CN106253740A - 容易进行导电性检查的振动致动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及容易进行导电性检查的振动致动器。该振动致动器使得能够容易地检查用于连接电气机械能量转换元件的电极与GND电势的导电路径的导电性。在该振动致动器中，振动元件包含由电气绝缘性、介电性或半导电性材料形成的弹性体和与弹性体接合的压电元件。压电元件包含在压电体的如下表面上形成的第一电极，经由该表面，压电体与弹性体接合；以经由压电体与第一电极相对的方式设置的第二电极；和分别具有在压电体中形成的通孔中的导体的至少两个导电路径。所述至少两个导电路径中的一个电连接第一电极与第二电极。
Description
技术领域
本发明涉及容易进行导电性检查的振动致动器，该振动致动器使得振动元件和从动元件进入压力接触中并且在振动元件中激励振动以由此彼此相对地移动振动元件和从动元件。
背景技术
使用例如由压电元件代表的电气机械能量转换元件的振动致动器利用在通过接合电气机械能量转换元件与弹性体形成的振动元件与从动元件之间作用的摩擦力，并且执行用于彼此相对地移动振动元件和从动元件的驱动。因此，振动致动器能够在低速区域中产生高推力或扭矩，并且具有高的响应性，由此，振动致动器可被用作不使用诸如齿轮和带子的机械传送装置的精密仪器的驱动源。并且，当不向电气机械能量转换元件供电时，通过振动元件与从动元件之间的摩擦产生保持力或保持扭矩，这使得不需要诸如制动器的制动手段，因此，振动致动器适用于大量的消费性设备和工业设备。
作为振动致动器，已提出通过接合压电元件与由金属等制成的弹性体来形成振动元件并且向压电元件施加AC电压以在振动元件中激励特定振动模式的振动致动器。振动致动器向压电元件施加例如两个或更多个AC电压，以在与从动元件压力接触的弹性体的表面上产生椭圆运动，由此导致振动元件和从动元件彼此相对地旋转或线性移动。
作为振动致动器的例子，在日本专利公开公报No.2007-159211中已公开了使用具有环形形状的振动元件的振动致动器，并且在环形振动元件中使用由具有高的共振锐度的金属材料(例如，钢材料，诸如不锈钢)制成的弹性体。为了导致压电元件产生诸如弯曲振动的曲折振动，需要在作为压电元件的部件的压电体(压电陶瓷)中产生电势差。出于这种原因，在日本专利公开公报No.2007-159211中，压电元件的GND(接地)部分和弹性体通过由诸如焊料的导电材料制成的导电接合部相互电连接以将弹性体接地，由此，通过利用弹性体的导电性实现压电元件与GND电势的连接。
在对弹性体使用导电材料的情况下，如在日本专利公开公报No.2007-159211中描述的振动元件那样，能够电连接压电元件的电极部分与弹性体。但是，在一些情况下，为了降低弹性体的成本，通过使用可实现大规模生产的注入成型技术由树脂材料形成弹性体。并且，出于改善耐磨耗性的目的，有时对弹性体使用工程陶瓷。
在弹性体由作为电气绝缘性、介电性或半导电性材料的材料形成的情况下，压电元件不能通过弹性体与GND电势连接。然后，例如，设想压电体具有通孔以及在压电体的经由其接合压电体与弹性体的表面上形成的电极经由该通孔引至相反表面的方法。但是，使用通孔的传统的配置具有如下问题，即，不能确认在压电元件与弹性体接合之后是否获得通孔内的足够的导电性。
发明内容
本发明提供使得能够容易地检查用于连接电气机械能量转换元件的电极与GND电势的导电路径的导电性的振动致动器。
在本发明的第一方面中，提供一种振动致动器，在该振动致动器中，振动元件与从动元件相互压力接触，并且在振动元件中激励振动，以由此彼此相对地移动从动元件与振动元件，振动元件包含：主成分包含电气绝缘性、介电性或半导电性材料的弹性体；和与弹性体接合的电气机械能量转换元件，电气机械能量转换元件包含：压电体；设置在压电体的如下表面上的第一电极，经由该表面，压电体与弹性体接合；以经由压电体与第一电极相对的方式设置的第二电极；和分别具有被布置于在压电体中形成的通孔或在压电体的侧表面中形成的沟槽中的导体的至少两个导电路径，以及其中，所述至少两个导电路径中的一个电连接第一电极与第二电极。
根据本发明，在包含不能经由弹性体连接电气机械能量转换元件与GND电势的振动元件的振动致动器中，电气机械能量转换元件通过使用所述至少两个导电路径与GND电势连接，所述至少两个导电路径分别具有设置在于电气机械能量转换元件中形成的通孔中的导体。这使得能够直接地、容易地在接合弹性体与电气机械能量转换元件之后检查导电路径内的导电性。在这样做时，通过减小每个通孔的截面面积，能够增加电气机械能量转换元件的空间利用效率，并由此实现振动致动器的小型化或者在高密度的状态中安装电气机械能量转换元件。
根据以下(参照附图)对示例性实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。
附图说明
图1A是根据本发明的实施例的振动致动器的示意性截面图。
图1B是被图1A中的虚线包围的振动致动器的区域C的部分放大图。
图1C是作为振动致动器的部件的弹性体的透视图。
图2A是图1A所示的振动致动器的配置的第一例子的后侧结构的平面图。
图2B是压电元件的配置的第一例子的前侧结构的平面图。
图2C是压电元件的配置的第二例子的后侧结构的平面图。
图2D是压电元件的配置的第二例子的前侧结构的平面图。
图3A是压电元件的配置的第三例子的后侧结构的平面图。
图3B是压电元件的配置的第三例子的前侧结构的平面图。
图4A是表示施加到被包含在振动致动器中的压电元件的AC电压的例子的示图。
图4B是表示施加到压电元件的AC电压的另一例子的示图。
图4C是表示施加到压电元件的AC电压的又一例子的示图。
图4D是表示在压电元件的电极之间产生的电势差的例子的示图。
图5A是压电元件的第一电极结构的部分截面图。
图5B是图5A中的区域F的构成的例子的放大图。
图5C是图5A中的区域F的构成的另一例子的放大图。
图6是压电元件的第二电极结构的部分截面图。
图7A是压电元件的第三电极结构的部分截面图。
图7B是压电元件的第三电极结构的变更例的部分截面图。
图8A是压电元件的第四电极结构的部分截面图。
图8B是压电元件的第四电极结构的变更例的部分截面图。
具体实施方式
以下将参照表示本发明的实施例的附图，详细描述本发明。
