CN110291711A - 具有振动壳体的旋转式压电马达 - Google Patents

具有振动壳体的旋转式压电马达 Download PDF

Info

Publication number
CN110291711A
CN110291711A CN201880011778.9A CN201880011778A CN110291711A CN 110291711 A CN110291711 A CN 110291711A CN 201880011778 A CN201880011778 A CN 201880011778A CN 110291711 A CN110291711 A CN 110291711A
Authority
CN
China
Prior art keywords
piezo
rotor
electric motor
motor according
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880011778.9A
Other languages
English (en)
Inventor
弗里德里希-约瑟夫·萨赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ASPRE AG
Original Assignee
ASPRE AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ASPRE AG filed Critical ASPRE AG
Publication of CN110291711A publication Critical patent/CN110291711A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/101Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using intermittent driving, e.g. step motors
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/0005Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing non-specific motion; Details common to machines covered by H02N2/02 - H02N2/16
    • H02N2/009Thermal details, e.g. cooling means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/12Constructional details
    • H02N2/123Mechanical transmission means, e.g. for gearing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/10Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
    • H02N2/14Drive circuits; Control arrangements or methods
    • H02N2/145Large signal circuits, e.g. final stages
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H10N30/503Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure having a non-rectangular cross-section in a plane orthogonal to the stacking direction, e.g. polygonal or circular in top view
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明涉及一种压电马达,具有:定子(1),绕旋转轴(5)旋转的转子,以及由定子(1)保持并驱动转子的至少一个压电元件(20、21),本发明的目的是提高压电马达的机械可靠性和功效。本发明达成上述目的的解决方案是压电元件(20、21)布置在振动壳体(8)中,该振动壳体相对于定子(1)绕枢转轴(16)振动。

