CN101297470A

CN101297470A - 机电波动装置

Info

Publication number: CN101297470A
Application number: CNA2006800398826A
Authority: CN
Inventors: H·埃利斯加德; E·约翰森; T·奥利森; H·安德森; M·H·汉森
Original assignee: UP10 APS
Current assignee: PCB Motor ApS
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2009514491A; EP1941608A2; US20080309193A1; KR20080074906A; HK1122408A1; US7723900B2; JP5265370B2; WO2007048412A3; KR101353273B1; CN101297470B; WO2007048412A2; EP1941608B1

Abstract

本发明涉及通过摩擦力使机械部件运动的机电波动装置，还涉及包括一个或多个波动装置的马达和设计及制造该机电波动装置的方法。按照本发明，提供一种机电波动装置(1)，它包括基体(2)，用于传播机械波和通过该基体容纳的导体(4、6、8)传送电气信号，设置在基体上用于产生机械波的若干致动器(10a、10b、10c、10d)，每个致动器与基体的各组导体相连用于接受由该组导体传送的激励信号，从而使各致动器响应激励信号在基体中产生沿着预定的传播路径传播的机械波。

Description

机电波动装置

技术领域

本发明涉及通过摩擦力使机械部件运动的机电波动装置以及设计和制造该机电波动装置的方法。

背景技术

现有的常规超声行波马达是针对高科技的应用领域，已经优先考虑这些马达的很多特殊的特性(如在低速下用高扭矩直接驱动、与尺寸无关的功效、大的功率对重量比、无声驱动等)，而将要求生产成本低放在次要位置。在行波马达中定子通常的设计包括附连在金属托板上的单个压电陶瓷元件，其中将陶瓷元件机加工成与定子相同的形状，如环形的转动马达。这就导致很高的生产成本和材料成本。

发明内容

按照本发明，提供一种机电波动装置，它包括：

基体，用于传播机械波和用于通过在该基体上装设的导体传送电信号；

设置在该基体上用于产生机械波的若干致动器，每个致动器被连接在基体的各个导体组上用于接受由该组导体传送的激励信号；其中，所述的致动器响应激励信号沿着预定的传播路径产生在基体中传播的机械波。

本发明的一个重要优点是机电波动装置具有组合式部件结构，其中相同的部件可以用在几个不同的实施例中。例如，该装置的致动器可以是标准的和低成本的部件，它的数量和位置很容易适合各种特殊应用的需要。

本发明另一个优点是在制造该装置时可以使用常规的和低成本的生产方法和部件。例如，可以用装设了该装置的导体和机械波载体的印刷电路板(PCB)构造成该基体，和将该生产结合到电子工业的标准生产方法中。

优选地，使该机电波动装置在超声波频率范围内工作，因而达到该装置的无声操作。因而，按照实际的要求和在超声波频率范围内操作的要求选择基体的外形尺寸和材料。基体的材料可以是常规的复合材料，如玻璃/环氧树脂、或陶瓷，如用于印刷电路板的氧化铝。先进的复合材料，如碳/环氧树脂、或金属合金。

该基体可以构成围绕轴的几何对称的闭合回路。例如，在家居设备和类似尺寸的工业设备中，该基体可以是圆筒或环状的圆盘，其外径尺R的范围从约2mm到约100mm，如从4mm到40mm，如约10mm。圆筒的高度或环状圆盘的宽度其范围可从约2mm到约50mm，如从约4mm到约20mm，如约5mm。圆筒的壁厚或环状圆盘的厚度其范围可从约0.2mm到约10mm，如约0.5mm到约5mm，如约1.5mm。

在另一个实施例中，该基体可以构成围绕轴几何不对称的闭合回路。行波的波长优选小于波传播路径的最小曲率半径，如小于最小曲率半径的数量级是。例如，在家居设备和类似尺寸的工业设备中，基体可以是有椭圆形横截面的筒体或椭圆形环状的圆盘，其长轴的长度范围从约2mm到约100mm，如从4mm到40mm，如约10mm。筒体的高度或环状圆盘的厚度的范围可从约0.2mm到约10mm，如从约0.5mm到约5mm，如约1.5mm。