图1A是根据本发明的实施例的振动致动器1的示意性截面图。图1B是被图1A中的虚线包围的区域C的截面放大图。图1C是作为振动致动器1的部件的弹性体2的透视图。关于振动致动器1的配置，为了方便，如图1A所示，定义相互正交的x方向、y方向和z方向。
振动致动器1包含弹性体2、从动元件3、防振橡胶4、旋转停止部件5、外壳6、支撑部件7、凸缘8、输出轴9、预加载部件10、加压部件11、卷簧12、滚动轴承13M和13N、紧固部件14、无纺布16和压电元件30。
两个滚动轴承13M和13N分别包含内环13a、外环13b和被保持在相互压力接触的内环13a与外环13b之间的球13c。外环13b适配在具有中空圆筒形状的外壳6的内周中，内环13a适配在输出轴9上。输出轴9在接近滚动轴承13N的位置处具有在其上形成的外螺纹，并且外螺纹被拧入到在预加载部件10的内孔中形成的内螺纹中，以由此形成螺纹接合部分S2。预加载部件10施加预加载，使得滚动轴承13M和13N的内环13a在z方向上彼此相向。因此，两个滚动轴承13M和13N的球13c的滚动使得外壳6和输出轴9能够没有松度地绕由一点链线所示的旋转轴彼此相对地平稳地移动。在本实施例中，假定支撑部件7(或外壳6)被固定到未示出的支撑部件，输出轴9关于外壳6旋转地移动。
凸缘8通过诸如螺杆或螺栓的紧固部件14固定到输出轴9的一端。具有环形形状的防振橡胶4被贴附到凸缘8，并且与适配在输出轴9上的具有环盘形状的从动元件3摩擦接触。防振橡胶4具有大的摩擦系数，这使得从动元件3和凸缘8能够没有滑动地经由防振橡胶4协调旋转，并且，防振橡胶4可抑制从从动元件3到凸缘8的振动的不必要传送。
通过具有环形形状的弹性体2和具有环形形状的压电元件30形成的振动元件以包围外壳6的方式被布置。旋转停止部件5被固定在外壳6的外周上，从旋转停止部件5的外周表面在径向上突出的爪部(lug)5a被插入于在弹性体2中形成的沟槽2a中，由此限制弹性体2在圆周方向上旋转。
作为电气机械能量转换元件的压电元件30通过粘接剂与弹性体2的后表面2b接合，通过弹性体2和压电元件30形成振动元件。具有用于向压电元件30供给电压的布线的柔性电路板15通过粘接剂贴附到压电元件30。
具有环形形状的加压部件11被布置在外壳6的外周表面上的具有环形形状的支撑部件7支撑，该加压部件11用于在z方向上将振动元件按压抵靠从动元件3以由此使得弹性体2与从动元件3相互压力接触。支撑部件7具有在其内周表面上形成的内螺纹，并且内螺纹被拧入到在外壳6的外周表面上形成的外螺纹中，以由此形成螺纹接合部分S1，由此，支撑部件7在z方向上被定位并且被固定到外壳6。
加压部件11以圆周均分的间隔被设置有在z方向上延伸的分别具有条带形状的多个突出部分11b。并且，支撑部件7形成有其中分别插入突出部分11b的孔7b。突出部分11b和孔7b用作用于在z方向上引导加压部件11的引导体。卷簧12分别被插入于多个突出部分11b上，并且可通过在z方向上调整支撑部件7的位置来调整各卷簧12的压缩长度，由此能够调整施加到从动元件3的弹性体2的促压力。作为缓冲部件的无纺布16被设置在加压部件11与柔性电路板15之间。
虽然在本例子中卷簧12被用作用于将弹性体2按压抵靠从动元件3的装置，但这不是限制性的，而可使用具有弹簧性能的各种部件中的任一种，诸如碟形弹簧、波形垫圈、弹簧垫圈和叶片弹簧。
下面将描述用于振动致动器1的部件的材料。作为形成弹性体2的主要成分的材料，可能提到的不是诸如金属的导体，而是诸如高韧度陶瓷、工程塑料和半导体的电气绝缘性、介电性或半导电性材料。在本实施例的描述中，部件A的主要成分指的是形成构成部件A的物质的一半或更多的材料，并且不需要是单一物质。因此，定义弹性体2的主要成分是电气绝缘性、介电性或半导电性材料的意图在于，意味着构成弹性体2的物质的一半或更多只需要是电气绝缘性、介电性或半导电性材料中的一种或多种。并且，弹性体2由电气绝缘性、介电性或半导电性材料形成的描述包含弹性体2包含作为杂质的其它物质的情况。
作为高韧度陶瓷的例子，可提到部分稳定化氧化锆(PSZ)。作为工程塑料的一个例子，可提到纤维增强塑料(FRP)，诸如含有约30重量％的碳纤维的聚醚醚酮(PEEK-CF30)。作为半导体的例子，可提到碳化硅(SiC)。
在弹性体2由电气绝缘性、介电性或半导电性材料形成的情况下，更难以通过使用弹性体2执行接地(与柔性电路板15的电极的电气导通)，由此更明显地表现本发明的有利效果。
希望从动元件3在与弹性体2的摩擦滑动中具有稳定的滑动特性和耐磨耗特性，例如，可对从动元件3使用通过对镁基铝合金的表面执行铝阳极化处理获得的材料或者使用通过对其执行氮化处理来硬化的材料。并且，对于从动元件3，可使用诸如氧化铝(铝氧化物)和氮化硅(Si3N4)的工程陶瓷、诸如上述的PEEK-CF30的工程塑料或部分稳定化氧化锆。为了确保弹性体2与从动元件3之间的良好的摩擦状况，可另外在弹性体2和从动元件3的滑动表面中的至少一个上设置未示出的摩擦部件。
对于防振橡胶4，使用例如丁基橡胶。作为无纺布16，可以使用由诸如羊毛毡的毡或玻璃棉形成的无纺布。柔性电路板15是通过使用铜箔在聚酰亚胺(PI)膜基材上形成电路来制成的，为了抑制氧化，希望电路的露出部分经受电镀处理(例如，镀金)。作为卷簧12，可以使用由一般的弹簧钢材料形成的卷簧，并且还可使用由部分稳定化氧化锆或诸如氮化硅的工程陶瓷形成的卷簧。根据需要，对其它部件中的每一个，使用选自金属、树脂、陶瓷等的材料。
下面将描述压电元件30的配置例子。压电元件30具有其中在压电体的一对相对表面(例如，前表面和后表面)上形成电极的结构，并且在本说明书中假定压电体由压电陶瓷制成。但是，压电体不限于由压电陶瓷制成的压电体。
图2A和图2B是分别表示压电元件30的配置的第一例子的平面图，图2C和图2D是分别表示压电元件30的配置的第二例子的平面图。图3A和图3B是分别表示压电元件30的配置的第三例子的平面图。在压电元件30的配置的第三例子中，为了在弹性体2的圆周方向上形成与第七波长(7λ)对应的正弦波状波，激励面外变形模式的振动。图4A～4C是分别表示施加到图2A～3B所示的压电元件的AC电压的例子的示图，图4D是表示在压电元件的电极之间产生的电势差的例子的示图。
首先将描述根据图2A和图2B所示的配置的第一例子(以下被称为“第一配置例子”)的压电元件，该压电元件由附图标记30A表示。压电元件30A具有其中分别在具有环形板形状的压电陶瓷的前后表面上形成电极的结构。作为压电陶瓷，使用锆钛酸铅(PZT)等。