Description

具有振动壳体的旋转式压电马达
技术领域
本发明涉及一种压电马达,其具有定子、绕旋转轴旋转的转子和由定子保持并驱动转子的至少一个压电元件。
背景技术
WO 2012/022443 A1已揭示这种压电马达。在该文献中,压电元件与驱动指形件相互作用,该驱动指形件以其自由端使压在转子内圈表面上的驱动爪移动。
发明内容
本发明的目的是提高压电马达的机械可靠性和性能。
本发明用以实现上述目的的技术方案是将压电元件布置在振动壳体中,该振动壳体相对于定子绕枢转轴振动。
实际上,定子可以呈杯形构造。振动壳体同样可以呈杯形构造并以能绕与转子的旋转轴平行的轴线枢转的方式布置在定子上。
换言之,振动壳体具有至少一个圆盘形顶面。这种圆盘形顶面为振动壳体提供了极高的刚度。需要这种刚度将压电晶体产生的运动稳妥地传递到转子。
实际上,振动壳体能够绕枢转轴振动,该枢转轴与转子的旋转轴平行并与其径向偏置。如下所述,这种布置在压电元件的驱动运动传递到振动壳体时产生非常有利的杠杆条件。振动壳体形成将压电元件的驱动运动传递到转子的力传递元件。下面说明将振动壳体的运动传递到转子的优选力传递机制。
压电元件实际上可以是叠层致动器。该叠层致动器可以由相继封装的多个压电陶瓷层组成,其中两个封装之间均布置有导热板。导热板可以通向定子并有效地消散压电陶瓷中产生的热量。
具体而言,实际上,叠层致动器由堆叠的压电陶瓷层组成,这些压电陶瓷层在两侧均具有电极并经由绝缘层相互分开,其中,堆叠的压电陶瓷层、电极和绝缘层具有开口,散热体贯穿该开口。
伸入板状压电陶瓷层的散热体在消散压电陶瓷层内部产生的热量方面特别有效。散热体可以布置在上述导热板上并消散来自叠层致动器内部的热量。
导热板可以形成径向延伸的弹簧臂,该弹簧臂固定至内圈。该内圈可以围绕转子的旋转轴。采用这种方式,叠层致动器可以形成能沿圆周方向伸缩的半环,这些叠层致动器有效地在径向延伸的导热板上方保持在原位并朝向转子和定子的轴线向内散热。
导热板实际上可以在与压电陶瓷层接触的区域内具有自内向外呈楔形延伸的横截面。这种楔形横截面允许压电陶瓷层的封装能够在基本上平行的表面中沿着一环或半环布置,以便采用这种方式产生扭振。具体而言,当两个叠层致动器从不同的两侧作用于振动壳体时,可以通过对左叠层致动器和右叠层致动器交替施加电压而使其发生振动。
实际上,可以在开口与散热体之间的间隙填充导热膏。导热膏广泛用于半导体技术中,用来确保升温的半导体与冷却元件之间良好的热传递。在本发明的情况下,导热膏确保压电元件中产生的热量经由散热体散发到导热板。
实际上,叠层致动器的压电陶瓷层可以与电压源连接,该电压源以时间延迟的方式向叠层致动器的各个压电陶瓷层施加电压。在某一实例中,两个导热板之间的每个封装可以由十个压电陶瓷层组成。这些压电陶瓷层可以单独接到电压源并相继被施以电压。这样的优点是,并非叠层致动器的全部陶瓷层同时被施以电压并在极高的作用力下经历高度膨胀。而是陶瓷层依次膨胀,从而连贯而平稳地产生它们的冲程和作用力。电压源可以产生频率为500kHz的电压脉冲,该频率远高于振动壳体的谐振频率。实际上,电压脉冲的频率约为谐振频率的十倍。因此,这样很容易就能在谐振范围内产生由以脉冲方式逐步驱动各个陶瓷层引起的振动。
实际上,力传递元件经由驱动系统将运动传递到转子,该驱动系统由至少一个驱动爪和齿圈组成,驱动爪啮合到该齿圈中。力传递元件与转子之间形成形状配合连接,因此用于转子的驱动爪可以传递更高的转矩。在下文描述的实施例中,驱动爪固定至振动壳体上,而齿圈位于转子上。当然也可以将驱动爪固定至振动壳体上,而齿圈位于转子上。
实际上,驱动爪可以呈弹性构造,并且齿圈由锯齿组成,这些锯齿具有倾斜齿面并具有基本上沿转子的径向方向延伸的固定齿面。驱动爪具有带驱动侧面的相应形状,该驱动侧面在啮合期间抵靠锯齿的固定齿面。这样就能确保大传动力,进而确保作用于转子的大转矩。在驱动爪的反向运动中,其倾斜侧面在齿圈的相应倾斜齿面上滑动,直到再度后接齿圈的固定齿面。
实际上,多个驱动爪可以在转子的圆周方向上相互错位布置。压电元件仅产生极小的运动。因此,所述振动壳体尽管实施放大振动幅度的有利杠杆作用,但只有50μm量级的运动。这样的运动可能过小而无法在这类小尺寸构件中形成有效的爪形。相反,例如两个或三个爪均以50μm的距离相互偏置,其中,与这些爪相互作用的齿圈的齿距可以为100μm或150μm。然而,爪随着每次振动运动啮合,因为它们的卡合点(即这些爪的相互偏置的固定齿面后接锯齿的位置)相互分隔50μm,即,按振动幅度的量度。
