CN110247581A - 用于盘形件的旋转压电电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转压电电机(100)，该电机包括:压电致动器，所述压电致动器包括具有一对臂部的谐振器(30)，臂部的端部中的一个端部在连接区域中相连接，另外两个端部被称为“自由端”，和无源元件，所述无源元件能够通过自由端在无源元件上的摩擦而被驱动旋转，所述无源元件包括盘形件(40)和从盘形件(40)的周缘延伸的边沿部(50)，边沿部(50)在臂部(31，32)的自由端(310，320)之间通过。

Description

用于盘形件的旋转压电电机

技术领域

本发明涉及旋转压电电机技术领域。

背景技术

旋转压电电机通常具有无源元件(或称为“被动元件”)和用于利用压电效应使无源元件旋转的致动器。参考图1，尤其已知旋转压电电机10，其中无源元件20包括柱形件，并且压电致动器包括具有一对臂部31、32的谐振器30，所述一对臂部31、32在大致音叉形或U形形状的连接区域33中彼此连接。压电致动器还包括两个压电元件(未示出)，每个压电元件附接到臂部31、32中的一者上，并且用作臂部的激励装置以向其施加振动。无源元件20在谐振器臂部31、32之间通过。更具体地，无源元件20的侧表面的一个区域在两侧分别与臂部31、32的自由端310、320接触，使得无源元件20借助臂部31、32的自由端310、320在接触区域上的摩擦而旋转。

在一些应用中，特别是钟表应用中，可能希望上述压电致动器能够驱动盘形件而不是柱形件。

发明内容

本发明的目的是提出一种旋转压电电机，其中，压电致动器包括具有一对臂部的谐振器，无源元件包括能够由所述致动器驱动旋转的盘形件。

为此，根据第一方面，本发明涉及一种旋转压电电机，包括:

-压电致动器，其包括具有一对臂部的谐振器，各臂部的一端在连接区域中连接，另外两端被称为“自由端”，和

-无源元件，其能够借助自由端在无源元件上的摩擦而被驱动旋转，

该无源元件包括盘形件和边沿部，所述边沿部从盘形件的周缘延伸并在臂部的自由端之间通过。

“盘形件”是指实心或包含中空部分的圆形元件。例如，它可以是日期盘、月相盘等。

这种电机包括很少的部件，较紧凑，并且可用的大扭矩使得盘形件的高转速成为可能。

在一个实施例中，所述边沿部具有基本上呈U形的径向剖面，使得U形的两个臂部都搁靠在臂部的自由端上。换句话说，边沿部具有翻折/折叠部分。

这使得有可能在压电致动器和无源元件之间的交接处施加预载荷/预加载，以便在不给电机供能的情况下，即不激励臂部的情况下，设定保持扭矩。

根据第二方面，本发明涉及一种组件，该组件包括至少两个根据第一方面的压电电机，压电电机的无源元件的盘形件是同心的、重叠的并且具有不同直径，除了最小直径的盘形件之外，每个盘形件都覆盖直径更小的盘形件。

应该理解，主动元件的谐振器位于距离盘形件的轴线的不同距离处，但是在同一平面内：因此可以旋转驱动几个盘形件，而不会占用太多空间。位置检测系统可以很容易地集成，从而确保盘形件在任何时候都保持同步。

根据第三方面，本发明涉及一种钟表，其包括如上所述的压电电机或至少两个压电电机的组件。

在非限制性实施例中，钟表包括固定到柱形部件的一端的指针。

附图说明

参考附图，通过以下以非限制性说明的方式给出的描述，其它特征和优点将显而易见，其中:

-已经描述的图1示意性地表示了根据现有技术的旋转压电电机的一部分，其中被旋转驱动的元件是柱形件。

-图2示意性地示出了根据本发明第一实施例的旋转压电电机的一部分，其中被旋转驱动的元件是盘形件，

-图3以径向纵截面示意性地示出了图2的旋转压电电机的一个区域，

-图4示意性地示出根据本发明第二实施例的旋转压电电机的谐振器，

-图5以径向纵截面示意性地示出了类似于图2的旋转压电电机的组件。

具体实施方式

根据本发明的旋转压电电机具有无源元件，该无源元件包括盘形件40和用于利用压电效应使盘形件40旋转的压电致动器。

在参照图2和3描述的本发明的第一实施例中，压电致动器包括压电激励装置(未示出)和谐振器30，谐振器30包括能够振荡的两个臂部31、32。激励装置有利地由两个部件形成，每个部件附接到不同的臂部上。然而，激励装置的其它实施例也是可能的；它们可以例如由布置在臂部之间的接合处的单个部件形成。当适当的电压施加到激励装置时，激励装置变形，机械应力传递到臂部31、32，臂部31、32然后开始振荡。如果激励装置以合适的方式设计和安装在臂部上，则可以实现所需形式的多维振荡。

臂部31、32在连接区域33中连接，并且从所述连接区域33基本上彼此平行地延伸。因此谐振器30通常是音叉形的，即U形的。然而，也可以设想其它形状。臂部的未连接到连接区域33的端部被称为自由端310、320。臂部31、32的振荡幅度在这些端部310、320处最大。

无源元件还包括在盘形件40的整个周缘上延伸的边沿部50。边沿部50由两部分构成：第一部分连接到盘形件40，第二部分仅连接到第一部分。第一部分和第二部分一起形成围绕盘形件40的圆形凹槽。换句话说，边沿部50沿着无源元件的径向纵截面具有U形截面，盘形件40连接到U形的一个端部。U形的连接到盘形件40的一个分支用51表示，而U形的另一分支用52表示。