在另一实施例中，该基体可以是从第一端伸展到第二端的开口回路，例如线性伸展的基体。基体的各端造成行波的反射。为了提供吸收的边界条件，通过适当控制定位在各端的致动器可以压制反射。行波的波长优选小于波传播路径的最小曲率半径，如小于最小曲率半径的数量级是优选的。例如，在家居设备和类似尺寸的工业设备中，在第一端和第二端之间的距离范围可从约5mm到约500mm，如从约20mm到约250mm，优选地从约40mm到约100mm，如约70mm。

还可以设想更大的各种实施例，如用于大尺寸的各种应用中，例如风动涡轮机、起重机、飞机、等。

为了传送电信号到若干致动器，该基体包括若干导体。每个导体可以是嵌入到基体的一个或多个表面上和/或与该基体成一整体。该基体可以装设用于将各个信号传导到每个致动器的导体，或者用于传导各种信号到不同组致动器的导体。优选地，该基体包括第一、第二和第三导体。每个导体可以连接到一个或多个致动器。第一导体可以传导第一电信号用于激励至少一个致动器。第二导体可以传导第二电信号用于激励与第二导体连接的致动器。第三导体可以传导第三电信号(例如共同的接地信号)，用于与第三导体连接的各致动器。

所述若干致动器可以是压电陶瓷致动器，或磁约束(magneto-restrictive)致动器。可以组合不同类型的致动器。考虑到低成本，该若干致动器优选地包括若干单层压电致动器，也可以采用多层的压电致动器。

各致动器可以有任何合适的形状和尺寸，如大体是箱形，其有沿着极化方向的边的长度从约0.2mm到约10mm，如从约0.5mm到约5mm，从约0.7mm到约2mm，优选地约1mm。还有，各致动器可以有垂直于极化方向的宽度从约0.2mm到约10mm，如从约0.5mm到约5mm，从约0.7mm到约2mm，优选地约1mm。还有，各致动器可以有垂直于极化方向的高度从约0.1mm到约5mm，如从约0.2mm到约2mm，优选地约0.5mm。

优选地，将所述若干致动器的每一个设置在该基体的第一表面。但是，也可将所述若干致动器的一个或多个设置在该基体的第二表面上，如可将一半致动器设置在第一表面上和可将另一半致动器设置在该基体的第二表面上。

机电波动装置可以包括若干致动器，例如4、8、12、16、20、24、32、36、42、48、96、192或更多的致动器。优选地，致动器的数目P有下列公式给定：

P≥4n

式中n是波数等于沿着传播路径行波波长数。计算致动器数目的公式是从优选的设计推导出来的，其中第一组致动器有一个或多个致动器的2n个子组，沿着传播路径设置，其相互的距离为行波的一半波长，从而二个相邻的子组将设置在行波的每个波长的两个波腹处，是在一个振动周期的两个时刻。第二组致动器有一个或多个致动器的2n个子组，沿着传播路径与第一组致动器的各个子组相距1/4波长设置。优选地，二个致动器或一对致动器构成致动器的一个子组。但是，1个、3个、4个或更多个致动器可以组成致动器的一个子组。在优选的实施例中，由P＝4nk给出致动器的数目P，式中k≥1是致动器子组中致动器的数目，例如K＝2，和n是波数，如n＝3、6。优选地，这样选择波数n，使机电波动装置在超声波频率范围内工作。优选地，波数n≥3，如n＝3、4、5、6、7、8或更多和可以按照基体的尺寸和/或所需的操作参数进行选择。