驱动系统可以具有两个不同的齿圈,其中,第一齿圈的固定齿面的面法线指向转子的第一圆周方向,并且第二齿圈的固定齿面的面法线指向转子的反向第二圆周方向。这种构造允许通过爪在转子的两个旋转方向上提供驱动。
实际上,驱动系统可以包括脱离件,使用该脱离件能够使驱动爪与齿圈脱离啮合。通过脱离件,可以选择性使与第一齿圈相互作用沿第一旋转方向驱动转子的爪脱离啮合,而使沿第二旋转方向驱动转子的爪与相应的齿圈啮合。当两个爪皆脱离啮合时,转子可以绕转子轴自由旋转。当两个爪皆啮合时,转子以不能旋转的方式固定在定子上。
实际上,振动壳体的两侧可以布置有能绕转子轴旋转的驱动盘,至少一个驱动爪固定至该驱动盘。优选地,驱动盘上布置有在圆周方向上偏置的多个驱动爪。驱动盘上也可以布置有多组(三组或四组)驱动爪,它们均匀地分布在转子的圆周上并在转子圆周的不同部位驱动转子。
实际上,第一驱动盘的驱动爪可以使转子沿第一旋转方向旋转,而第二驱动盘的驱动爪可以使转子沿相反的第二旋转方向旋转。相应地,在驱动爪所处的区域内,转子在一侧设置有齿圈,其中固定齿面的面法线指向第一圆周方向。在第二驱动盘的区域内,转子的齿圈的固定齿面的面法线指向第二圆周方向。
作为替换,每个驱动盘的一个或多个驱动爪能沿第一方向驱动,而同一驱动盘的另外一个或多个驱动爪能沿第二方向驱动。
止回锁可以与转子连接,以防转子回转。如果借助脱离件改变转子的驱动方向,则止回锁的旋转方向须能改变。
由于叠层致动器的压电元件也会产生极小的运动幅度,因此有利的是,所述压电马达具有消除压电元件支撑在定子和振动壳体上的游隙的装置。采用这种方式,确保压电元件的全部作用力和全部伸长行程传递到振动壳体。该装置可以是偏心轮,该偏心轮以能旋转的方式布置在定子的固定块中并且其偏心周面抵靠在叠层致动器末端的压力元件上。因为消除了游隙,当需要增大压电元件的作用力时,还能使得多个叠层致动器上下布置并作用于相同的振动壳体。优选地,每个布置在压电马达中的叠层致动器具有能够单独调节的分立设备来消除游隙。
下面将结合附图说明压电马达的具体实施方式。
附图说明
图1示出本发明所述的压电马达的定子壳体的三维视图。
图2示出定子壳体与嵌入的振动壳体和处于其中的压电致动器。
图3示出内圈,其上布置有放射状导热板,用于形成两个半环形叠层致动器。
图4示出两个导热板之间的压电陶瓷板封装的示意性分解图。
图5示意性示出对图4中的封装施加电压的时序。
图6示出定子壳体与振动壳体的正视图。
图7示出沿图6中的剖面线B-B的剖视图。
图8示出图6和图7中的定子壳体与振动壳体的三维视图。
图9示出图8中的定子壳体与振动壳体,其中驱动盘以能绕转子轴旋转的方式安装。
图10示出具有转子和罩盖的压电马达,其中罩盖具有透明窗口,但实际上并非必然存在。
图11示出图10中的放大细节G。
图12示出图11中的细节H的进一步放大图。
图13示出类似于图12中所示但沿相反的旋转方向驱动转子的驱动系统的示图。
图14示意性示出布置在转子上的两个内齿圈的形状对比。
图15示出定子壳体与嵌入的振动壳体的局部放大视图,其中能够更清楚地看出叠层致动器在振动壳体中的支撑方式。
图16示出叠层致动器支撑在固定块上的放大图。
具体实施方式
图1中可以看出压电马达的定子1,更准确的说,可以看出定子壳体1。定子壳体1基本上呈杯形构造,其具有圆柱形周壁2和圆盘形底部3。底部3中布置有用于振动壳体8的枢轴销15的轴承4。转子的旋转轴5(下文称为转子轴)位于定子壳体1的中心。固定块6、7与用于振动壳体8的轴承4径向相对,各个叠层致动器固定至这些固定块。
图2示出图1中的定子壳体1与嵌入的振动壳体8和处于其中的压电致动器20、21,它们形成用于驱动转子的压电元件。而且,振动壳体8具有杯形,其具有周壁9和圆盘形底部10。振动壳体8的底部10具有供固定块6、7贯穿的窗口11。固定块6、7用于支撑压电致动器20、21。振动壳体8的周壁9具有内螺纹12,用于容纳固定螺丝13(参见图8),借助该螺丝旋紧振动壳体8的圆盘形顶部14。图8中也可以看出顶部14具有枢轴销15。与顶部14的枢轴销15对齐的第二枢轴销15在振动壳体8的底部10上布置在背离压电致动器20、21的一侧上,如图7所示。这两个枢轴销15共同形成围绕振动壳体8的枢转轴16的枢轴承。
从图2中还可看出,在振动壳体8中与固定块6、7大致径向相对的一侧上布置有传力块17。传力块17固定至振动壳体8的底部10并用于传递来自经由固定块6、7支撑在定子上的压电致动器20、21的作用力。叠层致动器20、21经由固体接头18、19作用于这个传力块17。
