(57)【要約】【課題】圧電振動体からステータへの歪み伝達性を損なうことなく圧電振動体との接着強度を高めて動作信頼性を向上させることが可能になる圧電振動子とステータとの接合構造を提供する。【解決手段】表面に電極２が形成された圧電振動子１と、圧電振動子１の接合面に接着剤により接合されて圧電振動子１に励起される歪みを伝達するステータ１３との接合構造であって、圧電振動体１の上記接合面には、電極２ａ、２ｂ、２ｃが上記接合面において連続するように形成されるとともに、当該電極２が形成されないことにより電極２の表面に対して凹状をなす不活性部３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に電極が形成された圧電振動子と、この圧電振動子の接合面に接着剤により接合されて上記圧電振動子に励起される歪みを伝達するステータとの接合構造であって、
上記圧電振動体の上記接合面には、上記電極が上記接合面において連続するように形成されるとともに、当該電極が形成されないことにより上記電極の表面に対して凹状をなす不活性部が形成されていることを特徴とする圧電振動子とステータとの接合構造。
【請求項２】
上記接合面に対する上記不活性部の割合が１２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の圧電振動子とステータとの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いた圧電振動体と、当該圧電振動子の接合面に接着剤により接合されて上記圧電振動子に励起される歪みを伝達するステータとの接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カメラのオートフォーカス、時計、自動車のパワーウインドウ、ロボット間接部等のモータとして、圧電素子を用いた超音波モータが広く用いられている。
図３〜図６は、従来のこの種の超音波モータを示すものであり、図中符号１０がケーシングである。
【０００３】
このケーシング１０の基台１０ａ上には、硬質ゴム１１を介してリング状の圧電振動子１２とステータ１３とが固定されており、このステータ１３上にランニング用ゴム１４を介してロータ１５が回転自在に設けられるとともに、ケーシング１とロータ１５との間には、ロータ１５をステータ１３側に押圧する押さえ板１６が介装されている。
【０００４】
ここで、圧電振動子１２は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の圧電セラミックの一方の表面が、図５に示すように分極の極性が異なるＡ相（＋）およびＢ相（−）が円周方向に交互に形成された分割電極面１２ａとされるとともに、他方の表面が、図６に示すようにＧＮＤ面１２ｂとされたもので、この超音波モータにおいては、ＧＮＤ面１２ｂに金属板からなるステータ１３が接着剤によって接合されることにより一体化されている。
【０００５】
以上の構成からなる超音波モータは、圧電振動体１２のＡ相およびＢ相に交流電圧を与えることによって生じる繰り返し歪みにより振動を励起させ、当該振動をステータ１３において増幅させてその表面に高次の曲げ振動による進行波を発生させて、押さえ板１６によりステータ１３に圧着されているロータ１５との間の摩擦力により上記ロータ１５を回転駆動させるものである。
【０００６】
なお、このような構成を有する超音波モータは、例えば下記特許文献１においても開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２５５３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記超音波モータにあっては、時間の経過とともに、ロータ１５の回転が停止してしまうという事象が発現していた。
【０００９】
そこで、本発明者等は、その原因について検証したところ、圧電振動体１２で励起された振動を直接的にステータ１３に伝達するために、極力薄くした接着層が圧電振動体１２に生じる繰り返し歪みによって剥離し、この結果断線状態になったためであるとの知見を得るに至った。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、圧電振動体からステータへの歪み伝達性を損なうことなく圧電振動体との接着強度を高めて動作信頼性を向上させることが可能になる圧電振動子とステータとの接合構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、表面に電極が形成された圧電振動子と、この圧電振動子の接合面に接着剤により接合されて上記圧電振動子に励起される歪みを伝達するステータとの接合構造であって、上記圧電振動体の上記接合面には、上記電極が上記接合面において連続するように形成されるとともに、当該電極が形成されないことにより上記電極の表面に対して凹状をなす不活性部が形成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記接合面に対する上記不活性部の割合が１２％以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または２に記載の発明によれば、圧電振動体におけるステータとの接合面に、電極が形成されないことにより電極の表面に対して凹状をなす不活性部を形成しているために、この凹状の不活性部に接着剤を溜めて部分的に接着層の厚さ寸法を大きくすることにより接着強度を高めて動作の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
しかも、凹状の不活性部を形成することにより電極が分断されてしまうと、分断された個々の電極部分に対して電圧を付加するための回路および制御が必要になり、構造の複雑化を招くが、本発明においては、上記電極を分断することなく接合面において連続するように形成しているために、このような弊害を生じることがない。
【００１５】
なお、本発明者等の検証によれば、上記不活性部の面積を大きくすると、接着強度は高まるものの、圧電振動体における動作面積が小さくなって機能は低下してしまうことから、請求項２に記載の発明のように、上記接合面に対する不活性部の割合を１２％以下にすることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態を示す圧電振動体の接合面の平面図である。