沿着行波的传播路径在2n个波腹中的每一个有一子组致动器就确保了由第一和第二组致动器产生仅具有波数n的波动。因此，使激励出多重模式的风险最小。

在优选的实施例中，将第一组致动器连接在传导有第一振幅、频率、相位的第一振动电信号的第一导体，并连接到构成公共接地的第三导体上。还有，将第二组致动器连接在传导有第二振幅、频率、相位的第二振电动信号的第二导体，并连接到构成公共接地的第三导体上。优选地，第一和第二振幅和频率是相同的，而第一和第二相位互相偏移π/2，对应于公共的角频率乘以行波移动1/4波长所需的时间。

在另一个实施例中，其中第一和第二组致动器在基体上相互之间的距离不等于1/4波长，因而可对第一和第二导体传导的第一和第二电信号之间的相位差进行调节。

优选地，给定第一和第二导体上电信号的频率接近于所要的基体模式的固有频率，从而利用机械共振的放大作用。

在优选的实施例中，设置在基体同一表面上的第一和第二组致动器的2n个子组的极化是这样设置，使子组极化，这些子组互相配合产生具有所需波数n的行波。在另一个实施例中，其中各子组不是设置在基体的同一表面上，可以相应地改变各致动器的极化。

波动装置可以包括第一组和第二组致动器。优选地，第一和第二组致动器都设置在基体的第一表面上。另外，波动装置可以包括第三组和第四组致动器，它们可以设置在基体的第二表面上。

在本发明的优选实施例中，将2nk个致动器(如k＝2和n＝3或n＝6)的第一和第二组都设置在基体的第一表面上。还有，可将2nk个致动器(如k＝2，和n＝3或n＝6)的第三组和第四组设置在基体的第二表面上。优选地，将第三组致动器设置在第一组致动器的对面并连接到第二和第三导体。优选地，将第四组致动器设置在第二组致动器的对面并连接到第一和第三导体。从而可以保证第一和第三组致动器在相同的波腹处一起作用，而第二和第四组致动器经行波1/4波长的移相于相同的波腹处起作用。

每个压电致动器可以包括第一和第二电极用于在压电致动器上建立电场。优选地，第一电极和第二电极基本垂直于在基体中产生的机械波的方向伸展。优选地，各个压电致动器的极化基本上平行于在基体中产生的机械振动的方向。因而，利用压电致动器d₃₃模式的最大压电效应来产生行波。

在本发明的另一个实施例中，将12个子组致动器布置成第一和第二组，第一组和第二组各有6个子组分布在环形基体的圆周方向上，每个子组有二个致动器。6个子组对应于n＝3的波数，这样第一和第二组致动器将产生沿基体的圆周方向的弯曲行波，在基体上有三个波节直径。优选地，给定在第一和第二导体上电信号的频率接近于有零波节圆m＝0的弯曲模式，从而使用(0，3)机械波。但是，按照本发明的波动装置可以适合载承采用任何合适的基体模式的机械波，例如圆形或环形基体的(m，n)弯曲模式，式中n≥2，可以使用如(0，3)、(0，4)、(0，5)、(0，6)、(1，3)、(1，4)、(1，5)或(1，6)，取决于如圆周传播路径的长度。

在马达中可以采用机电波动装置。因此，提供一种马达，它包括一个或多个按照本发明的机电波动装置和设置与基体操作接触的一个或多个机械部件，因而由于致动器产生的机械波，基体上接触表面的椭圆形运动使机械部件相对基体运动。优选地，机电波动装置是通过限定出接触区的若干基体上的齿与机械部件的操作接触，用于除去摩擦接触的磨屑，和增加运动的机械部件的速度。优选地，机械部件是沿着基体上机械波传播路径的至少一部分进行运动。

