n(偶数)枚積層後、次に圧電シート4(以下、圧電シート(4)と記す)25dと圧電シート5(以下、圧電シート(5)と記す)25eが交互にn枚積層され、最後に、最上部には電極パターンが施されていない圧電シート(3)25cが積層される。 The piezoelectric sheets (1) 25a and the piezoelectric sheets (2) 25b are alternately stacked. After the n (even number) sheets are stacked, the piezoelectric sheet 4 (hereinafter referred to as the piezoelectric sheet (4)) 25d and the piezoelectric sheet 5 ( Hereinafter, n sheets of piezoelectric sheets (5) are alternately stacked, and finally, a piezoelectric sheet (3) 25c without an electrode pattern is stacked on the top.
尚、圧電シート(4)25dと圧電シート(5)25eとは、端部への引き出し位置が異なるのみで、電極パターンは同じである。 Note that the piezoelectric sheet (4) 25d and the piezoelectric sheet (5) 25e have the same electrode pattern except for the positions where they are drawn to the end portions.
その後、外部電極が形成されるが、上述した第1の実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。 Thereafter, external electrodes are formed, which are the same as those in the first embodiment described above, and thus description thereof is omitted here.
また、本積層圧電素子11の制作法についても、上述した第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
The production method of the multilayer
図11は、本第2の実施形態による積層圧電素子内部の分極の様子を示すために、交差指電極の指の方向と直交する方向と積層方向を含む断面を示した図である。 FIG. 11 is a view showing a cross section including a direction perpendicular to the finger direction of the intersecting finger electrode and a lamination direction in order to show a polarization state inside the laminated piezoelectric element according to the second embodiment.
片方の極からξの方向に分極が形成される。分極ベクトルは中央で多少の膨らみをもち、他極に向かう。尚、このベクトルは電場のべクトルとも一致している。更に、この傾きξは、できるだけ小さくすることで、より電気機械変換効率の高い振動子となる。 Polarization is formed in the direction of ξ from one pole. The polarization vector has a slight bulge in the center and goes to the other pole. This vector also matches the vector of the electric field. Furthermore, by making this inclination ξ as small as possible, a vibrator with higher electromechanical conversion efficiency is obtained.
この第2の実施形態に於いて、積層圧電素子、超音波モータを駆動相により駆動する方法、及び振動検出から振動を検出して最適な駆動周波数でモータを駆動する方法とも、上述した第1の実施形態と同様であるので、ここではその動作に関する説明を省略する。 In the second embodiment, both the method of driving the laminated piezoelectric element and the ultrasonic motor by the driving phase, and the method of detecting the vibration from the vibration detection and driving the motor at the optimum driving frequency are described above. Since this is the same as that of the above embodiment, the description of the operation is omitted here.
このように第2の実施形態によれば、上述した第2の実施形態と同様な効果を有しているが、更に、以下のような効果を有している。 As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the second embodiment described above is obtained, but the following effect is further obtained.
すなわち、上述した第1の実施形態では、同じ層内に正極と負極の電極が存在するので、積層時にその電極厚みが多少でも厚い場所があると、プレス時にその部分が変形し、電極間が接近、最悪の場合は電極間がショートして、高電圧により分極操作が不可能になる可能性があったが、本第2の実施形態では同一層内には同一極性の電極しか存在しないため、そのような不具合をなくすことができる。 That is, in the first embodiment described above, since the positive electrode and the negative electrode are present in the same layer, if there is a place where the electrode thickness is somewhat thick at the time of lamination, the portion is deformed at the time of pressing, and the gap between the electrodes is reduced. In the worst case, the electrodes may be short-circuited and the polarization operation may become impossible due to the high voltage. However, in the second embodiment, only electrodes of the same polarity exist in the same layer. , Such trouble can be eliminated.
(第3の実施形態)
次に、図12乃至図14を参照して、本発明の第3の実施形態について説明する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図12は、本発明の第3の実施形態に係る超音波モータの外観斜視図、図13は摩擦接触部材を接着した状態の振動子の外観斜視図、図14は第3の実施形態に於ける積層圧電素子11の構成を示したもので、(a)は上面から見た平面図、(b)は分解斜視図、(c)は積層圧電素子11を(a)のγ方向から見た図、(d)は積層圧電素子11を(a)のδ方向から見た図である。
FIG. 12 is an external perspective view of an ultrasonic motor according to a third embodiment of the present invention, FIG. 13 is an external perspective view of a vibrator with a friction contact member bonded thereto, and FIG. 14 is an exemplary perspective view of the third embodiment. 1A is a plan view as viewed from above, FIG. 2B is an exploded perspective view, and FIG. 3C is a view when the multilayer
この超音波モータ50は、積層圧電素子(振動子)51と、該振動子51の長手方向と直交する面に接着された摩擦接触部材53a及び53bと、上記振動子51の長手方向に形成された後述する貫通穴52に挿通されるシャフト56と、上記摩擦接触部材53a及び53bと接触して駆動されるロータ57、ベアリング58、ばね59、ばね保持リング60とから構成される。
The
上記振動子51の長手方向(図の上下方向)の中央部には、シャフト56を挿通させるための貫通穴52が設けられている。シャフト56はほぼ円柱形状で、振動子51の貫通穴52のほぼ中央部で接着剤を用いて固定されている(図示せず)。上記シャフト56は、中央部のみが、他の部分比べて僅かに径が大きく形成されている。そして、このシャフト56は、振動子51の貫通穴52の中央部でのみ、振動子51と接触固定されており、その他のシャフト部位は貫通穴52内部の壁面とは接触していない。
A through
振動子51の一方の端面(ロータ57が配される側の面)には、摩擦接触部材53a及び53bが接着されている。これらの摩擦接触部材53a及び53bは直方体形状に構成されるもので、振動子51の一方の端面で、且つ楕円振動が発生している2箇所の部位に、それぞれ接着されている。
ロータ57は、アルミナセラミクスから構成されるもので、その中央部にはベアリング58が嵌め込まれている。したがって、ロータ57は、振動子51の摩擦接触部材53a、53bに対し押圧力がかかった状態で載置されている。ばね59は、ばね保持リング60を回転していくことにより圧縮され、これにより、ロータ57と振動子51の摩擦接触部材53a、53b間に適切な押圧がかかるようになっている。尚、ばね59は、ベアリング58の内側にのみ接触する構造となっている。
The rotor 57 is made of alumina ceramics, and a
また、図示されないが、シャフト56の一部にはねじが形成されており、同じくねじが形成されているばね保持リング60と螺合して結合されている。 Although not shown in the drawing, a screw is formed on a part of the shaft 56, and is coupled to the spring holding ring 60, which is also formed with a screw.
