CN109478856A

CN109478856A - 致动器

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Publication number: CN109478856A
Application number: CN201780046827.8A
Authority: CN
Inventors: 布汉内汀·科茨; 布伦特·德利波斯
Original assignee: PHYSIK INSTR PI GmbH AND CO KG
Current assignee: PHYSIK INSTR PI GmbH AND CO KG
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2019-03-15
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: EP3276817A1; EP3491732B1; EP3491732A1; WO2018019892A1; IL264437B; US20190165696A1; US11336208B2; CN109478856B; IL264437A

Abstract

本发明涉及一种具有矩形形状并且由极化机电材料制成的致动器(1)，该致动器(1)具有两个较大的主表面(4、5)和将该主表面彼此连接的四个侧表面(6、7)，该侧表面中的表示长侧表面(6)的两个比表示短侧表面(7)的另外两个侧表面长，其中至少一个摩擦元件(11)布置在较短的侧表面(7)的至少一个上，该致动器具有长度L、厚度T和宽度W，并且至少两个有源电极(8、9)布置在主表面中的一个上并且一个公共电极布置在主表面的另一个上并且电极布置在限定外部电极的主表面上，其中该致动器的机电材料被激励的以由于通过向电极施加电压而在其中生成的电场来执行驻波变形，所述变形导致摩擦元件的相应移动，并且所述摩擦元件的所述移动可用于经由摩擦元件和待驱动的元件之间的摩擦接触来驱动待驱动元件。所述致动器的特征在于长度L与其厚度T的纵横比在3.9和4.1之间，并且致动器的长度L与其宽度W的纵横比在2和5之间。所述发明还涉及一种用于驱动这种致动器的方法。

Description

致动器

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的致动器和一种根据权利要求10的驱动这种致动器的方法。

背景技术

大约十分之几纳米分辨率量级的精确定位器需要用于医学和生物学研究，诸如显微镜阶段和微装配单元。这些定位器的要求不仅要获得高精度的运动，而且还要获得从每秒100纳米到1米的非常宽范围的移动速度。满足所述要求的最明显的解决方案是使用具有两种不同定位器的混合定位器，其中一种用于粗动并且另一种用于精确运动。但是，空间的可用性和在移动阶段中对用于电驱动致动器的许多导线的要求使得这种系统复杂且昂贵。具有宽范围的移动速度和使运动步长达到十分之几纳米量级的能力的线性电动机可用于工业和组装技术。

例如，文献US 6,081,063和US 7,764,449描述了使用矩形压电棱镜的多模激励的共振型压电电动机。在这些电动机中的振动元件上常用的模式是第一纵向模式和第二弯折模式。有时，使用第一纵向模式和第四弯折模式。无论致动器类型，即块型或多层型，为了提供用于激励压电材料的电极而在矩形压电棱柱元件上的金属化，例如，将致动器的体积分成四个较小的矩形棱柱元件。当电驱动信号同时驱动一对对角相对布置的较小棱镜时，并且由于致动器的长度和宽度(或厚度)的特定纵横比，在厚度或宽度方向上同时激励第一纵向模式和第二弯折模式，使得致动器的侧表面处的点生成椭圆运动，该椭圆运动被传递到要通过摩擦相互作用而被移动的元件。

在激励的第二弯折模式处于厚度方向上的情况中，致动器包含至少两个压电层。所述两个压电层之间的电极覆盖每个相邻压电层的整个表面并用作公共电极。外表面上的电极分为两部分；换句话说，两个一半的电极布置在两个外表面上。当正侧的正弦信号施加到两个对角布置的一半的电极并且负侧的正弦信号施加到中间公共电极时，致动器的两个对角布置的体积被电驱动。当用特定纵横比以紧密公差选择双层板的厚度和长度时，所述驱动信号可以同时激励第一纵向模式和第二弯折模式。