可以由任何合适的材料制造机械部件，例如金属，如铝、塑料、或塑料和玻璃或碳纤维的复合材料。

马达可以包括任何合适数目的机电波动装置。例如1、2、3、4、5或更多个机电波动装置。

在基体材料中可以形成若干齿，如通过研磨或蚀刻。在本发明的另一个实施例中，可将若干齿固定在基体上，如通过模制、低温焊接、粘接、高温焊、丝网印刷、沉积，等。该若干齿可由金属合金、陶瓷、或聚合物制成。在本发明还有一个实施例中，许多压电陶瓷致动器也起齿的作用与机械部件可操作地接触。

马达可以是转动的马达，包括一个或多个环形基体来传播圆周的机械波使一个或多个机械部件相对基体转动。机电波动装置可作为转动马达中的定子，而机械部件可作为转动马达中的转子。在另一个实施例中，机电波动装置的作用如转动马达中的转子，而机械部件的作用如转动马达中的定子。

该马达可以是线性马达，包括一个和多个用于传播基本为线性的机械波的基体，用来使一个和多个机械部件相对于该机体作线性运动。

该马达可以是曲线马达，包括一个或多个曲线状基体，用来沿着预定的传播路径来传播机械波，使一个或多个机械部件相对基体沿着至少部分的预定传播路径进行运动。

在本发明的一个实施例中，可以装设双面的转动马达。该马达可以包括按照本发明的机电波动装置，第一机械部件设置成与基体的第一表面可操作接触，如通过在第一表面上的致动器，第二机械部件设置成与第二表面操作接触，如通过第二表面上的致动器，由于致动器产生的机械波，基体每个表面上的接触表面的运动使机械部件相对基体转动。

在本发明的优选实施例中，装设堆叠的转动马达，包括若干如2、3、4、5、10或更多个机电波动装置，它们与一个或多个，如2、3、4、5、6、11或更多个机械部件进行操作接触。一个或多个机械部件可与二个机械波动装置操作接触和/或一个或多个机械波动装置可与二个机械部件操作接触。各机械部件由轴机械地连接。可以使用机械波动装置的压电致动器作为在机电波动装置和机械部件之间操作接触的齿。一个或多个盘形弹簧可以在这些接触中提供预加压。优选地，该马达有可转动地支承该轴的壳体。

按照本发明的机电波动装置可以是印刷电路板(PCB)的一部分。因此，提供一种包括按照本发明的机电波动装置的PCB。该PCB可以包括由PCB中至少一个开口形成的至少一个桥路，如2、3、4、5或多个桥路。该至少一个桥路可以容纳从PCB上不同电路来的到机电波动装置的至少一根导体。优选地，该至少一个桥路帮助减少或基本消除在该PCB的一部分机械振动，该PCB部分不构成机电波动装置的一部分。

