[发明专利]机电定子、马达和用于驱动机电马达的方法

说明书

一种机电定子(2)包括促动器区段(20)、支承区段(40)和弹簧区段(60)。弹性材料连续板(5)构成这些区段中的每个的至少一部分。促动器区段包括振动体(30)和移动本体相互作用部分(22)。振动体包括附接到弹性材料连续板的一部分的机电体积(329)。当向机电体积施加交流电压时，振动体引起弯曲振动。支承区段附接在促动器区段与弹簧区段之间。弹簧区段将支承区段与至少一个固定点(62)连接。弹簧区段是弹性的，带有弹簧常数，允许在固定点位移时沿振动方向提供法向力。还公开一种机电马达和一种操作此类机电马达的方法。

技术领域

所提出的技术总体上涉及机电马达，且特别地涉及采用包括机电材料的振动元件(在超声区域中振动)的机电马达和用于驱动此类马达的方法。

背景技术

机电驱动元件在现有技术中用于许多类型的微型马达应用。这些马达的大部分基于机电驱动元件的超声操作。机电材料的典型示例为压电、电致伸缩和反铁电材料，且这些材料可为单晶的以及多晶的或非晶的。

由于压电效应激活方面相对简单，压电材料使用普遍。许多不同的设计可用。在马达中，使压电杆处于共振。杆上的驱动垫与待移动本体接触，且驱动垫的运动传递为相对于待移动本体的移动动作。这是紧凑的解决方案，其有利地用于许多类型的应用中。

在公布的国际专利申请WO2004/112232和WO2005/031888 A1中，公开包括压电元件的马达，该压电元件通过不太刚性的部分产生金属板的振动。该连接部分因此用作共振器之间的连杆，且可在不包括压电元件的情况下通过适当设计来承受高的预载。

对于这些类型的马达中的许多，共同的是，定子的触点在闭环中反复移动。典型地，如果允许触点在没有外部相互作用的情况下移动，环路对应于接近椭圆形路径的路径。然而，移动触点与待移动本体之间的相互作用产生总体运动。在环路的一部分期间，触点与待移动本体机械接触且与本体相互作用以实现其要求的运动。在环路的另一部分期间，替代地，触点无机械接触，且从而可“复位”以准备新的驱动接触。为了使此类驱动方案可操作，必须在定子与待移动本体之间提供法向力。该法向力使定子压靠待移动本体。如果施加适当的法向力，触点的运动典型地非常快，且定子的惯性允许触点暂时从待移动本体的表面完全去除。过高或过低的施加的法向力典型地给出非最佳的操作。因此要求选择适当的明确限定的法向力以便实现有效的运动。

压电马达通常用于对提供法向力的装置进行进一步限制的微型化系统中。

发明内容

总体的目标在于提供机电马达和其操作方法，其允许在有限的空间内使用明确限定的法向力。上文目标通过根据独立权利要求的方法和装置来实现。优选实施例限定在从属权利要求中。总体上来说，在第一方面，机电定子包括促动器区段、支承区段和弹簧区段。弹性材料连续板构成促动器区段的至少一部分、支承区段的至少一部分和弹簧区段的至少一部分。促动器区段包括振动组件，该振动组件包括至少一个振动体和移动本体相互作用部分。振动体包括附接到弹性材料连续板的一部分的机电体积，其中当向该机电体积施加交流电压时，振动体布置成用于沿与弹性材料连续板的平面横向的振动方向引起弯曲振动。支承区段附接在促动器区段与弹簧区段之间。支承区段经由弹簧区段与至少一个固定点连接。关于固定点相对于弹簧区段与支承区段之间的连接点沿振动方向的位移，弹簧区段是弹性的，带有弹簧常数，从而允许在固定点沿振动方向位移时对移动本体相互作用部分沿振动方向提供法向力。

在第二方面，一种机电马达包括根据第一方面的机电定子、待移动本体，以及布置成向所述振动体的机电体积供应交流电压的电压供应部。