如图7所示,枢转轴16大致位于传力块17的径向靠内的末端处。因此,振动壳体8围绕该枢转轴16振动。振动壳体8的底部10和顶部14具有以1mm以上相当大的径向游隙围绕转子轴5的中央开口28、29。这些开口28、29可以参见图7。这样就能确保转子轴5不会妨碍振动壳体8的自由运动。通过振动壳体8的周壁9和另外的固体接头22至24,将振动壳体8的运动传递到连接块25(参见图2),其连接板26、27从振动壳体8中突出。
将叠层致动器20、21的运动传递到传力块17的固体接头18、19与振动壳体8的枢转轴16之间存在较短的杠杆臂。相比之下,振动壳体的枢转轴16与用于将振动运动传递到转子的连接板26、27之间存在较长的杠杆臂。因此,连接板26、27的振幅远大于传力块17的振幅。这种杠杆的几何形状的实现方式是,振动壳体的枢转轴平行于转子53的旋转轴(图10)并相对于转子53的旋转轴朝向压电元件将力引入振动壳体8的传力点径向偏移。
这两个叠层致动器20、21的构型和功能尤其可以参见图2至图6。其中每个叠层致动器20、21具有十三个由相互层叠的压电陶瓷层组成的封装30。图4中示意性示出每个封装30的构型的分解图。每个封装例如由五到十个压电陶瓷层31组成。压电陶瓷层31的上侧布置有第一电极32。第一电极32的面积基本上等于压电陶瓷层31的面积。压电陶瓷层31的下侧布置有第二电极33。其中每个电极31、32后接绝缘层34,从而能够通过电极32、33单独激活压电陶瓷层31。
如图4所示,压电陶瓷层31以及电极32、33和绝缘层34皆具有三个构造为长孔的开口35。散热体36贯穿开口35。其中每个散热体36上布置有在开口35与散热体36之间建立良好导热连接的导热膏37。散热体36至少经由导热膏37与导热板38连接,从而能够经由导热膏37、散热体36和导热板38散发压电陶瓷层31中产生的热量。在图4的示意图中,导热板38呈平面构造,从而在多个封装30的堆叠中形成直叠层致动器。但叠层致动器20、21具有环形,其激励定子壳体1中的振动壳体8进行扭振。与此同时,叠层致动器20、21的中线获得弯曲的路线,导热板38’呈楔形构造,其板厚自外向内递减。导热板38’尤其可以参见图2和图3。导热板38’的楔形外部区域之后是径向向内延伸的弹簧臂39,这些弹簧臂固定至共同的内圈40。内圈40在转子轴5的区域内固定至定子壳体1。
采用这种方式,压电陶瓷层31的热量经由导热板38’径向散发到内圈40。由于导热板38’的内部区域形成弹簧臂39,它们可以在圆周方向上移位。因此,基于向压电陶瓷层31施加电压,这些弹簧臂能够充分变形,以使两个叠层致动器20、21膨胀。
如果同时向叠层致动器20、21的全部压电陶瓷层31施加电压,则产生极高的压力。叠层压电致动器的尺寸从最小值瞬变到最大值。
为了平稳地形成叠层致动器20、21的膨胀,根据图5的方案向每个叠层致动器20、21的封装30的各个压电陶瓷层31相继施加电压。
图5示出封装30(在此为具有十个压电陶瓷层的封装)的堆叠陶瓷层的十一时序图。如果未施加电压,则封装具有最小的延伸度。这可以参阅左侧标有数字0的封装。数字1代表稍后时间点的封装,其中第一压电陶瓷层施加有电压。其他层则未施加电压。整个封装就仅少量变形,使得封装的某个陶瓷层变形。
标有数字“2”的图示时间上在标有数字“1”的图示之后。在“2”处,两个陶瓷层施加有电压,使得整个封装的膨胀度为数字“1”的图示中的两倍。相应地,标有数字“3”的图示时间上在图示“2”之后,并且三个压电陶瓷层具有电压。在标有数字“4”的图示中,四个压电陶瓷层施加有电压,等等。可以看出,在较长时间段内平稳且分阶段地完成封装的整体膨胀度。
图6至图8示出由定子壳体1、振动壳体8与螺接的顶部14组成,其中位于顶部14下方的叠层致动器20、21作为不可见的构件以短划线示出。
在此情形下,图15和图16中示出使得叠层致动器21、20支撑在定子1的固定块6、7上的元件的放大图。可以看出,叠层致动器21、20的末端处布置有例如由钢制成的压力元件62、63。这些压力元件62、63经由调整机构支撑到定子的固定块6、7上,这样就能补偿叠层致动器20或21的尺寸变动和公差,而且也能补偿定子1或振动壳体8的尺度。具体来说,图16中可以看出,固定块6、7均具有穿孔68,偏心轮64嵌入该穿孔中。使用盖板65覆盖穿孔68,图15中仅在固定块7上示出该盖板并且其可以与偏心轮64以抗相对转动的方式夹紧。盖板65具有开口69,穿过该开口能到达偏心轮64的端面中的调节槽70。偏心轮64的周面相对于其在固定块6和7中的轴承偏心并且抵靠在压力元件62和63上。通过使偏心轮64转动,可以补偿压力元件62或63与相邻的连接块6或7之间的任何游隙。通过旋紧螺丝堵头66,设定最佳位置之后,盖板65夹紧偏心轮64。如上所述,从图15的右半图仅可看出螺丝堵头66穿过盖板65的开口69旋紧到固定块7上。左半图中,在固定块6上,盖板缺少螺丝堵头。由此可以看出,固定块6的上侧具有用于容纳偏心轮64和螺纹孔67的穿孔68,螺丝堵头66能旋入其中。