【図２】本発明の実施例および比較例における駆動周波数と経過日数との関係を示すグラフである。
【図３】従来の超音波モータを示す縦断面図である。
【図４】図３の要部の分解斜視図である。
【図５】図４の圧電振動子の分割電極面を示す図である。
【図６】図４のＧＲＤ面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明に係る圧電振動子とステータとの接合構造の一実施形態における圧電振動体１のＧＮＤ面１ａを示すもので、他の構成部分については図３に示したものと同様であるために、以降同一符号を用いてその説明を簡略化する。
この超音波モータにおいては、圧電振動子１のＧＮＤ面１ａにステータ１３が接着剤によって接合されて一体化されている。ここで、上記圧電振動子１のＧＮＤ面１ａにおいては、ＰＺＴからなる圧電セラミックの表面に図１に示す形状の電極２が形成されている。
【００１８】
この電極２は、上記接合面の内周側に形成された円環状の内周円部２ａと、この内周円部２ａと間隔をおいて外周側に形成された円環状の外周円部２ｂと、これら内周円部２ａおよび外周円部２ｂとを、円周方向に等間隔をおいた４箇所（すなわち中心角において９０°間隔）で接続する連結部２ｃとから形成されている。
【００１９】
これにより、電極２は、上記接合面において分断されることなく連続して形成されている。また、電極２が内周円部２ａ、外周円部２ｂおよび連結部２ｃによって形成されている結果、内周円部２ａの内周縁と圧電振動子１の内周縁との間（３ａ）、外周円部２ｂの外周縁と圧電振動子１の外周縁との間（３ｂ）、および内周円部２ａと外周円部２ｂとの間であって連結部２ｃ間には、それぞれ電極２が形成されないことにより電極２の表面に対して凹状（または溝状）をなす不活性部３ａ、３ｂ、３ｃが形成されている。
【００２０】
ここで、不活性部３ａ、３ｂ、３ｃは、上記接合面の全面積に対する不活性部３ａ、３ｂ、３ｃの面積が１２％以下になるように形成されている。
そして、この圧電振動子１は、電極２の表面と凹状（または溝状）の不活性部３ａ、３ｂ、３ｃ内とに接着剤が塗布されてステータ１３と接合・一体化されている。
【００２１】
以上の構成からなる圧電振動子とステータとの接合構造によれば、圧電振動体１におけるステータ１３との接合面に、電極２（２ａ、２ｂ、２ｃ）が形成されないことにより電極２の表面に対して凹状（または溝状）をなす不活性部３ａ、３ｂ、３ｃを形成しているために、この不活性部３ａ、３ｂ、３ｃに接着剤を溜めて部分的に接着層の厚さ寸法を大きくすることにより接着強度を高めて動作の信頼性を向上させることができる。
【００２２】
この際に、凹状の不活性部３ａ、３ｂ、３ｃを形成することにより電極２が上記接合面上において分断されてしまうと、分断された個々の電極部分に対して電圧を付加するための回路および制御が必要になり、構造の複雑化を招くが、上述したように内周円部２ａおよび外周円部２ｂおよびこれらを接続する連結部２ｃによって電極２を分断することなく接合面において連続するように形成しているために、このような弊害を生じることがない。
【００２３】
さらに、不活性部３ａ、３ｂ、３ｃの面積が、上記接合面の全面積に対して１２％以下になるように形成しているために、接着強度は向上と圧電振動体１における動作面積の確保とを両立させることができ、よって圧電振動子１としての機能低下を回避することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態においては、電極２を、内周側に形成された内周円部２ａと、この内周円部２ａと間隔をおいて外周側に形成された外周円部２ｂと、これら内周円部２ａおよび外周円部２ｂとを接続する連結部２ｃとから形成することにより、接合面において連続するように形成した場合に付いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電極２が形成されていない不活性部を形成するとともに、当該電極２が接合面において分断されない限りにおいて、様々な形状を採用することが可能である。
【００２５】
また、上記実施形態では、圧電振動子１のＧＲＤ面１ａ側に上記形状の電極２を形成するとともに、当該ＧＲＤ面１ａにステータ１３を接合した場合に付いてのみ示したが、これ限らず、圧電振動子１の分割電極面に、同様の不活性部と分断されない電極とを形成してステータ１３を接合しても同様の効果を得ることができる。
【実施例】
【００２６】
本発明の効果を検証するために、本発明の実施例として、図１に示した形状の電極２（２ａ、２ｂ、２ｃ）および不活性部３ａ、３ｂ、３ｃを形成した圧電振動子１のＧＲＤ面１ａに、ステータ１３を接着剤によって接合した超音波モータを試作した。
【００２７】
また、比較例１として、図５に示した従来の圧電振動子１０の分割電極面１２ａにステータ１３を接着剤によって接合した超音波モータと、比較例２として、図６に示した従来の圧電振動子１のＧＲＤ面１２ｂにステータ１３を接着剤によって接合した超音波モータを試作した。
【００２８】
なお、比較例１、２の超音波モータは、共に接合面の全面に電極が形成されている点を除いて、他の構成については実施例の超音波モータと同一である。
【００２９】
そして、これらの超音波モータを用いて、電圧１００Ｖ、負荷３０ｍＮ・ｍの条件で２００日間の連続駆動試験を実施し、回転数１５０ｒｐｍ時の駆動周波数を測定した。
図２は、その結果を示すもので、同図から比較例１、２はいずれも約２５日以下で動作が停止したのに対して、本発明の実施例は２００日間連続動作し、よって比較例１、２よりも８倍以上使用寿命が延びていることが実証された。
【符号の説明】
【００３０】
１  圧電振動子
１ａ  ＧＮＤ面
２  電極
２ａ  内周円部
２ｂ  外周円部
２ｃ  連結部
３ａ、３ｂ、３ｃ  不活性部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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