专利名称：超声波振子和使用了该超声波振子的超声波电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波振子和使用了该超声波振子的超声波电动机。
背景技术：
现有技术中，已知各种超声波电动机，例如，日本专利3311446号专利公开公报(日本专利公开平成7-163162号)中还公开了超声波电动机的一例。下面，将在该专利3311446号专利公开公报中所公开的超声波电动机作为一例，来说明代表性的超声波电动机。
超声波电动机通常具有超声波振子，但是该超声波振子如下构成。超声波振子具有如下的结构首先多片层叠地构成薄矩形状的第一和第二压电板，在第一压电板上印刷一对内部电极，在第二压电板上印刷一对内部电极，而交替层叠这些第一压电板和第二压电板。
并且，所述内部电极形成为延伸到所述超声波振子的侧面或上面。这些压电板通过在锆钛酸铅(下面，称作PZT)的生片上印刷了所述内部电极后进行定位、层叠后，进行烧结，从而形成为压电体层叠部。
另外，在所述压电体层叠部的超声波振子的内部电极露出的位置(超声波振子上面2个位置作为正极、和超声波振子侧面2个位置作为负极)上设置外部电极。
进一步，在所述压电体层叠部中，通过由导线来连接设置于所述上面左侧的外部电极和设置于同一左侧面的外部电极，而形成电接头。另外，将该电接头作为A相来施加后述的交变电压。
进一步，在所述压电体层叠部中，通过由导线来连接设置于所述上面右侧的外部电极和设置于同一右侧面的外部电极，而形成电接头。另外，将该电接头作为B相来施加后述的交变电压。
对上述A相、B相的电接头分别施加预定的直流电压，来进行分极处理。
进一步，在所述压电体层叠部中，在超声波振子下面的弯曲振动的振幅大致取极大值的位置上粘接驱动子(摩擦突起部)。
在成为这种结构的超声波振子中，若对所述A相的电接头和所述B相的电接头分别施加相位相差π/2的交变电压，则在所述驱动子的位置中，激励一次纵振动和两次弯曲振动，而产生顺时针或逆时针的大椭圆振动。
为了使用如上所述的超声波振子来构成超声波电动机，该超声波电动机进一步具有下面的结构要素。
在上述的超声波振子的中央部设置贯通孔，向该贯通孔插入粘接用于施加按压力用的销。进一步，通过设置与所述销卡合、沿预定的方向按压所述驱动子的按压单元、和与超声波振子的驱动子接触、相对该驱动子移动的被驱动体，来构成超声波电动机。
另外，所述被驱动体通过直线导轨来保持，与所述驱动子接触且通过所述直线导轨来导向，同时可进行滑动。
在为这种结构的超声波电动机中，若分别对超声波振子的所述A相电接头和B相电接头施加相位相差π/2的交变电压，则如上所述，在所述驱动子的位置，激励一次纵振动和二次弯曲振动，产生顺时针或逆时针的大椭圆振动，由此，所述被驱动体左右动作。
但是，在使用了上述的现有超声波振子的超声波电动机中，由于是插入粘接到所述超声波振子的中央部(分节位置)的销与作为按压单元的保持板卡合，通过作为按压单元的弹簧、经由保持板、保持固定部件将销按压到作为被驱动体的振动部件上，所以若在所述超声波振子的摩擦接触部附近产生超声波椭圆振动而驱动滑动部件，则超声波振子的振动稍稍经由销而传到保持板、保持固定部件和弹簧上，结果，有对超声波电动机整体传送该振动、而产生噪音的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以以简单的结构来防止超声波电动机驱动时的噪音产生的超声波振子和使用了该超声波振子的超声波电动机。
本发明的超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；突起部，被设置在产生于所述压电体部的振动的分节位置，由树脂部件构成。
本发明的超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；保持部件，保持所述压电体部。