需要补偿游隙才能使叠层致动器21、20以低运动幅度可靠地支撑在固定块6、7上。显然,也能使用偏心轮以外的其他机构(例如活动楔块)来补偿游隙。它也能在叠层致动器20、21的相对端布置在传力块17的区域内(参见图2)。
具体来说,从图7可以看出,连接板26、27在一侧贯穿顶部14,而连接板41、42在另一侧贯穿定子壳体1的底部3,这些连接板固定至连接块25并向外传递振动壳体8的运动。
图9中示出定子壳体与紧固至其上的驱动盘43、44的透视图。驱动盘43置于定子壳体1的底部3上。驱动盘43具有两个凹口45、46,连接板41、42在圆周方向上无游隙地容纳在这两个凹口中。连接板41、42将振动壳体8的振动运动传递到驱动盘43。驱动盘44以能绕转子轴5旋转的方式保持。经由连接板41、42,使得驱动盘43围绕转子轴5以约50μm的振幅进行扭振。
四个驱动块47旋紧至驱动盘43。每个驱动块47具有两个并置的驱动爪48、49。每个驱动爪48、49通过片簧50固定至相关的驱动块47。
从图9可以看出,第二驱动盘44布置在定子的相反侧上,该第二驱动盘同样以能绕转子轴5旋转的方式固定。这里也设置有驱动爪51、52,它们经由片簧50固定至相应的驱动块47。第二驱动盘44经由贯穿振动壳体8的顶部14的连接板26、27进行振动。
图10示出设立完成的压电马达的侧视图。转子53围绕由定子壳体1、振动壳体8和两个具有驱动块47的驱动盘43、44组成的布置。环形转子53内布置有罩盖54。罩盖54具有布置在驱动爪区域内的窗口55,在本侧视图中只能看出靠外的驱动爪48。窗口55用于说明马达的功能,而在马达的实际实施方式中无需设置该窗口。在罩盖54下方布置有能绕转子轴5旋转的脱离件56,这些脱离件分别与最靠近的驱动爪48相互作用。当脱离件56朝向驱动爪48转动时,脱离件56使驱动爪48从转子53的内齿圈抬升并使它们脱离啮合。
图11中示出参照图10的细节G的驱动爪48和脱离件56的放大视图。可以看出,每个驱动爪48、49与转子53的内齿圈57相互作用。驱动爪48、49在转子53的圆周方向上相互略微偏置,使得这两个驱动爪48、49中的一个驱动爪始终后接转子53的内齿圈57的齿部。因此,齿圈的长度可以是振动幅度的两倍,从而相应沿齿圈运动半程就能实现啮合下一个驱动爪48、49。
这尤其可以参见相比图11再次放大的图12。图12中还可看出,设置沿反向延伸的内齿圈58。该内齿圈相对于内齿圈57在转子53的轴向方向上偏置。内齿圈58与两个驱动爪59、60相互作用。图13中可以看出,通过脱离件61将驱动爪59、60拉离内齿圈58。沿图12中由箭头标记的方向旋转不会受到反向内齿圈58的阻碍。
如果旋转方向相反,脱离件56则必然使驱动爪48、49抬升,并且脱离件61释放驱动爪59、60,使得它们能够随转子53的内齿圈58向另一方向拉动。
图14示出布置在转子53上的两个齿圈的对比图。可以看出,每个齿圈均由锯齿组成,这些锯齿具有倾斜齿面,驱动爪在相对于齿圈的相对运动中沿着该倾斜齿面滑动,并且这些锯齿具有供驱动爪后接的固定齿面。两个齿圈的固定齿面指向相反的方向,使得它们的面法线N1和N2指向转子53的相反圆周方向。采用这种方式,可以根据激活脱离件56或61向不同的旋转方向驱动转子。
为了防止转子53逆向驱动方向回转,转子53能够以一定摩擦力或永久性作用的止回锁保持在转子轴5上。当借助脱离件56、61改变转子53的驱动方向时,止回锁也必然改变其旋转方向。
在本说明书、附图和权利要求书中披露的本发明的特征无论单独还是任意组合皆为本发明的各种实施方式中实现本发明的必要特征。本发明不限于所描述的实施方式。在权利要求书的范围内,鉴于本领域技术人员的常识,本发明可以有所变化。
附图标记列表
1 定子、定子壳体
2 周壁
3 底部
4 振动壳体的轴承
5 转子轴、转子旋转轴
6 固定块
7 固定块
8 振动壳体
9 振动壳体的周壁
10 振动壳体的底部
11 窗口
12 内螺纹
13 固定螺丝
14 振动壳体的顶部
15 枢轴销
16 枢转轴
17 传力块
18 固体接头
19 固体接头
20 叠层致动器、压电元件
21 叠层致动器、压电元件
22 固体接头
23 固体接头
24 固体接头
25 连接块
26 连接板
27 连接板
28 底部的开口
29 顶部的开口
30 由压电陶瓷层组成的封装
31 压电陶瓷层
