[发明专利]超声致动器

说明书

本发明涉及一种超声致动器，所述超声致动器由极化压电材料采用单层或多层扁平矩形板的形式制成，所述扁平矩形板具有就表面面积而言最大的两个主面、接合所述主面的至少四个侧面、以及由所述主面之间在其表面法线方向上的距离所定义的厚度T，并且其中，在一个主面和另一个相反主面两者上，至少一个层分别包括相反安排并且通过对角分离区分离开的两个三角形电极，所述一个主面上的所述电极相对于所述另一个主面的所述电极偏移90°。根据本发明的超声致动器的特征在于，在所述侧面中的至少一个侧面上存在被设计为接触有待由所述超声致动器驱动的至少一个元件的两个相互间隔的摩擦元件。

本发明涉及一种超声致动器以及一种用于操作这种超声致动器的方法。

DE102009049719A1已经公开了一种通用超声致动器。对该超声致动器进行配置，其方式为使得由此可以实现所谓的粘滑驱动，即，一种粘滞阶段和滑移阶段永久性交替的驱动。在粘滞阶段期间(其中，由于现有的摩擦接触，待驱动元件连同被安排在超声致动器上的摩擦元件一起被移动)，在由摩擦元件的移动所定义的方向上存在所述待驱动元件的实际位移或移动。在随后的滑移阶段，摩擦元件在与粘滞阶段期间的移动方向基本相反的方向上进行移动。由于这种向后移动在粘滞阶段期间发生地明显快于向前移动，因此待驱动元件由于其惯性只能在非常受限的程度上跟随这种快速移动，并且因此，在滑移阶段期间，待驱动元件在与驱动方向相反的方向上只有很小的移动。

在从现有技术中已知的超声致动器中，一个摩擦元件或多个摩擦元件被安排在主表面之一上，所述主表面就表面面积而言是最大的，并且因此，在由于适当的电致动而导致超声致动器形变(其中，所述形变基本上发生在板状超声致动器的平面中)的情况下，所述摩擦元件或所述多个摩擦元件基本上平行于相应的主表面移动。以此方式，相应的粘滑驱动在从现有技术中已知的超声致动器中是可实现的，在所述粘滑驱动中，摩擦元件必须在基本上平行于待驱动元件表面的方向上进行移动。

然而，粘滑驱动由于其原理而具有一些缺点。在本上下文中，首先应当被列出的是待驱动元件在滑移阶段期间的上述移动，所述移动与实际驱动方向相反，并且因此是寄生的。另一个缺点在于相对较低的驱动力。

因此，本发明的目的是提供一种超声致动器，通过所述超声致动器，关于从现有技术中已知的超声致动器可以实现更有效的驱动。

这一目标是通过如下所述的超声致动器来实现的，其后描述的其他超声致动器至少包括有利配置和发展。

因而，超声致动器被当做一个起始点，所述超声致动器由极化压电材料采用单层或多层扁平矩形板的形式制成，所述扁平矩形板具有就表面面积而言最大的两个主表面以及将所述主表面彼此连接的至少四个侧表面。此超声致动器的厚度T由主表面之间的法线距离来定义。在一个主表面和与其相反安排的另一个主表面两者上，超声致动器的至少一个层分别包括两个彼此相反安排的三角形电极，所述电极通过对角延伸的分离区彼此间隔开。术语“彼此相反安排”在本上下文中应当被理解为意指在电极所在的平面中彼此相反安排。一个主表面的这两个电极被安排成与另一个主表面的这两个电极偏移90°。根据本发明的超声致动器的特征在于，被彼此间隔开并且被提供用于接触有待由超声致动器驱动的至少一个元件的两个摩擦元件被安排在所述侧表面中的至少一个侧表面上。

当仅向安排在其中一个主表面上的电极施加电压时，在超声致动器中生成声学形变驻波的第二模式，所述驻波沿着另一个、相反主表面的分离区传播，其中，声学形变驻波的传播使得安排在其中一个侧表面上的这两个摩擦元件进行移动(尤其是椭圆形移动)，适合于驱动可以与摩擦元件接触的待驱动元件。通过摩擦元件的这种(驱动)移动完成了驱动，其中，没有待驱动元件的寄生移动。

如果摩擦元件各自被安排在侧表面的与相邻侧表面邻接的区域内，则可能是有利的。

如果摩擦元件以其与相邻侧表面齐平端接的方式被安排在所述侧表面上，则同样可能是有利的。

如果超声致动器总体上具有被安排在相反侧表面上的四个摩擦元件，则同样可能是有利的。