振動子51の側面には、図12及び図13に示されるように4箇所に外部電極54が設けられているが、それと対向する面にも図示されないが4箇所に外部電極が設けられている。
As shown in FIGS. 12 and 13,
尚、本第3の実施形態に於いて、振動子51の各辺a×b×cの寸法は、例えば10×6×20mmである。
In the third embodiment, the dimension of each side a × b × c of the
次に、本第3の実施形態に於ける積層圧電素子(振動子)51の構成について説明する。 Next, the configuration of the laminated piezoelectric element (vibrator) 51 in the third embodiment will be described.
図14(a)は、本積層圧電素子51を上方から見た図であって、4方向の側面を矢印でそれぞれ、α、β、γ、δとして記すものとする。図14(b)は圧電シート及び内部電極パターンの例を示している。
FIG. 14A is a view of the laminated
本振動子51は、所定の内部電極パターンが形成されたn枚の薄い圧電シート1(以下、圧電シート(1)と記す)61と、該圧電シート(1)61と同じ構成のn−1枚の薄い圧電シート2(以下、圧電シート(2)と記す)62が、貫通穴52が形成された1枚の圧電シート3(以下、圧電シート(3)と記す)63の両側に積層され、更に圧電シート62の外側に内部電極パターが形成されていない薄い圧電シート4(以下、圧電シート(4)と記す)64が積層されて構成されている。
The
以下、上述した第1の実施形態と異なる点について説明する。 Hereinafter, differences from the above-described first embodiment will be described.
圧電シート(1)61、圧電シート(2)62には、図14(b)に示されるように、内部電極パターンとして、交差指電極がそれぞれ2箇所に印刷されている。尚、図14(b)では、図面の見やすさから二対の交差指電極構成としているが、その面内でできるだけ大きな面積となるようにするため、実際には、図4に示されるように、その面内の一面に形成されるように、更に多くの対の交差指電極構成としても良い。 On the piezoelectric sheet (1) 61 and the piezoelectric sheet (2) 62, as shown in FIG. 14B, the interdigitated electrodes are printed at two locations as internal electrode patterns. In FIG. 14 (b), two pairs of crossed finger electrodes are used for ease of viewing. However, in order to make the area as large as possible in the plane, actually, as shown in FIG. Further, a plurality of pairs of cross finger electrodes may be formed so as to be formed on one surface in the plane.
交差指電極65a1 及び65a2 、65b1 及び65b2 は、図14(b)の高さ方向(破線で示す)と交差指電極の指の方向との成す角が、図の上部の交差指電極では、
0<θ<π/2
とする。分極方向は、図に破線で示されるように、交差指電極の指の方向と直交する方向であるから
0<|ε|<π/2
である。この上部交差指電極は駆動電極として働く。
The cross finger electrodes 65a 1 and 65a 2 , 65b 1 and 65b 2 are arranged such that the angle between the height direction (shown by a broken line) in FIG. In the electrode,
0 <θ <π / 2
And Since the polarization direction is a direction orthogonal to the direction of the fingers of the cross finger electrode, as shown by the broken line in the figure.
0 <| ε | <π / 2
It is. This upper interdigitated electrode serves as a drive electrode.
図の上から2番目の交差指電極66a1 及び66a2 、66b1 及び66b2 の成す角は、図示されるように、φであり、0、π/2、π以外の値とするが、本実施形態では、
π/2<φ<3π/2
としている。この2番目の交差指電極66a1 及び66a2 、66b1 及び66b2 は、振動検出電極としての機能を有する。
The angle formed by the second interdigital electrodes 66a 1 and 66a 2 , 66b 1 and 66b 2 from the top of the figure is φ, as shown in the figure, and is a value other than 0, π / 2, and π. In this embodiment,
π / 2 <φ <3π / 2
It is said. The second cross finger electrodes 66a 1 and 66a 2 , 66b 1 and 66b 2 have a function as vibration detection electrodes.
n枚の圧電シート(1)61が積層され、その後に、少し厚めで中央に貫通穴52が設けられた内部電極が印刷された圧電シート(3)63が積層され、その後(n−1)枚の圧電シート(2)62が積層される。最後に、電極の印刷されていない圧電シート(4)64が積層される。よって、全体の積層枚数は2n+1枚となり、奇数枚となる。
The n piezoelectric sheets (1) 61 are laminated, and then the piezoelectric sheet (3) 63 on which the internal electrode having the through
尚、中央部に厚めの圧電シート(圧電シート(3)63)を用意した理由は、中央長さ方向に貫通穴52を設けるためである。
The reason why a thick piezoelectric sheet (piezoelectric sheet (3) 63) is prepared in the center is to provide a through
後述するように、本第3の実施形態では、ねじれ2次振動と縦1次振動が用いられる。上部交差指電極の中央部はねじれ2次振動の上部節位置近傍に設けられ、下部交差指電極の中央部はねじれ2次振動の下部節位置近傍に設けられる。 As will be described later, in the third embodiment, torsional secondary vibration and longitudinal primary vibration are used. The central portion of the upper cross finger electrode is provided near the upper node position of the torsional secondary vibration, and the central portion of the lower cross finger electrode is provided near the lower node position of the torsional secondary vibration.
図14(c)は、本振動子51を図14(a)のγ方向から見た図である。
FIG. 14C is a view of the
内部電極パターンの上部交差指電極の左指電極65a1 がA+相の外部電極67a1 と接合している。同様に、内部電極パターンの上部交差指電極の左指電極65b1 がB+相の外部電極67b1 と接合している。また、内部電極パターンの下部交差指電極の左指電極66a1 はC+相の外部電極68a1 と接合している。また、内部電極パターンの下部交差指電極の左指電極66b1 はD+相の外部電極68b1 と接合している。 The left finger electrode 65a 1 of the upper cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the A + phase external electrode 67a 1 . Similarly, the left finger electrode 65b 1 of the upper cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the B + phase external electrode 67b 1 . The left finger electrode 66a 1 of the lower cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the C + phase external electrode 68a 1 . The left finger electrode 66b 1 of the lower cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the D + phase external electrode 68b 1 .