边沿部50局部地通过臂部31、32的自由端310、320之间。更准确地说，分支51搁靠在臂部31的自由端310上，分支52搁靠在臂部32的自由端320上，从而在谐振器30和无源元件之间产生径向预载荷，术语“径向”指的是盘形件40的半径方向。

应当理解，臂部31、32的自由端310、320的多维振荡使得借助所述端部310、320抵靠边沿部50的摩擦，可以带动盘形件40围绕其轴线旋转。

注意，在图2所示的实施例中，谐振器30正交于盘形件40延伸，即包含谐振器30的臂部31、32的轴线的平面平行于由盘形件40限定的平面。然而，也可以设想谐振器30相对于盘形件40存在任何技术上可能的倾斜。自然，倾斜越小，压电电机就越薄，这在钟表领域是最重要的。

此外，谐振器不限于U形或音叉形形状。特别地，在参考图4描述的第二实施例中，臂部可以不是直线形的。这种谐振器30°具有两个臂部31°、32°。所述臂部31°、32°在连接区域33°中连接。每个臂部31°、32°包括主分支311°、321°、自由端310°、320°以及用于连接主分支311°、321°和自由端310°、320°的连接区域312°、322°。

主分支311°、321°从所述连接区域33°开始基本上彼此平行地延伸。连接区域33°和两个主分支311°、321°在同一高度上，即连接区域33的轴线和两个主分支311°、321°的轴线位于同一平面。

然而，自由端310°、320°在不同高度处延伸，并且包含自由端310°、320°的轴线的平面平行于前面段落中提到的主分支311°、321°的平面。在图4所示的实施例中，连接区域312°、322°各自包括正交于主分支311°、321°延伸的部分，使得自由端310°、320°进入与主分支311°、321°不同的高度。然而，连接区域312°、322°也可以是任何其它形状，关键点在于谐振器具有两个高度。

自由端310°、320°彼此相向延伸，边沿部50°在所述自由端310°、320°之间通过。更准确地说，分支51抵靠在臂部31°的自由端310°上，分支52°抵靠在臂部32°的自由端320°上。压电致动器包括压电激励装置(未示出)。激励装置有利地由两个部分形成，每个部分附接到自由端310°、320°之一。当适当的电压施加到激励装置时，激励装置变形，机械应力传递到自由端310°、320°，自由端310°、320°然后开始振荡。如果激励装置以合适的方式设计和安装在臂部上，则可以实现所需形式的多维振荡。臂部31°、32°的自由端310°、320°的多维振荡使得有可能借助所述自由端310°、320°抵靠边沿部50°的摩擦使盘形件40°围绕其轴线旋转。

盘形件40例如与指针90一体地旋转，如图2所示，这使得根据本发明的压电电机由于其简单和紧凑而特别适合于钟表。可选地，盘形件可以是日期盘、月相盘或钟表领域中使用的任何其它类型的盘形件。

图5示出了类似于参考图2和3描述的压电电机组件的压电电机组件101，尽管所述压电电机的谐振器可以是参考图4描述的类型。每个电机包括谐振器30、30’、30”和无源元件。每个谐振器30、30’、30”包括第一臂部310、310’、310”和第二臂部320、320’、320”。每个无源元件包括盘形件40、40’、40”和边沿部50、50’、50”。

盘形件40、40’、40”是同心并重叠的。盘形件40、40’、40”具有不同的直径，使得除了最小直径的盘形件40之外，每个盘形件40’、40”覆盖较小直径的盘形件40、40’。除了连接到最大直径40”的盘形件的边沿部50”之外，每个边沿部50、50”都被具有比边沿部50，50”所连接到的盘形件的直径更大的直径40’、40”的盘形件覆盖，使得其限定的凹槽被所述更大直径40’、40”的盘形件覆盖。应当理解，利用这种布置，边沿部50、50’、50”不会相互影响。

每个谐振器30、30’、30”局部地夹紧相关联的边沿部50、50’、50”。在图5所示的实施例中，谐振器30、30’、30”并排放置，即相对于盘形件40、40’、40”处于相同角位置处。然而，它们也可以布置在彼此不同的角位置处。

显然，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对上述本发明的各种实施例进行各种修改和/或改进和/或组合。

Claims (7)

1.一种旋转压电电机(100)，其特征在于，该旋转压电电机包括:

-压电致动器，所述压电致动器包括具有一对臂部(31，32)的谐振器(30)，各臂部的端部中的一个端部在连接区域(33)中相连接，另一端部(310，320)被称为“自由端”，和

-无源元件，所述无源元件能够借助所述自由端(310，320)在该无源元件上的摩擦而被驱动旋转，

所述无源元件包括盘形件(40)和从所述盘形件(40)的周缘延伸的边沿部(50)，所述边沿部(50)在所述臂部(31，32)的自由端(310，320)之间通过。

2.根据权利要求1所述的旋转压电电机(100)，其特征在于，所述边沿部(50)具有大致U形的径向截面，使得形成U形的两个分支(51，52)中的每一者都搁靠在所述臂部(31，32)的自由端(310，320)上。

3.一种钟表，其包括根据前述权利要求中任一项所述的旋转压电电机(100)。

4.根据权利要求3所述的钟表，该钟表包括与所述盘形件(40)一体地旋转的指针(90)。

5.一种包括至少两个根据权利要求1或2所述的旋转压电电机的组件(101)，其特征在于，所述压电电机的无源元件的多个盘形件(40，40’，40”)是同心的、重叠的并且具有不同直径，除了最小直径的盘形件之外，每个盘形件(40’，40”)均覆盖直径更小的盘形件(40，40’)。

6.一种钟表，其包括根据权利要求5所述的组件。

7.根据权利要求6所述的钟表，其特征在于，该钟表包括至少两个指针，使得每个盘形件(40，40’，40”)与所述至少两个指针中的一个指针一体地旋转。