进一步，本发明的使用了超声波振子的超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作、通过向所述压电体部施加交变电压而产生超声波椭圆振动的摩擦接触部，被设置在产生于所述压电体部的振动的分节位置的突起部；突起部保持部件，通过卡合到所述突起部而保持所述超声波振子；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触而相对移动；按压部件，经所述突起部保持部件使所述摩擦接触部和所述被驱动体之间产生按压力，所述突起部和所述突起部保持部件的至少一个由树脂部件构成。
使用了本发明的超声波振子的超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作、通过向所述压电体部施加交变电压而产生超声波椭圆振动的摩擦接触部，保持所述压电体部的保持部件；保持箱体，插入所述超声波振子的所述保持部件；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触而相对移动；按压部件，经由所述保持部件而在所述摩擦接触部和所述被驱动体上产生按压力。
本发明的附加特征和优点将在紧跟的描述中进行说明，且其部分可以从描述中明白，或从本发明的实践中部分了解。本发明的这些特征和优点可以借助于下面特别指出的手段和结合来了解和获得。
图1是表示本发明的超声波振子的第一实施例的结构的立体图。
图2是图1所示的压电体层叠部的主要部分的分解立体图。
图3A是表示作为本实施例的超声波振子的动作状态的共振纵振动情况的立体图。
图3B是表示作为本实施例的超声波振子的动作状态的共振弯曲振动情况的立体图。
图4是表示使用超声波振子而构成的超声波电动机的内部结构的剖面图。
图5是表示图4的超声波电动机的主要构成部分的侧视图。
图6是表示突起部保持部件的变形例的剖面图。
图7是表示表示本发明的超声波振子的第二实施例的结构的立体图。
图8是图7所示的超声波振子的剖面图。
图9是在图7所示的超声波振子上设置了保持箱体的情况的超声波振子的剖面图。
图10是表示超声波振子的第一变形例的立体图。
图11是表示超声波振子的第二变形例的立体图。
图12是表示超声波振子的第三变形例的立体图。
图13是表示使用第二实施例的超声波振子而构成的超声波电动机的内部结构的剖面图。
图14是表示图13的超声波电动机的主要构成部分的剖面图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的实施例。
第一实施例图1是表示本发明的超声波振子的第一实施例的结构的立体图。
如图1所示，本实施例的超声波振子1由压电元件形成，构成为具有大致方柱形状的压电体层叠部2、在该压电体层叠部2的左右两侧面的四个位置及正面的四个位置上按带状设置的外部电极3、在所述压电体层叠部2的底面两个位置上设置的摩擦接触部4、以及插入粘接到设于所述压电体层叠部2的大致中央部的孔2a的作为突起部的销5。
所述压电体层叠部2的详细的结构如后面所述，成为交替层叠了多片实施了内部电极处理的薄矩形状的作为压电陶瓷片的第一、第二压电薄片6、7(参照图2)的结构。
图1中右侧侧面的外部电极3将后面描述的、通过分别在压电体层叠部2的同图中右侧面部的内部电极露出部8a、9a(参照图2)上镀银来进行安装而形成的两个电接头(A+、A-的两个接头)作为A(A相)来构成。另外，图1中左侧侧面的外部电极3将后面描述的、通过分别在压电体层叠部2的图中左侧面部的内部电极露出部8a、9a(参照图2)上镀银来进行安装而形成的两个电接头(B+、B-的两个接头)作为B(B相)来构成。
另外，图1中正面的外部电极3形成为按带状延伸设置有分别连接到所述A(A相)的两个电接头(A+、A-两个接头)和所述B(B相)的两个电接头(B+、B-两个接头)的外部电极3。对于该延伸设置的外部电极3，也与上述相同，通过镀银来形成。
参照图2来说明所述压电体层叠部2的进一步详细的结构。
图2是所述压电体层叠部的主要部分的分解立体图。如图2所示，所述压电体层叠部2通过交替层叠多片具有第一内部电极8的第一压电薄片6、具有第二内部电极9的第二压电薄片7来构成。