図14(d)は、本振動子51を図14(a)のδ方向から見た図である。
FIG. 14D is a diagram of the
内部電極パターンの上部交差指電極の右指電極65a2 がA−相の外部電極67a2 と接合している。同様に、内部電極パターンの上部交差指電極の右指電極65b2 がB−相の外部電極67b2 と接合している。また、内部電極パターンの下部交差指電極の右指電極66a2 はC−相の外部電極68a2 と接合している。また、内部電極パターンの下部交差指電極の右指電極66b2 はD−相の外部電極68b2 と接合している。 The right finger electrode 65a 2 of the upper intersecting finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the A-phase external electrode 67a 2 . Similarly, the right finger electrode 65b 2 of the upper cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the B-phase external electrode 67b 2 . The right finger electrode 66a 2 of the lower cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the C-phase external electrode 68a 2 . The right finger electrode 66b 2 of the lower cross finger electrode of the internal electrode pattern is joined to the D-phase external electrode 68b 2 .
尚、第3の実施形態に於ける積層圧電素子の作成方法については、上述した第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。 Note that the method of creating the laminated piezoelectric element in the third embodiment is the same as that in the first embodiment described above, and thus the description thereof is omitted.
次に、本積層圧電素子51の動作について説明する。
Next, the operation of the multilayer
図6(a)に示されるような直方体形状の各辺a、b、cの寸法を適切な値とすることで、本第3の実施形態では、縦1次振動モードとねじれ2次振動モードを利用する。したがって、a/bの値は0.6近傍に設定され、例えばa×b×cの寸法を10×6×20mmとする。 By setting the dimensions of the sides a, b, and c of the rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 6A to appropriate values, in the third embodiment, the longitudinal primary vibration mode and the torsional secondary vibration mode are used. Is used. Therefore, the value of a / b is set in the vicinity of 0.6. For example, the size of a × b × c is set to 10 × 6 × 20 mm.
図14(b)に示されるように、圧電シート(1)61の最外層である第1層と、圧電シート(2)62の最後に積層された最外層の圧電シート(2)62を用いて、本振動子51の駆動方法について説明する。
As shown in FIG. 14B, the first layer which is the outermost layer of the piezoelectric sheet (1) 61 and the outermost layer piezoelectric sheet (2) 62 laminated at the end of the piezoelectric sheet (2) 62 are used. Now, a method for driving the
最初に、駆動用交差指電極を用いた振動子51の動作について説明する。
First, the operation of the
図14(c)及び(d)に示されるA相(A+相、A−相)の外部電極67a1 、67a2 に、縦1次振動若しくはねじれ2次振動の共振周波数に対応した交番電圧が印加される。図14(b)に示される圧電シート(1)61には、その際に逆圧電効果により上部交差指電極近傍に発生する力がベクトルで表示されている。 An alternating voltage corresponding to the resonance frequency of longitudinal primary vibration or torsional secondary vibration is applied to the external electrodes 67a 1 and 67a 2 of the A phase (A + phase, A− phase) shown in FIGS. 14 (c) and (d). Applied. In the piezoelectric sheet (1) 61 shown in FIG. 14B, the force generated in the vicinity of the upper cross finger electrode by the inverse piezoelectric effect at that time is displayed as a vector.
図14(b)に示される力Fは交番力であり、その力Fをベクトル分解するとF1とF2となる。力F1は、図からも明らかなように、縦振動を励起させる力となる。また、力F2は、図から明らかなように、ねじれ2次振動を発生させるカとなる。 The force F shown in FIG. 14B is an alternating force, and when the force F is vector-decomposed, F1 and F2 are obtained. As is clear from the figure, the force F1 is a force that excites longitudinal vibration. Further, the force F2 becomes a force that generates a torsional secondary vibration, as is apparent from the drawing.
次に、図14(c)及び(d)に示されるB相(B+相、B−相)の外部電極67b1 、67b2 にも、同じ周波数の交番電圧が印加される。図14(b)には、その際にもう一方の最外側面の位置する圧電シート(2)62の上部交差指電極近傍に発生する力がベクトルで表示されている。 Next, an alternating voltage having the same frequency is also applied to the B-phase (B + phase, B− phase) external electrodes 67b 1 and 67b 2 shown in FIGS. 14 (c) and (d). In FIG. 14B, the force generated in the vicinity of the upper cross finger electrode of the piezoelectric sheet (2) 62 located on the other outermost surface at that time is displayed as a vector.
図14(b)に示される力F′は交番力であり、その力F′をベクトル分解するとF1′とF2′となる。力F1′は、図からも明らかなように、縦振動を励起させる力となる。また、力F2′は、図から明らかなように、ねじれ2次振動を発生させる力となる。 The force F ′ shown in FIG. 14B is an alternating force, and F1 ′ and F2 ′ are obtained by vector decomposition of the force F ′. The force F1 ′ is a force that excites longitudinal vibration, as is apparent from the figure. Further, the force F2 'is a force that generates a torsional secondary vibration, as is apparent from the drawing.
次に、A相、B相に、同時に同位相の上記周波数の交番電圧が印加された際に発生する力のみを考えた場合、図14(b)を見て考えると、力F2とF2′は、互いにキャンセルし合い、ねじれ2次振動は発生せず、縦1次振動のみ発生することになる。また、A相、B相に同時に逆位相(位相差π)の上記周波数の交番電圧が印加されると、力F1とF1′は、互いにキャンセルし合い、縦1次振動は発生せず、ねじれ2次振動のみ発生することになる。 Next, when considering only the force generated when an alternating voltage of the same phase is applied to the A phase and the B phase at the same time, the forces F2 and F2 ′ are considered by referring to FIG. Cancel each other, no torsional secondary vibration occurs, and only longitudinal primary vibration occurs. When an alternating voltage having the above-mentioned frequency of opposite phase (phase difference π) is applied to the A phase and the B phase at the same time, the forces F1 and F1 ′ cancel each other, and no longitudinal primary vibration is generated, resulting in torsion. Only secondary vibration will occur.