该PCB可以包括驱动电路来驱动机电波动装置。优选地，该驱动电路适合驱动单层压电致动器。

该PCB还可包括控制电路来控制机电波动装置的特性和/或作用，如基于从波动装置来的反馈信号来控制驱动电路。

按照本发明，提供一种装设机电波动装置的方法，包括如下各步骤：

按照预定的传播路径确定传播机械波的基体的形状，

按照产生机械波的要求确定在基体上若干致动器的数目和位置，

在基体上装设导体使各致动器与各自的激励信号电气连接，和

将该若干致动器安装在基体上。

安装的步骤可以包括以预定的图案用机械手将该若干致动器装在基体上。

安装的步骤可以包括将该若干致动器固定在基体上。可用任何合适的方式将一组致动器固定在基体上，例如通过低温焊接、粘接、模制、高温焊、或丝网印刷。

附图说明

现在将参考附图进一步详细描述本发明，附图有，

图1示意表示按照本发明的机电波动装置一个实施例的正视图，

图2表示在图1中机电波动装置的后视图，

图3表示在图1中机电波动装置的透视图，

图4说明在图1中波动装置内机械波的传播，

图5说明在图1中波动装置内机械波的传播，

图6说明由机械波动装置移动的机械部件，

图7示出了包括按照本发明的机电波动装置的印刷电路板(PCB)，

图8示出了按照本发明的转动马达，

图9示出了按照本发明的机电波动装置的另一个实施例，

图10示出了按照本发明的马达的一个实施例，

图11示出了按照本发明的方法的一个实施例，

图12示出了包括按照本发明的机电波动装置的印刷电路板(PCB)的第一表面，

图13示出了在图12中印刷电路板的第二表面，

图14示出了按照本发明的转动马达的一个实施例，和

图15示出了按照本发明的转动马达的一个实施例。

具体实施方式

图1示意地说明按照本发明的机电波动装置的一个示范性实施例。波动装置1包括环形基体2，在图示实施例中基体是由如玻璃/环氧树脂复合物或氧化铝制成的印刷电路板，用于传播机械波和通过在基体2的第一表面12上装设的导体4、6、8传送电信号。第一导体4传导余弦信号，而第二导体6传导正弦信号，第三导体8构成公共接地信号连接到各个致动器10。

将压电致动器10装设在基体的第一表面12上使它们的电极垂直于基体的表面并连接到各自的导体4、6、8，如在图5中更详细表示的那样。

每个压电致动器进行表面瞬时的扩张和收缩，因而各压电致动器配合产生横向弯曲行波，沿着基体2圆周的延伸部传播。

致动器基本上均匀地围绕环形基体2分布。如下面进一步解释那样，装设24个压电致动器10并成对连接在基体2上用于在基体2中产生沿圆周的机械波。致动器10基本上是箱形的压电致动器，其长度1mm、宽度1mm、和高度0.5mm。可以选择压电致动器的形状使之单位体积有最大的效率。例如，当将电压致动器粘接在基体表面上时，压电致动器仅有邻近表面的部分能有效地产生传送给基体的应力，因此高度可以降低。还有，高度矮导致导致电极电容量小的下部，使驱动需求低。还有，非立方体的形状有利于周自动设备进行致动器的安装。为了改进致动器和基体之间的机械连接，在另一个实施例中(未表示)，可将压电致动器埋入到基体中，如通过模制、磨削等。

图2示意地表示在图1中表示的机电波动装置1的与第一表面12相反的第二表面14。第二导体6传导正弦信号，从第一表面12通过穿过板的孔19到第二表面14传送给压电致动器的各个电极。环形基体的内半径r约为5mm，环形基体的外半径R约为10mm，其厚度约为1.5mm。

图3是在图1和2中表示的机电波动装置1的透视图。将单层压电致动器10a、10b、10c、10d安装在基体2的第一表面12上。致动器10a、10b成对连接组成有6个致动器10a、10b对的第一组，和致动器10c、10d也成对连接组成有6个致动器10c、10d对的第二组。第一组致动器对中的致动器10a、10b具有连接在第一导体4的第一电极18和连接在第三导体8的第二电极16，而第二组致动器对中的致动器10c、10d具有连接在第二导体6的第一电极16和连接在第三导体8的第二电极18。第一和第二电极16、18在致动器各自相反的表面上垂直于基体的表面和垂直于行波传播的方向。

图4表示机械波沿着在图1中环形基体内的圆周形传播路径移动的圆周形凸出；为了说明的目的，波幅是放大的。第一导体4传导余弦信号vcos(ωt)，具有电压幅值v和角频率ω，第二导体6传导正弦信号vsin(ωt)，具有相同的电压幅值v和角频率ω，而第三导体8连接在接地信号(0)。第一组的6个压电致动器对10a、10b是这样极化，当第一导体4传导正的电信号到它们与第一导体相连的第一电极时，该6个压电致动器对之间带+号的三个致动器对膨胀，而该6个压电致动器对之间带-号的其他三个致动器对收缩。

因而第一组致动器10a、10b将激励起驻波，它在环形基体2中有三个波节直径(n＝3)，等价于在图4中圆周形凸出中的三个波节，优选地这样选择角频率ω，使之激励出具有零波节的圆的环形基体2的(0，3)余弦模式，由在环形基体2的任何给定点(r，θ)处的横向偏离所定义