所述第一压电薄片6具有作为压电元件的压电体层6A，在该压电体层6A的表面上印刷后述的所述第一内部电极8。
所述第二压电薄片7具有作为压电元件的压电体层7A，在该压电体层7A的表面上印刷后述的所述第二内部电极9。
所述第一压电薄片6和所述第二压电薄片7具有例如厚度80μm的形状，作为构成这些第一和第二压电薄片6、7的材质，在本实施例中使用PZT(锆钛酸铅)材料来形成。另外，所述PZT材料使用机械品质系数(Q值)大的硬系材料，在本实施例中，例如，使用机械品质系数(Q值)为2500的材料。
另外，如图2所示，所述压电体层叠部2，在多片层叠了的第一和第二压电薄片6、7的层叠的最初(最上层，图2中的相当于第一压电薄片6的前方一侧第一片)层叠有使用同样的PZT材料、且没有施加内部电极的压电薄片6B。
另外，所述第一内部电极8和所述第二内部电极9作为其电极材料使用银钯合金(Ag-Pd)或银(Ag)。
本实施例的超声波振子1随着第一压电薄片6、第二压电薄片7的层叠，交替层叠第一内部电极8和第二内部电极9。即，在构成本实施例的压电体层叠部2的各种部件的层叠顺序中，以压电薄片6B、第一内部电极8、压电体层6A、第二内部电极9、压电体层7A、压电体层7A、…、压电体层7A、第一内部电极8、压电体层6A、第二内部电极9、压电体层7A的顺序来层叠。
接着，说明所述第一和第二压电薄片6、7的内部电极形状。
在第一压电薄片6上设置的第一内部电极8例如具有厚度为5～10μm的形状。详细地如图2所示，相对压电体层叠部2的剖面形状，所述第一内部电极8被配置在压电体层6A的单侧面整个区域的上部，且被设置成左右二分割。另外，第一内部电极8的一部分延伸到压电体层6A的两侧面基端部，而分别形成内部电极露出部8a。
另外，在第二压电薄片上设置的第二内部电极9具有例如厚度为5～10μm的形状。详细地如图2所示，相对压电体层叠部2的剖面形状，所述第二内部电极9被配置在压电体层7A的大致整个区域上，且被设置成左右二分割。另外，第二内部电极9的一部分延伸到压电体层7A的两侧面基端部，而分别形成内部电极露出部9a。
另外，在第一压电薄片6和第二压电薄片7各自的大致中央部上设置例如Φ0.3mm的贯通孔2a。本实施例中，虽然说明了设置了贯通孔2a的情况，但是无需贯通孔，压电体层叠部2内也可以是具有预定尺寸而形成的孔。这时，销5被粘接固定到对应于孔2a的位置上。
如图1所示，具有这种结构的压电体层叠部2而构成的超声波振子1，在通过分别使所述压电体层叠部2的第一内部电极8和第二内部电极9的一部分延伸设置到超声波振子1的两侧侧面基端部而形成的各内部电极露出部8a、9a上，分别设置通过镀银形成的外部电极3。
即，如图1所示，压电体层叠部2的侧面的外部电极，分别电连接到内部电极露出部8a、9a(参照图2)而按带状设置，另外，这些外部电极3经由压电体层叠部2的边缘部，与在所述压电体层叠部2的正面按带状设置的其他外部电极3导通。另外，对于所述压电体层叠部2的相反侧的侧面的外部电极也以相同形状设置。
在这些外部电极3上虽然图中未示，但是用焊锡等来分别连接导线，或电接合设置了电极的挠性基板，经由该导线或挠性基板供给来自图中未示的驱动电路的驱动信号。
本实施例的超声波振子1在压电体层叠部2底面的对应于弯曲共振振动的大致腹部的位置上设置所述摩擦接触部4。该摩擦接触部4由砂轮材料构成，在截断为方形而形成后，粘接在所述压电体层叠部2的预定位置上。
另外，在该超声波振子1的大致中央部设置的所述孔2a上插入粘接突起部、即由圆柱形状的树脂材料构成的销5。
在本实施例中，所述销5由聚醚酮醚(PEEK材料PEER R聚合物)等高功能树脂形成。即，由于所述销5如后所述，通过突起部保持部件15(参照图4)来强力按压，所以最好由所述PEEK材料等刚性高的材料构成。
另外，作为其他树脂材料，也可使用尼龙、聚乙烯、聚缩醛、ABS树脂、聚碳酸酯、聚缩醛、聚砜、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚亚苯基硫、聚丙烯、酚醛树脂、环氧树脂、FRP树脂等来形成所述销5。