次に、A相、B相に同時に位相が0とπの間の位相差が与えられた場合を考える。この場合には、縦1次振動とねじれ2次振動が同時に起こり、それらの振動が合成された振動となる。この時は、図13に示されたように、振動子51の摩擦接触部材53a、53bの接着位置にロータ57を回転させるような向きに、時計方向若しくは反時計方向の楕円振動が形成される。振動子51の摩擦接触部材53a、53bの位置に楕円振動が発生していると、押圧されているロータ57は、その楕円振動の回転の向きに従って、時計方向若しくは反時計方向の向きに回転動作を行うことになる。
Next, consider a case where a phase difference between 0 and π is simultaneously given to the A phase and the B phase. In this case, the longitudinal primary vibration and the torsional secondary vibration occur simultaneously, and these vibrations are synthesized. At this time, as shown in FIG. 13, clockwise or counterclockwise elliptical vibration is formed in such a direction as to rotate the rotor 57 to the adhesion position of the
次に、図14(b)に示される下部の振動検出用交差指電極の動作について説明する。 Next, the operation of the lower vibration detecting cross finger electrode shown in FIG. 14B will be described.
縦1次振動やねじれ2次振動が発生すると、圧電効果により交差指電極面には電荷が発生する。その電荷は、C相(C+,C−間)の電圧若しくはD相(D+,D−間)の電圧となって観測される。駆動用交差指電極での動作では、上述した逆圧電効果によって駆動電圧により力が発生していたのであるが、それとは全く逆に、機械的歪により電荷若しくは電圧が発生する。よって、縦1次振動のみが発生している場合は、C相とD相を並列順接続(C+相とD+相を結線し、C−相とD−相を結線)して、その間に発生している電圧は縦1次振動の大きさ、位相に比例した信号が得られる。この場合、C相とD相を並列逆接続(C+相とD−相を結線し、C−相とD+相を結線)した場合は、信号は得られない。 When longitudinal primary vibration or torsional secondary vibration occurs, electric charges are generated on the surface of the interdigitated electrode due to the piezoelectric effect. The charge is observed as a voltage of C phase (between C + and C−) or a voltage of D phase (between D + and D−). In the operation with the driving cross-finger electrode, force is generated by the driving voltage due to the reverse piezoelectric effect described above, but on the contrary, a charge or voltage is generated by mechanical strain. Therefore, when only longitudinal primary vibration has occurred, C phase and D phase are connected in parallel in order (C + phase and D + phase are connected, and C- phase and D- phase are connected). As the voltage, a signal proportional to the magnitude and phase of the longitudinal primary vibration is obtained. In this case, when the C phase and the D phase are reversely connected in parallel (the C + phase and the D− phase are connected and the C− phase and the D + phase are connected), no signal is obtained.
一方、ねじれ2次振動のみが発生している場合は、C相とD相を並列逆接続(C+相とD−相を結線し、C−相とD+相を結線)して、その間に発生している電圧はねじれ2次振動の大きさ、位相に比例した信号が得られる。この場合、C相とD相を並列順接続(C+相とD+相を結線し、C−相とD−相を結線)した場合は信号は得られない。 On the other hand, when only the secondary torsional vibration has occurred, the C phase and the D phase are connected in reverse (the C + phase and the D− phase are connected, and the C− phase and the D + phase are connected). As the voltage, a signal proportional to the magnitude and phase of the torsional secondary vibration can be obtained. In this case, no signal is obtained when the C phase and the D phase are connected in parallel in order (the C + phase and the D + phase are connected and the C− phase and the D− phase are connected).
したがって、C相とD相の結線を選択することにより、縦1次振動若しくはねじれ2次振動を独立して検出することが可能である。 Therefore, by selecting the connection between the C phase and the D phase, it is possible to independently detect the longitudinal primary vibration or the torsional secondary vibration.
以下、このような振動検出相(C相、D相)を用いてモータを駆動する方法について説明する。 Hereinafter, a method of driving a motor using such a vibration detection phase (C phase, D phase) will be described.
駆動相であるA相若しくはB相の信号の位相と、振動検出相(例えば、C相とD相を並列逆接続したもの)の位相の位相差は、ねじれ2次振動の共振周波動作時に所定の値Ωをとることが知られている。よって、この場合には、駆動相と検出相の位相差を常にΩになるように周波数を調整して駆動することで、モータ自身の発熱による温度上昇や周囲環境温度の変化による共振周波数変化や負荷変動による共振周波数変化があった場合でも、常にねじれ2次の共振周波数近傍で駆動することができるので、常に最適な周波数で効率良く駆動することができる。これは、縦1次共振周波数近傍で駆動する場合も、同様の考え方で可能である。 The phase difference between the phase of the A-phase or B-phase signal that is the driving phase and the phase of the vibration detection phase (for example, a phase reversely connected in parallel with the C-phase and the D-phase) is predetermined during the resonance frequency operation of the torsional secondary vibration. It is known to take the value Ω. Therefore, in this case, by adjusting the frequency so that the phase difference between the drive phase and the detection phase is always Ω, the temperature rises due to the heat generated by the motor itself and the resonance frequency changes due to changes in the ambient environment temperature. Even when there is a change in the resonance frequency due to load fluctuations, it is always possible to drive near the torsional secondary resonance frequency, so that it is always possible to drive efficiently at the optimum frequency. This is also possible with the same concept when driving near the longitudinal primary resonance frequency.
このように、第3の実施形態によれば、上述した第1及び第2の実施形態に加えて、第1及び第2の実施形態で必要であった振動子ホルダが不要となり、部品点数が減ると共に、振動子ホルダが占有していた空間に自由度が生じる。 Thus, according to the third embodiment, in addition to the first and second embodiments described above, the vibrator holder that is necessary in the first and second embodiments is not necessary, and the number of parts is reduced. The number of degrees of freedom increases in the space occupied by the vibrator holder.