W₁＝a(r，ω，v)cosωtcos3θ

式中a(r，ω，v)是驻波在半径r、角频率ω和电压幅值v的参数条件下的振幅。

第二组的6个压电致动器对10c、10d是这样极化，当第二导体6将正的电信号传导到它们与第二导体连接的第一电极时，在6个压电致动器它们之间带+号的致动器对膨胀，而在它们之间带-号的致动器对收缩。

同样，由于在第二导体6上的正弦信号第二组致动器10c、10d将激励起环形基体2的(0，3)正弦模式，由环形基体2的任何给定点(r，θ)处的横向偏离所定义：

W₂＝a(r，ω，v)sinωtsin3θ

激励的余弦和正弦驻波的振幅和相位基本上是相等的，因为装置1的机械结构基本上是围绕垂直于第一表面12伸展的转轴对称的。2个驻波通过按照下列方程式的叠加生成行波。

w＝w₁+w₂＝a(r，ω，v)cos(ωt)cos(3θ)+a(r，ω，v)sin(ωt)sin(3θ)

＝a(r，ω，v)cos(ωt-3θ)

它表示波是以速度ω/3向前行进。如果改变由第一导体传送的余弦信号的符号，或者改变由第二导体传送的正弦信号的符号，那么该波将沿着相反的方向移动。

图5表示图4的一部分；为了说明的目的放大了波的振幅。致动器10a、10b、10c、10d、10c、10d具有第一电极30、32、34、36、37、38和第二电极40、42、44、46、47、48。第一电极和第二电极基本上垂直于基体2中产生的机械波的方向伸展。第一组致动器对10a、10b的第一电极30、32、37、38连接在第一导体4，和第二组致动器对10c、10d的第一电极34、36连接在第二导体6。第二电极40、42、44、46、47、48都连接在第三导体8。箭头表示各个压电致动器的极化方向。致动器对的各致动器在相反的方向被极化，相互朝向的是+号，而离开的是-号。

图6表示圆周形的凸出，它说明圆形或环形机械部件50是与机械波动装置1的基体2的部分第二表面14以这样的方式可操作接触，使得由于致动器10产生的机械波接触表面52的椭圆形的运动通过摩擦力使机械部件50相对基体2转动。波的振幅出于说明目的被夸大了。在行波的波峰上接触点的最大圆周速度是

v_max＝laωn/r_c

式中l是从环形基体2的中间弯曲平面到接触表面52的距离，r_c是接触点的半径，在本发明中波数n＝3，而行波在半径r_c处的振幅a＝a(r_c，ω，v)。因而部件50的最大转动速度是

Ω_max＝laωn/r_c ²

因此通过调节角频率ω、电压幅值v和/或二个驻波之间的相位可以控制部件50的转速。

图7说明印刷电路板(PCB)100，它包括按照本发明机电波动装置101。PCB100包括由PCB中6个开口112形成的6个桥路110。一个或多个桥路110容纳一个或多个从PCB上不同电路到机电波动装置101的导体。桥路110的作用如振动隔离体，从而基本上防止机械波动装置101中的机械振动在PCB100的其它部分中传播，从而使波动装置101中的行波可以移动但对周围的PCB影响最小。

PCB包括用于驱动机电波动装置的驱动电路114和用于控制机电波动装置101的控制电路116，如根据从波动装置101来的一个或多个反馈信号控制驱动电路114。利用机电波动装置101的特殊应用的控制电子器件118也可以安装在PCB100上。在另一个实施例中，驱动电路114和/或控制电路116集成在应用电子线路中。

图8说明按照本发明转动马达200一个实施例的示意剖面图。机电波动装置201与机械部件203操作接触并转动机械部件203。上面与图1-5相联系描述的机电波动装置201具有基体202，基体有若干致动器210用于在基体202中产生行波。还有，在基体202中形成若干齿211。在机械部件203中装设粘弹性部件213，如O型圈，以便衰减在机械部件203中的振动。