但是，制造这种多层形式的压电元件的工艺具有一些缺点。首先，这些层必须在厚度方向上与板的中间对称，这需要对表面抛光工艺的紧密公差。其次，四分之一的内部电极需要组合到位于对角线的相对侧的另一四分之一。因此，例如在文献US 7,576,474、US 7,635,940、US 7,564,173、US 7,932,661、和US 8,350,446中描述的这种类型的多层致动器的生产是昂贵的。

例如，文献SU 693 493和US 5,453,653教导了激励的弯折模式在其宽度方向上的致动器。这里，致动器仅包含一个压电材料层。四个电极布置在具有两对对角布置和耦合的电极的主表面中的一个上。另一主表面被均匀地金属化并且仅包含一个电极。虽然每对对角布置的和耦合的电极用作有源端子，但是均匀电极用作公共端子。当在一个有源端子和公共端子之间施加电信号时，由于致动器尺寸的限定的长宽比，激励宽度方向上的第一纵向模式和第二弯折模式。

具有根据上述运行原理运行的致动器的压电电动机具有在高扭矩下低速而无需齿轮机构的特征。与惯性和压电行走驱动型压电电动机相比，这些电动机还具有更宽的运行速度的优点。但是，当将这种共振压电电动机用于纳米定位应用时，驱动电压速度非线性引起一些限制。

通常，共振驱动型压电电动机的速度由驱动电压的大小控制。为了使电动机进行小步长，自然的方式是降低驱动电压的大小。当驱动电压的大小降低到特定值以下时，由于摩擦接触的非线性效应，相同的小驱动电压不能总是产生相同的小步长。偶尔地，小的驱动电压根本不会导致驱动步长。为了克服所述问题，文献US 7,937,661提出了一种共振电动机，其具有用于生成第一纵向模式和第二弯折模式的致动器的修改的电极配置。在该电动机中，正常和切线方向上的运动是独立控制的。但是，多层致动器元件分别具有相对复杂的内部金属化或电极结构，使得内部导电电极需要使用许多侧电极组合或连接。另外，侧电极需要组合或连接到终端电极，在终端电极上附接有柔性印刷电路板(FPCB)或导线。通常，在多次极化处理工艺之后，必须将侧电极组合或连接到终端电极。因此，根据US 7,937,661的电动机的制造成本相对较高。

从文献US 7,598,656中也已知一种使用由具有特定长宽比的矩形压电板实现的致动器的共振压电电动机。虽然致动器的一个主表面具有覆盖最大表面之一的金属化电极，但是板的另一表面上的电极在宽度方向上被分成两个部分并且摩擦尖端附接在一个侧表面的中间。当用电信号驱动板的一半时，激励平面模式。摩擦尖端和未激励的板的另一半的功能类似于扰动质量。结果，摩擦尖端处的倾斜运动导致滑动元件移动以获得线性或旋转运动。即使该电动机具有优异的性能，诸如移动速度高达0.5m/s和简单的电极结构，由于运行模式，在摩擦尖端的附接的边界处的高应力集中限制电场进一步增加以获得更高的移动速度。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有块或多层结构的致动器，其具有可以通过简单且节省成本的制造工艺来生产的简单的电极结构。

通过根据权利要求1的致动器解决了上述目的，其中相应的从属权利要求至少限定了适当的发展。

根据本发明的致动器具有矩形形状并且包括极化的机电材料。致动器具有两个较大的主表面和与主表面彼此连接的四个较小的侧表面，每个主表面具有比任何侧表面大得多的表面积。所述侧表面中的两个比另外两个侧表面长，导致两个长侧表面和两个短侧表面，其中至少一个摩擦元件布置在至少一个短侧表面上。此外，致动器具有长度L、厚度T、和宽度W，L对应于致动器的最长几何延伸并且厚度由主表面之间的正态距离限定。至少两个有源电极布置在主表面中的一个上，并且一个公共电极布置在另一个主表面上，电极布置在主表面上限定外部电极。布置在电极之间的致动器的机电材料被极化，使得极化方向或极化矢量的方向分别沿着致动器的厚度方向并且基本垂直于主表面指向。

