[发明专利]超声谐振马达

说明书

一种超声机电定子(10)包括：两个振动主体(20)；联结件部件(30)，其沿着连接方向(X)连接两个振动主体；以及定子支承件。振动主体中的各个包括相应的机电元件(23)，并且构造成在交变电压施加到机电元件时沿弯曲方向(Z)执行弯曲振动。联结件部件具有旨在用于接触将移动的主体的表面的接触部分(34)。联结件部件具有连接到振动主体的相应的机械联结件连接部分(32)。振动主体中的各个通过相应的振动主体的沿横向于连接方向和弯曲方向两者的方向的至少一侧上的至少两个附接突出部(12)而机械地附接到定子支承件。还公开了一种具有这样的超声机电定子的超声机电马达(1)。

技术领域

所提出的技术总体上涉及机电马达，并且特别地涉及利用包括机电材料、在超声区域中振动的振动元件的机电马达和用于驱动这样的马达的方法。

背景技术

机电驱动元件在现有技术中已用于许多类型的微型马达应用。这些马达中的大部分基于机电驱动元件的超声操作。机电材料的典型的示例是压电材料、电致伸缩材料以及反铁电材料，并且，这些材料可为单晶以及多晶或非晶的。

压电材料由于触发压电效应的相对简单性而被普遍使用。许多不同的设计是可用的。在PiezoWave^®马达中，压电杆处于谐振状态。杆上的驱动垫与将移动的主体接触，并且，驱动垫的运动转变成相对于将移动的主体的移动动作。这是已在许多类型的应用中有利地使用的紧凑的解决方案。然而，该方法的一个微小缺陷是，马达在压电元件可处置的预载荷的量上受限。太高的预载荷将增加使元件断裂的风险。这可限制可用的输出力。

在所公布的国际专利申请WO2004/112232和WO2005/031888 A1中，公开了包括通过刚性较小的部分而形成金属板的振动的压电元件的马达。该连接部分因而作为谐振器之间的联结件而工作，并且可通过适当的设计而承受高预载荷，而不涉及压电元件。

例如，如在US 2011/0025169 A1、CN 203039613 U或US 8013496 B2中公开的，还存在使用振动元件之间的联结件的许多其它设计。

压电元件可处于相移振动状态，这些相移振动用于使得中心联结件区段具有椭圆形轨迹。然而，沿驱动方向和提升方向两者的该轨迹的幅度以及联结件可通过其而驱动主体的力典型地受到许多不同的设计和/或操作参数的影响。已难以找到可再现、稳健且可控制并且同时提供高力或高速度或低功耗的构造。

发明内容

总体目标是改进在振动主体之间具有联结件的超声机电马达的操作的稳健性。

上文中的目标通过根据独立权利要求的方法和设备而实现。优选实施例在从属权利要求中限定。

总体而言，在第一方面，一种超声机电定子包括：两个振动主体；联结件部件，其沿着连接方向连接两个振动主体；以及定子支承件。振动主体中的各个包括相应的机电元件。振动主体中的各个构造成在交变电压施加到相应的机电元件时沿横向于连接方向的弯曲方向执行弯曲振动。联结件部件具有旨在用于接触将移动的主体的表面的接触部分。联结件部件具有沿连接方向连接到振动主体的相应的机械联结件连接部分。机械联结件连接部分是联结件部件的仅有的附接到超声机电定子的任何其它部分的机械附接部。联结件部件和两个振动主体一起构成振动组件。振动主体中的各个通过相应的振动主体的沿横向于连接方向和弯曲方向两者的方向的至少一侧上的至少两个附接突出部而机械地附接到定子支承件。附接突出部沿横向于连接方向和弯曲方向两者的方向设置，由此阻碍振动主体沿横向于连接方向和弯曲方向两者的方向的机械平移。

在第二方面，一种超声机电马达包括根据第一方面的超声机电定子。超声机电马达进一步包括将移动的主体、用于提供法向力的装置以及电压供应装置。将移动的主体布置有抵靠联结件部件的接触部分的接触表面。用于提供法向力的装置构造成用于在将移动的主体与超声机电定子之间提供法向力。电压供应装置构造成独立地并且可控制地将电压提供给两个振动主体。