[发明专利]压电振动器及超声波电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用压电效应产生行波的压电振动器、以及利用由该压电振动器所产生的行波的超声波电动机。

背景技术

以往，提出了各种利用压电效应的超声波电动机。在下述专利文献1中，揭示了一种具有将圆板状的压电元件粘贴在圆板状的振动体的单面上而形成的定子的超声波电动机。图8(a)是表示专利文献1所揭示的超声波电动机的简要主视剖视图，图8(b)是用于对下表面的压电元件的极化结构进行说明的振动体的示意性俯视图。

在专利文献1所揭示的超声波电动机101中，产生两个B(1，3)模式的相位相差90°的驻波，通过合成这两个驻波来产生行波。

超声波电动机101包括支承板102。在支承板102的中央安装有中心轴103。中心轴103从支承板102的中央向上方延伸。在中心轴103上固定有定子104，从而，利用中心轴103和支承板102来将定子104进行保持。

定子104包括圆板状的振动体105、以及粘贴于振动体105的下表面的圆板状的压电元件106。如图8(b)所示，压电元件106被划分成12个中心角为30°的扇形区域。如图示的标号+或-所表示的那样，在厚度方向上将各扇形区域进行极化。用+来表示的扇形区域、以及用-来表示的扇形区域表示在厚度方向上沿相反方向进行极化处理。为了要产生B(1，n)模式和B(0，n)模式(其中，n为自然数)的驻波以获得n波的行波，必须将压电体分割成4n个区域。此外，n是自然数。因此，在专利文献1中，为了获得3波的行波，将压电元件106划分成12个区域。

压电元件106具有在经极化后的压电陶瓷板的两面形成有电极的结构。通过对压电元件106施加交流电压，如上所述，用标号+或-来表示的各区域以相反的相位发生振动，从而，安装于压电元件106的振动体105发生振动。利用该振动，在用图8(a)的虚线A来表示的振动姿态、与用虚线B来表示的振动姿态之间重复移位，从而产生B(1，3)模式的驻波。然后，驱动压电元件106以产生两个相位相差90°的驻波，从而产生直径小于振动体105的行波。

在振动体105的上表面上，沿传输上述行波的径向形成有突出部105a，在振动体105的上表面上配置有未图示的转子，使其与突出部105a相接触。利用中心轴103将转子轴支承于中心轴103的周围，使其成为旋转材料。因而，通过产生上述行波，从而使与突出部105a相接触的转子绕中心轴103的周围旋转。

此外，下述的非专利文献1揭示了一种利用了包含上述B(1，3)模式的B(1，n)模式、和B(0，n)模式的超声波电动机。

专利文献1：日本专利特开平7-194151号公报

非专利文献1：《精密控制用新致动装置手册》，日本工业技术振兴协会致动装置研究工作组编，Fuji Techno Systems发行(「精密制御用ニユ一アクチユエ一タ便覧」日本工業技術振興協会団体アクチユエ一タ研究部会編フジテクノシステム発行)，第839～第841页，“具有放大功能的盘片型超声波电动机”(「拡大機能を有するデイスク型超音波モ一タ」)

发明内容

在专利文献1所揭示的超声波电动机101中，通过合成B(1，3)模式的、相位相差90°的两个驻波来产生行波，从而使转子旋转。虽然这种情况下的旋转效率较高，但在获得超声波电动机101时，必须将大致圆板状的压电元件106分割成12个区域，并对各区域进行极化。因此，压电体的形成工序和极化工序较复杂，进而电极形成也不得不变复杂。因而，无法降低超声波电动机的成本。

本发明的目的在于提供一种利用容易获得较大振动能量的、B(1，n)模式的行波的超声波电动机，所述超声波电动机能实现压电体的成形工序、极化工序、以及电极形成工序的简化，能降低成本，并能容易地利用各种B(1，n)模式。