在压电元件30A中，压电陶瓷的后表面形成有其间设置间隙39的电极31(第一电极)和31A(第四电极)，压电陶瓷的前表面形成有相邻两个之间设置间隙55的电极32、33、34、35、36和37(第二和第三电极)。这些电极31、31A、32、33、34、35、36和37是金属薄膜，并且可通过使用诸如在压电陶瓷上气相沉积或印刷诸如银(Ag)或镍(Ni)的金属的技术的已知技术形成。
示出的压电元件30A的电极31通过间隙39(电极31的相对端部与电极31A的相对端部之间的间隙)具有开环结构。但是，这不是限制性的，而电极31可以是具有在环形压电陶瓷的整个圆周上形成的闭环结构的电极(在没有间隙39的情况下电连接电极31A与电极31的闭环结构)。并且，电极31A可与电极31一体化，以设置一个间隙39，使得形成C形开环结构。在本实施例中，部件A具有开环结构的措词指的是部件A不具有环形结构。并且，这种情况下的环形结构不限于具有环形形状的结构，而是，只要它是其中在形状中从开始点在一个方向上的移动最终再次经过开始点的结构，它就可具有任何形状。
电极32、33、34、35、36和37以相互分开的方式形成，且间隙55在它们之间作为间隔物。电极32和33分别具有与半波长(λ/2)对应的圆弧长度，且在其中包含间隙55，电极34、35、36和37分别具有与四分之一波长(λ/4)对应的圆弧长度，且在其中包含间隙55。压电元件30A的压电陶瓷的分别与电极32、34和36对应的部分分别在z方向的正方向(从电极32、34和36向电极31的方向)上极化。压电元件30A的压电陶瓷的分别与电极33、35和37对应的部分分别在z方向的负方向(从电极31向电极33、35和37的方向)上极化。
在图2A和图2B中，压电元件30A通过贯通压电陶瓷的通孔38在三个位置处形成，以电连接在压电陶瓷的前后表面上形成的电极。优选通孔38被设置在压电元件30A的应变相对小的内径侧，例如，通孔38在作为具有压电元件30A的内外径的各圆之间的中心线行进的中心圆D内形成。但是，可在中心圆D外形成通孔38。
优选各通孔38形成为尽可能地小，具体而言，当通过机械加工形成通孔38时，如果压电陶瓷具有约0.5mm的厚度，那么希望通孔38具有不大于1mm的直径(例如，0.5mm的直径)。
三个通孔38中的一个被设置为用于连接电极37和电极31A，另外两个被设置为用于连接电极34、36和电极31。如在后面参照图5A～5C描述的那样，通过使用填充在与其相关的通孔38中的导体112来实现电极31与电极34、36的电连接，在这些图5A～5C中，电极31被共用电极109置换，电极34和36中的一个被非驱动电极110置换。类似地，也通过使用填充在与其相关的通孔38中的导体112来实现电极37与电极31A的电连接。注意，通过相对于压电陶瓷的外部形状以高精度将各通孔38形成为圆柱孔，能够使用通孔38作为用于相对定位设置在压电陶瓷的前后表面上的电极、间隙55和间隙59的手段。
例如，与电极31连接的电极34、36中的一个和与电极31A连接的电极37被设定为DC基准电势或GND电势。然后，图4A所示的A相AC电压17被施加到电极32，相位从A相AC电压17延迟π/2rad的B相AC电压18被施加到电极33。因此，在弹性体2上产生行波，且在弹性体2的与各行波的波前对应的部分(与从动元件3接触的表面部分)处导致椭圆运动，由此能够摩擦地驱动从动元件3以进行旋转。并且，通过向电极33施加A相AC电压17并且向电极32施加B相AC电压18，能够反转从动元件3的旋转方向。
电极35被用作用于检测振动的电极。通过获取与振动元件的应变幅值成比例地产生的电极31与电极35之间的电势差，作为与电极31连接的电极34、36中的一个与电极35之间的电势差，能够检测振动元件的振动状态。
下面将描述根据图2C和图2D所示的配置的第二例子(以下被称为“第二配置例子”)的压电元件，该压电元件由附图标记30B表示。根据第二配置例子的压电元件30B与上述的根据第一配置例子的压电元件30A的不同在于电极图案和极化方向，因此只描述这些要点，并且省略与压电元件30A重复的部分的描述。
在压电元件30B中，在压电陶瓷的整个后表面上形成电极31(第一电极)，并且压电陶瓷的前表面形成有其间有间隙55的电极41、42、43、44、45、46、47和48(第二电极和第三电极)。电极41～48分别具有与四分之一波长(λ/4)对应的圆弧长度，且间隙55被包含在其中。压电元件30B的压电陶瓷的分别与电极41～48对应的部分在z方向的正方向上极化，但是可在z方向的负方向上极化。
电极45和48分别在作为具有压电元件30B的内外径的各圆之间的中心线行进的中心圆D内形成有通孔38。如后参照图5A～5C描述的那样，通过使用填充在通孔38中的导体112实现电极31与电极45和48的电连接，在这些图5A～5C中，电极31被共用电极109置换，并且电极34和36中的一个被非驱动电极110置换。在压电元件30B中，电极31被用作共用电极，并且图4B所示的A(+)相AC电压19被施加到电极41，相位从A(+)相AC电压19延迟π/2rad的B(+)相AC电压20被施加到电极42。并且，相位从B(+)相AC电压20延迟π/2rad的A(-)相AC电压21被施加到电极43，相位从A(-)相AC电压21延迟π/2rad的B(-)相AC电压22被施加到电极44。因此，在弹性体2上产生行波，且在弹性体2的与各波的波前对应的部分(与从动元件3接触的表面部分)处导致椭圆运动，由此能够摩擦地驱动从动元件3以进行旋转。并且，通过交换施加A(+)相AC电压19的电极与施加A(-)相AC电压21的电极，能够反转从动元件3的旋转方向。
电极46和47被用作用于检测振动的电极。通过获取与振动元件的应变幅值成比例地产生的电极31与电极46、47中的每一个之间的电势差，作为与电极31连接的电极45和48中的一个与电极46和47中的每一个之间的电势差，能够检测振动元件的振动状态。电极46和47相互空间偏移四分之一波长(λ/4)，由此，通过连接电极31与DC基准电势或GND电势，能够获取两个电极46和47中的每一个与电极31之间的电势差，由此能够获得振动元件的更详细的振动信息。