(第1の変形例)
図15は、本発明の第3の実施形態の第1の変形例による積層圧電素子71の構成を示すもので、(a)は上面から見た平面図、(b)は分解斜視図、(c)は積層圧電素子71を(a)のγ方向から見た図、(d)は積層圧電素子71を(a)のδ方向から見た図である。
(First modification)
15A and 15B show a configuration of a multilayered
この第3の実施形態の第1の変形例では、上述した第3の実施形態のような、厚みのある圧電シート(3)は用いられず、複数枚の圧電シート(1)61と1枚の圧電シート(4)64が積層されて構成される。そして、全ての圧電シートが積層された後に、中央部にシャフト56を挿通させるための貫通穴52が形成される。
In the first modification of the third embodiment, the piezoelectric sheet (3) having a thickness as in the third embodiment described above is not used, and a plurality of piezoelectric sheets (1) 61 and one sheet are used. The piezoelectric sheet (4) 64 is laminated. And after all the piezoelectric sheets are laminated | stacked, the through-
これにより、内部電極の一部は貫通穴52により除去されるが、この内部電極の一部が除去された圧電シートの内部電極の露出部と外部電極とは、接続しないようにする。すなわち、図15(c)及び(d)に示されるように、A+相の外部電極67a1 とB+相の外部電極67b1 の間、C+相の外部電極68a1 とD+相の外部電極68b1 の間、同様に、A−相の外部電極67a2 とB−相の外部電極67b2 の間、C−相の外部電極68a2 とD−相の外部電極68b2 の間は、上述した内部電極の一部が除去された圧電シートの部分であるため、間隙が設けられている。
Thereby, a part of the internal electrode is removed by the through
このように、第3の実施形態の第1の変形例によれば、第2の実施形態と同じように、交差指電極を2種類の圧電シートで構成することが可能である。この場合には、同様に、同一平面には同極性の電極しか存在しないので、電極間のショートといった問題は生じない。 Thus, according to the 1st modification of 3rd Embodiment, it is possible to comprise a cross finger electrode with two types of piezoelectric sheets similarly to 2nd Embodiment. In this case, similarly, since only electrodes having the same polarity exist on the same plane, there is no problem of short circuit between the electrodes.
(第2の変形例)
更に、第3の実施形態の第2の変形例としては、図示されないが、上述した第1の実施形態の第2の変形例と同様に、交差指電極の全てを駆動用交差指電極として利用することができる。
(Second modification)
Further, although not shown as a second modification of the third embodiment, all of the cross finger electrodes are used as driving cross finger electrodes, as in the second modification of the first embodiment described above. can do.
このように構成すれば、パワーの大きい超音波モータを実現することができる。 If comprised in this way, an ultrasonic motor with big power is realizable.
尚、上述した実施形態に於いて、上記の各辺a×b×c(中心軸方向の長さ)の寸法はあくまで好適な例であって、適用しようとする機器や使用用途に応じて次のように適宜変更し得る。例えば、作製完了後の超音波モータに関する矩形比率a/bは、図7に示したように、縦1次共振振動とねじれ2次(または3次)共振振動の各共振周波数が一致して同一の値を示す所定比率(図では交差点に相当する矩形比率)が最も好ましく、その近傍範囲(例えば±0.02以内)に相当するような各共振周波数がほぼ一致する矩形比率に於いてもほぼ同等に使用できる。また、各共振周波数が一致する所定の矩形比率に対する有効範囲(例えば±0.05以内)の何れかであれば、上述したような本発明の作用効果を享受し得る。 In the above-described embodiment, the dimensions of the sides a × b × c (the length in the central axis direction) are only suitable examples, and are described below according to the device to be applied and the intended use. It can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 7, the rectangular ratio a / b regarding the ultrasonic motor after completion of the production is the same because the resonance frequencies of the longitudinal primary resonance vibration and the torsional secondary (or tertiary) resonance vibration coincide with each other. A predetermined ratio (a rectangular ratio corresponding to an intersection in the figure) is most preferable, and even at a rectangular ratio where the resonance frequencies substantially correspond to each other in the vicinity range (for example, within ± 0.02). Can be used equally. Moreover, if it is in any effective range (for example, within ± 0.05) with respect to a predetermined rectangular ratio in which the resonance frequencies coincide with each other, the above-described operational effects of the present invention can be enjoyed.
尚、回転軸方向の長さ(辺c:20mm)については、縦方向とねじれ方向に沿って振動し、これら振動を発生させるための電極を配置できるだけの長ささえ有していればよい。したがって、辺cの長さを他の長さ(辺a及び辺b)に対し所定の比率に設定する必要が無いだけでなく、従来必要であったような溝を介した振動調整用の長さ部分も不要であるので、設計自由度が大きく、且つ簡単で小型な超音波モータを提供できるという利点がある。また、このような3方向の寸法比率a/b、a/c(またはb/c)は、目的に応じて、種々相似の比率で拡大または縮小すれば、任意の寸法の超音波モータを提供でき、これにより大小多様な対象への適用が可能である。 The length in the rotation axis direction (side c: 20 mm) only needs to be long enough to arrange the electrodes for vibrating along the vertical direction and the torsional direction and generating these vibrations. Therefore, it is not necessary to set the length of the side c to a predetermined ratio with respect to the other lengths (side a and side b), but also a length for adjusting vibration through a groove as conventionally required. Since this portion is unnecessary, there is an advantage that a simple and small ultrasonic motor can be provided with a large degree of design freedom. Further, if the dimensional ratios a / b and a / c (or b / c) in these three directions are enlarged or reduced at various similar ratios according to the purpose, an ultrasonic motor having an arbitrary dimension can be provided. It can be applied to large and small objects.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, in the range which does not deviate from the summary of this invention other than embodiment mentioned above, this invention can be variously modified.
更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。 Further, the above-described embodiments include inventions at various stages, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, the problem described in the column of the problem to be solved by the invention can be solved, and the effect described in the column of the effect of the invention Can be extracted as an invention.
10、50…超音波モータ、11積層圧電素子(振動子)、12a、12b…摩擦接触部材、13、13a1 、13a2 、13b1 、13b2 、13c1 、13c2 、13d1 、13d2 …外部電極、15…ロータ、16…ベアリング、17…ばね、18…ばね保持リング、20…振動子ホルダ、21…シャフト固定リング、22…シャフト、25a…圧電シート1(圧電シート(1))、25b…圧電シート2(圧電シート(2))、25c…圧電シート3(圧電シート(3))、26a…内部電極パターン1(内部電極パターン(1))、26b…内部電極パターン2(内部電極パターン(2))、27a1 、27a2 、27b1 、27b2 …上部交差指電極及び中央部交差指電極、28a1 、28a2 、28b1 、28b2 …下部交差指電極、29a1 、29a2 、29b1 、29b2 、30a1 、30a2 、30b1 、30b2 …内部電極露出部、351 …ねじれ3次振動の中央部節位置近傍で且つ縦1次振動の節位置、352 …上部節位置、353 …ねじれ3次振動の下部節位置。
10,50 ...
