压电元件、振荡波电机和光学装置制造方法
【专利摘要】提供了一种压电元件以及一种包括该压电元件的振荡波电机，该压电元件可相对于用于驱动的输入电压减小用于检测的输出电压，而不需要在检测相电极与相位比较器之间有降压电路。压电元件（20）包括具有第一表面和第二表面的压电材料，设置在第一表面上的公共电极（2），以及设置在第二表面上的驱动相电极（3）和检测相电极（8）。夹在驱动相电极（3）与公共电极（2）之间的第一部分中的压电材料的压电常数的绝对值d(1)和夹在检测相电极（8）与公共电极（2）之间的第二部分中的压电材料的压电常数的绝对值d(2)满足关系d(2)<d(1)。振荡波电机包括此压电元件。
【专利说明】压电元件、振荡波电机和光学装置
【技术领域】
[0001]本发明概括而言涉及压电元件、用于振荡波电机的定子、振荡波电机、驱动控制系统、光学装置以及用于制作用于振荡电机的定子的方法。特别地，本发明涉及一种用于诸如振荡电机之类的振荡型致动器的驱动控制系统，其中电气机械能量转换器件被用于在振动构件中激发振动并且所得到的振荡能量被用于生成驱动力。
【背景技术】
[0002]振荡型(振荡波)致动器包括振荡器，该振荡器在诸如AC电压之类的电信号被施加到诸如压电元件之类的将电能量转换成机械能量的器件时，对环状、长椭圆体状或杆状弹性构件激发驱动振动。迄今为止提出的振荡型致动器的示例是振荡波电机，其中振荡器相对于与振荡器压力接触的弹性构件移动。
[0003]作为一个示例，下面描述环状振荡波电机的概略结构。
[0004]环状振荡波电机包括具有使得整个周长等于特定长度λ的整数倍的内径和外径的压电材料。多个电极被设置在该压电材料的一个表面上，并且公共电极被设置在该压电材料的另一表面上，以形成压电元件。
[0005]该多个电极包括两个驱动相电极、一检测相电极和非驱动相电极。以λ /2的间距向每个驱动相电极部分中的压电材料交替施加相反方向的电场以进行极化处理。因此，相对于同一方向的电场的压电材料的胀缩的极性每λ/2间距反转。两个驱动相电极彼此间隔与λ/4的奇数倍相等的距离。通常，在此间隙部分中形成非驱动相电极，使得此部分中的压电材料不振动并且经由短路导线等与公共电极短路。
[0006]检测相电极是用于检测压电材料的振荡状态的电极。在检测相电极部分中的压电材料中生成的应变被转换成与压电材料的压电常数相对应的电信号并且被输出到检测相电极。
[0007]形成用于向此压电元件输入和输出电力的导线并附接由弹性材料构成的隔膜以形成定子。当向定子的驱动相电极之一施加AC电压时，在隔膜的整个周长中发生具有波长λ的驻波。当仅向另一驱动相施加AC电压时，驻波以类似的方式发生，但驻波的位置相对于先前提到的驻波在圆周方向上旋转偏移了 λ/4。
[0008]使环状弹性构件与定子的与隔膜相反的表面压力接触以形成环状振荡波电机。
[0009]另一类振荡波电机是其中电极和隔膜被附接到环状压电材料的内侧和外侧的振荡电机。此类电机可通过与内侧或外侧压力接触的转子的旋转而被驱动，该旋转是由压电材料的胀缩(振动)引起的。
[0010]当具有相同频率和31 /4的时间相位差的AC电压被施加到振荡波电机的各个驱动相电极时，驻波被组合，并且在隔膜中发生在圆周方向上行进的弯曲振动的行波(波长入)。
[0011]在此过程期间，位于转子侧隔膜上的点经历一种椭圆运动并且转子由于来自隔膜的圆周方向上的摩擦力而旋转。可通过在正和负之间切换施加到各个驱动相电极的AC电压之间的相位差来使旋转的方向反转。[0012]控制电路连接到振荡波电机以形成可控制旋转的速度的驱动控制系统。此控制电路包括比较相位并输出与比较结果相对应的电压值的相位比较器。
[0013]当振荡波电机被驱动时，从检测相电极输出的电信号与施加到驱动相电极的电信号一起被输入到相位比较器。相位比较器输出相位差，从而可以检测相对于谐振状态的偏离程度。该数据被用于确定施加到驱动相电极的电信号并生成期望的行波，以便可以控制转子的旋转速度。
[0014]然而，从检测相电极输出的电压的值通常大于相位比较器的输入上限阈值电压值。因此，PTLl中公开的振荡波电机控制系统在检测相电极和相位比较器之间提供了一种机构(降压电路)来将该电压减小到逻辑电平。
[0015]引文列表
[0016]专利文献
[0017]PTLl日本专利特开第62-85684号
【发明内容】
[0018]技术问题
[0019]近年来，包括电磁电机在内的各种电机越来越需要使用低成本部件并实现尺寸减小。因此，振荡波电机也需要使用更少的诸如降压电路之类的部件。
[0020]用于将设在非驱动相的上侧和下侧的电极短路的短路导线可由于振动而破损并且可减小产量，从而希望将其省略以维持高质量。
[0021]本发明通过提供一种压电元件来应对这样的挑战，该压电元件可以相对于用于驱动的输入电压减小用于检测的输出电压，而不需要现有技术中需要的检测相电极与相位比较器之间的降压电路。还提供了用于振荡波电机的定子、振荡波电机以及振荡波电机驱动控制系统。
[0022]解决问题的方案
[0023]本发明的第一方面提供了一种压电元件，其包括:具有第一表面和第二表面的压电材料；设置在压电材料的第一表面上的公共电极；以及设置在压电材料的第二表面上的驱动相电极和检测相电极。夹在驱动相电极与公共电极之间的部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)和夹在检测相电极与公共电极之间的部分(2)中的压电材料的压电常数的绝对值d (2)满足关系d (2)〈d (I)。
[0024]本发明的第二方面提供了一种用于振荡波电机的定子。该定子包括:根据第一方面的压电元件，该压电元件具有包括公共电极的第一表面以及包括驱动相电极和检测相电极的第二表面；设置在压电元件的第一表面上的隔膜；以及设置在压电元件的第二表面上的电力输入/输出导线。
[0025]本发明的第三方面提供了 一种振荡波电机，其包括根据第二方面的定子。
[0026]本发明的第四方面提供了一种驱动控制系统，其包括根据第三方面的振荡波电机。
[0027]本发明的第五方面提供了一种用于制作根据第二方面的用于振荡波电机的定子的方法。该方法包括:步骤(A)，在压电材料的第一表面上形成公共电极，在压电材料的第二表面上形成极化电极以将压电材料夹在公共电极与极化电极之间，并且施加电压以极化压电材料并获得压电元件；以及步骤(B)，将极化电极接合以至少形成驱动相电极、检测相电极和非驱动相电极，然后在等于或高于压电材料的去极化温度Td的温度下将电力输入/输出导线粘合(bond)到检测相电极或非驱动相电极的表面。
[0028]本发明的有利效果
[0029]根据本发明，可以提供一种压电元件，该压电元件可以相对于用于驱动的输入电压减小用于检测的输出电压，而不需要现有技术中所需要的检测相电极与相位比较器之间的降压电路。还可提供用于振荡波电机的定子、振荡波电机以及振荡波电机驱动控制系统。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1A至IC是示出根据本发明的实施例的压电元件的示意图；
[0031]图2A和2B是示出根据本发明的另一实施例的压电元件的示意图；
[0032]图3A和3B是示出根据本发明的实施例的用于振荡波电机的定子的示意图；
[0033]图4A和4B是示出根据本发明的实施例的振荡波电机的示意图；
[0034]图5是根据本发明的实施例的驱动控制系统的电路的示意图；
[0035]图6A和6B是根据本发明的实施例的光学装置的示意图；
[0036]图7是光学装置的示意图；并且
[0037]图8A至8D是示出根据本发明的实施例的用于制作用于振荡波电机的定子的方法的示例的过程图。
【具体实施方式】
[0038]现在将描述本发明的实施例。虽然在以下描述中，描述了环状振荡波电机作为实现本发明的实施例，但本发明不限于环状振荡波电机，而是可应用到任何其他适当类型的电机，例如多层振荡波电机和杆状振荡波电机。
[0039]根据一个实施例的压电兀件包括具有第一表面和第二表面的压电材料、设置在压电材料的第一表面上的公共电极以及设置在压电材料的第二表面上的驱动相电极和检测相电极。夹在驱动相电极与公共电极之间的部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)和夹在检测相电极与公共电极之间的部分(2)中的压电材料的压电常数的绝对值d (2)满足关系 d (2)〈d (I) ο
[0040]图1A至IC是示出根据一个实施例的压电元件的示意图。图1A是压电元件的表面的示意性平面图。图1B是沿图1A中的线IB-1B取得的压电元件的截面图。图1C是压电元件的后表面的平面图。
[0041]参考图1A至1C,压电兀件20包括具有第一表面11和第二表面12的压电材料1、设置在第一表面11上的公共电极2以及设置在第二表面12上的驱动相电极3和4以及检测相电极8。压电材料I例如是具有环状形状和基本上均匀的为0.5mm的厚度的单片压电材料。驱动相电极3被设置在第一驱动相(称为“A相”)并且驱动相电极4被设置在第二驱动相(称为“B相”)。检测相电极8被设置在检测相。
[0042]描述压电材料I的“单片压电材料”这个短语的意思是压电材料是从具有均质组成的单一原材料通过烧制来制备的无缝单片陶瓷。
[0043]驱动相电极3和驱动相电极4以及检测相电极8被设置在压电材料I的同一表面(第二表面)上。驱动相电极3和4和检测相电极8的公共电极2 (接地电极)被设置在压电材料I的相反表面(第一表面)上,如图1C中所不。
[0044]驱动相A和B的压电材料经受以λ /2的间距在反转方向上交替施加电场的极化处理。因此，对于一个方向上的电场的胀缩极性每λ/2间距反转。相位A和相位B的驱动相电极彼此间隔与λ/4的奇数倍相等的距离。这里，“胀缩极性”一词指的是相对于特定方向上的电场的压电材料的面内或面外方向上的应力-应变的符号(+或-)。
[0045]检测相电极8被设置在压电材料I的第二表面12上、除了形成驱动相电极3和4之处以外的地方。例如，检测相电极8在圆周方向上具有λ/2的长度。