在压电元件30B中，压电陶瓷在与电极41～48对应的所有部分中在相同的方向上极化。但是，这不是限制性的，而极化方向可在与电极41、42、45和46对应的区域和与电极43、44、47和48对应的部分之间反转。在这种情况下，图4A所示的A相AC电压17被施加到电极41和43，图4A所示的B相AC电压18被施加到电极42和44，由此能够产生类似的行波。并且，在压电元件30B中，优选连接与作为共用电极的电极31连接的电极45和48中的一个与未示出的电压产生装置的GND端子。这使得能够使电极31的电势稳定化，并且增加来自用于振动检测的电极46和47的信号的精度。并且，即使在弹性体2由具有轻微的导电性的材料形成的情况下，也能够抑制在弹性体2和与弹性体2接触的部分处产生与GND电势的电势差。
下面将描述根据图3A和图3B所示的配置的第三例子(以下被称为“第三配置例子”)的压电元件，该压电元件由附图标记30C表示。压电元件30C具有如下的结构，其中具有拱形形状的压电陶瓷的后表面形成有作为共用电极的电极31(第一电极)，压电陶瓷的前表面形成有其间具有间隙55的电极41、42、43和44以及电极49、50和51(第二电极和第三电极)。电极41～44和50分别具有与四分之一波长(λ/4)对应的圆弧长度，且其中包含间隙55。电极49和51分别具有与八分之一波长(λ/8)对应的圆弧长度，且其中包含间隙55。
压电元件30C的压电陶瓷的分别与电极41～44和49～51对应的部分在z方向的正方向上极化，但也可在z方向的负方向上极化。电极49和51分别在作为具有压电元件30C的内外径的各圆之间的中心线行进的中心圆D内形成有通孔38。例如，如后面参照图5A～5C描述的那样，电极31和电极49、51通过使用填充在通孔38中的导体112来相互电连接并且与GND电势连接，在这些图5A～5C中，电极被共用电极109置换并且电极49和51中的一个被非驱动电极110置换。向压电元件30C施加AC电压的方法与在压电元件30B中使用的方法相同，因此省略其描述。
电极50被用作用于检测振动的电极。通过获取与振动元件的应变幅值成比例地产生的电极31与电极50之间的电势差，作为与电极31连接的电极49和51中的一个与电极50之间的电势差，能够检测振动元件的振动状态。在压电元件30C中，电极41～44的用于驱动的部分具有作为压电元件30B中的用于驱动的电极41～44的总面积的六分之一的总面积。因此，根据需要，优选A(+)相AC电压19、B(+)相AC电压20、A(-)相AC电压21和B(-)相AC电压22的电势幅值被设定为较大的值。并且，可通过接合多个压电元件30C与弹性体2来形成振动元件。并且，在压电陶瓷中，可在与电极41和42对应的部分和与电极43和44对应的部分之间反转极化方向。在这种情况下，A相AC电压17被施加到电极41和43，B相AC电压18被施加到电极42和44，由此能够产生类似的行波。
在以上对压电元件30A的描述中，图4A所示的A相AC电压17被施加到电极32，B相AC电压18被施加到电极33，并且电极31、31A、34、36和37与GND电势(或DC基准电势)连接。但是，这不是限制性的，而AC电压可作为驱动电压被施加到电极31、31A、34、36和37。
并且，可通过图4C所示的A相AC电压23、相位从A相AC电压延迟πrad的B相AC电压24和相位从A相AC电压提前π/2rad的C相AC电压25来驱动压电元件30A。在这种情况下，A相AC电压23可被施加到电极32，B相AC电压24可被施加到电极33，C相AC电压25可被施加到电极34、36和37。在这种情况下，与电极34、36和37电连接的电极31和31A用作电极32和33的共用电极，并且还用作用于施加C相AC电压25的驱动电极。在该方法中，电极31与32之间的电势差由图4D所示的A-C相AC电压26表示，在电极31与33之间给出的电势差由图4D所示的B-C相AC电压27表示。因此，通过将A-C相AC电压26与B-C相AC电压27之间的相位差设定为π/2rad，能够在弹性体上产生行波。
当A相AC电压23、B相AC电压24和C相AC电压25具有相等的中心电势和幅值时，如图4D所示，A-C相AC电压26和B-C相AC电压27的幅值在理论上等于A相AC电压23的幅值的21/2倍。这使得，即使当输入电压受到限制时，也能够增加跨着压电元件30A产生的电势差，以由此在不增加输入电压的情况下增加振动幅值。使得A-C相AC电压26和B-C相AC电压27之间的相位差等于90度的正弦波的设定方法不限于此，而能够使用将A相AC电压23、B相AC电压24和C相AC电压25设定为分别通过相互重叠多个频率成分形成的希望的波形的方法。
并且，虽然在压电元件30B和30C中电极31经由电极45和48与GND电势连接，但这不是限制性的，而电极31可经由电极45和48与在时间上不变的DC基准电势连接。并且，电极31可与具有希望的波形的这些以外的AC电势连接，并且，在这种情况下，电极31用作电极41和43的共用电极以及电极42和44的共用电极。
各通孔38的形状不一定需要为圆形截面，而通孔38只需要形成在电极31和(在压电元件的相对表面上的)与其相对的电极之间连通的导通路径。例如，可通过在压电陶瓷的侧表面(内周表面或外周表面)中形成截面切成U形、V形或矩形的沟槽并且在沟槽中固定导体，来形成导通路径。
然后，在压电元件30A～30C中，将参照图5A～8B来描述通过使用通孔38来电连接后表面上的电极31(和31A)与前表面上的电极的方法。注意，在参照图5A～8B给出的描述中，压电元件30A～30C被统称为压电元件30。因此，在以下的描述中，设置在压电元件30A～30C中的压电陶瓷的后表面上的电极(图2A、图2C和图3A所示的电极)被称为“共用电极”。并且，在以下的描述中，设置在压电陶瓷的前表面上的电极(图2B、图2D和图3B所示的电极)被称为“非驱动电极”和“驱动电极”。
图5A是压电元件30的第一电极结构的部分截面图。在压电元件30的第一电极结构中，在由压电陶瓷等形成的压电体30p的前后表面上形成电极。在压电元件30中，图5A～5C未示出的、压电体30p经由其与弹性体2接合的表面(后表面)被设置有共用电极109，图5A～5C未示出的、压电体30p经由其与柔性电路板15接合的表面(前表面)被设置有非驱动电极110和驱动电极111。
