專利名稱：線性超聲電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分的線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)，其具有與板狀矩形共振板摩擦接觸的運(yùn)動(dòng)元件，其中摩擦面通過(guò)共振板的至少一個(gè)縱向窄面來(lái)體現(xiàn)，并且具有設(shè)置在共振板的縱向?qū)捗嫔嫌糜诋a(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的電極。
背景技術(shù)：
線性超聲電動(dòng)機(jī)由US專利4978882公開，該電動(dòng)機(jī)按照壓電激勵(lì)的原理在作為閉合波導(dǎo)管的環(huán)形振蕩器中工作。這種電動(dòng)機(jī)具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中多個(gè)壓電元件例如通過(guò)粘接而固定在環(huán)形振蕩器上。因此，這樣的電動(dòng)機(jī)制造起來(lái)非常昂貴，并且只能小型化到有限的程度。
根據(jù)US專利5672930，該現(xiàn)有技術(shù)包括在桿狀振蕩器、即開路波導(dǎo)管中激勵(lì)起運(yùn)動(dòng)超聲波的超聲電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是實(shí)際上不可能在開路的波導(dǎo)管中激勵(lì)起正在運(yùn)動(dòng)的超聲波，因?yàn)樵陂_路波導(dǎo)管中將與激勵(lì)運(yùn)動(dòng)波同時(shí)地激勵(lì)起對(duì)稱的駐波，這從負(fù)面影響了電動(dòng)機(jī)的摩擦接觸。這又會(huì)分別導(dǎo)致摩擦面和整個(gè)電動(dòng)機(jī)的劇烈生熱，以及很高的噪聲電平。此外，按照現(xiàn)有技術(shù)的這種電動(dòng)機(jī)還需要很高的激勵(lì)電壓，制造起來(lái)非常昂貴并且難以小型化。
最容易想到的解決手段是例如根據(jù)DE19945042C2的壓電超聲電動(dòng)機(jī)。在這種電動(dòng)機(jī)中，在壓電的板狀諧振器中同時(shí)激勵(lì)縱向駐波以及彎曲波(Biegewelle)。作為這兩個(gè)波重疊的結(jié)果，設(shè)置在諧振器上的沖擊元件(Stosselement)進(jìn)行橢圓形運(yùn)動(dòng)。該沖擊元件將運(yùn)動(dòng)傳遞到另一由球支承并擠壓在沖擊元件上的運(yùn)動(dòng)元件。但是，這里使用比較昂貴的球支承是一個(gè)缺點(diǎn)，尤其是在經(jīng)濟(jì)方面。
在使用明顯更經(jīng)濟(jì)的滑動(dòng)支承時(shí)，產(chǎn)生支承中的摩擦損耗，其與由執(zhí)行器形成的或通過(guò)摩擦接觸所傳送的有效力相當(dāng)。因此，很容易想到的放棄球支承是有問(wèn)題的。另一個(gè)問(wèn)題存在于用磁材料實(shí)施球支承，從而這樣的電動(dòng)機(jī)不能用于非磁性應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，基于以上原因，本發(fā)明的目的是提供一種進(jìn)一步開發(fā)的線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)，其具有與板狀的矩形共振板摩擦接觸的運(yùn)動(dòng)元件，其中該電動(dòng)機(jī)應(yīng)該只具有很小的結(jié)構(gòu)尺寸，并且整個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且可以以很少的部件實(shí)現(xiàn)。
而且，在所提供的電動(dòng)機(jī)中，激勵(lì)電壓很小，而且效率被提高。通過(guò)所提供的電動(dòng)機(jī)的新穎結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)尤其適于應(yīng)用在精確定位裝置、如小形化的坐標(biāo)工作臺(tái)、小型機(jī)器人等機(jī)電設(shè)備中。
本發(fā)明的目的的解決是通過(guò)按照權(quán)利要求1的特征組合的線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中從屬權(quán)利要求提供了至少有用的實(shí)施例和改進(jìn)。
根據(jù)本發(fā)明，用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器相對(duì)于對(duì)稱地橫切共振板的平面非對(duì)稱地被設(shè)置，并包括兩個(gè)相對(duì)的電極，這兩個(gè)電極在激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生非對(duì)稱的空間駐波。
用于產(chǎn)生必要振動(dòng)的發(fā)生器的這種結(jié)構(gòu)不僅可以激勵(lì)上述非對(duì)稱的空間波，而且其可以顯著增大摩擦接觸的長(zhǎng)度，以及實(shí)現(xiàn)振蕩器上的摩擦面和待運(yùn)動(dòng)元件上的摩擦元件的簡(jiǎn)單設(shè)置。
通過(guò)將用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器設(shè)置在對(duì)稱橫切面的兩側(cè)，就可以通過(guò)開關(guān)發(fā)生器而實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)元件的返回運(yùn)動(dòng)，從而可以以簡(jiǎn)單的方式產(chǎn)生往返運(yùn)動(dòng)。
至少一個(gè)縱向窄面可以包括導(dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к墸渲袑?dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к壘哂心湍p涂層或由這樣的材料制成。
運(yùn)動(dòng)元件可以被實(shí)現(xiàn)為與縱向窄面機(jī)械地有效連接的彈簧夾。
彈簧夾例如可以是U形或V形的，其中自由的腳支撐摩擦元件，并且摩擦元件具有與導(dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к壷兄换パa(bǔ)的形狀。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，彈簧夾的腳包括被構(gòu)造為用于待移動(dòng)對(duì)象、尤其是透鏡的支架的固定區(qū)域或固定段。
超聲壓電電動(dòng)機(jī)的共振板可以由單塊壓電材料或單塊壓電體構(gòu)成，其中該壓電體的各部分通過(guò)相應(yīng)的激勵(lì)電極實(shí)現(xiàn)用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器的功能。
可替換地，可以用非壓電材料制造共振板，其中用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器機(jī)械地與共振板剛性連接。
在如上所述用于電運(yùn)行線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)的方法中，激勵(lì)源優(yōu)選被構(gòu)造為具有固定工作頻率的電流反饋的自調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)，其中工作頻率由壓電振蕩器的導(dǎo)致激勵(lì)非對(duì)稱的空間駐波的諧振頻率預(yù)給定。
因此，超聲壓電電動(dòng)機(jī)的振蕩器具有優(yōu)選為矩形的具有至少一個(gè)光滑摩擦面的共振板。運(yùn)動(dòng)元件包括至少一個(gè)與振蕩器的摩擦面有效連接的摩擦元件。其中，發(fā)生器以及振蕩器的用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的電極相對(duì)于橫切共振板的對(duì)稱面非對(duì)稱地設(shè)置?；谶@種設(shè)置，在電激勵(lì)超聲電動(dòng)機(jī)時(shí)，在振蕩器中產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)元件的非對(duì)稱的聲學(xué)空間駐波。
在一個(gè)實(shí)施例中，按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)被這樣實(shí)現(xiàn)，使得超聲振蕩器具有兩個(gè)聲學(xué)振動(dòng)發(fā)生器，其中每個(gè)發(fā)生器相對(duì)于橫切共振板的對(duì)稱平面非對(duì)稱地設(shè)置，并且還設(shè)置將一個(gè)發(fā)生器或另一個(gè)發(fā)生器與必要的電激勵(lì)源連接的轉(zhuǎn)換開關(guān)，由此可以實(shí)現(xiàn)上面解釋的運(yùn)動(dòng)元件的反向運(yùn)動(dòng)。
按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的摩擦面可以被設(shè)置在位于振蕩器板的縱向窄面上的一個(gè)或兩個(gè)導(dǎo)槽中。此外，摩擦面可以被設(shè)置在同樣位于振蕩器板的兩個(gè)縱向窄面之一上的導(dǎo)軌上。這兩種方式都使得可以將運(yùn)動(dòng)部件固定在垂直于其運(yùn)動(dòng)的方向上。
為了延長(zhǎng)服務(wù)壽命以及為了提高長(zhǎng)期穩(wěn)定性，在根據(jù)本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的每個(gè)實(shí)施例中，可以為導(dǎo)槽或?qū)к壍谋砻嫣峁┠湍p的層或中間層，然后將實(shí)際的摩擦層涂覆在該耐磨損的層或中間層上。
在本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中，為運(yùn)動(dòng)元件選擇兩部分的解決方案。其中，每個(gè)部分相對(duì)于相對(duì)的部分在摩擦面的方向上被彈性地支承，從而可以不必使用專門的線性引導(dǎo)(Linearfuehrung)。
對(duì)于自調(diào)節(jié)發(fā)生器(自動(dòng)發(fā)生器)的上述實(shí)施例，可以連續(xù)跟蹤超聲電動(dòng)機(jī)的諧振頻率，從而在這方面也提高整個(gè)裝置的功能穩(wěn)定性。


