CN101499740A - 压电马达驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种压电马达驱动装置，其包括基座，驱动主体，置于驱动主体上方的运动主体；所述驱动主体包括两压电马达及一摩擦耦合头，每一压电马达包括固定至基座的一端及远离基座的另一端，摩擦耦合头位于运动主体一侧并被固定于两压电马达的所述另一端之间，两压电马达接上驱动信号后可产生伸缩运动，当其中一个伸展而另一个收缩时，两压电马达通过摩擦耦合头驱动运动主体运动。本发明的压电马达驱动装置具有运动平稳，噪音小，摩擦耦合头与运动主体间的摩擦较小，不易产生粉尘等优点。
Description
【技术领域】
本发明涉及精密驱动元件领域，特别是一种压电马达驱动装置。
【背景技术】
随着通信技术的快速发展，照相手机已得到广泛应用。由于压电马达与传统的电磁马达相比，压电马达具有体积小，响应快等优点，压电马达已开始被应用于照相手机的自动聚焦和变焦。
现有的用于照相手机中的压电马达，有的采用一个压电马达直接与一较长的驱动杆相连接，压电马达振动时可通过驱动杆驱动手机照相模组中的镜头运动。然而，较长的驱动杆通常容易折断并且较难控制其垂直度。
另外还有一些现有的用于照相手机中的压电马达，采用的驱动电压的频率等于马达的共振频率。然而，在共振频率下驱动的压电马达振动剧烈，噪声较大，而且元件相互间的摩擦也比较大，容易产生粉尘，而这恰恰是照相手机中最应该避免的。
【发明内容】
本发明解决现有的技术问题所采用的技术方案是：提供一种压电马达驱动装置，其包括基座，驱动主体，放置于驱动主体上方的运动主体；所述驱动主体包括两压电马达和一摩擦耦合头，每一压电马达包括固定至基座的一端及远离基座的另一端，摩擦耦合头被固定于两压电马达的所述另一端之间，两压电马达接上驱动信号后可产生伸缩运动，当其中一个伸展而另一个收缩时，两压电马达通过摩擦耦合头驱动运动主体运动。
本发明更进一步的改进是：两压电马达正负反接且分别连接于同一驱动电压。
本发明更进一步的改进是：所述驱动电压的频率小于压电马达的固有共振频率。
本发明更进一步的改进是：所述驱动电压的波形为缓慢上升急剧下降或者缓慢下降急剧上升。
相较于现有技术，本发明所举实施例具有的有益效果是：采用两个压电马达，运动较平稳；驱动信号的频率远小于压电马达的固有共振频率，所以噪音小；采用摩擦耦合头，使得摩擦耦合头与运动主体间的摩擦较小，不易产生粉尘，避免使用长条形的驱动杆，从而可避免现有技术中采用长条形的驱动杆容易折断的缺点。
【附图说明】
图1A至1D所示为所述压电马达驱动装置的驱动电压的波形图；
图2A所示为所述压电马达驱动装置处于初始状态的示意图；
图2B所示为所述压电马达驱动装置沿一个方向驱动的示意图；
图2C所示为所述压电马达驱动装置沿另一个方向驱动的示意图；
图3A和3B所示为所述压电马达驱动装置分别利用压电马达的D31和D33方向的形变示意图；
图4A至4D所示为所述压电马达驱动装置采用不同形状摩擦耦合头的示意图；
图5A至5C所示为所述压电马达驱动装置采用不同形状运动本体的示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图说明和具体实施方式作进一步说明。
如图1至图5C所示，一种压电马达驱动装置，包括基座5，驱动主体，放置于驱动主体上方的运动主体40，其中驱动主体包括第一压电马达10，第二压电马达20及一摩擦耦合头30。
本发明的第一压电马达10由压电材料制成，一端固定至基座5上，另一端与摩擦耦合头30粘接，被激励后可相对基座5产生伸缩运动。第二压电马达20一端固定，另一端与摩擦耦合头30粘接，被激励后亦可相对基座5产生伸缩运动。摩擦耦合头30通过粘接被固定于两压电马达10、20的所述另一端之间，运动主体40被固定于摩擦耦合头30上方，当两压电马达10、20中的一个伸展而另一个收缩时，摩擦耦合头30在两压电马达的驱动下运动，从而驱动运动主体40运动。
下面将对两压电马达10、20连接驱动信号后的具体运动方式进行详细描述，在本实施例中，驱动信号为驱动电压，当然，驱动信号还可以是其他的形式。
请参阅图1A、2A、2B，当两压电马达10、20未连接驱动信号时，两压电马达10、20处于如图2A所示的初始状态。如图1A所示的驱动电压分别连接至两压电马达10、20的两端，两压电马达10、20正负电极反接。当驱动电压沿上升沿ab缓慢上升时，加在第一压电马达10两端的电压沿着D33(或D31)方向缓慢上升而加在第二压电马达20两端的电压沿着D33(或D31)方向流缓慢下降，相应地，根据逆压电效应原理，第一压电马达10产生伸展运动，而第二压电马达20产生收缩运动，摩擦耦合头30在两压电马达10、20的共同作用下对运动主体40产生向右的拨动，此时运动主体40与摩擦耦合头30之间的摩擦为静摩擦，运动主体40在静摩擦力的作用下向右运动，如图2B所示。当驱动电压沿下降沿bc迅速下降时，第一压电马达10两端的电压迅速归零而第二压电马达20两端的电压也迅速归零，根据逆压电效应原理，两压电马达10、20迅速回到初始状态(如图2A所示状态)，摩擦耦合头30在两压电马达10、20的共同作用下快速向左运动，然而运动主体40在惯性作用下继续向右运动或保持在现有位置附近，此时运动主体40与摩擦耦合头30之间产生相对滑动。这样，在微观上运动主体40在一个驱动电压周期向右微量移动了一小段距离。在如图1A所示的驱动电压的连续激励下，运动主体40在摩擦耦合头30的不断拨动下产生向右的连续运动。
可以理解地，当如图1B所示的驱动电压分别加在两压电马达10、20上时，运动主体40在摩擦耦合头30的不断地拨动下将产生向左的连续运动，如图2C所示。
可以理解地，加在两压电马达10、20上的驱动电压在下降沿与后一个上升沿之间可以有一定时间的延迟，如图1C所示。
可以理解地，加在两压电马达10、20上的驱动电压在下降沿与前后上升沿之间皆可以有一定时间的延迟，如图1D所示。
可以理解地，加在两压电马达10、20上的驱动电压并不限定于同一驱动电压，只要能使得两压电马达10、20的其中一个处于伸展状态时，另一个处于收缩状态即可。加在两压电马达10、20上的电压频率可以远小于两压电马达10、20的固有共振频率，这样，两压电马达10、20可以有效地随驱动电压波形的变化进行伸展或收缩，且噪音小。
请参阅图3A与图3B，两压电马达10、20可以由单层或多层结构组成，在被激励时可以沿D31方向产生伸缩运动，即沿与压电马达极性方向垂直的方向产生伸缩运动，也可以沿D33方向产生伸缩运动，即沿与压电马达极性方向相同的方向产生伸缩运动。本发明所举实施例中的压电马达的伸缩运动可以是D31方向，也可以是D33方向。
请参阅图4A至4D，摩擦耦合头30可以为球体，圆柱体，截面为扇形的柱体，或带弧形倒角的多面体等。
请参阅图5A至5C，运动主体40可以为圆柱体、方形柱体、圆环、或具有用于与摩擦耦合头30相接触的驱动平面的其他形状物体等，运动主体40在摩擦耦合头30的连续拨动下可产生直线运动或转动。如图5B与5C所示，当运动主体40的轴线方向或驱动平面平行于摩擦耦合头30的拨动方向时，运动主体40在摩擦耦合头30的连续拨动下产生直线运动；如图5A所示，当运动主体40的轴线方向垂直于摩擦耦合头30的拨动方向时，运动主体40在摩擦耦合头30的连续拨动下产生转动。
以上所举的本发明的实施例中，由于采用两个压电马达10、20，运动平稳；驱动电压的频率远小于压电马达的共振频率，所以噪音小，摩擦耦合头30与运动主体40间的摩擦较小，不易产生粉尘；摩擦耦合头30的使用，避免使用长条形的驱动杆，从而可避免现有技术中采用长条形的驱动杆容易折断的缺点；两压电马达10、20位于运动主体40较长尺寸方向的的一侧，因而整个装置沿运动主体40长度方向的尺寸较小。
本发明中的运动主体40可以连接到相机的镜头架，医学成像系统或其他需要微型运动行程的装置。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种压电马达驱动装置，包括基座、驱动主体、置于驱动主体上方的运动主体；其特征在于：所述驱动主体包括两压电马达及一摩擦耦合头，每一压电马达包括固定至基座的一端及远离基座的另一端，摩擦耦合头位于运动主体一侧并被固定于两压电马达的所述另一端之间，两压电马达接上驱动信号后可产生伸缩运动，当其中一个伸展而另一个收缩时，两压电马达通过摩擦耦合头驱动运动主体运动。
2.根据权利要求1所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述两压电马达通过摩擦耦合头驱动运动主体平动。
3.根据权利要求2所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述运动主体为方形柱体或圆柱体，所述方形柱体或圆柱体的轴线平行于其运动方向。
4.根据权利要求1所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述两压电马达通过摩擦耦合头驱动运动主体转动。
5.根据权利要求4所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述运动主体为圆环、圆柱体或球体，所述圆环、圆柱体或球体的轴线垂直于其运动方向。
6.根据权利要求1所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述摩擦耦合头与所述压电马达的另一端通过粘接固定。
7.根据权利要求1所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述摩擦耦合头为圆柱体、球体、截面为扇形的柱体或带弧形倒角的多面体。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述两压电马达正负反接且分别连接至同一驱动电压。
9.根据权利要求8所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述驱动电压的频率小于压电马达的固有共振频率。
10.根据权利要求9所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述驱动电压的波形为缓慢上升急剧下降或者缓慢下降急剧上升。
11.根据权利要求10所述的压电马达驱动装置，其特征在于：所述驱动电压的波形在上升沿与下降沿之间有预定时间的延迟。
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| CN103516252A (zh) * | 2012-06-27 | 2014-01-15 | 森泉(上海)光电科技有限公司 | 一种高速率、高分辨率、高驱动力的双模超声波线性马达 |
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