共用电极109与被包含在压电元件30A～30C中的电极31对应。非驱动电极110与被包含在压电元件30A～30C中的电极34、36、37、45、48、49和51对应，并且被用于连接共用电极109与GND电势。驱动电极111与被包含在压电元件30A～30C中的电极32、33、35、41、42、43、44、46、47和50对应，并且分别被用作用于激励或振动检测的电极。共用电极109、非驱动电极110和驱动电极111与被包含在压电元件30A～30C中的电极之间的上述关系类似地适用于参照图6～8B描述的电极结构。
在使用压电元件30B的形式的情况下，不间断地在圆周方向上连续形成共用电极109。在使用压电元件30C的形式的情况下，共用电极109具有有限的圆弧长度。通孔38在至少两个位置处形成，以连接共用电极109和非驱动电极110，在图5A所示的部分中，两个驱动电极111被设置在非驱动电极110之间。设置在两个非驱动电极110之间的驱动电极111的数量不被特别限制，并且可以设置三个或更多个驱动电极111。并且，分别具有通孔38的非驱动电极110可彼此相邻地被设置，且在其间有间隙55。
通孔38的内部填充有诸如含有银(Ag)的糊剂材料的导体112，并且共用电极109和非驱动电极110通过导体112被电连接。希望导体112被填充，使得导体112在z方向的正方向(厚度方向)上不比共用电极109上升得高，以防止当压电元件30与弹性体2接合时在压电元件30中导致裂纹等。
注意，使用通孔38的导通路径、共用电极109、非驱动电极110和驱动电极111的形成方法不被特别限制。例如，在于压电体30p中形成通孔38之后，可通过使用糊剂材料同时执行导体112向通孔38内部的填充以及共用电极109、非驱动电极110和驱动电极111的形成。并且，在于压电体30p中形成通孔38并且用导体112填充通孔38的内部之后，可形成共用电极109、非驱动电极110和驱动电极111。作为替代地，在形成共用电极109、非驱动电极110和驱动电极111之后，可在压电体30p中形成通孔38，并且可用导体112填充各通孔38的内部。并且，可通过使用这些方法中的任一种来形成使用通孔38的导通路径和与导通路径电连接的用于检查的电极，在通过使用用于检查的电极对导通路径执行导通检查之后，如以下所描述的，可以消除用于检查的电极。然后，可再次形成所需的电极。在这种情况下，电极结构可被配置，使得对确认了电气导通的至少一个导通路径设置共用电极109和非驱动电极110。
非驱动电极110经由柔性电路板15与GND电势连接，由此共用电极109经由填充于在两个位置处形成的通孔38中的导体112与GND电势连接。因此，即使当弹性体2具有高的电阻且不用作导体时，由于弹性体2由例如绝缘体、半导体和通过导致绝缘体或半导体包含导电材料形成的复合材料中的一种来形成，因此，也能够容易地连接共用电极109与GND电势。并且，即使在通过用例如粘接剂接合压电元件30与弹性体2来覆盖共用电极109之后，通过直接向两个非驱动电极110施加试验机探测器(tester probe)，也能够容易地检查共用电极109与非驱动电极110之间的导通和电阻。
并且，即使在共用电极109与非驱动电极110之间的导通检查之后，在两个导体112中的一个中出现导通失败，也能够通过使用另一导体112经由非驱动电极110来保持共用电极109与GND电势的电连接。这使得能够提高压电元件30(振动元件)的可靠性。注意，填充有导体112且电连接共用电极109和非驱动电极110的通孔38只需要在两个或更多个位置处形成，并且通孔38的数量不限于两个。
为了防止露出的导体112剥落或者经历类似的麻烦，在共用电极109与非驱动电极110之间的导通检查之后，希望压电元件30经由其上设置共用电极109的表面迅速地与弹性体2接合或者希望其上设置共用电极109的表面被聚酰亚胺片材等覆盖。并且，希望压电元件30经由其上设置非驱动电极110的表面迅速地与柔性电路板15接合。这还适用于以下参照图6～8B描述的电极结构。
用于使用通孔38作为用于电连接共用电极109和每个非驱动电极110的导通路径的配置不限于其中导体112填充在通孔38的整个内部的配置。图5B和图5C与图5A中的区域F的放大图对应，并且各图表示其中通孔38可被用作导通路径的另一配置。
图5B表示其中导体112仅在通孔38的内壁上形成以电连接共用电极109和非驱动电极110的配置。在这种情况下，具有管形的导体112可以是中空的，或者可填充有诸如粘接剂的绝缘树脂。
图5C表示如下的配置，其中由导通棒或导电线杆制成的固体导体114被插入在通孔38中且共用电极109和非驱动电极110通过使用固体导体114相互电连接。在这种情况下，不管这种材料是导电性的还是不导电性的，都希望通过用诸如粘接剂的树脂、银糊剂或类似的材料填充固体导体114与通孔38的内壁之间，来固定固体导体114。例如，在于压电体30p中形成通孔38之后形成共用电极109，然后，从与其上形成共用电极109的表面相对的表面在通孔38中插入和固定固体导体114。然后，通过形成非驱动电极110，能够实现图5C所示的结构。
图6是压电元件30的第二电极结构的部分截面图。在图5A～5C所示的电极结构中，在使用压电元件30B的形式的情况下，共用电极109形成为环。图6所示的电极结构与其的不同在于，它具有切断共用电极109的环的间隙141。图6所示的电极结构在其它方面与图5A～5C中的电极结构相同，因此以下将仅给出不同点的描述。
间隙141是与在图2A中出现的在电极31与电极31A之间形成的间隙39对应的绝缘部分。可通过在形成共用电极109时事先掩盖预定区域，或者通过在将共用电极109形成为环形之后通过诸如研磨的机械加工消除共用电极109的一部分，来形成间隙141。
希望间隙141的一个端部H处于相对于一个驱动电极111的端部J在x方向的正方向上偏移的位置处，且间隙141的另一个端部I处于相对于驱动电极111的端部K在x方向的负方向上偏移的位置处，端部K在x方向上与端部J相对。即，希望在间隙141的宽度Wc与间隙55的宽度We之间，“Wc≤We”的关系成立，并且当在z方向上观看时整个间隙141处于间隙55内。
间隙141是无助于在压电元件30中形成电场的部分。因此，间隙141被设置在于z方向上与间隙55相对的位置处。并且使得间隙141的宽度Wc比间隙55的宽度We窄，由此能够减少由于间隙141导致的电场分布的变化，并且使激励性能的劣化最小化。