32 第一电极
33 第二电极
34 绝缘层
35 开口
36 散热体
37 导热膏
38、38’ 导热板
39 弹簧臂
40 内圈
41 连接板
42 连接板
43 驱动盘
44 驱动盘
45 凹口
46 凹口
47 驱动块
48 驱动爪
49 驱动爪
50 片簧
51 驱动爪
52 驱动爪
53 转子
54 罩盖
55 窗口
56 脱离件
57 内齿圈
58 内齿圈
59 驱动爪
60 驱动爪
61 脱离件
62 压力元件
63 压力元件
64 偏心轮
65 盖板
66 螺丝堵头
67 螺纹孔
68 穿孔
69 开口
70 调节槽
N1 面法线
N2 面法线

Claims (16)

1.一种压电马达,具有:
·定子(1),
·绕旋转轴(5)旋转的转子(53),以及
·由所述定子(1)保持并驱动所述转子(53)的至少一个压电元件(20、21),
其特征在于,
所述压电元件(20、21)布置在振动壳体(8)中,所述振动壳体相对于所述定子(1)绕枢转轴(16)振动。
2.根据权利要求1所述的压电马达,其特征在于,所述枢转轴(16)相对于所述转子的旋转轴(5)平行并径向偏置。
3.根据权利要求1或2所述的压电马达,其特征在于,所述振动壳体(8)形成将所述压电元件(20、21)的驱动运动传递到所述转子(53)的力传递元件。
4.根据前述权利要求中任一项所述的压电马达,其特征在于,所述压电元件是叠层致动器(20、21)。
5.根据权利要求4所述的压电马达,其特征在于,所述叠层致动器(20、21)由堆叠的压电陶瓷层(31)组成,所述压电陶瓷层在两侧均具有电极(32、33)并经由绝缘层(34)相互分开,其中,堆叠的压电陶瓷层(31)、电极(32、33)和绝缘层(34)具有开口(35),散热体(36)贯穿所述开口。
6.根据权利要求5所述的压电马达,其特征在于,所述压电马达具有以下特征中的至少一个特征:
·散热体(36)布置于导热板(38)上;
·所述导热板(38')形成径向延伸的弹簧臂(39),所述弹簧臂固定至内圈(40);
·所述内圈(40)围绕所述转子(1)的旋转轴(5);
·所述导热板(38')在与所述压电陶瓷层(31)的接触区域内具有自内向外呈楔形延伸的横截面;
·导热膏(37)填充所述开口(35)与所述散热体(36)之间的间隙。
7.根据权利要求4、5或6所述的压电马达,其特征在于,所述叠层致动器的压电陶瓷层(31)与电压源连接,所述电压源以时间延迟的方式向所述叠层致动器的压电陶瓷层(31)施加电压。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的压电马达,其特征在于,所述力传递元件经由驱动系统将运动传递到所述转子(53),所述驱动系统由至少一个驱动爪(48、49、59、60)和齿圈(57、58)组成,所述驱动爪(48、49、59,60)啮合到所述齿圈中。
9.根据权利要求8所述的压电马达,其特征在于,所述驱动爪(48、49、59、60)呈弹性构造,并且所述齿圈(57、58)由锯齿组成,所述锯齿具有倾斜齿面并具有基本上沿所述转子(53)的径向方向延伸的固定齿面。
10.根据权利要求8或9所述的压电马达,其特征在于,多个驱动爪(48、49、59、60)在所述转子(53)的圆周方向上相互错位布置。
11.根据权利要求9或10所述的压电马达,其特征在于,所述驱动系统具有两个齿圈(57、58),其中,第一齿圈(57)的固定齿面的面法线指向所述转子(53)的第一圆周方向,并且第二齿圈(58)的固定齿面的面法线指向所述转子(53)的反向第二圆周方向。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的压电马达,其特征在于,所述驱动系统具有脱离件(56、61),使用该脱离件能够使所述驱动爪(48、49、59、60)与所述齿圈(57、58)脱离。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的压电马达,其特征在于,所述振动壳体(8)的两侧分别布置有能绕转子轴(5)旋转的驱动盘(43、44),所述至少一个驱动爪(48、49、59、60)固定至所述驱动盘。
14.根据权利要求13所述的压电马达,其特征在于,第一驱动盘(43)的驱动爪(48、49)使所述转子(53)沿第一方向旋转,并且所述第二驱动盘(44)的驱动爪(59、60)使所述转子(53)沿相反的第二方向旋转。
15.根据前述权利要求中任一项所述的压电马达,其特征在于,所述压电马达具有消除所述压电元件(20、21)支撑在所述定子(1)和所述振动壳体(8)上的游隙的至少一个装置(64)。