图9说明按照本发明的机电波动装置301的另一个实施例，它类似于在图1-5中表示的实施例。在图1-5中表示的环形基体在这里由圆筒形集体302所代替。一般来说，圆筒形基体302的外直径在从约10mm到100mm的范围内，壁厚在从约0.5mm到约5mm的范围内，圆筒高度约为1mm到约10mm。二组6个致动器对310a、310b、310c、310d对称设置在圆筒的内表面312上并与图1-5中致动器对10a、10b、10c、10d相同地极化。因为由与图1-3中第一、第二、第三导体4、6、8相似的3个导体(未表示)传送给致动器所加的余弦和正弦电信号，二组致动器对产生沿圆周的径向弯曲行波(类似于在图4中表示的第1实施例的在基体2中沿圆周的横向弯曲行波)。

图10表示圆筒形波动装置301的示意剖面图，机械部件350的圆筒形内表面351以这样的方式与基体302的第二表面314的各部分进行操作接触，使之由于致动器310产生机械波，接触表面352的椭圆形运动通过摩擦力使机械部件350相对基体302转动。

图11说明按照本发明方法的一个实施例。在表示的实施例中，步骤A包括为了按照预定的传播路径传播机械波，确定基体的形状，步骤B包括按照沿着预定的传播路径产生机械行波，确定若干致动器的数目和位置，步骤C包括将电气连接致动器到各个激励信号的各导体装设在基体上，和步骤D包括将所述若干致动器安装在基体上。步骤D还包括用机器人以预定的方案将该若干致动器放置在基体上。还有，步骤D包括通过如低温焊接和/或粘接将该若干致动器固定在基体上。在按照本发明的方法的另一个实施例中，步骤A和步骤B是互相交换的。

图12和13分别说明印刷电路板(PCB)400的第一表面和第二表面，印刷电路板包括按照本发明的机电波动装置401，它的二个表面上都有压电致动器。PCB400包括由它的四个开口422构成四个桥路420。一个桥路容纳三根导体404、406、408从PCB上穿过板的三个终端403到机电波动装置401。波动装置401包括PCB400的环形子结构402用于传播机械波和通过子结构402的第一表面412和第二表面414容纳的导体404、406、408传送电信号。将桥路420的材料厚度通过如磨削减小至能起到在子结构402和PCB400其余部分之间隔离振动的作用。优选的环形子结构402的内和外半径可以与图2中基体2的优选尺寸相似。

在波动装置401中，有96个压电致动器410粘接在环形的子结构402，其中48个致动器(第一组致动器包括24个致动器和第二组致动器包括24个致动器)设置在第一表面412和另外48个致动器(第三组致动器包括24个致动器和第四组致动器包括24个致动器)设置在第二表面414。各压电致动器410是成对工作在一起(即k＝2)，从而机械行波的波数是6(即n＝6)。致动器410优选的形状和尺寸可与图1中致动器10的优选形状和尺寸相似。

如在图1-5中对致动器在单一表面上的机电波动装置更详细地表示那样，第一导体404传导余弦信号给第一组压电致动器410a、410b，第二导体406传导正弦信号给第二组压电致动器410c、410d，和第三导体408构成连接到所有压电致动器410的公共接地信号。在致动器410之间端子处穿过板的孔405将第一导体404的信号从第一表面412传到第二表面，和将第二导体406的信号从第二表面414传到第一表面412。该公共接地信号以锯齿的形式通过穿过板的孔405在第一表面412和第二表面414之间传送。

为了保证当在第二表面414上相对的压电致动器膨胀时在第一表面412上的致动器是收缩的，这些相对压电致动器有相反的极化。

图14说明按照本发明转动马达500实施例的示意剖面图和顶视图。该转动马达是双面的，它包括如图12中说明的印刷电路板(PCB)400，板上有机电波动装置401，机电波动装置401在第一表面上与第一机械部件502操作接触和在第二表面上与第二机械部件504操作接触并转动机械部件502和504，这两个机械部件是通过螺栓506或任何其他合适的连接器或接合部件机械地连接。利用压电致动器410作为在机电波动装置410和机械部件502和504之间操作接触中的齿。

图15说明按照本发明堆叠转动马达600实施例的示意剖面图。如在图12中说明的5个印刷电路板(PCB)400包括5个机电波动装置401，在机电波动装置401的每个面上分别与6个机械部件602a-f之一进行机械接触并适合使机械部件602a-f转动。机械部件602a-f由轴604机械地连接。每个机电波动装置401与二个机械部件操作接触。利用压电致动器410作为在机电波动装置401和机械部件602a-f之间操作接触的齿，其中盘弹簧606提供这些接触之间的预压。如在图14中说明那样，各机械部件可以附加地由螺栓或任何其他合适的连接器或接合部件机械连接。该轴由堆叠转动马达600的壳体608可转动地支承。还有，壳体608容纳和支承各PCB400。

Claims

1.一种机电波动装置，包括：

基体，用于传播机械波和用于通过容纳在该基体上的导体传送电气信号；

装设在该基体上用于产生机械波的若干致动器，每个致动器与基体的各组导体相连接用于接受由该组导体传送的激励信号；

从而各致动器响应激励信号沿着预定的传播路径在基体中产生机械波。

2.按照前述权利要求所述的机电波动装置，其特征在于，所述致动器是压电致动器。

3.按照前述任一项权利要求所述的机电波动装置，其特征在于，所述致动器是磁约束致动器。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的机电波动装置，其特征在于，所述基体是环形的，以在该基体的圆周中传播机械波。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的机电波动装置，其特征在于，所述基体是圆筒体，以在该基体的圆周中传播机械波。

6.一种转动马达，包括按照权利要求4的机电波动装置，和与所述基体操作接触的机械部件，它们被布置成，由于致动器产生机械波动，使得该基体上的接触表面的运动使所述机械部件相对基体转动。

7.一种双面转动马达，包括按照权利要求4所述的机电波动装置，与该基体的第一表面操作接触的第一机械部件和与该基体的第二表面操作接触的第二机械部件，它们被布置成，由于致动器产生机械波动，使得基体每个表面上的接触表面的运动使机械部件相对基体转动。

8.一种堆叠转动马达，包括二个或多个按照权利要求4所述的机电波动装置，和一个或多个与基体操作接触的机械部件，它们被布置成，由于致动器产生机械波动，使得基体上的接触表面的运动使一个或多个机械部件相对基体转动。

9.一种转动马达，包括按照权利要求5所述的机电波动装置，和与基体的内或外表面操作接触的机械部件，它们被布置成，由于致动器产生机械波动，使得基体上的接触表面的运动使机械部件相对基体转动。

10.一种包括按照权利要求1至5中任一项所述的机电波动装置的印刷电路板。

11.按照权利要求10所述的印刷电路板，其特征在于，还包括用于驱动机械波动装置的驱动电路。

12.按照权利要求10或11所述的印刷电路板，其特征在于，还包括用于控制机电波动装置特性和/或功能的控制电路。

13.按照权利要求10-12中任一项所述的印刷电路板，其特征在于，还包括应用电子线路。

14.一种装备机电波动装置的方法，它包括如下各步骤：

按照预定的传播路径确定用于传播机械波的基体的形状，

在基体上装设导体用于将各致动器电气连接到各自的激励信号，和将该若干致动器安装到基体上。

15.按照权利要求14所述的方法，其特征在于，安装的步骤包括以预定的图案用机械手将所述若干致动器安装到基体上。

16.按照权利要求14或15项所述的方法，其特征在于，安装的步骤包括如通过低温焊接或粘接将所述若干致动器固定到基体上。