接着，参照图1和图2说明本实施例的超声波振子的制造方法。
在本实施例的超声波振子的制造方法中，混合PZT的准烧结粉末和粘合剂而作成泥状，使用刮刀法以预定的厚度按薄膜状铸造而形成生片(相当于压电体层6A、7A)。并且，在干燥了生片后，从薄膜剥离。这样，准备多个所形成的生片。
接着，通过在第一生片上使用具有第一内部电极8的图案(参照图2)的掩模来印刷电极材料，而形成图2所示的第一压电薄片6。在该情况下，第一内部电极8使用银钯合金(Ag-Pd)来形成。
另外，通过在第二生片上使用具有第二内部电极9的图案(参照图2)的掩模来印刷电极材料，而形成图2所示的第二压电薄片7。在该情况下也相同，第二内部电极9使用银钯合金(Ag-Pt)来形成。
并且，对这些第一压电薄片6和第二压电薄片7进行准确定位，使得第一和第二内部电极8、9彼此恰好重合，并交替层叠多片。之后，在层叠的最上面层叠没有印刷内部电极的第三生片(图中未示)。
之后，挤压包含该第三生片的第一、第二压电薄片6、7的层叠体，使该层叠体的各生片间密合，之后，进行热压接。并且，在1200℃左右的温度下烧结热压接了的所述层叠体，之后，通过截断为预定的形状，而生成相当于压电体层叠部2的压电元件。
在所述内部电极露出部8a、9a(参照图2)上，通过用镀银的方法来实施，而形成图1所示的带状的外部电极3，另外，对于压电体层叠部2的表面，也同样通过用镀银来实施，而形成图1所示的带状外部电极3。并且，通过向这些外部电极3的A相(A+、A-间)、B相(B+、B-间)施加直流高电压，进行分极，而具有压电特性。
并且，如图2所示，通过钻孔机等的加工机，分别在相当于所述层叠体的压电体层叠部2的压电元件的中央部分上设置孔2a。另外，对于该孔，在所述工艺中，也可在热压接后、烧结前通过加工机来钻孔。
之后，在所述压电元件的预定位置上使用环氧粘接剂来粘接所述摩擦接触部4。
接着，向压电元件的中央孔2a插入由所述的树脂材料构成的作为突起部的销5来粘接固定。另外，在该工艺中，在压电元件的中央设置孔2a，插入粘接作为突起部的销5，但是也可不在相当于压电体层叠部2的压电元件的中央设置所述孔2a，通过将由树脂材料构成的作为突起部的销5粘接到压电元件上来设置。
这样，形成了超声波振子1。
另外，本实施例的超声波振子1的制造方法，作为变形例，也可通过使用具有例如摩擦接触部4可与压电体层叠部2一体形成的外形形状的冲孔(雄型)和冲模(雌型)的挤压用模来进行所述截断处理，而得到在底面上具有两个摩擦接触部4的压电体层叠部2。
参照图3详细说明以上所说明的超声波振子1的动作。
现在，向图1的超声波振子1的所述A相、B相同相施加预定频率的交变电压。这样，该超声波振子1激励一次纵振动。另外，若向所述A相、B相反相施加预定频率的交变电压，该超声波振子1激励二次的弯曲振动。
若使用有限要素法用计算机分析这些振动，则想象图3A所示的共振纵振动情况、和图3B所示的共振弯曲振动情况，且超声波振动测量的结果验证了这些情况。另外，在该图3A、图3B中，省略了摩擦接触部4。
在本实施例中，对于共振频率，更详细地设计为弯曲2次振动的共振频率比纵1次振动的共振频率低几％左右(最好为3％左右)。通过这种结构，后面说明的作为超声波电动机的输出特性大幅度提高。
向所述超声波振子1的A相和B相施加相位相差π/2的预定频率的交变电压，这样，可在该超声波振子1的摩擦接触部4的位置上观测椭圆振动。
接着，参照图4和图5说明使用了所述超声波振子1的超声波电动机10的结构。图4和图5说明使用超声波振子而构成的超声波电动机的结构，图4是表示超声波电动机的内部结构的剖面图，图5是表示图4的超声波电动机的主要构成部分的侧视图。
如图4和图5所示，本实施例的超声波电动机10具有所述结构的超声波振子1；作为被驱动体的移动台11；具有保持所述超声波振子1的突起部保持部件15的基台12；直动自由地结合所述移动台11和所述基台12的直线导轨13；被配置在所述移动台11的内侧，与所述超声波振子1的摩擦接触部4对接的滑动部件14；被配置在所述基台12上，为了以某个预定的压力来按压所容纳的所述超声波振子1和所述突起部保持部件15，而对所述突起部保持部件15作用的作为按压机构的板弹簧16。
