CN110247582A - 具有径向预加载的旋转压电电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋转压电电机(100；101；102)，其包括:压电致动器，其包括具有一对臂部(31’，32’)的谐振器(30’)，臂部的一端在连接区域(33’)中相连接，另一端(310’，320’)被称为“自由端”，和无源元件，其包括正交于谐振器(30’)延伸的柱形部件(20)，柱形部件(20)能够通过臂部(31’、32’)的自由端(310’、320’)在柱形部件(20)上的摩擦而旋转，每个自由端(310’、320’)包括突起(41，42)，使得突起(41，42)彼此相向地延伸并且一起形成用于柱形部件(20)的部分(21)的容纳部，所述电机(100；101；102)包括保持装置(51，52；60)，所述保持装置用于将柱形部件(20)的部分(21)保持在容纳部内。

Description

具有径向预加载的旋转压电电机
技术领域
本发明涉及旋转压电电机技术领域。
发明背景
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，其中无源元件包括柱形件20，并且压电致动器包括由一对臂部31、32形成的谐振器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30的臂部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。
这种类型的电机必须在谐振器和柱形元件之间的交界处进行预加载，以便在不给电机供能的情况下，即在不激励所述臂部的情况下，设定保持扭矩。
发明内容
本发明的目的是提出一种设置有预加载系统的旋转压电电机。
为此目的，本发明涉及一种旋转压电体，包括:
-压电致动器，其包括具有一对臂部的谐振器，两个臂部的一端在连接区域中连接，另一端称为“自由端”，和
-无源元件，其包括正交于谐振器延伸的柱形部件，所述柱形部件能够通过臂部的自由端在自由部件上的摩擦而旋转，
每个自由端包括突起，使得突起朝向彼此延伸并一起形成用于柱形部件的一部分的容纳部，
该电机包括用于将柱形部件的所述一部分保持在容纳部内的装置。
“突起”是指形成凸起部分的元件，该凸起部分使延伸部分突出。
根据本发明，在柱形部件和谐振器之间产生径向预加载：通过保持装置产生径向力，用于使柱形部件保持抵靠在谐振器臂部的每个端部处的突起上。术语“径向”是指圆形部件的半径方向。
预加载系统因此由突起和保持装置形成。
在第一实施例中，保持装置能够在柱形部件的所述一部分上产生弹力。例如，保持装置包括固定元件和弹性元件，所述弹性元件例如为弹簧、条带或橡胶元件，所述弹性元件一方面固定到紧固元件，另一方面支承在柱形部件的所述一部分上。
在第二实施例中，保持装置能够在柱形部件的所述一部分上产生磁力。例如，保持装置包括固定到臂部的连接区域的磁体，并且柱形部件的所述一部分包括磁性材料，例如铁磁材料，以便在柱形部件的所述一部分和磁体之间产生吸引力。注意，与第一实施例相比，本发明的第二实施例的一个优点是预加载系统是自支承的。另一个优点是柱形部件可以自由旋转，而不会承受与弹性元件接触的摩擦。
在一个实施例中，保持装置能够产生基本平行于谐振器臂部的力。在保持装置包括诸如弹簧的弹性元件的情况下，所述弹性元件的轴线基本平行于谐振器臂部。在保持装置包括磁体的情况下，所述磁体被布置在距臂部的自由端基本相等的距离处。
本发明还涉及一种包括上述压电电机的钟表。
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示意性地示出了根据现有技术的旋转压电电机的一部分的侧视图。
-图2示意性地示出了从上方看去的根据本发明第一实施例的旋转压电电机的部分。
-图3示意性地示出了图2的旋转压电电机的一部分的侧视图。
-图4示意性地示出了根据本发明第二实施例的旋转压电电机的部分的俯视图。
-图5示意性地示出了根据本发明的第三实施例的旋转压电电机的一部分的俯视图。
-图6示意性地示出钟表的一部分，其包括图4的旋转压电电机和固定到所述电机的指针。
具体实施方式
图2和3示出了根据本发明第一实施例的压电电机100的一部分，图4示出了根据本发明第二实施例的压电电机101，图5示出了根据的第三实施例的压电电机102。在所有三种情况中，电机100、101、102均包括无源元件，该无源元件包括柱形部件20和用于利用压电效应使柱形部件20旋转的压电致动器。
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。因此谐振器通常是音叉形的，即U形的。然而，这种形状不是限制性的。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。
柱形部件20基本上正交于谐振器30延伸，即正交于包含谐振器30’的臂部31’、32’的轴线的平面，并且与两个自由端310’、320’接触。臂部31’、32’的自由端310’、320’的多维振荡使得有可能通过所述自由端310’、320’抵靠所述柱形部件20的摩擦而使柱形部件20绕其轴线旋转。
自由端310’、320’具有特定几何形状，该几何形状与下面描述的压电电机的保持装置相结合，从而允许在谐振器30’和柱形部件20之间产生预加载。更准确地说，每个自由端310’、320’包括突起41、42，使得突起41、42朝向彼此延伸。每个突起41、42具有倾斜表面411、421，以便与彼此一起形成容纳部。柱形部件20与这些突起41、42的倾斜表面411、421接触。换句话说，柱形部件20的一部分21(在图3中可见)楔入由倾斜表面411、421形成的容纳部内。保持力使得可以在平行于臂部31’、32’并且朝向连接区域33’的方向上向所述一部分21施加压力，使得所述一部分21支承在这些倾斜表面411、421上。
在第一实施例中，保持装置包括弹性元件和止动件51，弹性元件这里是弹簧52。弹簧52在一侧支承在所述一部分21上，并且在另一侧支承在止动件51上，从而将柱形部件20推靠在倾斜表面411、421上。
在第二和第三实施例中，保持装置包括位于连接区域33’一侧的磁体60，并且所述部分21包括磁性材料，例如铁磁材料，以便朝向磁体60吸引所述部分21并因此使其抵靠倾斜表面411、421。在第二实施例中，磁体60固定到连接区域33’的内表面331，而在第三实施例中，磁体60固定到连接区域33’的外表面332。内表面331是与柱形部件20相对的面，外表面332是与内表面331背对着的面。
最后，图6示出手表类型的钟表80，其包括固定到根据第二实施例的压电电机101的柱形部件20的上端的指针90。然而，根据本发明的一个实施例的压电电机可以用于驱动盘形件、轮形件或环形件(例如日期盘或月相盘)而不是指针旋转。
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。例如，在图示的实施例中，倾斜表面411、421被示出为平坦的，但是它们同样可以是凹状或凸状的。要点是这些表面保持与柱形部件20的所述部分21接触。