[0046]夹在驱动相电极3和4与公共电极2之间的部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)和夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分(2)中的压电材料的压电常数的绝对值d(2)满足关系d(2) <d(l)，即，绝对值d(2)小于绝对值d(I)。
[0047]夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分指的是与这两个电极——即检测相电极8和公共电极2—的表面垂直的线与压电材料相交的区域。然而，当检测相电极8和公共电极2不是彼此平行时，该部分是指与两个表面一即检测相电极8的表面和公共电极2的检测相电极8被投影到的表面一垂直的线与压电材料相交的区域。此定义以下适用于“夹在…之间的部分”这个短语。
[0048]压电常数d在使用弯曲振荡的环状振荡波电机的情况下是在与在电极之间施加的单位电场垂直的平面中 发生的应变的量(通常表述为d31或d32)。
[0049]压电常数d在使用纵向振荡或剪切振荡的环状振荡波电机、多层振荡波电机或杆状振荡波电机的情况下是在电极之间施加的单位电场的方向上发生的应变量(通常表述为d33 或 dl5)。
[0050]夹在公共电极2与驱动相电极3和4之间的部分中的压电材料的压电常数可通过例如以下方式来测量:将环状压电材料I与隔膜分离，从每个驱动相电极的中央附近的具有相同的压电胀缩极性的区域切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形片段，并且通过谐振反谐振法测量该片段的压电常数。
[0051]因为部分(2)中的压电材料的压电常数的绝对值d(2)(以下简称为绝对值d(2))小于部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)(以下简称为绝对值d(l))，所以可以使得当操作压电元件20时从检测相电极8输出的电压的电平小于输入到驱动相电极3和4的电压的电平。
[0052]绝对值d(2)优选为绝对值d (I)的0.5倍或更小，更优选为绝对值d (I)的0.001倍至0.5倍，更加优选为绝对值d (I)的0.001倍至0.2倍，并且最优选为绝对值d (I)的0.001 至 0.1 倍。
[0053]当部分(2)中的压电材料的绝对值d(2)是部分(I)中的压电材料的绝对值d(I)的0.5倍或更小时，可以进一步降低在操作压电元件20时从检测相电极8输出的电压的电平。例如，当绝对值d(2)是绝对值d(l)的0.5倍时，可预期从检测相输出的电压的电平是输入到驱动相电极3和4的电压的量值的0.1至0.2倍。
[0054]当绝对值d(2)是绝对值d(I)的0.001倍或更大时，可以减轻噪声对从检测相输出的电压的影响。
[0055]图2A和2B是示出根据另一实施例的压电元件的示意图。图2A是压电元件的示意性平面图，并且图2B是沿图2A中的线IIB-1IB取得的压电元件的截面图。
[0056]如上所述，在驱动相电极之间形成一个或多个间隙，每个间隙等于λ/4的奇数倍，并且在间隙中形成检测相电极。
[0057]在图2Α和2Β中所示的压电元件中，在除了形成检测相电极之处以外的部分中，以非驱动相形成用于防止自发压电振荡的一个或多个非驱动相电极5。特别地，在压电材料I的第二表面12上形成至少一个非驱动相电极5。夹在非驱动相电极5与公共电极2之间的部分(3)中的压电材料的压电常数的绝对值d(3)和部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)满足关系d(3)〈d(l)。
[0058]如上所述，夹在非驱动相电极5与公共电极2之间的压电材料的压电常数的绝对值d(3)优选小于夹在公共电极2与驱动相电极3和4之间的压电材料的压电常数的绝对值d(l)。绝对值d(3)更优选为绝对值d (I)的0.02倍或更小。
[0059]当绝对值d (3)小于绝对值d (I)时，在压电元件20的操作期间，具有压电常数的绝对值d(3)的部分中的压电材料所产生的振荡减弱。
[0060]另外，当绝对值d(3)是绝对值d(l)的0.02倍或更小时，在压电元件20的操作期间，具有压电常数的绝对值d(3)的部分的压电材料所产生的振荡进一步减弱。例如，当绝对值d(3)为绝对值d(l)的0.02倍时，在具有压电常数的绝对值d(3)的部分中的压电材料所产生的振荡位移可减小到对于d(I)的振荡位移的0.005倍。
[0061]在压电元件中，非驱动相电极之中的满足关系d(3) <d(I)的非驱动相电极优选与公共电极电气独立。
[0062]在图2A中，所有的非驱动相电极5都满足关系d (3) <d (I)，并且非驱动相电极5与公共电极2电气独立。根据此配置，不需要提供将非驱动相电极5电连接到公共电极2的短路布线。从而，减少了生产步骤的数目，并且避免了由于短路部分的故障而导致的产量的减小。
[0063]这里，“电气独立”的意思是两个电极之间的电阻为IOkQ或更大。
[0064]压电元件的压电材料I中的铅含量小于lOOOppm。
[0065]压电材料I包含少于IOOOppm的铅。典型的压电元件中使用的压电材料大多数是包含锆钛酸铅作为主成分的压电陶瓷。从而，已指出了一种可能性，即，当压电元件被丢弃并暴露于酸雨或者留在严酷环境中时，压电材料中的铅可流入土地中并且不利地影响生态系统。然而，当铅含量小于IOOOppm时，即使当压电元件被丢弃并暴露于酸雨或者留在严酷环境中时，压电材料I中的铅不利地影响环境的可能性也是低的。
[0066]压电材料I中的铅含量可被确定为由X射线突光分析(X-ray fluorescenceanalysis, XRF), ICP原子发射分析等确定的相对于压电材料I的总重量的铅含量。
[0067]压电材料I可以是包含钛酸钡作为主成分的压电陶瓷。在无铅压电陶瓷之中，包含钛酸钡作为主成分的压电陶瓷具有高绝对值的压电常数d。因此，可以降低获得相同应变量所需的电压。因此，从环境的角度来看，压电材料I也优选为包含钛酸钡作为主成分的压电陶瓷。
[0068]在此说明书中，“陶瓷”指的是通过热处理烧固并且包含金属氧化物作为基本成分的晶粒的聚集体(也称为体块)，从而是多晶体。“陶瓷”也可以指在烧结之后经过处理的陶瓷。[0069]压电材料可包含由以下的通式(I)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主成分:
[0070](Ba1^xCax) (Ti1^yZry)O3 (0.02 ≤ x ≤ 0.30，0.020 ≤ y ≤ 0.095 且 y ≤ x) (I)[0071]包含钛酸钡作为主成分的压电材料具有相变温度(Tr)，在该相变温度发生从一种铁电晶相到另一铁电晶相的转变。
[0072]这里，“铁电晶相”指的是属于在被称为晶格的七种晶系之中的六种晶系(B卩，三斜晶系、单斜晶系、斜方晶系、六方晶系、三方晶系或菱面体晶系以及四方晶系)中的任何一种的材料。
[0073]相变温度Tr可例如通过如下方式来确定:在利用微小AC电场改变测量温度的同时测量压电元件20的介电常数并且确定介电常数最大时的温度。或者，相变温度Tr可根据在利用X射线衍射或拉曼分光分析改变测量温度的同时压电材料I或压电元件20的晶相变化时的温度来确定。一般地，铁电材料的从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变温度(降温时的相变温度)与从第二铁电晶相到第一铁电晶相的相变温度(升温时的相变温度)略有不同。在本说明书中，相变温度Tr是发生从第一铁电晶相到第二铁电晶相的相变时的温度，即降温时的相变温度。
[0074]一般地，压电常数在相变温度Tr处显著增大，达到其最大值。因此，压电常数随着温度的变化在相变温度Tr附近大，从而相对于同一输入电压的应变量变化。当这种压电材料I被用于压电元件20中来随着温度变化稳定该应变量时，压电元件20相对于温度变化可表现出稳定的振荡性能。
[0075]相变温度Tr优选不在大于或等于(TC且小于或等于35°C的范围中，更优选不在大于或等于_5°C且小于或等于50°C的范围中。当相变温度Tr在大于或等于0°C且小于或等于35°C的范围之外时,可预期对于例如5°C的温度变化,相对于相同输入电压的应变量的变化被抑制20%或更小。当相变温度Tr不在大于或等于_5°C且小于或等于50°C的范围中时，可预期对于例如5°C的温度变化，相对于相同输入电压的应变量的变化被抑制到10%以下。
[0076]在本说明书中，钙钛矿型金属氧化物指的是具有钙钛矿型结构的金属氧化物，钙钛矿型结构理想情况下是立方晶体结构，如Iwanami Rikagaku Jitem (岩波理化学辞典)第5版(1998年2月20日由岩波书店发行)中所述。具有钙钛矿型结构的金属氧化物通常由化学式ABO3来表述。钙钛矿型金属氧化物中的元素A和元素B采取离子的形式，并且分别占据单位晶格中被称为A部位和B部位的特定位置。例如，在立方晶系的单位晶格中，元素A占据立方体的顶点，并且元素B占据立方体的体心位置。元素O是阴离子形式的氧，并且占据立方体的面心位置。
[0077]在由以上的通式(I)表示的金属氧化物中，钡(Ba)和钙(Ca)是占据A部位的金属元素，钛(Ti)和锆(Zr)是占据B部位的金属元素。注意，Ba和Ca原子中的一些可占据B部位，并且/或者Ti和Zr原子中的一些可占据A部位。
[0078]在通式(I)中，B部位元素与O的摩尔比是1:3。具有略微偏离该摩尔比的B/0比——例如1.00:2.94至1.00:3.06——的金属氧化物仍包括在本发明的范围中，只要该金属氧化物具有钙钛矿型结构作为主相即可。
[0079]例如，可以使用通过X射线衍射或电子束衍射进行的结构分析来确定金属氧化物是否具有钙钛矿型结构。[0080]在通式(1)中，X表示A部位的Ca的摩尔比并且在0.02≤X≤0.30的范围中。当X小于0.02时，介电损耗(tan δ )增大。当介电损耗增大时，在向压电元件20施加电压以驱动压电元件时生成的热量增大，并且操作效率可劣化。当X大于0.30时，压电属性可不足。