由于通过向电极施加合适的电压或信号而在其中生成的电场，致动器的机电材料是可激励的以执行驻波变形，所述变形导致附接到致动器的摩擦元件的相应移动，以及所述摩擦元件的移动可用于经由摩擦元件和待驱动元件之间的摩擦接触来驱动待驱动的元件。

本发明的致动器的特征在于，关于致动器的长度L与其厚度T的纵横比在3.9和4.1之间，并且关于致动器的长度L与其宽度W的纵横比在2和5之间。换句话说，致动器的特征在于特定几何比L/T＝3.9至4.1并且L/W＝2至5。所述纵横比适合于激励第一驻波，在致动器的长度方向上引起第一纵向振动模式并且适合于第二驻波，在致动器的厚度方向上引起第二弯折模式，其中第二弯折模式振动扰动第一纵向模式，导致摩擦元件的移动的椭圆轨迹，摩擦元件的移动的所述椭圆轨迹可用于驱动在致动器的厚度方向上待驱动的元件。

例如，摩擦元件可以具有金字塔形、屋顶形、球形、或半球形。但是，还可以提供摩擦层作为摩擦元件。

可以证明电极的至少一个具有弯曲部分是有用的。

此外，可以证明机电材料的极化方向是均匀的并且与机电材料内的位置无关是有用的。

此外，可以证明致动器没有布置在致动器的机电材料内部的电极是有用的。

另外，可以证明致动器包括布置在致动器的机电材料内部的至少一个电极，该电极限定内部电极是有用的。

这里，致动器包括沿致动器的厚度方向堆叠的多个内部电极可以是合适的，其中电极相对于具有不同尺寸的堆叠方向彼此相邻。

当外部电极经由布置在致动器的侧表面上的至少一个侧电极电连接到至少一个内部电极时可能是合适的。

当外部电极的每个至少部分地被弹性材料层覆盖，并且特别是由非压电弹性层覆盖时，也可以是合适的。特别地，在致动器具有较大的长度与厚度纵横比L/T的情况下，纵向模式共振频率不足以接近弯折模式共振频率，使得第一纵向模式的预期扰动大小可能较弱。通过施加所述弹性材料层，致动器的厚度方向上的刚度增加，并且结果，第二弯折模式共振频率也增加。在弹性层的特定厚度处，纵向模式的共振频率足够接近弯折模式的共振频率，使得第一纵向模式可被充分扰动，使得到摩擦元件的移动的预期的椭圆轨迹可靠的结果。

这里，当弹性材料的至少一个层的长度长于致动器的长度时，可能是合适的。

此外，本发明还涉及一种用于驱动前面段落中描述的致动器的方法以便激励第一驻波，该第一驻波在致动器的长度方向上引起第一纵向振动模式；并且用于激励第二驻波，该第二驻波在致动器的厚度方向上引起第二弯折模式，其中第二弯折模式振动扰动第一纵向模式，导致摩擦元件的移动的椭圆轨迹。所述方法的特征在于仅对有源电极中的一个施加电压，而至少一个其他有源电极是浮动的。