Claims (9)

1.一种旋转压电电机(100；101；102)，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，所述无源元件包括正交于所述谐振器(30’)延伸的柱形部件(20)，所述柱形部件(20)能够借助所述臂部(31’，32’)的自由端(310’，320’)在所述柱形部件(20)上的摩擦而旋转，
每个自由端(310’，320’)包括突起(41，42)，所述突起(41，42)朝向彼此延伸并且一起形成用于所述柱形部件(20)的一部分(21)的容纳部，
所述旋转压电电机(100；101；102)包括用于将所述柱形部件(20)的所述一部分(21)保持在所述容纳部中的保持装置(51，52；60)。
2.根据权利要求1所述的旋转压电电机(100)，其特征在于，所述保持装置(51，52)能够在所述柱形部件(20)的所述一部分(21)上产生弹力。
3.根据权利要求2所述的旋转压电电机(100)，其特征在于，所述保持装置(51，52)包括紧固元件(51)和弹性元件(52)，所述弹性元件(52)一方面固定到所述紧固元件(51)，而另一方面抵靠在所述柱形部件(20)的所述一部分(21)上。
4.根据权利要求3所述的旋转压电电机(100)，其特征在于，所述弹性元件(52)的轴线基本平行于所述谐振器(30’)的臂部(31’，32’)。
5.根据权利要求1所述的旋转压电电机(101；102)，其特征在于，所述保持装置(60)能够在所述柱形部件(20)的所述一部分(21)上产生磁力(21)。
6.根据权利要求5所述的旋转压电电机(101；102)，其特征在于，所述保持装置(60)包括固定到所述臂部(31’，32’)的连接区域(33’)的磁体(60)，并且所述柱形部件(20)的所述一部分(21)包括磁性材料，以便在所述柱形部件(20)的所述一部分(21)与所述磁体(60)之间产生吸引力。
7.根据权利要求6所述的旋转压电电机(101；102)，其特征在于，所述磁体(60)布置在距所述一对臂部(31’，32’)的自由端(310’、320’)基本相等的距离处。
8.一种钟表(80)，其特征在于，该钟表包括根据权利要求1所述的旋转压电电机(100；101；102)。
9.根据权利要求8所述的钟表(80)，其特征在于，该钟表包括固定到所述柱形部件(20)的一端的指针(90)。
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