16.根据权利要求15所述的压电马达,其特征在于,所述装置是偏心轮(64)。
CN201880011778.9A 2017-02-14 2018-02-07 具有振动壳体的旋转式压电马达 Pending CN110291711A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017102884.6A DE102017102884A1 (de) 2017-02-14 2017-02-14 Piezomotor
DE102017102884.6 2017-02-14
PCT/EP2018/053083 WO2018149714A1 (de) 2017-02-14 2018-02-07 Rotations-piezomotor mit schwinggehäuse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110291711A true CN110291711A (zh) 2019-09-27

Family

ID=61526774

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880011778.9A Pending CN110291711A (zh) 2017-02-14 2018-02-07 具有振动壳体的旋转式压电马达

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11431266B2 (zh)
EP (1) EP3583693A1 (zh)
CN (1) CN110291711A (zh)
DE (1) DE102017102884A1 (zh)
WO (1) WO2018149714A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112436755A (zh) * 2020-11-11 2021-03-02 南京航空航天大学 基于静摩擦的旋转型压电传动装置及其工作方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1111020A (zh) * 1993-09-08 1995-11-01 陈苏拉布股份有限公司 压电电动机的转子的位置检测器
DE9419802U1 (de) * 1994-12-10 1996-04-04 Richter Hans Schrittmotor
JPH10233537A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Toyota Motor Corp 圧電積層体
KR20100064502A (ko) * 2008-12-05 2010-06-15 주식회사 만도 압전 소자를 이용한 토크 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치
JP2012200050A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Nikon Corp モータ装置及びロボット装置
CN103181071A (zh) * 2010-08-20 2013-06-26 阿斯普雷股份公司 压电马达

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5079471A (en) 1990-06-04 1992-01-07 Martin Marietta Corporation High torque harmonic traction motor
DE102006062076A1 (de) * 2006-12-29 2008-07-10 Siemens Ag Piezokeramischer Vielschichtaktor und Verfahren zu seiner Herstellung
CN101499738A (zh) 2008-01-31 2009-08-05 德昌电机股份有限公司 压电电机与使用该电机的驱动模块
US9312790B2 (en) 2013-09-13 2016-04-12 Physik Instrumente (Pi) Gmbh & Co. Kg Compact versatile stick-slip piezoelectric motor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1111020A (zh) * 1993-09-08 1995-11-01 陈苏拉布股份有限公司 压电电动机的转子的位置检测器
DE9419802U1 (de) * 1994-12-10 1996-04-04 Richter Hans Schrittmotor
JPH10233537A (ja) * 1997-02-20 1998-09-02 Toyota Motor Corp 圧電積層体
KR20100064502A (ko) * 2008-12-05 2010-06-15 주식회사 만도 압전 소자를 이용한 토크 센서 및 이를 구비한 전동식 조향장치
CN103181071A (zh) * 2010-08-20 2013-06-26 阿斯普雷股份公司 压电马达
JP2012200050A (ja) * 2011-03-18 2012-10-18 Nikon Corp モータ装置及びロボット装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
孙宝元: "《现代执行器技术》", 30 April 2003 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112436755A (zh) * 2020-11-11 2021-03-02 南京航空航天大学 基于静摩擦的旋转型压电传动装置及其工作方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017102884A1 (de) 2018-08-16
US20200059169A1 (en) 2020-02-20
EP3583693A1 (de) 2019-12-25
WO2018149714A1 (de) 2018-08-23
US11431266B2 (en) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100954529B1 (ko) 원환형 압전 초음파 공진기 및 그를 이용한 압전 초음파회전모터
CN101159418B (zh) 一种低压驱动的压电马达
US11152874B2 (en) Multi-spoke-type ultrasonic motor
SE456059B (sv) Piezoelektrisk motor
JP3823340B2 (ja) 振動モータ
TW200847607A (en) Miniature piezoelectric motor and method of driving elements using same
CN105324928B (zh) 超声电机
JP2009278702A (ja) 超音波モータ
US7183699B2 (en) Stacked type electro-mechanical energy conversion element and vibration wave driving apparatus
CN110291711A (zh) 具有振动壳体的旋转式压电马达
CN1035647C (zh) 压电马达
WO1992010874A1 (en) Piezoelectric motor
JP2007282424A (ja) 振動アクチュエータ
JP2009219281A (ja) 圧電アクチュエータ
CN104953893A (zh) 压电驱动步进电机
JP2012175783A (ja) 圧電アクチュエータ、レンズ鏡筒及びカメラ
JP2012067849A (ja) 回転駆動装置
JP2009219280A (ja) 圧電アクチュエータ
SU853711A1 (ru) Вибродвигатель
JP2007146976A (ja) 回転体の制振構造
KR100772274B1 (ko) 압전 초음파 모터, 그것의 원반형 고정자 및 그 제조방법
JP4784154B2 (ja) 振動アクチュエータ
KR100904861B1 (ko) 캠을 이용한 회전 압전 모터
JP2012100513A (ja) アクチュエータ
JP2022551079A (ja) 回転作動装置およびそのような回転作動装置を動作させるための方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190927

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication