(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に支持された回転軸と、
この回転軸の端面に立設すると共に、前記回転軸に放射状に設けられた複数の第１の電極と、
慣性体本体より垂下して前記複数の第１の電極に対向するように放射状に設けられた複数の第２の電極を備えた慣性体と、
対向する前記第１の電極と前記第２の電極との間毎に設けられた扇形形状の複数の圧電素子とを有したモ−タ−であって、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して前記扇形形状の圧電素子の内周側と外周側との歪み差を利用して前記回転軸を駆動させる
ことを特徴とする圧電素子利用のモ−タ−。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、圧電素子利用のモ−タ−に係り、特に、圧電素子を駆動源として回転運動を発生させる圧電素子利用のモ−タに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より圧電素子を駆動源として直進運動を発生させるものとして、例えば、特公平４−５２０７０号公報記載の「圧電・電歪素子を用いた衝撃力による微小移動装置」があり、また、回転運動を行うものとして、超音波モ−タ−がある。
超音波モ−タ−は、ロ−タ−と、円周の外周に圧電素子を配置したステ−タ−とを有し、圧電素子に電圧を与えて圧電素子を伸縮させてステ−タ−側に圧電素子による進行波を形成し、この進行波によりステ−タ−に強く接触しているロ−タ−を回転させるものである。
しかしながら、上述の超音波モ−タ−にあっては、円周の外周に圧電素子を複数配置し、該圧電素子の伸縮による進行波を電圧制御等により形成しなければならず、制御が複雑になると共に、円周の外周に圧電素子を複数配置するため、小型化の点で制約を受けるという問題点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した問題点を除去するようにした圧電素子利用のモ−タ−を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の圧電素子利用のモ−タ−は、回転自在に支持された回転軸と、この回転軸の端面に立設すると共に、前記回転軸に放射状に設けられた複数の第１の電極と、慣性体本体より垂下して前記複数の第１の電極に対向するように放射状に設けられた複数の第２の電極を備えた慣性体と、対向する前記第１の電極と前記第２の電極との間毎に設けられた扇形形状の複数の圧電素子とを有したモ−タ−であって、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して前記扇形形状の圧電素子の内周側と外周側との歪み差を利用して前記回転軸を駆動させるものである。
【００１１】
【実施例】
圧電素子利用のモ−タ−を図面を参照して説明する。
（実施例１）
Ａは圧電素子利用のモ−タ−で、圧電素子利用のモ−タ−Ａは、回転自在に支持された回転軸１を有している。回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている。
３は回転軸１の端面に設けられた第１の電極で、４は第１の電極５に設けられた圧電素子で、５は圧電素子４に設けられた第２の電極で、第２の電極５と第１の電極３で圧電素子４を挟む構成となっている。圧電素子４は、例えば、第１の電極３、第２の電極５にそれぞれ導電性の接着剤で取り付けられている。６は、第２の電極５に設けられた慣性体である。なお、慣性体６の裏面に第２の電極５が、例えば、絶縁性の接着剤で取り付けられている。
【００１２】
上述した圧電素子４は円盤形状をなし、ランジュバン型で、該円盤は図２に示すように、二分割された第１の分割片41と第２の分割片42を有し、第１の分割片41と第２の分割片42とは分極方向が異なるように設けられている（図２の矢印は、分極方向を示している。）。
そして、第１の電極３と第２の電極５との間に印加する電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子４に上述した電圧を印加すると、第１の分割片41の変移方向と第２の分割片42の変移方向とが異なっているため、圧電素子４全体としては、図２の記載のように、時計回りに回転変移が生じて回転軸１を駆動させることとなる。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子４の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子４の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子４に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００１３】
（実施例２）
実施例１の圧電素子４は、第１の分割片41と第２の分割片42と二分割されているが、本発明にあっては、これに限らず、図３及び図４に示すように、第１の分割片41は分割されて複数の第１’の分割片41’を形成し、この複数の第１’の分割片41’の分極方向は全て同じであると共に、第２の分割片42は分割されて複数の第２’の分割片42’を形成し、この複数の第２’の分割片42’の分極方向は全て同じとなるようにしても良く、第１’の分割片41’及び第２’の分割片42’の数は適宜である。なお、図３及び図４に図１及び図２と同一部分に同一符号を付して、その説明を省略する。また、図４の矢印は、分極方向を示している。
【００１４】
（実施例３）
圧電素子利用のモ−タ−Ａは、実施例１の圧電素子利用のモ−タ−Ａと同様に、回転自在に支持された回転軸１を有している。回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている（図５参照）。
３は回転軸１の端面に設けられた第１の電極で、４は第１の電極５に設けられた圧電素子で、５は圧電素子４に設けられた第２の電極で、第２の電極５と第１の電極３で圧電素子４を挟む構成となっている。圧電素子４は、例えば、第１の電極３、第２の電極５にそれぞれ導電性の接着剤で取り付けられている。６は、第２の電極５に設けられた慣性体である。なお、慣性体６の裏面に第２の電極５が、例えば、絶縁性の接着剤で取り付けられている。
【００１５】
上述した圧電素子４は底面の直径より高さが低い円柱形状をなし、該円柱の母線に対して斜め方向に分極されたものとなっている（図６の矢印は、分極方向を示している。）。圧電素子４は、例えば、扇形に分割して形成されている。
そして、第１の電極３と第２の電極５との間に印加する電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子４に上述した電圧を印加すると、圧電素子４の円柱の母線に対して斜め方向に分極されているため、圧電素子４全体としては、図６記載のように、時計回りに回転変移が生じて回転軸１を駆動させることとなる。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子４の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子４の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子４に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００１６】
（実施例４）
圧電素子利用のモ−タ−Ａは、実施例１の圧電素子利用のモ−タ−Ａと同様に、回転自在に支持された回転軸１を有している。回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている（図７参照）。
31は複数の第１の電極で、第１の電極31は回転軸１の端面に立設すると共に、回転軸１の端面に放射状に複数設けられている（図９参照）。
また、６は慣性体で、慣性体６は慣性体本体60より垂下して複数の第１の電極31に対向するように放射状に設けられた複数の第２の電極61を備えている。
41は複数の圧電素子で、複数の圧電素子41は対向する第１の電極31と第２の電極61との間毎に設けられ、扇形形状となっている。圧電素子41は、例えば、第１の電極31、第２の電極61にそれぞれ導電性の接着剤で取り付けられている。なお、Ｉ1 、Ｉ2 は絶縁層を示している（図８参照）。
【００１７】
そして、第１の電極31と第２の電極61との間に印加する電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子41に該電圧を印加すると、扇形形状の圧電素子41の内周側と外周側との歪み差により、回転軸１が、例えば、時計回りに回転駆動されるようになっている。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子41の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子41の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子41に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００１８】
（実施例５）
圧電素子利用のモ−タ−Ａは、実施例１の圧電素子利用のモ−タ−Ａと同様に、回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている（図１０参照）。
３は回転軸１の端面に設けられた第１の電極で、４は第１の電極５に設けられた圧電素子で、５は圧電素子４に設けられた第２の電極で、第２の電極５と第１の電極３で圧電素子４を挟む構成となっている。圧電素子４は、例えば、第１の電極３、第２の電極５にそれぞれ導電性の接着剤で取り付けられている。６は、第２の電極５に設けられた慣性体である。なお、慣性体６の裏面に第２の電極５が、例えば、絶縁性の接着剤で取り付けられている。
【００１９】
上述した圧電素子４は図１１に示すように円盤形状で、圧電素子４の第１の電極３側の面に対して圧電素子４の第２の電極５側の面が捩り変移を起こすものである（図１１の矢印は、分極方向を示している。）。
そして、第１の電極３と第２の電極５との間に印加する電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子４に上述した電圧を印加すると、圧電素子４を捩るように変形して回転軸１を駆動させることとなる。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子４の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子４の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子４に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００２０】
（実施例６）
圧電素子利用のモ−タ−Ａは、実施例１の圧電素子利用のモ−タ−Ａと同様に、回転自在に支持された回転軸１を有している。回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている（図１２参照）。
３は回転軸１の外周面に設けられた第１の電極で、４は第１の電極３に設けられた筒形状の圧電素子で、圧電素子４は、図１３に示すように、内周に対して外周が回転変移するもので、例えば、第１の電極３に導電性の接着剤で取り付けられ、５は圧電素子４の外周面に設けられた第２の電極で、第２の電極５と第１の電極３で圧電素子４を挟む構成となっている。第２の電極５は、例えば、導電性の接着剤で圧電素子４に取り付けられている。６は、第２の電極５に設けられた慣性体である。なお、慣性体６の裏面に第２の電極５が、例えば、絶縁性の接着剤で取り付けられている。
【００２１】
そして、第１の電極３と第２の電極５との間に印加がする電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子４に該電圧を印加すると、内周に対して外周が回転変移するため、圧電素子４全体としては、図１３の記載のように、時計回りに回転変移が生じて回転軸１を駆動させることとなる。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子４の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子４の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子４に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００２２】
（実施例７）
圧電素子利用のモ−タ−Ａは、回転自在に支持された回転軸１を有している。回転軸１は外周に雄螺子を有し、該雄螺子は雌螺子体２の内周に設けた雌螺子に螺合して、回転自在に支持されている（図１４参照）。
第１の慣性体６と第２の慣性体６’は、回転軸１の端面より立設し、第１の慣性体６と第２の慣性体６’は対向する位置に設けられている。この第１の慣性体６と第２の慣性体６’との間には、回転軸１の端面より立設した直方体形状の圧電素子４が設けられている。そして、圧電素子４と第１の慣性体６との間に第１の電極３が、圧電素子４と第２の慣性体６’との間に第２の電極５がそれぞれ設けられている。第２の電極５と第１の電極３で圧電素子４を挟む構成となっている。
【００２３】
上述した圧電素子４は、図１５に示すように直方体形状をなし、分極反転層を用いた素子であり、圧電素子４を絶縁性を有する接着剤で回転軸１の端面に固定し、圧電素子４の両面、つまり、第１の電極３と第２の電極５に電圧を印加がすると、圧電素子４の自由端に捻じれを生じる。第１の電極３と第２の電極５との間に印加がする電圧は、例えば、鋸歯状の三角波で、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形である。
圧電素子４に上述した電圧を印加すると、圧電素子４は、図１５に示すように、全体としては、時計回りに回転変移が生じて回転軸１を駆動させることとなる。
なお、立ち下がりが緩やかな電圧波形の印加により、圧電素子４の縮みが緩やかとなり、回転軸１は反時計側に回転せず、慣性体６が時計回りに回転して圧電素子４の歪みが解消され、その後、立ち上がりが急激で、立ち下がりが緩やかな電圧波形の電圧が圧電素子４に逐次印加されることにより、回転軸１が回転駆動されるようになっている。
【００２４】
なお、上述の実施例においては、第１の電極３と第２の電極５で圧電素子４を挟む構成を単数としているが、回転軸１の中途に第１の電極３と第２の電極５で圧電素子４を挟む構成を別途設けることにより、回転力を増すようにしても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電素子を駆動源として回転運動を発生させる圧電素子利用のモ−タを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    図１は、圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図２】    図２は、図１の圧電素子の概略的斜視図である。
【図３】    図３は、図１と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図４】    図４は、図１の圧電素子の概略的斜視図である。
【図５】    図５は、図３と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図６】    図６は、図５の圧電素子の概略的斜視図である。
【図７】    図７は、図５と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図８】    図８は、図７の概略的断面図である。
【図９】    図９は、図８の９−９線による概略的断面図である。
【図１０】    図１０は、図７と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図１１】    図１１は、図１０の圧電素子の概略的斜視図である。
【図１２】    図１２は、図９と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図１３】    図１３は、図１２の圧電素子の概略的斜視図である。
【図１４】    図１４は、図１２と異なる他の実施例の圧電素子利用のモ−タ−の概略的斜視図である。
【図１５】    図１５は、図１４の圧電素子の概略的斜視図である。
【図１】
0003784693.tif 000002
【図２】
0003784693.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003784693.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003784693.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003784693.tif 000013
【図１３】
0003784693.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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