下面借助各種示例性實(shí)施例參考附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明。在附圖中圖1示出按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的第一實(shí)施例的圖解；圖2示出按照本發(fā)明第一實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)的示例布線；圖3示出用于解釋產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的第一示例；圖4示出用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器的結(jié)構(gòu)的第二示例；圖5示出對(duì)于用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的振蕩器或發(fā)生器的變形的表示；圖6示出沿矩形板5的縱向窄面11的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑；圖7示出在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的力的示意圖；圖8示出具有被加長(zhǎng)的振蕩器的電動(dòng)機(jī)的實(shí)施例；圖9示出例如用鋼材料制成的矩形板的修改實(shí)施例，其中發(fā)生器6粘貼在該矩形板上，圖10示出用于組裝有振蕩器的電動(dòng)機(jī)的壓電元件的不同修改實(shí)施例；圖11示出對(duì)于導(dǎo)溝、導(dǎo)槽、導(dǎo)軌以及摩擦面的不同的截面詳細(xì)視圖。
圖12示出按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的示例性實(shí)現(xiàn)形式，具有用于光學(xué)元件、尤其是待移動(dòng)透鏡的支架，圖13示出用于運(yùn)行按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的自調(diào)節(jié)電流反饋發(fā)生器的框圖。
具體實(shí)施例方式
按照?qǐng)D1所示，按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)包括超聲振蕩器1，其通過(guò)減振底座位于支架3中。此外，還示出了與振蕩器摩擦接觸的運(yùn)動(dòng)元件4。超聲振蕩器1包括矩形的共振板5以及一個(gè)或兩個(gè)用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器6。
原理上，可以實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的兩種結(jié)構(gòu)變形。
在第一實(shí)施方式中，共振板5完全由壓電材料制造，例如由鉛-鈦酸鹽-鋯酸鹽(Blei-Titanat-Zirkonat)、鈦酸鋇(Barium-Titanat)、結(jié)晶石英、鈮酸鋰(Lithium-Niobat)或類似的壓電材料制成。
每個(gè)聲學(xué)振動(dòng)發(fā)生器6包括激勵(lì)電極7(圖1)和公共的背電極8。這兩個(gè)電極位于共振板5的縱向?qū)捗?和10上。在該實(shí)施例中，每個(gè)聲學(xué)振動(dòng)發(fā)生器6是壓電板5的一部分。振蕩器本身被實(shí)現(xiàn)為單塊壓電體。
在電動(dòng)機(jī)的第二改進(jìn)實(shí)施方式中，振蕩器1被構(gòu)造為組合的振蕩器。其中，發(fā)生器6與共振板5連接。
在這兩個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)槽12(圖1)或?qū)к?0(圖11)位于板5的縱向窄面11上。摩擦面13直接位于耐磨損層14上。
為了防止電動(dòng)機(jī)的摩擦接觸的異常磨損，將耐磨損層14涂覆在導(dǎo)槽12或?qū)к?0的表面上作為由金屬、陶瓷、玻璃或其它相對(duì)于其優(yōu)化的材料所制成的耐磨損薄膜。
對(duì)于電動(dòng)機(jī)的具有導(dǎo)軌的實(shí)現(xiàn)形式，耐磨損層可以被構(gòu)造為薄板，其中薄板通過(guò)粘接被涂覆在板5的縱向窄面11上。
電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)元件4可以由兩部分15組成，其中每個(gè)部分都配備有位于導(dǎo)槽12中的摩擦元件16。此外，每個(gè)部分15可以借助于彈簧17而相對(duì)于另一部分15被這樣彈性地固定，使得摩擦元件16彈性地?cái)D壓在摩擦面13上。在這種情況下，彈簧17可以用作待移動(dòng)元件、例如調(diào)節(jié)器、磁頭或類似裝置的支架。
圖2示出具有電激勵(lì)源18的振蕩器的示例布線圖。按照本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的工作原理，電激勵(lì)源18根據(jù)運(yùn)動(dòng)元件4的運(yùn)動(dòng)方向被連接在對(duì)應(yīng)的發(fā)生器6上。然后，在轉(zhuǎn)換開關(guān)19上根據(jù)期望的運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行發(fā)生器的開關(guān)。