可以有利的是，向公共电极施加电压，该电压等于施加到有源电极但具有不同极性的电压。

此外，有利的是，施加到有源电极的电压在其相位上位移到施加到公共电极的电压的相位，并且所述相位差是控制致动器的激励部分中的电场的控制参数。

附图说明

现在将参考附图描述本发明：

图1：关于根据现有技术的致动器(图1(a)和图1(b))，和根据本发明的致动器(图1(c))的耦合系数的图示。

图2(a)：显示顶侧和底侧的根据本发明的致动器的实施例的顶视图；图2(b)：显示顶侧和底侧的根据图2(a)的致动器的立体图。

图3(a)：显示本发明的致动器与单一电压信号的可能的电连接的框图；图3(b)：在不同视图中根据图3(a)激励的本发明致动器的计算的变形。

图4(a)：显示本发明的致动器与单一电压信号的可能的电连接的框图；图4(b)：在不同视图中根据图4(a)激励的本发明致动器的计算的变形。

图5(a)：显示顶侧和底侧的根据本发明的致动器的实施例的顶视图；图5(b)：显示顶侧和底侧的根据图5(a)的致动器的立体图。

图6(a)：显示顶侧和底侧的根据本发明的致动器的实施例的顶视图；图6(b)：显示顶侧和底侧的根据图6(a)的致动器的立体图。

图7：根据本发明的多层致动器的实施例的分解图。

图8：根据本发明的具有在相对的侧表面上的两个摩擦元件的致动器的实施例的不同立体图。

图9：显示本发明的致动器与两个电压信号的可能的电连接的框图。

图10：根据本发明的具有两个致动器的线性驱动器。

图11：根据本发明的致动器的可能的保持/支撑结构。

具体实施方式

图1(a)和图1(b)示出了根据现有技术的棱柱形致动器的不同耦合系数。尽管众所周知，厚度方向上的压电耦合系数(k₃₃)几乎是横向上的耦合系数(k₃₁)的两倍，但是根据现有技术的致动器在k₃₁模式下被驱动。在使用这种致动器的相应的共振压电电动机中，致动器元件的切线方向上的位移分量负责生成运动。该运动也是电动机速度的原因。

由于本发明的致动器的有效耦合系数是在是负责在切线方向上生成运动的主导模式的k₃₃模式下，因此可以在运行共振频率下获得非常高的速度。为了分别获得低速或慢速运动，可以将致动器运行频率向上移位至5kHZ到10kHZ到更高的频率值，因为通过k₃₃模式再次生成主要的切线运动。因此，与现有的致动器和相应的电动机相比，在切线方向上的运动由k₃₁模式控制的较大的微观运动仍然是可能的，以便克服摩擦耦合并且进行非常慢的运动。

图2(a)以显示顶侧2和底侧3的顶视图显示根据本发明的致动器1的第一实施例，而图2(b)以显示顶侧2和底侧3的两个立体图显示图2(a)的致动器。矩形、单层块压电板形式的致动器1具有长度L、宽度W和厚度T。致动器的两个主表面4和主表面5通过两个较长的侧表面6和两个较短的侧表面7彼此连接。在致动器1的顶侧2的主表面4上，两个相同尺寸的用作有源端子的有源电极8和有源电极9以并置和间隔的方式布置。在致动器1的底侧3的另一主表面5上，布置有用作覆盖几乎相应的主表面5的公共端子的一个公共电极10。摩擦元件11布置在致动器1的较短的侧表面7中的一个上。

图3(a)对应于显示根据图2的致动器与单一驱动源12的单一正弦电压信号的可能的电连接的框图。由于开关13的相应位置，致动器1通过同时使用有源电极或端子8(图3(a)中的左侧一个)和公共电极或端子10之间的单一驱动源12来电激励。驱动信号具有对应于致动器的第一纵向模式共振频率的频率。在该驱动条件下，直接且主动地激励第一纵向模式。为了生成额外的弯折模式，选择长度与厚度纵横比为约4并且长宽比为约2。所述特定纵横比引起第一纵向模式被间接生成的弯折模式扰动，并且摩擦元件11的点的所得微观运动或轨迹分别是在与由致动器驱动的元件的倾斜方向上的窄椭圆。图3(b)以侧视图和立体图显示当通过如前所述的方法激励时致动器的计算的变形。