[0081]在通式(1)中，y表示B部位的Zr的摩尔比并且在0.020 ≤ y ≤0.095的范围中。当y小于0.020时，压电属性可不足。当I大于0.095时，居里温度(Te)变得小于85°C，并且压电属性在高温下将消失。
[0082]在本描述中，居里温度指的是铁电性消失时的温度。用于检测该温度的方法的示例包括通过改变测量温度来直接测量铁电性消失时的温度的方法，以及利用微小AC场在改变测量温度的同时测量介电常数并且确定介电常数最大时的温度的方法。
[0083]在通式(1)中，Ca的摩尔比X和Zr的摩尔比y满足y ≤ X。当y>x时,介电损耗可增大，并且绝缘属性可不足。当同时满足以上描述的关于X和y的所有范围时，可将相变温度Tr从近室温转移到低于操作温度范围的温度，从而可在较宽的温度范围中稳定地操作压电元件20。
[0084]A部位中的Ba和Ca的摩尔量与B部位中的Ti和Zr的摩尔量的比率A/B可在1.00 ≤A/B ≤1.01的范围中。当A/B小于1.00时，容易发生异常晶粒生长，并且压电材料I的机械强度劣化。相反，当A/B大于1.01时，晶粒生长所需的温度变得过高，从而典型的烧成炉可能不能获得足够的密度，并且在压电材料I中可发生许多孔隙和缺陷。
[0085]用于确定压电材料I的组成的技术没有被特别限制。该技术的示例包括X射线荧光分析、感应稱合等离子体(inductively coupled plasma, ICP)原子发射分光分析和原子吸收光谱测定。压电材料I中包含的元素的重量比和组成比可通过这些技术中的任何一种来确定。
[0086]压电材料I包含由通式(1)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主成分和金属氧化物中含有的锰(Mn)。Mn含量可以是相对于100份重量的金属氧化物，按金属换算为大于或等于0.02份重量且小于或等于0.40份重量。
[0087]当Mn含量在上述范围内时，绝缘属性和机械品质因数Qm得到改善。这里，机械品质因数指的是指示当压电材料被用在振荡器中时由振荡引起的弹性损耗的因数。机械品质因数的量值是作为阻抗测量中的谐振曲线的锐度被观察的。换言之，机械品质因数是指示振荡器的谐振锐度的因数。当机械品质因数Qm高时，谐振频率附近压电元件的应变量进一步增大，并且压电元件可高效地振荡。可以设想，通过由具有与Ti和Zr不同的化合价的Mn引起的缺陷偶极子的引入和由此导致的内部电场的生成，绝缘属性和机械品质因数得到改善。当存在内部电场时，可以确保通过施加电压来操作的压电元件20的长期可靠性。
[0088]关于Mn含量的术语“按金属换算”指的是通过如下方式确定的值:首先基于通过XRF、ICP原子发射分光分析、原子吸收分光分析等测量的Ba、Ca、T1、Zr和Mn含量确定组成由通式(1)表示的金属氧化物的元素的按氧化物换算的量，然后按重量换算计算Mn的重量相对于构成金属氧化物的元素的总量的100份重量的比率。
[0089]当Mn含量小于0.02份重量时,极化处理的效果不足以驱动压电元件20。当Mn含量大于0.40份重量时，压电属性不足并且出现对于压电属性没有贡献的具有六方结构的晶体。[0090]锰不限于金属Mn，而可以采取任何形式，只要锰作为成分被包含在压电材料中即可。例如，锰可被溶解在B部位中，或者可被包括在晶粒边界中。锰在压电材料中可采取金属、离子、氧化物、金属盐或络合物的形式。从绝缘属性和可烧结性的角度来看，优选锰被溶解在B部位中。当锰被溶解在B部位中时，摩尔比A/B的优选范围是0.993 ( A/B ( 0.998，其中A是A部位中的Ba和Ca的摩尔量，并且B是B部位中的T1、Zr和Mn的摩尔量。具有在此范围内的A/B的压电元件20在压电元件20的长度方向上显著膨胀和收缩以产生振动并且具有高的机械品质因数。从而，可以获得具有高振荡性能和高耐久性的压电元件20。
[0091]只要属性不变，压电元件的压电材料I可包含除了由通式(I)表示的化合物和Mn以外的成分(以下称为辅助成分)。辅助成分的总含量可以相对于100份重量的由通式(I)表示的金属氧化物为1.2份重量或更小。当辅助成分含量超过1.2份重量时，压电材料的压电属性和绝缘属性可劣化。辅助成分之中除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn以外的金属元素的含量相对于压电材料I按氧化物换算优选为1.0份重量或更小，或者按金属换算优选为0.9份重量或更小。在本说明书中，“金属元素”包括诸如S1、Ge和Sb之类的半金属元素。当辅助成分之中除了 Ba、Ca、T1、Zr和Mn以外的金属元素的含量相对于压电材料I按氧化物换算超过1.0份重量或者按金属换算超过0.9份重量时，压电材料I的压电属性和绝缘属性可显著劣化。辅助成分之中的L1、Na、Mg和Al的总含量相对于压电材料I按金属换算可以是0.5份重量或更小。当辅助成分之中的L1、Na、Mg和Al的总含量相对于压电材料I按金属换算超过0.5份重量时，可发生烧结不充分。辅助成分之中的Y和V的总量相对于压电材料按金属换算可以是0.2份重量或更小。当Y和V的总含量相对于压电材料按金属换算超过0.2份重量时，极化处理可变得困难。
[0092]辅助成分的示例包括诸如Si和Cu之类的烧结助剂。市售的Ba和Ca原材料包含Sr和Mg作为不可避免的杂质，从而压电材料可包含杂质量的Sr和Mg。类似地，市售的Ti原材料包含Nb作为不可避免的杂质，并且市售的Zr原材料包含Hf作为不可避免的杂质。从而，压电材料I可包含杂质量的Nb和Hf。
[0093]用于测量辅助成分的重量的技术没有被特别限制。该技术的示例包括X射线荧光分析(XRF)、ICP原子发射分光分析以及原子吸收光谱测定。
[0094]现在将描述根据本发明的实施例的用于振荡波电机的定子。该定子包括:在第一表面上包括公共电极并且在第二表面上包括驱动相电极和检测相电极的上述压电元件；设置在压电兀件的第一表面上的隔膜；以及设置在压电兀件的第二表面上的电力输入/输出导线。
[0095]图3A和3B是示出用于振荡波电机的定子的结构的示意图。图3A是定子的示意性平面图，并且图3B是沿着图3A中的线IIIB-1IIB取得的定子的截面图。
[0096]如图3B中所示，用于振荡波电机的定子30包括压电元件20和在压电元件20的一个表面上的公共电极2上的由弹性材料构成的隔膜7。电力输入/输出导线9被设置在压电兀件20的另一表面上。
[0097]如图3A中所示，定子30的输入/输出导线9配备有用于向驱动相电极3和4供应电力的电线、经由非驱动相电极5连接到公共电极2的电线和用于传送从检测相电极8输出的电信号的电线，并且连接到各个电极相位。
[0098]如图3A中所示，非驱动相电极5中的至少一个经由短路导线10电连接到公共电极2和隔膜7。根据此配置，当利用各向异性导电膜从上方附接配备有与各电极相对应的多个导线的输入/输出导线9时，这些导线中的至少一条可经由非驱动相电极5电连接到公共电极2。
[0099]在这个用于振荡波电机的定子中，通过向A相的驱动相电极3施加AC电压而激发的驻波振动被称为A相驻波，并且通过向B相的驱动相电极4施加相同频率的AC电压而激发的驻波振动被称为B相驻波。同时生成具有相同振幅的A相驻波和B相驻波，使得时间相位差为90°，从而作为两个驻波的组合的结果激发行进振荡波。
[0100]现在将描述根据本发明的实施例的振荡波电机。该振荡波电机包括定子。
[0101]图4A和4B是示出振荡波电机的结构的示意图。图4A是振荡波电机的示意性平面图，并且图4B是沿图4A中的线IVB-1VB取得的振荡波电机的截面图。
[0102]参考图4B，振荡波电机40包括以上所述的定子30和在隔膜7上的转子6。例如，使得由弹性材料构成的环状转子6与隔膜7的表面压力接触，该表面是与输入/输出导线9相反的表面。
[0103]当在定子30中激发行波时，隔膜7的与压电元件相反的表面上的点经历某种类型的椭圆运动。转子从而接收到来自隔膜7的在圆周方向上的摩擦力，并且旋转。通过切换施加到驱动相电极3和4的AC电压的相位差的符号，可以使旋转方向反转。
[0104]现在将描述根据本发明的实施例的驱动控制系统。该驱动控制系统使用振荡波电机。
[0105]图5是示出根据本发明的一个实施例的驱动控制系统的电路的示意图，并且是驱动控制系统的简化控制电路图。
[0106]参考图5，振荡波电机与图4A和4B中所示的振荡波电机类似，并且包括振荡波电机的压电元件20的由A表示的A相电极、由B表示的B相电极、由S表示的检测相电极以及由G表示的公共电极2。这些电极独立地电连接到电力输入/输出导线9。
[0107]参考图5,从中央处理单兀(CPU)输出的电信号在电压相位被偏移π/2的同时通过驱动电路被输入到A相和B相。输入到B相的电信号同时经由降压电路被输入到相位检测电路。当在振荡波电机中激发行波时，夹在检测相电极与公共电极之间的部分中的压电材料振动并且电信号从检测相电极输出。输出的电信号被直接输入到相位检测电路，而不经过降压电路。这两个电信号被输入到相位检测电路中的相位比较器，并且与这两个电信号之间的相位差相对应的电信号从相位检测电路输出到CPU。在此过程期间，从用于光学地测量振荡波电机的旋转速度的编码器输出的电信号被输出到CPU。根据此配置，可以省略现有技术中所必需的检测相电极与相位比较器之间的降压电路。
[0108]基于振荡波电机的旋转速度与由驱动命令信号(图中未示出)指定的旋转速度之间的差异和从相位检测电路输出的电信号，基于预先设定的逻辑再次从CPU输出电信号到驱动电路以执行反馈控制。
[0109]接下来，描述根据本发明的一个实施例的光学装置。光学装置在驱动单元中包括以上所述的驱动控制系统。
[0110]图6A和6B均是作为根据本发明的实施例的成像装置的示例的单镜头反光相机的可更换透镜镜筒的有关部分的截面图。图7是可更换透镜镜筒的分解透视图。
[0111]参考图6A、6B和7，固定镜筒712、直线引导镜筒713和前透镜组镜筒714固定到可与相机脱离和可附接到相机的底座711。这些是可更换透镜镜筒的固定构件。
[0112]在直线引导镜筒713中形成在光轴方向上延伸的直线引导槽713a以引导聚焦透镜702。在向外径向方向上突出的凸轮辊717a和凸轮辊717b被利用轴螺钉718固定到保持聚焦透镜702的后透镜组镜筒716。凸轮辊717a被装配在直线引导槽713a中。
[0113]凸轮环715被可旋转地装配到直线引导镜筒713的内周。直线引导镜筒713与凸轮环715之间在光轴方向上的相对移动被禁止，这是因为固定到凸轮环715的辊719被装配在直线引导镜筒713的环形槽713b中。在凸轮环715中形成用于聚焦透镜702的凸轮槽715a。凸轮辊717b被装配在凸轮槽715a中。
[0114]在固定镜筒712的外周侧设有旋转传送环720。旋转传送环720被滚珠座圈727所保持，使得其可相对于固定镜筒712在特定位置旋转。辊722被从旋转传送环720呈放射状延伸的轴720f可旋转地保持，并且辊722的大直径部722a与手动聚焦环724的底座侧端表面724b接触。辊722的小直径部722b与接合构件729接触。六个相等间隔的辊722被布置在旋转传送环720的外周上并且每个辊被配置为具有上述关系。
[0115]低摩擦片(垫片构件)733被布置在手动聚焦环724的内径部上。低摩擦片733介于固定镜筒712的底座侧端表面712a与手动聚焦环724的前侧端表面724a之间。低摩擦片733的外径表面具有环状形状并且被装配在手动聚焦环724的内径部724c中。手动聚焦环724的内径部724c被装配在固定镜筒712的外径部712b中。低摩擦片733减小了旋转环机构中的摩擦，在该旋转环机构中手动聚焦环724相对于固定镜筒712绕着光轴旋转。
[0116]辊722的大直径部722a和手动聚焦环724的底座侧端表面724b通过被波形垫片726加压而在压力下彼此接触，该波形垫片726将振荡波电机725压向透镜的前侧。来自将振荡波电机725压向透镜的前侧的波形垫片726的力还使得辊722的小直径部722b和接合构件729在适当程度的压力下彼此接触。由卡口安装到固定镜筒712的垫片732限制波形垫片726在安装方向上移动。由波形垫片726生成的弹力(推力)被传送到振荡波电机725和辊722并且充当将手动聚焦环724朝着固定镜筒712的底座侧端表面712a推挤的推力。换言之，手动聚焦环724是在经由低摩擦片733被朝着固定镜筒712的底座侧端表面712a推进的同时被组装的。
[0117]因此，当由图5中所示的控制CPU相对于固定镜筒712驱动并旋转振荡波电机725时，辊722绕着轴720f的中心旋转，这是因为接合构件729与辊722的小直径部722b发生摩擦接触。当辊722绕着轴720f旋转时，旋转传送环720绕着光轴旋转(自动聚焦操作)。
[0118]当从图中未示出的手动操作输入单元向手动聚焦环724施加绕光轴的旋转力时，辊722绕着轴720f旋转，这是因为手动聚焦环724的底座侧端表面724b与辊722的大直径部722a压力接触。当辊722的大直径部722a绕着轴720f旋转时，旋转传送环720绕着光轴旋转。由于转子725c和隔膜725b的摩擦保持力，此时振荡波电机725被阻止旋转(手动聚焦操作)。
[0119]两个聚焦键728被安装在旋转传送环720中彼此相对的位置并且被装配在凸轮环715的前端的凹口 715b中。当进行自动聚焦操作或手动聚焦操作并且旋转传送环720绕光轴旋转时，旋转力经由聚焦键728被传送到凸轮环715。当凸轮环715绕光轴旋转时，由于凸轮辊717a和直线引导槽713a而被禁止旋转的后透镜组镜筒716由于凸轮辊717b而沿着凸轮环715中的凸轮槽715a前后移动。这驱动了聚焦透镜702，从而进行聚焦操作。[0120]虽然单镜头反光相机的可更换透镜镜筒已被作为本发明的光学装置的示例被描述，但光学装置的范围不限于此。光学装置可以是任何类型的相机，例如袖珍相机、电子静物相机，等等。任何在驱动单元中具有振荡波电机或驱动控制系统的光学装置都被包括在本发明的范围中。
[0121 ] 现在将描述用于生产用于振荡波电机的定子的方法。
[0122]用于生产用于振荡波电机的定子的方法包括:步骤(A)，在压电材料的第一表面上形成公共电极，在压电材料的第二表面上形成极化电极以将压电材料夹在公共电极与极化电极之间，然后向压电材料施加电压以极化压电材料并获得压电元件；以及步骤(B)，将极化电极相接合以至少形成驱动相电极、检测相电极和非驱动相电极，并且在等于或高于压电材料的去极化温度Td的温度下将电力输入/输出导线粘合到检测相电极或非驱动相电极的表面上。
[0123]图8A至8D是示出用于生产用于振荡波电机的定子的方法的示例的步骤图。
[0124]首先，描述用于制作压电元件中使用的压电材料的方法。
[0125]根据需要将分散剂、粘合剂、塑化剂和其他添加剂以及水或有机溶剂添加到被调整为具有期望组成的原材料粉末，然后混合。所得到的混合物在形成高密度烧结体所需的压力下被加压成形以制备成形体。当仅通过加压成形没有实现所需的压力时，可以进行冷等静压(cold isostatic pressing, CIP)以施加所需的压力。或者,可通过CIP制造成形体锭，而不进行加压成形。又或者，可以通过诸如刮片技术或模具涂布(die coating)技术之类的技术向诸如膜之类的支撑体施加特定厚度的浆体，并且将其干燥以形成电路基板(green sheet)成形体。
[0126]接下来，烧制成形体以制造烧结陶瓷形式的压电材料。烧制条件可根据期望的压电材料来适当地选择。密度可以尽可能地高，并且可以进行达到均匀大小的晶粒生长。如果需要，在烧制之前可以将成形体处理成期望的形状。
[0127]接下来，描述用于制作压电元件的方法。在在压电材料的第一表面上形成公共电极并在压电材料的第二表面上形成极化电极以便夹着压电材料之后，施加电压以极化压电材料并获得压电元件(步骤A)。
[0128]如上所述制备的烧结陶瓷压电材料被研磨成期望的大小以制造如图8A中所示的具有环状形状的单片压电材料I。然后，如图8B中所示，通过烘烤银膏、Au溅镀、Au电镀等在压电材料I的表面之一上形成极化电极33并且在压电材料I的整个相反表面之上形成公共电极2，以制备压电元件20。
[0129]从激发振动的效率的角度来看，每个极化电极33可相对于压电材料的表面尽可能地宽。电极之间的距离在可以防止极化期间电极之间放电的范围内尽可能地小。
[0130]用于制作用于振荡波电机的定子的方法包括极化压电元件的步骤(A)，然后是步骤(B)，该步骤(B)将极化电极相接合以至少形成驱动相电极、检测相电极和非驱动相电极，并且在等于或高于压电材料的去极化温度Td的温度下将电力输入/输出导线粘合到检测相电极或非驱动相电极的表面上。
[0131]首先，压电元件20被极化。极化处理温度可等于或小于居里温度Tc或去极化温度Td。处理时间可以是5分钟至10小时。处理氛围可以是空气或诸如硅油之类的不燃油。0.5至5.0kV/mm的电场被施加作为处理电压。[0132]如图8C中所示，当通过向电极施加特定的、具有与在相邻电极之间电场相反的方向的电场来执行极化时，相对于特定方向的电场的胀缩极性变成每λ/2间距反转。
[0133]压电材料的去极化温度是温度Td( V )，在从极化处理终止起经过了充分的时间之后极化的压电材料被从室温加热到该温度Td，使得加热和冷却到室温后压电材料的压电常数小于加热前压电材料的压电常数的例如95%或更小。
[0134]居里温度是发生到中心对称晶体结构(没有压电性)的相变时的温度。例如，压电材料的居里温度Tc可通过在恒温室中提高温度并且测量介电常数最大时的温度Tc来间接测量。
[0135]一般地，极化处理改变内部应力和应变的分布。因此,除非也向非驱动相电极施加相同的温度和相同的电场，否则在具有环状形状的整个圆周区域上不发生由极化引起的应变和/或应力的变化，从而导致在非驱动相区域中发生挠曲和扭曲，并且在将隔膜7粘合到压电元件期间发生破裂、分裂和粘合不良。因此，如图8C中所示，非驱动相也可经受相同的极化处理。
[0136]极化处理可在弹性构件的粘合之前执行，但也可在粘合之后执行。
[0137]接下来，通过使用环氧黏合剂等，具有与压电材料1相同的内径和外径的环状弹性构件被热压粘合到极化的压电元件20的公共电极2侧表面上。粘合温度可小于压电材料1的居里温度或去极化温度。在等于或高于压电材料1的Tc或Td的粘合温度下，压电元件20的驱动相的压电常数的绝对值d(l)可降低。
[0138]接下来，如图8D中所示，在极化电极之中，相邻并且彼此间隔λ /2间距的那些电极通过导电膏等被连接以制成Α相电极3和B相电极4。A相电极3和B相电极4分别充当驱动相电极3和4。检测相电极8可从位于A相电极3和B相电极4之间的λ /4和3 λ /4区域中的电极之中选择。其余电极充当非驱动相电极5。
[0139]作为上述一系列生产步骤的结果，获得用于振荡波电机的定子。如图3Α中所示，输入/输出导线9与用于振荡波电机的定子对准以使得电力可被输入到压电材料1的驱动相电极3和4、非驱动相电极5和检测相电极8，并被粘合到压电材料1。可以使用广泛可得的柔性电缆作为输入/输出导线9。可利用环氧黏合剂执行粘合，但优选使用具有导电性的各向异性导电膏(anisotropic conductive paste, ACP)以减少导通不良。从大规模生产的角度来看，各向异性导电膜(anisotropic conductive film,ACF)是更优选的，这是因为该过程可以加速。
[0140]在等于或高于压电材料1的去极化温度Td的温度下执行粘合以减小夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数的绝对值。夹在公共电极2与检测相电极8之间的部分中的压电材料1的压电常数的绝对值d(2)变得小于夹在公共电极2与驱动相电极3和4之间的部分中的压电材料1的压电常数的绝对值d(l)。
[0141]更优选在等于或高于居里温度Tc的温度下进行粘合，以进一步减小夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数的绝对值或者使得该压电常数为零。
[0142]在此过程期间，对非驱动相电极5中的至少一个也应用相同的粘合温度以减小夹在非驱动相电极5与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数的绝对值或者使得该压电常数为零。因此，可以防止非驱动相电极5中没有电连接到输入/输出导线9中的导线的至少一个非驱动相电极在操作期间受到除了从A相和B相激发的振动以外的不需要的振动的影响，即使当该至少一个非驱动相电极没有电连接到公共电极2时也是如此。
[0143]当通过上述过程来减小夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数(绝对值)时，从检测相电极8输出的电信号的电压值可被调整到等于或小于在相位比较器中设定的上限电压值的电平。
[0144]然而，根据这个减小压电常数(绝对值)的方法，取决于压电材料1的去极化温度或居里温度Tc与粘合输入/输出导线9所需的温度之间的关系，压电常数可能不会总是被减小到期望的水平或者可能被过度减小，使得从检测相输出的电信号的量值过低。因此，为了通过调整输入/输出导线9的粘合温度Tf (例如200°C)来将夹在检测相与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数减小到期望的水平，压电材料1的去极化温度可以至少等于或小于Tf。
[0145]然而，当压电材料的去极化温度Td远低于输入/输出导线9的粘合温度Tf时，例如当Td=Tf - 100时，A相和B相中的压电材料的一部分中的温度由于输入/输出导线9的粘合期间的热传导而上升，并且压电常数迅速减小。因此，压电材料1的去极化温度Td优选为大于或等于Tf - 100°C且小于或等于Tf，更优选为大于或等于100°C且小于或等于200。。。
[0146]在步骤(B)之后，可以执行对夹在检测相电极与公共电极之间的部分中的压电材料进行极化的步骤(C)。压电材料1的检测相部分中的压电材料的压电常数可通过在步骤(B)之后进行极化处理来调整。
[0147]进行极化处理的温度可被设定在不会引起粘合到弹性构件粘合部或输入/输出导线9粘合部的黏合剂分离的范围内。例如，极化处理优选在60°C或更低温度执行，更优选在室温(25°C )执行，以便可在基本不影响黏合剂的情况下进行极化。
[0148]在执行极化处理时施加的电场可被设定在不会弓I起诸如输入/输出导线9中的那些导线之类的导线之间的放电的范围内。
[0149]以上所述的进行极化处理的步骤、粘合振动构件的步骤、在电极之间短路的步骤以及粘合输入/输出导线的步骤不需要按以上所述的顺序执行。顺序可以是任意的，只要夹在检测相电极8与公共电极2之间的区域中的压电材料1的压电常数(绝对值)小于夹在公共电极2与驱动相电极3和4之间的部分中的压电材料1的压电常数(绝对值)即可。从这个意义上来说，只有步骤(A)、(B)和(C)的顺序要保持不变。
[0150]最后，输入/输出导线9被连接到包括相位比较器的驱动控制电路以制造用于振荡波电机的驱动控制系统。
[0151]示例
[0152]接下来，将利用不限制本发明的范围的示例来描述振荡波电机。下面参考附图并且利用附图中的附图标记来描述示例。
[0153]示例 1
[0154]首先，描述用于制备压电材料的方法。
[0155]将原材料K2C03、Na2C03、Nb205和Ta205混合，从而获得具有期望的组成比的钙钛矿型烧结成形体(K，Na)(他，了幻03并且将其与粘合剂和分散剂一起在喷雾干燥器中颗粒化以获得粒状粉末。粒状粉末被填充在盘状模具中并且在200MPa的压力下被单轴成形为成形体。然后，在1300°C下在空气氛围中在电炉中将该成形体烧制5小时。加热速率为2.5°C/分钟，并且在加热期间，维持600°C达3小时。结果，获得了压电材料。
[0156]所得到的烧结压电材料被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0157]利用DC电源在空气中极化环状压电材料，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°C，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为180分钟。
[0158]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极33所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为200°C。另一矩形棱柱压电材料被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为180°C。
[0159]如图4A和4B中所示，在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。通过短路导线10连接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0160]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0161]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.4倍或更小。
[0162]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.5倍。
[0163]示例2
[0164]在示例2中，制备由(Bi，Na，K)Ti03-BaTi03表示的钙钛矿型压电材料1，并且像示例1中那样制作振荡波电机控制系统，只不过是利用此钙钛矿型压电材料1进行制作。使用的原材料是Bi203、Na2C03、K2C03、BaC0dP Ti02。在1150°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0165]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0166]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0167]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为180°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为150°C。[0168]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。通过短路导线短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0169]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0170]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.1倍或更小。
[0171]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.5倍。
[0172]示例3
[0173]在示例3中，像示例2中那样制备振荡波电机控制系统。使用的原材料是Bi203、Na2C03、K2C03、BaCOjP Ti02。在1150°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是
2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0174]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0175]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0176]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为180°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为150°C。
[0177]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。还使200°C的加热器与彼此间隔λ /4的A相和B相之间的区域中的非驱动相接触。
[0178]然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4。结果，获得压电元件20。
[0179]利用短路导线10短接位于检测相两侧的非驱动相电极5，以使得它们都电连接到公共电极2和隔膜7。然而，彼此间隔λ/2的A相与B相之间的部分中的非驱动相电极5与公共电极2和隔膜7电气独立。
[0180]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0181]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.1倍或更小。
[0182]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个和从彼此间隔入/2的A相与B相之间的压电材料的部分中的非驱动相电极切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.5倍。夹在非驱动相电极5与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.5倍。
[0183]示例4
[0184]在示例4中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料1，并且除了此压电材料1以外像示例1中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0185]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0186]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0187]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。
[0188]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0189]通过短路导线短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0190]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0191]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.001倍或更小。
[0192]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.001倍。
[0193]示例5
[0194]在示例5中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料1，并且除了此压电材料1以外像示例4中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有100nm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。
[0195]在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0196]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0197]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°C，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0198]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。
[0199]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0200]此压电元件被放置在具有60°C的氛围温度的恒温室中，并且0.5kV/mm电场被施加到夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电材料1达180分钟以第二次极化检测相。
[0201]利用例如导电膏短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0202]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0203]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.05倍或更小。
[0204]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.07倍。
[0205]示例 6
[0206]在示例6中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料，并且像示例4中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。
[0207]在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0208]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0209]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0210]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。[0211]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0212]此压电元件被放置在具有60°C的氛围温度的恒温室中，并且1.0kV/mm电场被施加到夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电材料1达180分钟以第二次极化检测相。
[0213]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0214]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0215]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.1倍或更小。
[0216]从压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.2倍。
[0217]示例7
[0218]在示例7中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料1，并且像示例4中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。
[0219]在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0220]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0221]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0222]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。
[0223]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0224]在室温(25°C)下向夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电元件的压电材料1施加0.5kV/mm电场达180分钟以第二次极化检测相。
[0225]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0226]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。[0227]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.01倍或更小。
[0228]从压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.03倍。
[0229]示例 8
[0230]在示例8中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料1，并且像示例4中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。
[0231]在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0232]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0233]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0234]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。
[0235]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0236]在室温(25°C)下向夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电元件的压电材料1施加1.0kV/mm电场达180分钟以第二次极化检测相。
[0237]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0238]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0239]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.08倍或更小。
[0240]从压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.1倍。
[0241]示例9
[0242]在示例9中，制备在由BaTi03表示的组成中包含0.12份重量的锰的压电材料1，并且像示例7中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。
[0243]在1300°C下在空气氛围中进行5小时的烧制。加热速率是2.5°C /分钟，在加热期间将600°C的温度保持3个小时，结果获得压电材料1。
[0244]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0245]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0246]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为130°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为100°C。
[0247]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。使200°C的加热器与彼此间隔λ /4的A相和B相之间的区域中的非驱动相直接接触。
[0248]在室温(25°C)下 向夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电元件20的压电材料1施加1.0kV/mm电场达180分钟以第二次极化检测相。
[0249]利用短路导线10短接检测相两侧的非驱动相电极5，使得两个非驱动相电极5都电连接到公共电极2和隔膜7。然而，彼此间隔λ/2的A相与B相之间的部分中的非驱动相电极5与公共电极2和隔膜7电气独立。
[0250]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0251]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.03倍或更小。
[0252]从压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个和从彼此间隔λ /2的Α相与Β相之间的压电材料的非驱动相切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.05倍。夹在非驱动相电极5与公共电极2之间的部分中的压电材料1的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.02倍。
[0253]示例10
[0254]在示例10中，制备在由(Β&α86(Αιαι4(ι) (--α94Ζι.α(ι6)03表示的组成中包含0.18份重量的锰的压电材料1，并且除了此压电材料1以外像示例1中那样构造振荡波电机控制系统。具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)、具有300nm的平均粒子直径的钦酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)和具有300nm的平均粒子直径的错酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CZ-03)被称量以使得摩尔比为86.0:8.0:6.0。
[0255]经称量的粉末在球磨机中被干混24小时。对于所得到的混合粉末，通过使用喷雾干燥器使得相对于混合粉末按锰金属换算为0.18份重量的乙酸锰(II)和3份重量的PVA粘合剂黏着在混合粉末的表面上以使得混合粉末颗粒化。
[0256]颗粒化的粉末被填充在模具中并且被用加压成型机在200MPa的成形压力下加压以制备盘状成形体。可利用冷等静加压成型机来进一步对该成形体加压。
[0257]该成形体被放置在电炉中，并且在空气氛围中被烧结总共24小时，在此期间1340°C的最大温度被保持5小时。
[0258]通过X射线突光分析来分析组成。结果发现在由(BaQ.86CaQ.14)表示的组成中包含0.18份重量的锰。这意味着通过称量制备的组成匹配烧结后的组成。除了Ba、Ca、T1.Zr和Μη以外的元素的含量低于检测限度，即小于1份重量。
[0259]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0260]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0261]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为110°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为95°C。 [0262]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0263]通过短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0264]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0265]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.001倍或更小。
[0266]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.001倍。
[0267]示例 11
[0268]在示例11中，制备在由(Ba0.813Ca0.187) (--α94Ζι.α(ι6) 03表示的组成中包含0.24份重量的锰的压电材料1，并且除了此压电材料1以外像示例1中那样构造振荡波电机控制系统。具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01 )、具有300nm的平均粒子直径的钦酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)和具有300nm的平均粒子直径的错酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CZ-03)被称量以使得摩尔比为81.3:12.7:6.0。
[0269]被称量的粉末在球磨机中被干混24小时。对于所得到的混合粉末，通过使用喷雾干燥器使得相对于混合粉末按锰金属换算为0.24份重量的乙酸锰(II)和3份重量的PVA粘合剂黏着在混合粉末的表面上以使得混合粉末颗粒化。[0270]颗粒化的粉末被填充在模具中并且被用加压成型机在200MPa的成形压力下加压以制备盘状成形体。可利用冷等静加压成型机来进一步对该成形体加压。
[0271]该成形体被放置在电炉中并且在空气氛围中被烧结总共24小时，在此期间1340°C的最大温度被保持5小时。
[0272]通过X射线荧光分析来分析组成。结果发现在由(BaQ.813CaQ.187)
示的组成中包含0.24份重量的锰。这意味着通过称量制备的组成匹配烧结后的组成。除了 Ba、Ca、T1.Zr和Μη以外的元素的含量低于检测限度，即小于1份重量。
[0273]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。 [0274]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0275]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为105°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为90°C。
[0276]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0277]通过短路导线短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0278]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0279]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.001倍或更小。
[0280]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.002倍。
[0281]示例12
[0282]在示例12中，制备在由(Baa86(lCaai4Q) (--α94Ζι.α(ι6)03表示的组成中包含0.18份重量的锰的压电材料1，并且除了此压电材料以外像示例7中那样构造振荡波电机控制系统。具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01 )、具有300nm的平均粒子直径的钦酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)和具有300nm的平均粒子直径的错酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CZ-03)被称量以使得摩尔比为86.0:8.0:6.0。
[0283]经称量的粉末在球磨机中被干混24小时。对于所得到的混合粉末，通过使用喷雾干燥器使得相对于混合粉末按锰金属换算为0.24份重量的乙酸锰(II)和3份重量的PVA粘合剂黏着在混合粉末的表面上以使得混合粉末颗粒化。
[0284]颗粒化的粉末被填充在模具中并且被用加压成型机在200MPa的成形压力下加压以制备盘状成形体。可利用冷等静加压成型机来进一步对该成形体加压。
[0285]该成形体被放置在电炉中并且在空气氛围中被烧结总共24小时，在此期间1340°C的最大温度被保持5小时。
[0286]通过X射线荧光分析来分析组成。结果发现在由(Bac^Ca。.。
示的组成中包含0.18份重量的锰。这意味着通过称量制备的组成匹配烧结后的组成。除了 Ba、Ca、T1.Zr和Μη以外的元素的含量低于检测限度，即小于1份重量。
[0287]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0288]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0289]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极33所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为110°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为95°C。
[0290]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0291]在室温(25°C)下向夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电元件的压电材料1施加0.5kV/mm电场达180分钟以第二次极化检测相。
[0292]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0293]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0294]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.005倍或更小。
[0295]从压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.02倍。
[0296]示例13
[0297]在示例13中，制备在由(Ba0.813Ca0.187) (--α94Ζι.α(ι6) 03表示的组成中包含0.24份重量的锰的压电材料1，并且像示例7中那样构造振荡波电机控制系统。通过水热合成法形成的具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01)被用作原材料，并且在喷雾干燥器中通过添加粘合剂、分散剂和乙酸锰水溶液来进行颗粒化。具有lOOnm的平均粒子直径的钛酸钡(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的BT-01 )、具有300nm的平均粒子直径的钦酸钙(由Sakai Chemical Industry C0., Ltd.生产的CT-03)和具有300nm的平均粒子直径的错酸钙(由Sakai Chemical IndustryC0.，Ltd.生产的CZ-03)被称量以使得摩尔比为81.3:12.7:6.0。
[0298]经称量的粉末在球磨机中被干混24小时。对于所得到的混合粉末，通过使用喷雾干燥器使得相对于混合粉末按锰金属换算为0.24份重量的乙酸锰(II)和3份重量的PVA粘合剂黏着在混合粉末的表面上以使得混合粉末颗粒化。
[0299]颗粒化的粉末被填充在模具中并且被用加压成型机在200MPa的成形压力下加压以制备盘状成形体。可利用冷等静加压成型机来进一步对该成形体加压。
[0300]该成形体被放置在电炉中并且在空气氛围中被烧结总共24小时，在此期间1380°C的最大温度被保持5小时。
[0301]通过X射线荧光分析来分析组成。结果发现在由(BaQ.813CaQ.187)
示的组成中包含0.24份重量的锰。这意味着通过称量制备的组成匹配烧结后的组成。除了 Ba、Ca、T1.Zr和Μη以外的元素的含量低于检测限度，即小于1份重量。
[0302]所得到的烧结压电材料1被研磨成具有基本上均匀的为0.5mm的厚度的环状形状。通过丝网印刷向该环的两个表面施加银膏以通过图案化来形成公共电极2和极化电极。相邻的极化电极之间的电极间距离为0.5mm。
[0303]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得lkV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，施加的场为lkV/mm，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0304]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极33所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为105°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为90°C。
[0305]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0306]在室温(25°C)下向夹在检测相电极8与公共电极2之间的部分中的压电元件的压电材料1施加0.5kV/mm电场达180分钟以第二次极化检测相。
[0307]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0308]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造振荡波电机控制系统。
[0309]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.007倍或更小。
[0310]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的0.01倍。
[0311]比较例1
[0312]在比较例1中，使用市售的锆钛酸铅(PZT)来制作环状压电材料1。
[0313]利用DC电源在空气中极化环状压电材料1，使得0.6kV/mm电场被施加。氛围温度为100°c，并且电压施加时间为100°C下180分钟。
[0314]在作为参照被采样的环状压电材料1的A相电极的极化电极33所对应的位置处切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱。在恒温室中在提升温度的同时测量此矩形棱柱压电材料的介电常数的变化，以确定介电常数最大时的温度Tc。结果，发现Tc为310°C。另一矩形棱柱压电材料1被放置在恒温室中并且在提高和降低温度的同时通过谐振-反谐振法测量去极化温度Td。结果，发现Td为250°C。
[0315]在200°C下利用各向异性导电膜(ACF)将输入/输出导线9加压粘合到环状压电材料1。然后通过丝网印刷利用电极膏形成A相电极3和B相电极4以制造压电元件20。
[0316]利用短路导线10短接所有非驱动相电极5，以使得它们全都电连接到公共电极2和隔膜7。
[0317]将压电元件20粘合到由不锈钢构成的隔膜7并且使转子与压电元件20压力接触以制造振荡波电机。将输入/输出导线9连接到驱动控制电路以构造比较例1的振荡波电机控制系统。
[0318]在150g.cm的转子负载和lOOrpm的最大旋转速度下，利用这样制备的振荡波电机控制系统来操作振荡波电机。结果，从检测相输出的电压是输入电压的0.8倍。例如，输出电压为70至120V，并且相位检测电路中的相位比较器未能输出相位差数据。
[0319]从环状压电材料的驱动相电极位置和检测相电极位置的每一个切出具有10X2.5X0.5的纵横比的矩形棱柱，并且通过谐振-反谐振法确定压电常数。结果，检测相电极部分中的压电常数是驱动相电极部分的压电常数的1.0倍。
[0320]示例和比较例的结果在以下的表1中示出。
[0321]
【权利要求】
1.一种压电兀件，包括: 具有第一表面和第二表面的压电材料； 设置在所述压电材料的第一表面上的公共电极； 设置在所述压电材料的第二表面上的驱动相电极和检测相电极， 其中，夹在所述驱动相电极与所述公共电极之间的部分(I)中的压电材料的压电常数的绝对值d(l)和夹在所述检测相电极与所述公共电极之间的部分(2)中的压电材料的压电常数的绝对值d (2)满足关系d (2)〈d (I)。
2.根据权利要求1所述的压电元件，其中，所述压电材料是单片压电材料。
3.根据权利要求1或2所述的压电元件，其中，所述绝对值d(2)是绝对值d(l)的0.5倍或更小。
4.根据权利要求1至3中任何一项所述的压电元件，还包括: 设置在所述压电材料的第二表面上的至少一个非驱动相电极， 其中，夹在非驱动相电极与所述公共电极之间的部分(3)中的压电材料的压电常数的绝对值d(3)和所述绝对值d (I)满足关系d (3)〈d (I)。
5.根据权利要求4所述的压电元件，其中，所述绝对值d(3)是所述绝对值d(l)的0.02倍或更小。
6.根据权利要求4或 5所述的压电元件，其中，在所述至少一个非驱动相电极之中，满足关系d(3)〈d(l)的非驱动相电极与所述公共电极电气独立。
7.根据权利要求1至6中任何一项所述的压电元件，其中，所述压电材料具有小于1000ppm的铅含量。
8.根据权利要求1至7中任何一项所述的压电元件，其中，所述压电材料是包含钛酸钡作为主成分的压电陶瓷。
9.根据权利要求1至8中任何一项所述的压电元件，其中，所述压电材料包含由通式(I)表示的钙钛矿型金属氧化物作为主成分:
(Ba1^xCax) (Ti1^yZry)O3 (0.02 ≤ x ≤ 0.30,0.020 ^ y ^ 0.095 且 y ≤ x) (I)。
10.根据权利要求1至9中任何一项所述的压电元件，其中，所述压电材料包含作为主成分的由通式(I)表示的钙钛矿型金属氧化物和结合到所述钙钛矿型金属氧化物中的锰，并且锰含量相对于100份重量的所述钙钛矿型金属氧化物按金属换算为大于或等于0.02份重量且小于或等于0.40份重量。
11.一种用于振荡波电机的定子，包括: 根据权利要求1至10中任何一项所述的压电元件，所述压电元件具有包括公共电极的第一表面以及包括驱动相电极和检测相电极的第二表面； 设置在所述压电元件的第一表面上的隔膜；以及 设置在所述压电元件的第二表面上的电力输入/输出导线。
12.—种振荡波电机,包括: 根据权利要求11所述的定子。
13.—种驱动控制系统,包括: 根据权利要求12所述的振荡波电机。
14.一种光学装置，包括:根据权利要求13所述的驱动控制系统。
15.一种用于制作根据权利要求11所述的用于振荡波电机的定子的方法，该方法包括: 步骤(A)，在压电材料的第一表面上形成公共电极，在所述压电材料的第二表面上形成极化电极以将所述压电材料夹在所述公共电极与所述极化电极之间，并且施加电压以极化所述压电材料并获得压电元件；以及 步骤(B)，将所述极化电极相接合以至少形成驱动相电极、检测相电极和非驱动相电极，然后在等于或高于所述压电材料的去极化温度Td的温度下将电力输入/输出导线粘合到所述检测相电极或所述非驱动相电极的表面。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括，在所述步骤(B)之后: 步骤(C)，极化夹在所述检测相电极与所述公共电极之间的部分中的压电材料。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述去极化温度Td为大于或等于100°C且小于或等 于200°C。
【文档编号】H02N2/16GK103636017SQ201280031770
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】吉田达雄, 斋藤宏, 久保田纯, 明石健一 申请人:佳能株式会社