圖3和圖4示出振蕩器1的不同結(jié)構(gòu)變形。為了解釋振蕩器1的結(jié)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)的工作模式，圖3和圖4示出了橫切共振板5的對(duì)稱平面S。平面與共振板在其長(zhǎng)度L的中間相交，垂直于大側(cè)面9延伸，并且同樣垂直于縱向窄面11地被構(gòu)造。
振蕩器1的用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器6相對(duì)于對(duì)稱平面S非對(duì)稱地被設(shè)置，即只被設(shè)置在相應(yīng)運(yùn)動(dòng)方向一側(cè)上。
圖3示出用于激勵(lì)一階的非對(duì)稱聲學(xué)空間波的振蕩器1。在這種情況下，板長(zhǎng)度L與其高度H之比大致為2到3(L/H＝2到3)。
按照?qǐng)D1，還可以設(shè)置長(zhǎng)條形的振蕩器，即用于激勵(lì)更高階、例如六階的非對(duì)稱的空間駐波。波的階數(shù)由板5的長(zhǎng)度確定。其從關(guān)系L＝n·K中選擇，其中n＝4，6，8...，K＝0.7到1·H。
根據(jù)圖5，示出了位置20和21，振蕩器2的板5的變形，即在激勵(lì)一階的非對(duì)稱的空間駐波時(shí)。這些圖對(duì)應(yīng)于時(shí)間上相隔半個(gè)振蕩周期T/2的變形的極限情況。
圖6示出位于板5的縱向窄面11上的點(diǎn)23的運(yùn)動(dòng)路徑22，即在激勵(lì)圖5所示的一階駐波時(shí)?？梢钥闯觯瑢?duì)于一階的駐波，在振幅曲線25上具有最大值24。
圖7示出基于有效的機(jī)械分力的電動(dòng)機(jī)的工作模式。
一方面，振蕩器1通過(guò)固定基體27上的減振底座26來(lái)支撐。通過(guò)力Fd將運(yùn)動(dòng)元件4擠壓到振蕩器1的相對(duì)面11上?？v向窄面11具有摩擦表面13，并且運(yùn)動(dòng)元件具有摩擦元件16。由于在激勵(lì)振蕩器時(shí)產(chǎn)生的力作用于運(yùn)動(dòng)元件4，所以產(chǎn)生力Fs，力Fs產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)。
圖8示出具有長(zhǎng)條形振蕩器的電動(dòng)機(jī)的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例，其中振蕩器的工作模式對(duì)應(yīng)于圖4示出的工作模式。
圖9示出具有組合的振蕩器1的電動(dòng)機(jī)的一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例。在該改進(jìn)實(shí)施例中，共振板5由非壓電材料制成，例如由鋼、陶瓷、金屬-陶瓷、單晶體或類似材料構(gòu)成。其中，聲學(xué)振動(dòng)發(fā)生器6被構(gòu)造為與板5剛性連接的壓電元件。壓電板28或盤29可以被用作這樣的發(fā)生器，其中電極7和8相應(yīng)地位于其表面上(參見(jiàn)圖10)。
圖11示出槽12或軌30的替換方式。其中，槽12可以具有圓形或三角形的截面輪廓(位置31和32)。軌30也可以具有圓形、三角形或方形的輪廓(位置33、34、35)。
根據(jù)圖12，按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)例如用于調(diào)整位于支架37中的物鏡36。
圖13公開了按照自調(diào)節(jié)發(fā)生器的原理構(gòu)造的電激勵(lì)源18的一種可能的改進(jìn)電路。要驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)用附圖標(biāo)記38表示。此外，還設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)19、適配器39、電流轉(zhuǎn)換開關(guān)40、電流源41、驅(qū)動(dòng)器42、反饋元件43、濾波器44、相移器45和切斷裝置46。
下面解釋電動(dòng)機(jī)的工作模式。在將電動(dòng)機(jī)連接到電激勵(lì)源18上(參見(jiàn)圖2)時(shí)，為發(fā)生器6的電極7或8提供交流電壓，也就是提供對(duì)應(yīng)于振蕩器1的工作頻率Fa的頻率。
在頻率Fa下，在振蕩器1中激勵(lì)非對(duì)稱的空間駐波，該空間波根據(jù)振蕩器的長(zhǎng)度L可以對(duì)應(yīng)于一階、二階或更高階。所激勵(lì)的駐波的階數(shù)對(duì)應(yīng)于振幅曲線的最大值的數(shù)量。
因此，一階駐波具有一個(gè)最大值(參見(jiàn)圖5、6)，二階駐波具有兩個(gè)最大值，三階駐波具有3個(gè)最大值，依次類推。
工作頻率Fa對(duì)應(yīng)于板5對(duì)于該非對(duì)稱駐波的諧振頻率，并取決于該板的尺寸和材料特性。
工作頻率Fa的值可以由關(guān)系式Fa＝m·N/L來(lái)確定，其中L是板長(zhǎng)度，N是所使用的駐波類型的頻率常數(shù)，m是波的階數(shù)(m＝1，2，3等)。
