[发明专利]压电元件、用于振荡波马达的定子、振荡波马达、驱动控制系统、光学装置和制造用于振荡波马达的定子的方法

说明书

技术领域

本发明一般而言涉及压电元件、用于振荡波马达的定子、振荡波马达、驱动控制系统、光学装置和制造用于振荡波马达的定子的方法。具体而言，本发明涉及用于诸如振荡马达的振荡类型致动器的驱动控制系统，其中机电能量转换元件被用来振荡振动构件中的振动并且结果振荡能量被用来生成驱动力。

背景技术

振荡类型(振荡波)致动器包括响应于施加到诸如压电元件的机电能量转换元件的电信号，诸如AC电压，而振荡环形、扁平椭圆形或者杆状弹性构件中的驱动振动的振荡器。迄今为止所提出的振荡类型致动器的例子是振荡波马达，其中振荡器相对于与振荡器压力接触的弹性构件而移动。

环形振荡波马达的一般结构在以下作为例子来描述。

环形振荡波马达包括具有内直径和外直径的压电材料，使得整个周界等于特定波长λ的整数倍。多个电极部署在压电材料的一个表面上并且公共电极部署在压电材料的另一个表面上以构成压电元件。

这多个电极包括两个驱动相电极、检测相电极以及非驱动相电极。相反方向的电场以λ/2的节距交替施加到压电材料的相应驱动相电极部分，以进行极化处理。从而，压电材料关于相同方向的电场的伸缩极性每λ/2节距就反转。两个驱动相电极被等于λ/4的奇数倍的距离彼此隔开。通常，非驱动相电极在这个间隙部分中形成，以防止这个部分中的压电材料振动，并且经由短路导线等等与公共电极短路。

检测相电极是用于检测压电材料的振动状态的电极。在检测相电极部分中的压电材料中生成的应变被转换成对应于压电材料的压电常数的电信号并且输出到检测相电极。

定子可以通过把用于输入和输出电力的导线连接到这个压电元件并且把由弹性材料组成的膜片接合到压电元件而形成。当AC电压施加到定子的其中一个驱动相电极时，具有波长λ的驻波在膜片的整个周界中发生。当AC电压只施加到另一驱动相时，驻波以相似的方式发生，但是驻波的位置在圆周中关于早先提到的驻波旋转移动λ/4。

环形振荡波马达可以通过使环形弹性构件与跟膜片相对的定子的表面压力接触而形成，使得环形弹性构件可以充当转子。

另一种类型的振荡波马达是其中电极和膜片附连到环形压电材料的内和外侧并且转子与压电材料的内或外侧压力接触的振荡波马达。这种类型的马达可以被由于压电材料的伸缩(振动)造成的转子的旋转驱动。

当具有相同频率和π/4时间相位差的AC电压施加到振荡波马达的相应驱动相电极时，驻波变成组合的，并且在圆周方向上行进的弯曲振动的行波(波长λ)在膜片中发生。

在这个过程中，位于膜片的转子侧上的点经历一类椭圆运动并且转子由于来自膜片的摩擦力而在圆周方向旋转。旋转方向可以通过在正和负之间切换施加到相应驱动相电极的AC电压之间的相位差而反转。

能够控制旋转速度的驱动控制系统可以通过把控制电路连接到振荡波马达而形成。控制电路包括比较相位并且输出对应于比较结果的电压值的相位比较器。

当振荡波马达被驱动时，连同施加到驱动相电极的电信号一起，从检测相电极输出的电信号输入到相位比较器。相位比较器输出相位差，使得来自共振状态的偏差度可以被检测。数据被用来确定施加到驱动相电极的电信号并且生成期望的行波，使得转子的旋转速度可以被控制。

但是，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。从而，例如，在PTL 1中公开的振荡波马达控制系统在检测相电极与相位比较器之间提供了把电压减小到逻辑电平的机制(降压电路)。

引用列表

专利文献

PTL 1日本专利特许公开No.62-85684

发明内容

技术问题

近年来，诸如电磁马达的马达面临对零件尺寸减小和成本降低的增大需求。从而，振荡波马达也需要使用更少的零件，诸如降压电路。

本发明通过提供能够相对于用于驱动的输入电压减小用于检测的输出电压的压电元件来解决这种挑战，而不需要检测相电极与相位比较器之间的降压电路，这种降压电路在相关领域中是必需的。还提供了包括压电元件的用于振荡波马达的定子、振荡波马达以及振荡波马达驱动控制系统。

对问题的解决办法