所述移动台11构成为コ字状，在两侧侧面部11A的前端部上分别配置所述直线导轨13。另外，在这些直线导轨13的另一个上分别配置在所述基台12的内侧立设的一对导向部12A。
所述直线导轨13在内部具有轴承13a，彼此移动自由地结合移动台11和基台12。另外，在本实施例中，表示限制为使得移动台11的行进方向为直线的一例，但是若为沿垂直方向、水平方向或沿该两方平缓的曲线状的直线导轨13，则也可沿该曲线进行驱动。
所述滑动部件14例如使用氧化锆陶瓷制品形成，被粘接在移动台11的下面。在该滑动部件14上对接通过突起部保持部件15保持的超声波振子1的摩擦接触部4。
这时，所述摩擦接触部4以由板弹簧形成的预定压力对所述滑动部件14作用。
另外，滑动部件14的与摩擦接触部4对接的部分使用表面粗糙度为Ra值(JIS标准B0601算术平均粗糙度)0.05μm以下的氧化锆陶瓷制品来形成。
所述超声波振子1通过突起部保持部件15来保持。具体地，如图4和图5所示，突起部保持部件15在上部具有形成为V字状的V字沟5a，在该V字沟5a上卡合保持作为所述超声波振子1的突起部的销5。
另外，在所述突起部保持部件15和所述超声波振子1之间分别配置垫片16A。这些垫片16A被设置为插通设置于超声波振子1上的销5。
另外，本实施例中，所述突起部保持部件15由聚醚酮醚(PEEK材料PEER R聚合物)等高功能树脂形成。作为其他树脂材料，也可使用尼龙、聚乙烯、聚缩醛、ABS树脂、聚碳酸酯、聚缩醛、聚砜、聚酰亚胺、聚苯乙烯、聚亚苯基硫、聚丙烯、酚醛树脂、环氧树脂、FRP树脂等来形成所述突起部保持部件15。
如图5所述，在所述突起部保持部件15的底面固定板弹簧16的中央部。板弹簧16的两侧端部通过分别用螺钉17来螺合到基台12的预定位置，而进行固定。
通过所述板弹簧16的作用力经由突起部保持部件15将超声波振子1按压到作为被驱动体的移动台11的滑动部件14的面上。
接着，说明所述超声波电动机10的动作。
若向所述A相(A+、A-)和B相(B+、B-)施加相位相差π/2的预定频率的交变电压，则在摩擦接触部4的位置上，通过激励一次纵振动和二次弯曲振动，就可激励顺时针或反时针的超声波椭圆振动。
这样，本实施例中，通过在超声波振子1的摩擦接触部4的位置上产生超声波椭圆振动，移动台11就可以沿右方向或左方向(图5中所示的A箭头方向)驱动。即，所述超声波振子1经由销5、突起部保持部件15而被固定在基台12上，所以移动台11不产生噪音，不沿左右动作。
因此，根据本实施例，在所述超声波电动机10中作为突起部的销5和突起部保持部件15由聚醚酮醚(PEEK材料PEERR聚合物)等高功能树脂形成，所以由超声波振子1产生的振动通过销5和突起部保持部件15的作为树脂材料的大的振动衰减特性，可以使其衰减后吸收，所以不会向电动机侧漏出。结果，可以几乎不产生噪音地驱动。
另外，由于可以以简单的结构来实现，所以可以降低成本，进一步，还可实现超声波电动机10的小型化。
另外，在本实施例中，说明了作为突起部的销5和突起部保持部件15共同由聚醚酮醚(PEEK材料PEER R聚合物)等高功能树脂形成的情况，但是并不限于此，例如，也可使用树脂材料来形成销5和突起部保持部件15的其中任一个。
即，在销5由不锈钢等金属部件(还包括树脂材料之外的部件)形成的情况下，突起部保持部件15由树脂材料形成。另外，相反，在销5由树脂材料形成的情况下，突起部保持部件15由不锈钢等金属部件(还包括树脂材料之外的部件)形成。
另外，在本实施例中，如图6的变形例所示，所述突起部保持部件15也可在销5卡合的V字沟5a上粘接固定相同形状且使用吸收材料、例如衰减橡胶等缓冲材料构成的缓冲部件18。由此，通过设置缓冲部件18，进一步提高由与销5卡合形成的振动的吸收性，大大防止噪音。另外，虽然没有图示，但是也可在销5的周围设置硅树脂等缓冲部件。
另外，在本实施例中，对于内部电极结构，也可不对负极一侧(A-、B-)二分割，而作为整面电极。该情况下，负极一侧(A-、B-)为公共的负极。
在本实施例中，作为压电元件使用了层叠型压电元件，但是在使用不是层叠型板状压电元件的情况下，也可制作相同结构的超声波振子。
在本实施例中，表示了固定超声波振子1而使被驱动体(移动台11)直线动作型超声波电动机的一例，但是还可构成超声波振子1自行型超声波电动机。
在本实施例中，为了产生按压力，而使用板弹簧16，但是也可使用通常的螺旋弹簧。
第二实施例图7到图9表示本发明的超声波振子的第二实施例的结构，图7是表示第二实施例的超声波振子的结构的立体图，图8是图7所示的超声波振子的剖面图，图9是在图7所示的超声波振子上设置了保持箱体的情况的超声波振子的剖面图。图10是表示所述第二实施例的超声波振子的第一变形例的立体图，图11是表示所述第二实施例的超声波振子的第二变形例的立体图，图12是表示所述第二实施例的超声波振子的第三变形例的立体图。另外，在所述图7到图9中，对于与所述第一实施例的超声波振子1相同的结构要素，施加同一符号而省略说明，仅说明不同的部分。
如图7所示，本实施例的超声波振子1A对于压电体层叠部2的结构与第一实施例相同，但是不由作为突起部的销5进行超声波振子1A的保持，而构成为通过覆盖压电体层叠部2地由树脂部件形成的保持部件19、和容纳该保持部件19的保持箱体20，来保持超声波振子1A。
即，如图9所示，本实施例的超声波振子1A具有与所述第一实施例相同的压电体层叠部2、覆盖该压电体层叠部2的保持部件19、和容纳该保持部件19的保持箱体20。
如图7和图8所示，所述保持部件19形成为通过树脂、例如硅橡胶来覆盖除压电体层叠部2主体的底部外的外围整体。这时，形成所述保持部件19的所述硅橡胶的厚度形成为例如在0.5～3mm的范围内。
并且，如图9所示，超声波振子1A设有保持箱体20，以便包围保持部件19。如图所示，该保持箱体20也可由树脂形成，或者也可使用不锈钢形成。
这样，本实施例的超声波振子1A的结构为，通过作为硅橡胶的保持部件19覆盖，并进一步，通过保持箱体20来覆盖该保持部件19。另外，在本实施例中，表示设置了保持箱体20的结构例，但是并不限于此，也可如图8所示，仅设置保持部件19来构成超声波振子1A。
由于形成所述保持部件19的硅橡胶弹力非常好，所以是适合于不衰减超声波振子1A的振动、而保持超声波振子1A的材料。
另外，由超声波振子1A产生的振动的机械阻抗不同，所以被所述硅橡胶隔绝，因此还具有可抑制振动的泄漏的特性。进一步，通过设置保持箱体20，提高了振动泄漏的抑制效果。
另外，在本实施例中，作为形成保持部件19的硅橡胶之外的材质，有聚氨酯橡胶、乙烯丙烯橡胶、丁腈橡胶、异丁烯橡胶、氯丁橡胶、聚丁橡胶、苯乙烯橡胶、天然橡胶等，也可使用其中一种材质来形成所述保持部件19。
说明本实施例的超声波振子1A的制造方法。
本实施例中所用的所述硅橡胶如所公知的，是由主剂和硬化剂构成的硬化型树脂。
首先，将压电体层叠部2设置在图中未示的模中，向该模和容纳的压电体层叠部2的间隙中流入混合了所述主剂和硬化剂的硅橡胶。之后，该硅橡胶通过硬化剂固定后，剥离所述模。由此，形成了图7和图8所示的超声波振子1A。另外，在本实施例中，如图7和图8所示，构成为在超声波振子1A的具有摩擦接触部4的面上不设置硅橡胶。
另外，在本实施例中，超声波振子1A并不限于图9所示的结构例，也可以例如如图10的第一变形例所示，通过由硅橡胶形成的保持部件19A来覆盖压电体层叠部2的大致上半部分而构成超声波振子1B。
另外，如图11的第二变形例所示，超声波振子1A也可通过由硅橡胶按コ字状形成的保持部件19B来覆盖压电体层叠部2的大致中央部分，而构成超声波振子1C。
进一步，超声波振子1A如图12的第三变形例所示，也可通过由硅橡胶按带状形成的保持部件19C来覆盖除压电体层叠部2的上部和下部的外围部来构成超声波振子1D。在该情况下，超声波振子1D可以在压电体层叠部2的上部两侧端部进一步设置摩擦接触部4。因此，若使上部和下部之外的摩擦接触部4产生椭圆振动，则超声波振子1D自身沿左右驱动，所以可以作为自行式超声波电动机。