通过组合使用间隙141和通孔38，间隙141和间隙55可参照通孔38被相对定位，并且，例如，通过以高精度将通孔38形成为圆形，能够更精确地定位间隙141和间隙55。更具体而言，如图2A所示的配置中那样，在形成通孔38之后，参照通孔38形成共用电极109，类似地，形成非驱动电极110和驱动电极111，使得参照通孔38布置间隙55。
间隙141的位置和宽度不限于图6所示的形式。即，即使当使用当在z方向上观看时、间隙141和间隙55部分重叠或者根本不重叠的形式时，或者即使当间隙141的宽度Wc和间隙55的宽度We具有“Wc>We”的关系时，也对通孔38的功能没有影响。
图7A是压电元件30的第三电极结构的部分截面图。图7A所示的电极结构与图6所示的电极结构的不同在于，设置在共用电极109中的间隙141的配置改变，使得电极171被设置在两个间隙172与173之间，但在其它方面保持相同。因此，以下将只描述不同点。
除了间隙172和173及电极171以外，沿环形压电体30p的整个圆周形成共用电极109。可通过使用与用于形成上述的间隙141的方法相同的方法形成间隙172和173，并且可与共用电极109同时地形成电极171。换句话说，电极171是在通过间隙172和173分割共用电极109之后在间隙172和173之间残留的电极部分。
希望间隙172的向着共用电极109的端部H处于相对于一个驱动电极111的端部J在x方向的正方向上偏移的位置处，且间隙173的向着共用电极109的端部I处于相对于另一个驱动电极111的端部K在x方向的负方向上偏移的位置处，其中端部K与端部J相对。即，希望在包含间隙172和173及电极171的区域的宽度Wc与间隙55的宽度We之间，“Wc≤We”的关系成立，并且当在z方向上观看时，包含间隙172和173及电极171的区域处于间隙55内。
通过设置两个间隙172和173，能够容易地执行用于确定共用电极109是否形成开环的检查。更具体而言，希望包含两个间隙172和173及电极171的区域的宽度Wc比间隙55的宽度We小，由此，随着宽度We变小，间隙172和173的宽度减小。由此，根据两个间隙172和173的形成精度，存在共用电极109的相对端部会经由电极171连接以形成闭环的担心。但是，通过直接向共用电极109和电极171施加试验机探测器，能够容易地检查共用电极109是否形成开环。
在间隙172和173之间形成的电极171的电势是不稳定的，由此，从诸如避免突然放电的安全性的观点看，希望用弹性体2覆盖电极171的整个表面或者通过不使用通孔38的方法连接电极171与GND电势。作为不使用通孔38的方法的例子，薄片金属被设置在电极171与弹性体2之间，并且该薄片金属与GND电势连接。并且，可使用以局部的方式在弹性体2上设置可与电极171电连接的导通路径的方法。
在确认共用电极109形成开环之后，通过原样留下间隙172和173中的肯定地在共用电极109与电极171之间绝缘的一个间隙并且用例如糊剂状导电材料涂敷另一个，两个间隙可变为一个间隙。这使得能够消除其中电极171的电势变得不稳定的情况。该方法可被应用于以下参照图8A和图8B描述的配置。
图7A所示的电极结构可变换成图7B所示的电极结构。更具体而言，包含间隙172和173及电极171的区域可被设置在于z方向上与非驱动电极110相对的位置处，并且，非驱动电极110还可经由填充在通孔38中的导体112与共用电极109电连接。
在这种情况下，只需要在于z方向上与由非驱动电极110的宽度Wg和间隙55的宽度We的和(＝We+Wg)指示的区域相对的范围中形成间隙172和173及电极171。换句话说，包含间隙172和173及电极171的区域被布置，以避免与用于激励或振动检测的驱动电极111相对的位置。这使得能够增加当形成间隙172和173时需要的尺寸精度的误差允许值(allowance)，并且，能够使由于无助于用于驱动的电场形成的包含172和173及电极171的区域导致的激励性能劣化最小化。
图8A是压电元件30的第四电极结构的部分截面图。图8A所示的电极结构与图6所示的电极结构的不同在于，首先，图6所示的在共用电极109中形成的间隙141的配置改变，使得电极181被设置在作为绝缘部分的两个间隙182和183之间，其次，设置在两个间隙182和183之间的电极181通过填充在通孔38中的导体112与非驱动电极110电连接。图8A所示的电极结构在其它方面与图6中的电极结构相同，因此，以下将只描述不同点。注意，例如，电极181与图2A所示的压电元件30A的电极31A对应。
除了间隙182和183及电极181以外，沿环形压电体30p的整个圆周形成共用电极109。可通过与用于形成间隙141的方法相同的上述方法形成间隙182和183，并且可与共用电极109同时地形成电极181。
希望这一个间隙182的向着共用电极109的端部H相对于一个驱动电极111的在z方向上与其相对的端部J、处于在x方向的正方向上偏移的位置处。并且，希望间隙182和183及电极181被设置在于z方向上与如下区域相对的区域上，在该区域中形成无助于用于激励的电场形成的非驱动电极110和间隙55。
其中电极181被设置在两个间隙182和183之间的配置具有与参照图7A描述的其中电极171被设置在两个间隙172和173之间的配置相同的功能。因此，图8A所示的第四电极结构也提供与由图7A所示的第三电极结构提供的效果相同的有利效果。并且，在图8A中出现的电极181与非驱动电极110电连接，并且保持在GND电势处，由此能够防止电极181具有不稳定的电势。
在电势不稳定的电极中，通过由于由压电元件30的内部应力变化导致的电势变化造成的逆压电效果，表观刚度(apparent rigidity)变化。刚度的部分变化使得用于形成在振动元件上产生的行波的两个振动模式之间的共振频率差异化，这降低振动致动器的性能，由此，通过使电极181保持在GND电势处，能够避免该问题。
图8A所示的电极结构可转换成图8B所示的电极结构。更具体而言，一个非驱动电极110变为分别具有更窄的宽度且电气相互独立的两个非驱动电极180。并且，两个非驱动电极180中的一个通过填充在与其相关的通孔38中的导体112与共用电极109电连接，并且另一个(第五电极)通过填充在与其相关的通孔38中的导体112与电极181电连接。在这样做时，间隙182的宽度和间隙183的宽度改变，使得在图8B中间隙182的端部H相对于驱动电极111的端部J处于在x方向的正方向上偏移的位置处。
在图8B所示的电极结构中，能够不仅获得与由图8A所示的电极结构提供的有利效果相同的有利效果，而且，与图8A所示的电极结构相比，还获得减少无助于电场形成的部分的有利效果。因此，能够增加向用于激励或振动检测的电极分配的区域的面积，并由此提高驱动性能和控制性能。
虽然已参照示例性实施例说明了本发明，但应理解，本发明不限于公开的示例性实施例。所附权利要求的范围应被赋予最宽的解释以包含所有这样的变更方式以及等同的结构和功能。
例如，在上述的实施例中，当压电元件30的后表面上的共用电极109经由通孔38与前表面上的非驱动电极110电连接时，共用电极109与GND电势连接。但是，这不是限制性的，而共用电极109可与DC基准电势连接，或者可与图4C所示的C相AC电压25或具有希望的波形的任何其它驱动电压连接。
并且，在上述的实施例中，通过直接向两个非驱动电极110或非驱动电极110和非驱动电极180施加试验机探测器来执行导通检查，但导通检查方法不限于此。例如，可通过连接非驱动电极110或180与GND电势以及使用例如阻抗分析器测量驱动电极111的电容和导纳，间接地执行共用电极109与非驱动电极110之间的导通检查。
本申请要求在2015年6月5日提交的日本专利申请No.2015-114696的权益，其通过引用全文并入此处。
Claims (14)
1.一种振动致动器，在该振动致动器中，振动元件与从动元件相互压力接触，并且在振动元件中激励振动，以由此彼此相对地移动从动元件与振动元件，其特征在于，
振动元件包含：
弹性体，其主成分包含电气绝缘性、介电性或半导电性材料；和
电气机械能量转换元件，与所述弹性体接合，
所述电气机械能量转换元件包含：
压电体；
第一电极，被设置在所述压电体的如下表面上，经由该表面，所述压电体与所述弹性体接合；
第二电极，以经由所述压电体与所述第一电极相对的方式被设置；和
至少两个导电路径，分别具有被布置于在所述压电体中形成的通孔或在所述压电体的侧表面中形成的沟槽中的导体，以及
其中所述至少两个导电路径中的一个电连接所述第一电极与所述第二电极。
2.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，所述第二电极与GND电势连接。
3.根据权利要求1所述的振动致动器，还包括第三电极，该第三电极被设置为使得在所述第三电极与所述第二电极之间形成间隙，并且该第三电极还经由所述压电体与所述第一电极相对。
4.根据权利要求3所述的振动致动器，其中，所述至少两个导电路径中的另一个电连接所述第一电极与所述第三电极。
5.根据权利要求4所述的振动致动器，其中，所述第三电极与GND电势连接。
6.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，所述第一电极具有闭环结构。
7.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，所述第一电极具有开环结构。
8.根据权利要求3所述的振动致动器，其中，所述第一电极具有开环结构，以及
其中，所述第一电极的一个端部与另一端部之间的区域被设置在以至少部分重叠方式与在所述第二电极和所述第三电极之间形成的间隙相对的位置处，或者被设置在与所述第二电极相对的位置处。
9.根据权利要求8所述的振动致动器，还包含第四电极，该第四电极在所述压电体的如下表面上形成，经由该表面，所述压电体与所述弹性体接合，使得分别在所述第四电极与所述第一电极的一个端部之间以及在所述第四电极与所述第一电极的另一端部之间设置间隙。
10.根据权利要求9所述的振动致动器，其中，通过在于所述压电体中形成的通孔中设置导体，来形成用于电连接所述第四电极与所述第三电极的又一所述导电路径。
11.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，指示依赖于所述弹性体的应变幅值的电势的用于振动检测的电极被设置在所述压电体的其上设置所述第二电极的表面上。
12.根据权利要求9所述的振动致动器，还包括在所述压电体上的设置在所述第二电极与所述第三电极之间的第五电极，以及
设置在所述压电体中的用于电连接所述第四电极与所述第五电极的另一导电路径。
13.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，所述压电体的其上设置所述第二电极的表面被具有用于施加电压的布线的柔性电路板覆盖。
14.根据权利要求1所述的振动致动器，其中，所述压电体具有环形形状，以及
其中，通过在于中心圆的内侧形成的通孔内设置所述导体，形成所述导电路径，该中心圆作为具有所述压电体的内径和外径的各圆之间的中心线行进。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108429046A (zh) * | 2017-02-14 | 2018-08-21 | 丰田自动车株式会社 | 具有导电性糊剂层和供电部的树脂部件的制造方法及该树脂部件与外部供电部件的连接方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11806191B2 (en) * | 2018-05-21 | 2023-11-07 | General Electric Company | Phased array transducers and wafer scale manufacturing for making the same |
| WO2022085678A1 (ja) * | 2020-10-22 | 2022-04-28 | キヤノン株式会社 | 振動型駆動装置及び振動型駆動装置の駆動方法 |
| JP2024062199A (ja) * | 2022-10-24 | 2024-05-09 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ、光学機器および電子機器 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448127A (en) * | 1990-05-15 | 1995-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven motor |