Claims (23)
上記振動子は圧電素子単体から成り、該圧電素子の分極の方向が上記中心軸の方向を含む該振動子の側面の面内方向にほぼ有り、且つ、該中心軸の方向とのなす角度εが、
0<ε<π/2
を満たすように設定されており、
上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより、上記楕円振動を形成して上記ロータを回転させることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis In an ultrasonic motor comprising at least a driven rotor,
The vibrator is composed of a single piezoelectric element, the polarization direction of the piezoelectric element is substantially in the in-plane direction of the side surface of the vibrator including the direction of the central axis, and an angle ε formed with the direction of the central axis But,
0 <ε <π / 2
Is set to meet
By synthesizing the longitudinal primary resonance vibration of the vibrator extending and contracting in the rotation axis direction and the torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis, the elliptical vibration is formed to rotate the rotor. Features an ultrasonic motor.
上記振動子は圧電素子単体から成り、
上記圧電素子の分極の方向が上記中心軸の方向を含む上記振動子の側面の面内方向にほぼ有り、且つ上記中心軸の方向とのなす角度εが
0<ε<π/2
を満たすように設定されており、
上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と該回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより、上記楕円振動を形成して上記ロータを回転させることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis In an ultrasonic motor comprising at least a driven rotor,
The vibrator is composed of a single piezoelectric element,
The direction of polarization of the piezoelectric element is substantially in the in-plane direction of the side surface of the vibrator including the direction of the central axis, and an angle ε formed with the direction of the central axis is
0 <ε <π / 2
Is set to meet
By combining the longitudinal primary resonance vibration of the vibrator extending and contracting in the direction of the rotation axis and the torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis, the elliptical vibration is formed to rotate the rotor. Features an ultrasonic motor.
上記分極は上記内部電極間に形成されており、上記複数の外部電極に交番電圧を印加することにより、上記楕円振動を励起して上記ロータを回転させることを特徴とする請求項1乃至請求項6の何れか1項に記載の超音波モータ。 An internal electrode that includes the central axis and is divided into at least two groups with a plane parallel to the outer surface of the vibrator as a boundary, and a plurality of internal electrodes that are provided on the outer surface of the vibrator and connected to the inner electrode External electrodes, and
The polarization is formed between the internal electrodes, and by applying an alternating voltage to the plurality of external electrodes, the elliptical vibration is excited to rotate the rotor. The ultrasonic motor according to any one of 6.
第3の右指内部電極パターンが形成された第3の圧電シートと、第4の左指電極パターンが形成された第4の圧電シートと、が交互に積層された第2の積層体と、
を更に具備し、
上記振動子は、上記中心軸を含み、該振動子の外側面と平行な面を境として、上記第1の積層体と第2の積層体が一体的に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の超音波モータ。 A first laminated body in which a first piezoelectric sheet on which a first right finger internal electrode pattern is formed and a second piezoelectric sheet on which a second left finger electrode pattern is formed are alternately laminated;
A second laminated body in which a third piezoelectric sheet on which a third right finger internal electrode pattern is formed and a fourth piezoelectric sheet on which a fourth left finger electrode pattern is formed are alternately laminated;
Further comprising
The vibrator includes the central axis, and the first laminated body and the second laminated body are integrally formed with a plane parallel to the outer surface of the vibrator as a boundary. The ultrasonic motor according to claim 7.
上記振動子は交差指電極パターンが形成された圧電シートが複数枚積層されたものであって、
上記圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第1の節位置近傍には第1の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度θが
0<θ<π/2
の条件で設けられ、
上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第2の節位置近傍には電気的に駆動用電極と並列接続された第2の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度φが
π/2<φ<π
の条件で設けられ、
上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第3の節位置近傍には振動検出用交差指電極が設けられており、上記第2の駆動用交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度Ψが、0、π/2、π以外の条件で設けられており、
上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と上記回転軸をねじれ軸とするねじれ3次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成することを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis In an ultrasonic motor comprising at least a driven rotor,
The vibrator is formed by laminating a plurality of piezoelectric sheets on which crossed finger electrode patterns are formed,
In the piezoelectric sheet, the first driving cross finger electrode is provided in the vicinity of the first node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis. The angle θ with the direction of the central axis is
0 <θ <π / 2
Provided
A second driving cross-finger electrode electrically connected in parallel with the driving electrode is provided in the vicinity of the second node position of the torsional vibration on the plane parallel to the rotation axis, and a finger of the cross-finger electrode is provided. The angle φ between the direction and the direction of the central axis is
π / 2 <φ <π
Provided
Near the third node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, a vibration detecting cross finger electrode is provided, and the finger direction of the second driving cross finger electrode and the direction of the central axis are Is provided under conditions other than 0, π / 2, and π,
An ultrasonic motor characterized in that the elliptical vibration is formed by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis.
上記振動子は駆動用交差指電極パターンが形成された第1の圧電シートが複数枚積層されたものであって、
上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第1の節位置近傍には第1の駆動用交差指電極が設けられており、該交差指電極の指方向と上記中心軸の方向とのなす角度θが
0<θ<π/2
の条件で設けられ、
上記回転軸に平行な面のねじれ振動の第2の節位置近傍には振動検出用交差指電極が設けられており、該振動検出用交差指電極の指方向と該中心軸の方向とのなす角度Ψが、0、π/2、π以外の条件で設けられており、
上記振動子の上記回転軸方向に伸縮する縦1次共振振動と上記回転軸をねじれ軸とするねじれ2次共振振動を合成することにより上記楕円振動を形成することを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates around the central axis orthogonal to the elliptical vibration generating surface of the vibrator. In an ultrasonic motor comprising at least a driven rotor,
The vibrator is formed by laminating a plurality of first piezoelectric sheets on which a driving cross-finger electrode pattern is formed,
In the first piezoelectric sheet, a first driving cross-finger electrode is provided in the vicinity of a first node position of torsional vibration of a plane parallel to the rotation axis, and a finger of the cross-finger electrode is provided. The angle θ between the direction and the direction of the central axis is
0 <θ <π / 2
Provided
A vibration detecting cross finger electrode is provided in the vicinity of the second node position of the torsional vibration on the plane parallel to the rotation axis, and the finger direction of the vibration detecting cross finger electrode and the direction of the central axis are formed. The angle ψ is set under conditions other than 0, π / 2, and π,
An ultrasonic motor characterized in that the elliptical vibration is formed by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration of the vibrator extending and contracting in the direction of the rotation axis and a torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis.
上記振動子は、駆動用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、
上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍に駆動用交差指電極の左指側が設けられており、上記左指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが
0<θ<π/2
の条件で設けられ、
上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に駆動用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と上記回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、
上記第1の圧電シートの駆動用内部電極と上記第2の圧電シートの駆動用内部電極とで実質的に一対の交差指電極を形成して成り、
上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極の延出部及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されて成ることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis The elliptical vibration is formed by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that extends and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor consisting of
The vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which driving internal electrode patterns are formed,
In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the driving cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the length of the left finger internal electrode is long. The angle θ between the direction and the direction of the rotation axis is
0 <θ <π / 2
Provided
In the second piezoelectric sheet, the right finger side of the driving cross finger electrode is provided in the vicinity of the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the length of the internal electrode on the right finger side is long. The angle formed between the direction of the rotation axis and the direction of the rotation axis is the same angle as the internal electrode on the left finger side,
A pair of interdigital electrodes are formed substantially by the driving internal electrode of the first piezoelectric sheet and the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet,
A part of the driving internal electrodes of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet are extended to the end portions of the respective piezoelectric sheets, are electrically connected to the respective external electrodes, and have a substantially central portion in the stacking direction as a boundary. The extending portion of the driving internal electrode of the first piezoelectric sheet and the extending portion of the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet are connected to different external electrodes, respectively. Sonic motor.
上記振動子は、駆動用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、
上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍には駆動用交差指電極の左指側が設けられており、上記左指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが
0<θ<π/2
の条件で設けられ、
上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に駆動用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と上記回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、
上記第1の圧電シートの駆動用内部電極と上記第2の圧電シートの駆動用内部電極とで実質的に一対の交差指電極を形成してなり、
上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用内部電極の延出部及び上記第2の圧電シートの駆動用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されてなることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis The elliptical vibration is formed by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that extends and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor consisting of
The vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which driving internal electrode patterns are formed,
In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the driving cross-finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the inside of the left finger side The angle θ between the longitudinal direction of the electrode and the direction of the rotation axis is
0 <θ <π / 2
Provided
In the second piezoelectric sheet, the right finger side of the driving cross finger electrode is provided in the vicinity of the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the length of the internal electrode on the right finger side is long. The angle formed between the direction of the rotation axis and the direction of the rotation axis is the same angle as the internal electrode on the left finger side,
A pair of interdigitated electrodes are substantially formed by the driving internal electrode of the first piezoelectric sheet and the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet,
A part of the internal electrodes of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet are extended to the end of each piezoelectric sheet, are electrically connected to the respective external electrodes, and have a substantially central portion in the stacking direction as a boundary. The ultrasonic motor, wherein the extending portion of the driving internal electrode of the first piezoelectric sheet and the extending portion of the driving internal electrode of the second piezoelectric sheet are connected to different external electrodes, respectively. .
上記振動子は、振動検出用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、
上記第1の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍に振動検出用交差指電極の左指側が設けられており、該左指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θが
0<θ<π/2
の条件で設けられ、
上記第2の圧電シートにあっては、上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に振動検出用交差指電極の右指側が設けられており、該右指側の内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度が該左指側の内部電極と同じ角度で設けられており、
上記第1の圧電シートの振動検出用内部電極と上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極とで実質的に一対の振動検出用交差指電極を形成してなり、
上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、上記第1の圧電シートの駆動用電極の延出部及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の延出部は、それぞれ異なる外部電極に接続されて成ることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio, and is in contact with the elliptical vibration generating surface of the vibrator and rotates about the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator as a rotation axis The elliptical vibration is formed by synthesizing a longitudinal primary resonance vibration that extends and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional tertiary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the ultrasonic motor consisting of
The vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which vibration detection internal electrode patterns are formed,
In the first piezoelectric sheet, the left finger side of the vibration detecting cross finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the inside of the left finger side is provided. The angle θ between the longitudinal direction of the electrode and the direction of the rotation axis is
0 <θ <π / 2
Provided
In the second piezoelectric sheet, the right finger side of the vibration detecting cross-finger electrode is provided in the vicinity of the node position of the torsional vibration of the surface parallel to the rotation axis, and the internal electrode on the right finger side is provided. The angle formed by the longitudinal direction and the direction of the rotation axis is provided at the same angle as the internal electrode on the left finger side,
A vibration detection internal electrode of the first piezoelectric sheet and a vibration detection internal electrode of the second piezoelectric sheet substantially form a pair of vibration detection inter-finger electrodes,
Part of the vibration detection internal electrodes of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet extends to the end of each piezoelectric sheet, and is electrically connected to each external electrode, and has a substantially central portion in the stacking direction. As a boundary, the extending portion of the driving electrode of the first piezoelectric sheet and the extending portion of the vibration detecting internal electrode of the second piezoelectric sheet are connected to different external electrodes, respectively. Ultrasonic motor.