图4(a)显示根据图2的致动器与单一驱动源12的单一正弦电压信号的可能的电连接的框图。与根据图3(a)的框图的唯一区别在于，由于开关13的相应位置，使用了另一有源电极或端子9(图4(a)中的右侧一个)。类似于根据图3的激励方法，第一纵向模式被直接和主动地激励，并且由于特定的纵横比而间接激励弯折模式，导致摩擦元件11的点的微观运动或轨迹分别是只是与由致动器驱动的元件倾斜方向上的窄椭圆，其中该倾斜方向与由于根据图3的激励而生成的倾斜方向相反以便移动要沿相反方向驱动的元件。图4(b)以侧视图和立体图显示当通过如前所述的方法激励时致动器的计算的变形。

图5(a)和图6(a)以显示顶侧和底侧的顶视图显示根据本发明的致动器的不同实施例，而图5(b)和图6(b)以显示顶侧和底侧的立体图分别显示根据图5(a)和图6(a)的致动器。与图2中所示的致动器的唯一区别在于电极的形状或几何形状。根据图5(a)，在主表面4上布置的有源电极8和有源电极9的每个包括两个相对布置的凸起部分14，其中一个凸起部分指向较短的侧表面7中的一个并且另一相对地布置的凸起部分指向较短的侧表面7中的另一个。除了所述凸起部分，有源电极8和有源电极9的每个包括与长侧表面6平行布置的两个直线部分，其中直线部分将凸起部分14彼此组合。所有凸起部分14的半径和形状是相同的，并且有源电极8和有源电极9的形状或几何形状是相同的。

在另一主表面5上布置的公共电极10还包括两个相对布置的凸起部分15，其中一个凸起部分指向较短的侧表面7中的一个并且另一相对布置的凸起部分指向较短的侧表面7中的另一个。除了所述凸起部分，公共电极10包括与长侧表面6平行布置的两个直线部分，其中直线部分将凸起部分15彼此组合。凸起部分15的半径和形状相同，并且与凸起部分14的半径和形状相同。

根据图6(a)，在主表面4上布置的有源电极8和有源电极9的每个具有两个相对布置的凹入部分16和凹入部分17，其中一个凹入部分指向较短的侧表面7中的一个并且另一相对布置的凹入部分指向较短的侧表面7中的另一个。除了所述凹入部分，有源电极8和有源电极9的每个包括与较长的侧表面6平行布置的两个直线部分，其中直线部分将凹入部分16和凹入部分17彼此组合。

凹入部分16具有大于凹入部分17的半径20的半径19。有源电极8和有源电极9在主表面4上对称地布置，其中轴线22限定在离相应的短侧表面7相等距离21布置的相应的对称轴线。有源电极8和有源电极9具有关于轴线22的镜像对称。有源电极8和有源电极9具有与致动器1相同的宽度并且因此到达较长侧表面6。

在另一主表面5上，一个公共电极10布置成具有两个相对布置的凹入部分18，其中一个凹入部分指向较短的侧表面7中的一个并且另一相对布置的凹入部分指向较短的侧表面7中的另一个。凹入部分18的半径大于凹入部分17的半径，但是小于凹入部分16的半径。凹入部分18的半径和形状是相同的。

图7以分解图显示根据本发明的多层致动器的实施例。所述致动器包括七个压电层23。两个有源电极8和有源电极9以及一个公共电极10以分开且间隔的方式布置在主表面4上，其中两个有源电极8和有源电极9布置在远端位置处并且围绕布置在中间的公共电极10。

布置在主表面4上的两个有源电极8和有源电极9以及一个公共电极10经由图7中未示出的侧电极电连接到具有相应和相同的功能的内部电极24至内部电极26，其中内部电极24和内部电极25表示有源电极并且内部电极26表示公共电极。

当在主表面4上的公共电极10与有源电极8和有源电极9之一之间施加电信号时，致动器的一半被电激活。类似于具有如上所述的单层结构的本发明的致动器，激活多层的致动器的一半中的电极足以激励扰动的纵向模式，这是由于特定的厚度与长度和特定的长宽纵横比。

与根据现有技术的多模式(即第一纵向模式和第二弯折模式)激励型压电共振电动机的多层致动器相比，本发明的致动器不需要在相反方向上对角地连接有源内部电极并且本发明的致动器在厚度方向上也是不需要在中间的对称平面。结果，根据本发明的多层致动器的制造工艺更简单且更具成本效益。

图8显示根据图5的致动器的具有电极配置的本发明的致动器，但是与根据图5的致动器相反，具有两个相对布置的摩擦元件11，摩擦元件11中的每个布置在较短的侧表面7上。这种致动器可以，例如，用在空心薄壁圆柱形旋转元件中以获得旋转运动。可以通过薄壁圆筒的变形直接施加必要的预应力。

根据图9的框图显示本发明的致动器1与两个电压信号的可能的电连接，其中相应的电压或驱动信号具有特定的相位差。由驱动源12生成的第一驱动信号被施加到有源电极8或有源电极9中的一个，分别代表通道l1或Ch1，以及由驱动源27生成的具有与第一驱动信号相比的相位差的第二驱动信号被施加到公共电极10。同时，分别代表通道2或Ch2的相应的另一有源电极8或有源电极9保持浮动。通过开关13改变从一个有源电极(诸如，Ch1)到另一有源电极Ch2的驱动信号，同时在公共电极10处使用相同的信号，可以改变由致动器1驱动的元件的运动方向。

当三角恒等式应用于驱动信号时，致动器内的电场可以如下计算：其中A：驱动信号的大小、d：致动器的厚度、ω：驱动信号的频率、t：时间、公共端子上的信号的相位角(或两个信号之间的相位差)。

假设驱动信号的单位是伏特，而分别地，压电厚度d的单位是毫米，而相位角的单位是度，则可以清楚地看出电场的大小取决于相位角如果为0度，即两个驱动信号分别相同或同相，则电场的大小为0.0V/mm。如果相位角是90度，则sin(45)的大小是0.707，并且然后电场的大小是1.414(A/d)V/mm。当相位角为180度时，电场的大小的最大值为2*(A/d)V/mm。

关于所述两相位驱动方法的相位差可以用作控制参数。常规上，改变驱动信号的大小以改变压电电动机的速度。作为所述常规方法的可选方法，提出通过改变两个驱动信号之间的相位角来改变电动机速度。

本发明的致动器的特定几何形状，即，特定纵横比，具有另外的优点。当以其共振模式运行时，通过致动器的体积分布的机械应力小于现有的致动器结构或几何形状。因此，本发明的致动器在由应力相关的疲劳引起的裂纹生成方面更可靠。因此，致动器具有较大的机械强度，使得本发明的致动器可以在较高的电场下被驱动以获得较高的速度。

图10显示包含两个根据本发明的相同致动器1的线性驱动器或线性电动机28。致动器1放置在包括基部29和盖部30的壳体中。基部29具有中央腹板部分31和两个远侧腹板部分32。在中央腹板部分和每个远侧腹板部分32之间，布置有致动器1，其中致动器通过弹簧元件33以特定的力压靠中央腹板部分31，弹簧元件33另一方面允许致动器的弯折振动。

弹簧元件33由远侧腹板部分32支撑并且-它们各自的另一端-与框架元件34接触。致动器由滚子元件35可移动地支撑，其中滚子元件35本身由框架元件34和中央腹板部分31支撑。由于在第一纵向共振模式下的运行，致动器的两端在相反的方向上移动，因此滚子元件35允许致动器的尺寸(即，在长度方向上)的变化。辊子35与致动器的平坦主表面接触，并且由框架元件34和中央腹板部分31的相应凹槽部分支撑并且保持就位。

另外的弹簧元件36将框架元件34和布置在框架元件中的致动器1推靠在要由致动器驱动的元件上(图10中未示出)。为了允许框架元件34和致动器1在推动方向上(或逆着)移动，致动器1由另外的滚子元件37可移动地支撑，滚子元件37与致动器的较长的侧表面接触。所述滚子元件37由基部29和盖部30的相应的凹槽部分支撑并保持到位。

图11显示滚子元件35和滚子元件37相对于根据图10的电动机的致动器的布置或位置，其中致动器和滚子为了清楚起见与电动机的壳体分离。

Claims

1.一种具有矩形形状并且由极化机电材料制成的致动器(1)，所述致动器(1)具有两个较大的主表面(4、5)和将所述主表面彼此连接的四个侧表面(6、7)，所述侧表面中的表示长侧表面(6)的两个比表示短侧表面(7)的另外两个侧表面长，其中至少一个摩擦元件(11)布置在较短的所述侧表面(7)的至少一个上，所述致动器具有长度L、厚度T和宽度W，并且至少两个有源电极(8、9)布置在所述主表面中的一个上并且一个公共电极(10)布置在所述主表面的另一个上并且所述电极布置在限定外部电极的所述主表面上，其中所述致动器的机电材料在其厚度方向上极化并且可激励的以由于通过向所述电极施加电压而在其中生成的电场来执行驻波变形，所述变形导致所述摩擦元件(11)的相应移动，并且所述摩擦元件(11)的所述移动可用于经由所述摩擦元件(11)和待驱动的所述元件之间的摩擦接触来驱动待驱动元件，其特征在于，在所述致动器的未激励状态下，所述致动器的所述长度L与其厚度T的纵横比在3.9和4.1之间，并且所述致动器的所述长度L与其宽度W的纵横比在2和5之间，所述纵横比适合于激励第一驻波，所述第一驻波在所述致动器的长度方向上引起第一纵向振动模式并且激励第二驻波，所述第二驻波在所述致动器的厚度方向上引起第二弯折模式，所述第二弯折模式振动扰动所述第一纵向模式，导致所述摩擦元件移动的椭圆轨迹，所述椭圆轨迹适用于驱动待驱动元件沿所述致动器的厚度方向驱动。

2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述电极中的至少一个具有弯曲部分(14、15、16、17、18)。

3.根据前述权利要求之一所述的致动器，其特征在于，所述机电材料的极化方向是均匀的并且与所述机电材料内的位置无关。

4.根据前述权利要求之一所述的致动器，其特征在于，所述致动器没有布置在所述致动器的所述机电材料内部的电极。

5.根据前述权利要求1至3中任一项所述的致动器，其特征在于，所述致动器包括布置在所述致动器的所述机电材料内部的至少一个电极，所述电极限定内部电极。

6.根据权利要求5所述的致动器，其特征在于，所述致动器包括沿所述致动器的厚度方向堆叠的多个内部电极，其中电极相对于具有不同尺寸的所述堆叠方向彼此相邻。

7.根据权利要求5或6所述的致动器，其特征在于，所述外部电极经由在所述致动器的侧表面上布置的至少一个侧电极电连接到至少一个所述内部电极。

8.根据前述权利要求之一所述的致动器，其特征在于，所述外部电极中的每个至少部分地被弹性材料层覆盖。

9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述弹性材料层中的至少一个的长度大于所述致动器的长度。

10.一种用于驱动根据前述权利要求之一所述的致动器的方法，以用于激励第一驻波，所述第一驻波在所述致动器的长度方向上引起第一纵向振动模式并且以用于激励第二驻波，所述第二驻波在所述致动器的厚度方向上引起第二弯折模式，其中所述第二弯折模式振动扰动所述第一纵向模式，导致所述摩擦元件(11)的移动的椭圆轨迹，其特征在于，仅有所述有源电极(8、9)中的一个被施加电压而所述有源电极的至少另外一个是浮动的。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，向所述公共电极(10)施加的电压等于施加到所述有源电极但具有不同极性的电压。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，施加到所述有源电极(8、9)的电压在其相位上移位到施加到所述公共电极(10)的电压的相位，并且所述相位差是控制参数以控制所述致动器的被激励的部分中的电场。

13.一种根据权利要求1至9之一所述的致动器在旋转电动机中的应用。