| CN1750379A (zh) * | 2004-09-17 | 2006-03-22 | 德昌电机股份有限公司 | 超声马达 |
| JP2007159211A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nikon Corp | 駆動装置、振動アクチュエータ、及び、電子機器 |
| JP2008130767A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Canon Inc | 振動体の製造方法、振動体および振動型駆動装置 |
| CN101443572A (zh) * | 2004-11-09 | 2009-05-27 | 东北大学 | 电流变流体制动及致动装置以及使用该装置的矫形器 |
| CN102843062A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-12-26 | 株式会社尼康 | 振动促动器、透镜镜筒及照相机 |
| US20150018840A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | The Johns Hopkins University | Mri-compatible, integrated force and torque sensors and systems that incorporate the sensors |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09285151A (ja) * | 1996-04-19 | 1997-10-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超音波モータ |
| JPH11252956A (ja) * | 1998-03-02 | 1999-09-17 | Star Micronics Co Ltd | 積層型圧電素子とこれを用いた超音波モータ |
| JP2005223968A (ja) * | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Canon Inc | 振動子および振動波駆動装置 |
| JP2008519941A (ja) | 2004-11-09 | 2008-06-12 | ノースイースタン ユニバーシティ | 電気粘性流体ブレーキ又はアクチュエータ装置及びそれを使用した矯正装置 |
| JP5669452B2 (ja) * | 2009-07-28 | 2015-02-12 | キヤノン株式会社 | 振動体の製造方法 |
| JP6214232B2 (ja) * | 2013-06-20 | 2017-10-18 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ、交換用レンズ、撮像装置、及び自動ステージ |
| TWI550923B (zh) * | 2014-05-30 | 2016-09-21 | 佳能股份有限公司 | 壓電材料、壓電元件、壓電元件的製造方法和電子器件 |
| JP6541449B2 (ja) * | 2015-06-05 | 2019-07-10 | キヤノン株式会社 | 振動型駆動装置及び医用システム |
-
2015
- 2015-06-05 JP JP2015114696A patent/JP6541448B2/ja active Active
-
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448127A (en) * | 1990-05-15 | 1995-09-05 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration wave driven motor |
| CN1750379A (zh) * | 2004-09-17 | 2006-03-22 | 德昌电机股份有限公司 | 超声马达 |
| CN101443572A (zh) * | 2004-11-09 | 2009-05-27 | 东北大学 | 电流变流体制动及致动装置以及使用该装置的矫形器 |
| JP2007159211A (ja) * | 2005-12-02 | 2007-06-21 | Nikon Corp | 駆動装置、振動アクチュエータ、及び、電子機器 |
| JP2008130767A (ja) * | 2006-11-20 | 2008-06-05 | Canon Inc | 振動体の製造方法、振動体および振動型駆動装置 |
| CN102843062A (zh) * | 2011-06-22 | 2012-12-26 | 株式会社尼康 | 振动促动器、透镜镜筒及照相机 |
| US20150018840A1 (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-15 | The Johns Hopkins University | Mri-compatible, integrated force and torque sensors and systems that incorporate the sensors |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108429046A (zh) * | 2017-02-14 | 2018-08-21 | 丰田自动车株式会社 | 具有导电性糊剂层和供电部的树脂部件的制造方法及该树脂部件与外部供电部件的连接方法 |
Also Published As
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|---|---|
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| US10396270B2 (en) | 2019-08-27 |
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