接着，参照图13和图14说明使用了所述超声波振子1A的超声波电动机10A的结构。
图13和图14说明使用超声波振子而构成的超声波电动机的结构，图13是表示超声波电动机的内部结构的剖面图，图14是表示图13的超声波电动机的主要结构部分的侧视图。另外，在图13和图14中，对于与所述第一实施例的超声波电动机相同的结构要素，施加同一符号而省略说明，仅说明不同的部分。
如图13和图14所示，所述超声波电动机10A构成为使用图9所示的超声波振子1A。
在所述超声波振子1A的保持箱体20的底面上经由固定部21而固定板弹簧16的中央部。板弹簧16的两侧端部与第一实施例相同，通过分别用螺钉17来螺合到所述基台12的预定位置，而进行固定。
超声波振子1通过所述板弹簧16的作用力、经由固定部21和保持箱体20而被按压到作为被驱动体的移动台11的滑动部件14的面上。
其他结构与所述第一实施例相同。
另外，所述超声波电动机10A在构成为使用不设置保持箱体20的超声波振子1A(1B～1D)的情况下，保持部件19(19A～19C)经板弹簧16而被连接固定到被驱动体(移动台11)上。
接着，说明所述超声波电动机10A的动作。
若对所述A相(A+、A-)和B相(B+、B-)施加相位相差π/2的预定频率的交变电压，则在摩擦接触部4的位置上，通过激励1次纵振动和2次弯曲振动，而可激励顺时针或逆时针的超声波椭圆振动。
这样，通过在超声波振子1A的摩擦接触部4的位置上产生超声波椭圆振动，移动台11就可以沿右方向或左方向(图14中所示的B箭头方向)驱动，即，由于所述超声波振子1A经由所述保持部件19和保持箱体20、固定部21而被固定在基台12上，所以移动台11不产生噪音地沿左右动作。
因此，根据本实施例，由于超声波振子1A具有覆盖压电体层叠部2地由硅橡胶形成的保持部件19和保持箱体20，所以可以不妨碍所述超声波振子1A的振动而保持该超声波振子1A。另外，在硅橡胶和超声波振子1A中有机械阻抗差，所以超声波振子1A的振动几乎不会泄漏到该超声波振子1A的外侧。进一步，还设有容纳所述保持部件19、进一步衰减振动的保持箱体20。因此，结果，不向超声波电动机10A的内部机构传送振动，结果，可以实现没有噪音的超声波电动机10A。其他效果与所述第一实施例相同。
在本发明中可知，在较大范围中不同的实施例不脱离发明的精神和范围，可根据本发明来构成。本发明除了受附加的权利要求的限定外，不受其特定的实施例限定。
权利要求
1.一种超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；突起部，被设置在产生于所述压电体部的振动的分节位置、由树脂部件构成。
2.如权利要求1所述的超声波振子，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
3.如权利要求1所述的超声波振子，其特征在于所述树脂部件由聚醚酮醚构成。
4.一种超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；突起部，被设置产生于在所述压电体部的振动的分节位置；树脂部件，被配置在该突起部的周围。
5.如权利要求4所述的超声波振子，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
6.根据权利要求4所述的超声波振子，其特征在于，所述树脂部件由聚醚酮醚构成。
7.一种超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；突起部，被设置在产生于所述压电体部的振动的分节位置；突起部保持部件，通过卡合到所述突起部而保持所述超声波振子；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触、并相对移动；按压部件，经由所述突起部保持部件而在所述摩擦接触部和所述被驱动体之间产生按压力，所述突起部和所述突起部保持部件的至少一个由树脂部件构成。
8.如权利要求7所述的超声波电动机，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
9.如权利要求7所述的超声波电动机，其特征在于，所述树脂部件由聚醚酮醚构成。
10.一种超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；突起部，被设置在产生于所述压电体部的振动的分节位置；突起部保持部件，通过卡合到所述突起部而保持所述超声波振子；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触、并而相对移动；按压部件，经由所述突起部保持部件而在所述摩擦接触部和所述被驱动体之间产生按压力，在所述突起部和所述突起部保持部件的至少一个上配置树脂部件，使所述树脂部件介于所述突起部和所述突起部保持部件之间。
11.如权利要求10所述的超声波电动机，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
12.如权利要求10所述的超声波电动机，其特征在于，所述树脂材料由聚醚酮醚构成。
13.一种超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；保持部件，保持所述压电体部。
14.如权利要求13所述的超声波振子，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
15.如权利要求13所述的超声波振子，其特征在于，所述保持部件由树脂部件构成。
16.如权利要求15所述的超声波振子，其特征在于，所述树脂部件由硅橡胶构成。
17.一种超声波振子，其特征在于，具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；保持部件，保持所述压电体部；保持箱体，覆盖所述保持部件。
18.如权利要求17所述的超声波振子，其特征在于，产生于所述摩擦接触部的超声波椭圆振动通过合成作为第一振动模式的纵振动和作为第二振动模式的弯曲振动来产生。
19.如权利要求17所述的超声波振子，其特征在于，所述保持部件由树脂部件构成。
20.如权利要求19所述的超声波振子，其特征在于，所述树脂部件由硅橡胶构成。
21.一种超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；保持部件，保持所述压电体部；保持箱体，插入所述超声波振子的所述保持部件；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触、并相对移动；按压部件，经由所述保持箱体而在所述摩擦接触部和所述被驱动体上产生按压力。
22.一种超声波电动机，其特征在于，具有超声波振子，其具有压电体部；摩擦接触部，与被驱动体相接触而作为驱动点动作，通过向所述压电体部施加交变电压，而产生超声波椭圆振动；保持部件，保持所述压电体部；保持箱体，覆盖该保持部件；被驱动体，与所述超声波振子的所述摩擦接触部相接触、并相对移动；按压部件，经由所述保持箱体而在所述摩擦接触部和所述被驱动体上产生按压力。
全文摘要
本发明提供超声波振子和使用了该超声波振子的超声波电动机。该超声波振子至少具有压电体层叠部(2)、与作为被驱动体的移动台(11)相接触而作为驱动点动作的摩擦接触部(4)、设置在产生的振动的分节位置上的作为突起部的销(5)，通过向所述压电体层叠部(2)的外部电极(3)施加交变电压，而在所述摩擦接触部(4)上产生超声波椭圆振动，所述销(4)由树脂材料、例如聚醚酮醚形成。
文档编号B06B1/06GK1698978SQ200510072859
公开日2005年11月23日 申请日期2005年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者舟漥朋树 申请人:奥林巴斯株式会社