因此，例如，對(duì)于一階波(m＝1)以及對(duì)于由PI Ceramic GmbH公司生產(chǎn)的壓電材料PIC181所制成的板5，頻率常數(shù)是N＝39600kHz·mm，即對(duì)于板長(zhǎng)度L＝10mm，F(xiàn)a＝396kHz，對(duì)于L＝20mm，F(xiàn)a＝198kHz，對(duì)于L＝30mm，F(xiàn)a＝132kHz。
當(dāng)在振蕩器1中激勵(lì)非對(duì)稱空間駐波時(shí)(參見(jiàn)圖5)，摩擦面13的位于板5的縱向窄面11上的點(diǎn)23沿著運(yùn)動(dòng)路徑22振動(dòng)(參見(jiàn)圖6)。這些點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑是根據(jù)位置而不同地向縱向窄面的表面傾斜的直線。非對(duì)稱駐波的特有特征是這些線22(點(diǎn)的振蕩路徑)在板5的中心區(qū)域中優(yōu)選為相同的傾斜。對(duì)于圖5和圖6所示的一階駐波，這些線具有背離發(fā)生器6的傾斜。
這些點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑的優(yōu)選傾斜導(dǎo)致力Fd的產(chǎn)生，力Fd同樣在運(yùn)動(dòng)路徑22的優(yōu)選傾斜的方向上定向。該力是由于摩擦面13的所有點(diǎn)相對(duì)于摩擦元件16施加力而產(chǎn)生的。力Fs作用在摩擦元件16上，并且使得運(yùn)動(dòng)元件4在該力的作用方向上移動(dòng)。
通過(guò)借助于轉(zhuǎn)換開關(guān)19(圖2)將激勵(lì)源18從一個(gè)發(fā)生器6切換到另一發(fā)生器，可以以相對(duì)的定向改變運(yùn)動(dòng)路徑22的傾斜方向，這導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)元件的反向運(yùn)動(dòng)。
在激勵(lì)一階非對(duì)稱空間駐波的超聲電動(dòng)機(jī)中(圖1、3、12)，運(yùn)動(dòng)元件4的行程長(zhǎng)度被限制為0.3L到0.4L。調(diào)整范圍的長(zhǎng)度取決于摩擦元件16的長(zhǎng)度，并且在最大極限情況下大致為0.5L。在更高波階下激勵(lì)的電動(dòng)機(jī)(圖4、8、9)中，調(diào)整范圍可以達(dá)到0.7L。在這些電動(dòng)機(jī)中，摩擦元件16的長(zhǎng)度不小于兩個(gè)振動(dòng)最大值24之間的間隔。在這種情況下，兩個(gè)或更多最大值被摩擦元件覆蓋，這就沿板5的整個(gè)長(zhǎng)度產(chǎn)生足夠均勻的驅(qū)動(dòng)力。
按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)的電激勵(lì)源18可以產(chǎn)生具有固定頻率的交流電壓來(lái)激勵(lì)電動(dòng)機(jī)，或者也可以被實(shí)現(xiàn)為自調(diào)節(jié)發(fā)生器(自動(dòng)發(fā)生器)18，其中自動(dòng)發(fā)生器的頻率由振蕩器1預(yù)給定。這種激勵(lì)源的框圖變體在圖13中示出。
所示的電路表示電流反饋的自調(diào)節(jié)發(fā)生器，其中電流通過(guò)電極7、8傳導(dǎo)。其中，為了將電路的激勵(lì)頻率保持在振蕩器1的工作頻率Fa上，使用振蕩器上激勵(lì)電壓和流過(guò)振蕩器的電流之間的相位關(guān)系。在振蕩器諧振頻率Fa、即在其上激勵(lì)非對(duì)稱駐波的頻率上，該關(guān)系具有零相移。
在為振蕩器1的電極7、8施加激勵(lì)電壓時(shí)，電壓在反饋元件43上下降，其中該電壓相對(duì)于流過(guò)振蕩器的電流偏移-90°的角度。該電壓降用作反饋信號(hào)。反饋信號(hào)被傳遞到濾波器44，其中借助于相移器進(jìn)行相位旋轉(zhuǎn)，使得回路的整個(gè)相移在工作頻率Fa的范圍內(nèi)達(dá)到零度值。在借助于驅(qū)動(dòng)器42的放大之后，反饋電壓被提供在電流開關(guān)40的功率晶體管上用于控制。電流開關(guān)40將流過(guò)電流源39的電流在地和適配器之間切換。
除了對(duì)反饋電壓進(jìn)行濾波的任務(wù)之外，帶通濾波器44還具有限制電路的頻率帶寬的功能，使得在大于1的放大系數(shù)的范圍內(nèi)不出現(xiàn)其它相位過(guò)零點(diǎn)。因此，系統(tǒng)只在工作頻率Fa上振蕩，因?yàn)橹挥袑?duì)于該頻率，整個(gè)系統(tǒng)的振蕩條件才被滿足。
可以通過(guò)中斷電源電壓E或通過(guò)操作切斷裝置46來(lái)實(shí)現(xiàn)切斷。在后一種情況下，反饋回路被短接，從而省去了電路的自激勵(lì)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)可以將結(jié)構(gòu)尺寸降低1.5至2倍。電動(dòng)機(jī)具有非常簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且可以不使用球支承。與現(xiàn)有技術(shù)的電動(dòng)機(jī)相比，利用按照本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)，在相同功能的情況下激勵(lì)電壓的幅度小3到4倍，從而產(chǎn)生更高的效率，即改善了效率。
權(quán)利要求
1.一種線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)，具有與板狀的矩形共振板摩擦接觸的運(yùn)動(dòng)元件以及設(shè)置在所述共振板的縱向?qū)捗嫔嫌糜诋a(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的電極，其中通過(guò)所述共振板的至少一個(gè)縱向窄面實(shí)現(xiàn)摩擦面，其特征在于，用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器相對(duì)于對(duì)稱地橫切所述共振板的平面非對(duì)稱地設(shè)置，并包括兩個(gè)相對(duì)的電極，所述電極在被激勵(lì)時(shí)產(chǎn)生非對(duì)稱的空間駐波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在對(duì)稱橫切平面的兩側(cè)設(shè)置用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器，其中分開控制所述發(fā)生器，以使所述運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)方向反向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述發(fā)生器具有公用的背電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，至少一個(gè)縱向窄面包括導(dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к墶?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述導(dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к壘哂心湍p涂層或由這樣的耐磨損材料制成。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)元件被構(gòu)造為機(jī)械地連接到所述縱向窄面的彈簧夾。
7.根據(jù)權(quán)利要求4和6所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述彈簧夾是U形或V形，其中自由腳支撐摩擦元件，并且所述摩擦元件具有與所述導(dǎo)溝、導(dǎo)槽或?qū)к壷兄换パa(bǔ)的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述彈簧夾的腳包括被構(gòu)造為用于待移動(dòng)元件、尤其用于透鏡的支架的固定區(qū)域或固定段。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述共振板由單塊壓電體制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的壓電電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述共振板由非壓電材料制成，其中用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器機(jī)械地與所述共振板剛性連接。
11.一種用于電運(yùn)行按照上述權(quán)利要求至少之一的特征的線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)的方法，其特征在于，激勵(lì)源被構(gòu)造為具有固定工作頻率的電流反饋?zhàn)哉{(diào)節(jié)發(fā)生器，其中所述工作頻率由壓電振蕩器的激勵(lì)非對(duì)稱空間駐波的諧振頻率預(yù)先給定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種線性超聲壓電電動(dòng)機(jī)，包括與板狀的矩形共振板摩擦接觸的移動(dòng)元件，其中摩擦面由共振板的至少一個(gè)縱向窄面來(lái)實(shí)現(xiàn)，還包括設(shè)置在共振板的縱向?qū)捗嫔嫌糜诋a(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的電極。按照本發(fā)明，用于產(chǎn)生聲學(xué)振動(dòng)的發(fā)生器相對(duì)于對(duì)稱地橫切共振板的平面非對(duì)稱地設(shè)置，并包括兩個(gè)相對(duì)的電極，它們?cè)谑艿郊?lì)時(shí)產(chǎn)生非對(duì)稱的空間駐波。
文檔編號(hào)H01L41/09GK101019246SQ200580029560
公開日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月3日
發(fā)明者沃拉迪米爾·韋什紐斯基, 阿里克斯·韋什紐斯基 申請(qǐng)人:物理設(shè)備(Pi)兩合公司