上記振動子は振動検出用内部電極パターンが形成された第1の圧電シート及び第2の圧電シートが交互に複数枚積層されたものであって、上記第1の圧電シートにあっては上記回転軸に平行な面のねじれ振動の少なくとも1つの節位置近傍には振動検出用交差指電極の左指側が設けられており、該左指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度θ が以下の様な条件で設けられており
0<θ<π/2
上記第2の圧電シートにあっては上記回転軸に平行な面のねじれ振動の該節位置近傍に振動検出用交差指電極の右指側が設けられており、該右指内部電極の長手方向と該回転軸の方向とのなす角度が該左指内部電極と同じ角度で設けられており、第1の圧電シートの振動検出用内部電極と第2の圧電シートの振動検出用内部電極とで実質的に一対の振動検出用交差指電極を形成して成り、上記第1の圧電シート及び上記第2の圧電シートの振動検出用内部電極の一部は各圧電シートの端部まで延出され、それぞれの外部電極に導通すると共に、積層方向の略中央部を境として、第1の圧電シートの駆動用電極の延出部及び第2の圧電シートの振動検出用内部電極の延出部は更にそれぞれ別々の外部電極に接続されて成ることを特徴とする超音波モータ。 A vibrator whose cross section perpendicular to the central axis has a rectangular length ratio and the elliptical vibration generating surface of the vibrator and the central axis perpendicular to the elliptical vibration generating surface of the vibrator are driven to rotate. A supersonic wave composed of at least a rotor and combined with a longitudinal primary resonance vibration that expands and contracts in the direction of the rotation axis of the vibrator and a torsional secondary resonance vibration having the rotation axis as a torsion axis. In the sonic motor,
The vibrator is formed by alternately laminating a plurality of first piezoelectric sheets and second piezoelectric sheets on which vibration detection internal electrode patterns are formed, and the first piezoelectric sheet has the rotation. The left finger side of the vibration detecting cross-finger electrode is provided in the vicinity of at least one node position of torsional vibration of a plane parallel to the axis, and the angle formed by the longitudinal direction of the left finger internal electrode and the direction of the rotation axis θ is provided under the following conditions:
0 <θ <π / 2
In the second piezoelectric sheet, the right finger side of the vibration detecting cross finger electrode is provided in the vicinity of the node position of the torsional vibration of the plane parallel to the rotation axis, and the longitudinal direction of the right finger internal electrode The angle formed by the direction of the rotation axis is the same as that of the left finger internal electrode, and the vibration detection internal electrode of the first piezoelectric sheet and the vibration detection internal electrode of the second piezoelectric sheet are substantially the same. A pair of vibration detecting interdigitated electrodes, and part of the vibration detecting internal electrodes of the first piezoelectric sheet and the second piezoelectric sheet are extended to the end of each piezoelectric sheet, The extension portion of the driving electrode of the first piezoelectric sheet and the extension portion of the internal electrode for vibration detection of the second piezoelectric sheet are further connected to each external electrode and at the substantially central portion in the stacking direction. Supersonic sound characterized by being connected to separate external electrodes Motor.
上記振動子ホルダにより保持されたシャフトと、
上記シャフトに対し回転自在に保持された上記ロータを上記振動子に押圧するばねと、
を更に具備することを特徴とする請求項1、2、5、14、16、18の何れか1項に記載の超音波モータ。 A vibrator holder fixed at substantially the center of the vibrator;
A shaft held by the vibrator holder;
A spring that presses against the vibrator the rotor held rotatably with respect to the shaft;
The ultrasonic motor according to any one of claims 1, 2, 5, 14, 16, and 18, further comprising:
上記貫通穴の略中央部に固定されたシャフトと、
上記シャフトに対し回転自在に保持された上記ロータを上記振動子に押圧するばねと、
を更に具備することを特徴とする請求項3、4、6、15、17、19の何れか1項に記載の超音波モータ。 A through hole provided in a portion corresponding to the rotation axis of the vibrator;
A shaft fixed to a substantially central portion of the through hole;
A spring that presses against the vibrator the rotor held rotatably with respect to the shaft;
The ultrasonic motor according to any one of claims 3, 4, 6, 15, 17, and 19, further comprising:
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008308738A JP5124429B2 (en) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Ultrasonic motor |
| US12/502,520 US20100019621A1 (en) | 2008-07-14 | 2009-07-14 | Ultrasonic motor and ultrasonic motor apparatus retaining the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008308738A JP5124429B2 (en) | 2008-12-03 | 2008-12-03 | Ultrasonic motor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010136503A JP2010136503A (en) | 2010-06-17 |
| JP5124429B2 true JP5124429B2 (en) | 2013-01-23 |
Family
ID=42347184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2008308738A Expired - Fee Related JP5124429B2 (en) | 2008-07-14 | 2008-12-03 | Ultrasonic motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5124429B2 (en) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0522966A (en) * | 1991-07-12 | 1993-01-29 | Tokin Corp | Ultrasonic motor |
| JPH08140377A (en) * | 1994-11-09 | 1996-05-31 | Nikon Corp | Ultrasonic actuator |
| JPH099656A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic transducer and ultrasonic motor |
| JP3550579B2 (en) * | 1995-09-20 | 2004-08-04 | 株式会社ニコン | Vibration actuator |
| JPH09140167A (en) * | 1995-11-15 | 1997-05-27 | Nikon Corp | Vibration actuator |
| JPH09298893A (en) * | 1996-04-26 | 1997-11-18 | Olympus Optical Co Ltd | Ultrasonic actuator and method for setting urging condition of driven body in ultrasonic actuator |
| JP2004289894A (en) * | 2003-03-19 | 2004-10-14 | Taiheiyo Cement Corp | Ultrasonic motor |
-
2008
- 2008-12-03 JP JP2008308738A patent/JP5124429B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2010136503A (en) | 2010-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4578596B2 (en) | Vibrator, piezoelectric actuator, and electronic device using them | |
| JP4697929B2 (en) | Multilayer piezoelectric element and vibration wave drive device | |
| JP4328113B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2001352768A (en) | Laminated electro-mechanical energy conversion element and vibration wave driving device | |
| JP5185716B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| US8299682B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| US8304962B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| US8294334B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2012029381A (en) | Ultrasonic motor | |
| US8294335B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP5124429B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP5586253B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP5129184B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2013021788A (en) | Ultrasonic motor | |
| US8299683B2 (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2000308377A (en) | Piezoelectric vibrator, and ultrasonic motor using the piezoelectric vibrator and manufacture of the piezoelectric vibrator | |
| JP4658530B2 (en) | Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor using the same | |
| JP4628872B2 (en) | Piezoelectric stator element and micro ultrasonic motor using the same | |
| JP2010166674A (en) | Ultrasonic motor | |
| JPH0993965A (en) | Ultrasonic oscillator and ultrasonic motor using the ultrasonic oscillator | |
| JP2007028761A (en) | Piezoelectric actuator and drive mechanism including the same | |
| JP2010166673A (en) | Ultrasonic motor | |
| JP2012217229A (en) | Ultrasonic vibrator and ultrasonic motor | |
| JP2005150351A (en) | Multilayer piezoelectric element, manufacturing method thereof, vibrator, and vibration wave driving device | |
| JP2012227995A (en) | Ultrasonic motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110322 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20121003 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20121016 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20121029 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5124429 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151102 Year of fee payment: 3 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |