CN204993106U - 压电促动器、线性驱动装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压电促动器、线性驱动装置和电子设备，所述压电促进器配置有振动部件、驱动轴，所述振动部件具有平板状的压电素子和压电素子中嵌合相互板面而被固定的电极板；所述驱动轴被固定于所述振动部件中；所述振动部件带有连接其外周数个顶点的边，所述电极板带有通电连接部位，从所述振动部件的边开始呈现凸起形状。配置有移动部件和压电促动器的线性驱动装置；配置有框体和线性驱动装置的电子设备。本实用新型能实现装置和设备的小型化。

Description

压电促动器、线性驱动装置和电子设备

技术领域

本实用新型涉及压电促动器、线性驱动装置和电子设备。

背景技术

专利文献(US2009/0159720A1)中展示了双晶片型压电促动器。双晶片型压电促动器在两个压电素子之中带有介于电极板之间的振动部件。这种压电促动器通过电极板，在任意一个压电素子或两个压电素子中通电，使振动部件变形为碗型并输出信号。

但是，专利文献中显示的振动部件为圆形，设置在电极板上的通电连接部位由圆形的振动部件组成，呈现凸起形态。因此，通过该通电连接部位，外形整体变大。如果适用于以透镜驱动装置为主的线性驱动装置，在装置小型化方面存在阻碍。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种压电促动器、线性驱动装置和电子设备，可实现小型化。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种压电促动器，配置有振动部件、驱动轴，所述振动部件具有在平板状的压电素子和压电素子中嵌合相互板面而被固定的电极板；所述驱动轴被固定于所述振动部件中；所述振动部件带有外周连接数个顶点和这些顶点之间的边，所述电极板带有通电连接部位，从所述振动部件的边开始呈现凸起形状。

优选的，所述振动部件从其中心到所述通电连接部位前端的距离不能大于以下距离，即从所述振动部件的中心到距该中心最远的顶点之间的距离。

优选的，上述振动部件的外形应为正多边形。

优选的，应具有数个上述通电连接部位，分别形成相隔的边，或只具有一个上述通电连接部位。

一种线性驱动装置，该线性驱动装置具有以下特征，即配置有振动部件、驱动轴、压电促动器和移动部件。振动部件具有在平板状的压电素子和上述压电素子中嵌合相互板面而被固定的电极板；驱动轴被固定于上述振动部件中；压电促动器配置有上述驱动轴；移动部件和上述压电促动器的驱动轴产生摩擦性接触。上述压电促动器的振动部件带有外周连接数个顶点和这些顶点之间的边；上述电极板带有通电连接部位，从上述振动部件的边开始呈现凸起形状。

优选的，前述移动部件中设置有透镜。

一种电子设备，配置有振动部件、驱动轴、压电促动器、移动部件和框体。振动部件具有在平板状的压电素子和上述压电素子中嵌合相互板面而被固定的电极板；驱动轴被固定于上述振动部件中；压电促动器配置有上述驱动轴；移动部件和上述压电促动器的驱动轴产生摩擦性接触。框体在自由振动的状态中支撑起上述压电促动器的驱动轴。上述压电促动器的振动部件带有外周连接数个顶点和这些顶点之间的边；上述电极板带有通电连接部位，从上述振动部件的边开始呈现凸起形状。

本实用新型由于从振动部件的边开始凸出通电连接部位使其呈现凸起形状，因此可实现小型化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型一项实施例相关线性驱动装置的截面图；

图2是图1的A－A线截面图；

图3是本实用新型第一项实施例相关压电促动器的截面图；

图4是本实用新型第一项实施例相关压电促动器的斜面图；

图5是本实用新型第二项实施例相关压电促动器的斜面图；

图6是为了说明设置面积，与本实用新型第二项实施例相关的压电促动器和对比例子进行对比的平面图；

图7是为了说明振动的驱动力，与本实用新型第二项实施例相关的压电促动器和对比例子进行对比的平面图；

图8是本实用新型第三项实施例相关压电促动器的振动部件的平面图；

图9是本实用新型第四项实施例相关压电促动器的振动部件的平面图；

图10是本实用新型第二项实施例相关压电促动器的振动部件变形例子的平面图。

图中：

10、线性驱动装置，12、框体，18、变焦镜头，20、对焦镜头，26、变焦镜头支架，28、对焦镜头支架，58、第一个压电促动器，60、第二个压电促动器，62、第一振动部件，64、第二振动部件，66、第一驱动轴，68、第二驱动轴，78、第一压电素子，80、第二压电素子，82、电极板，90、第一通电连接部位，92、第二通电连接部位。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

在图1和图2中，线性驱动装置10属于举例所述的透镜驱动装置。该线性驱动装置被应用于自动对焦式微型摄像头，而自动对焦式摄像头又被应用于手机和智能电话等电子设备中。线性驱动装置10带有呈现立方体形状的框体12。该框体12中配置有摄像透镜14、成像透镜16、变焦镜头18和聚焦透镜20。

摄像透镜14被固定于框体12的上方。成像透镜16被固定于框体12的下方。成像透镜16与设置于基板22中的图像传感器24对向。框体12被固定于基板22中。

变焦镜头18被固定于变焦镜头支架26上，而变焦镜头支架26具有移动部件的作用。聚焦镜头20被固定于聚焦透镜支架28上，而聚焦镜头支架28具有移动部件的作用。摄像透镜14、成像透镜16、变焦镜头18和聚焦镜头20位于框体12偏中央的位置上，被配置在一个光轴LO上。通过这些透镜16～20，从摄影对象射入的光线在图像传感器24上形成图像。

如图2所示，变焦镜头支架26具有向左右延伸的支撑部位30、32。在其中一个支撑部位30的前端形成了U字形状的啮合部位34，该啮合部位34和下述的第二个压电促动器60的第二驱动轴68啮合。由此，变焦镜头支架26向光轴LO方向移动时，对变焦镜头支架26进行引导，使其不在与光轴LO垂直的方向上旋转。

另外一个支撑部位32与第一个压电促动器58的第一驱动轴66摩擦接触。即在另外一个支撑部位32的前端设置了以树脂或金属为材料的压力焊接部位36。将第一个压电促动器58的第一驱动轴66插入该压力焊接部位36中。压力焊接部位36在缠卷第一驱动轴66的一侧上形成了开口部位38。该开口部位38利用螺丝40对自身的间隙进行调整，并对压力焊接部位36与第一驱动轴66之间的摩擦(焊接压力)进行自由调整。

另外，在不设置螺丝40的情况下，利用压力焊接部位36的弹性，施加预先设定的摩擦即可。将螺丝与第一驱动轴66连接进行焊接压力处理也可。另外，利用各部件组成压力焊接部位36的一半，使用弹簧等形成具有压紧力结构也可。

聚焦透镜支架28具有与前述变焦透镜支架26相同的结构。即在该变焦透镜支架28中设置啮合部位42和压力焊接部位44，啮合部位42与第一个压电促动器58的第一驱动轴66啮合，压力焊接部位44与第二个压电促动器60的第二驱动轴68摩擦接触。

在框体12内配置有变焦透镜位置检测器46和聚焦透镜位置检测器48。两种位置检测器具有相同结构。由第一磁极部件50、第二磁极部件52和第一MR传感器54、第二MR传感器56组成，第一磁极部件50、第二磁极部件52被沿着透镜的光轴LO方向与磁极(S极和N极)以交替方式配置；第一MR传感器54、第二MR传感器56被用于检测磁场强度。第一MR传感器54被固定于变焦透镜支架26上，M第二R传感器56被固定于聚焦透镜支架28上。其中第一磁极部件50与第一MR传感器54对向，第二磁极部件52与第二MR传感器56对向，被固定在框体12上。如果聚焦透镜支架28、变焦透镜支架26移动，可利用第一MR传感器54、第二MR传感器56对变焦透镜支架26、聚焦透镜支架28的移动量和移动方向进行检测，上述变焦透镜支架26、聚焦透镜支架28的移动量和移动方向被视作磁场强度的变化。另外，利用第一MR传感器54、第二MR传感器56输出显示检测到的磁场强度变化信号。

第一个压电促动器58和第二个压电促动器60具有相同的结构，压电促动器58、60分别配置有第一振动部件62、第二振动部件64和第一驱动轴66、第二驱动轴68，第一驱动轴66、第二驱动轴68被固定在第一振动部件62、第二振动部件64上。在该实施方案中，第一振动部件62、第二振动部件64被配置在框体12的上方，第一驱动轴66、第二驱动轴68向下方延伸。第一驱动轴66、第二驱动轴68的下端被插入第一接口部件70、第三接口部件72的孔中，以粘合方式被固定起来，而上述第一接口部件70、第三接口部件72被设置在框体12上。另外，靠近第一振动部件62、第二振动部件64的第一驱动轴66、第二驱动轴68的基座一侧被插入第二接口部件71、第四接口部件73的孔中，第二接口部件71、第四接口部件73被设置在框体12上。第一接口部件70、第二接口部件71和第三接口部件72、第四接口部件73具有弹性，分别自由支撑起第一驱动轴66、第二驱动轴68。第一振动部件62、第二振动部件64中分别连接第一通电配线74、第二通电配线76。

图3显示了压电促动器中具有代表性的第一个压电促动器58。在图3中，对图1进行了上下逆转的描绘。第一个压电促动器58采用例举的双晶片型，第一振动部件62配置有两个呈现平板状的第一压电素子78、第二压电素子80。在上述第一压电素子78、第二压电素子80之间带有同样呈现平板状的第一电极板82。即第一压电素子78、第二压电素子80和第一电极板82之间以互相嵌合方式固定。压电素子的表面和反面中形成了第二电极层84、第三电极板86。第一驱动轴66通过粘合剂87被固定于其中第一压电素子78的第二电极层84上。第一电极板82由具有弹性的金属板等组成。除了下述通电连接部位外，第一压电素子78、第二压电素子80的外形和第一电极板82的外形最好形状几乎相同且大小相同，尤其是第一压电素子78、第二压电素子80最好不要超出第一电极板82的外周端。

另外，在第二电极层84上形成小孔，通过该小孔将第一驱动轴66直接接合在第一压电素子78上也可。在包括第二电极层84在内的第一压电素子78整体厚度上形成小孔，通过该小孔将第一驱动轴66直接接合在第一电极板82上也可。在第一振动部件62的整体厚度上形成小孔，将第一驱动轴66的外周面直接接合在形成上述小孔的第一振动部件62的内壁面上也可。

在第一振动部件62的表面露出的第二电极层84、第三电极层86与例举的电源控制部位88的正极一侧连接，第一电极板82与电源控制部位88的负极一侧连接。如果对其中第二电极层84和第一电极板82之间反复施加脉冲电压，第一压电素子78将通电，第一压电素子78还将出现伸缩情况，第一振动部件62向一个方向变形成碗状，利用第一电极板82的弹性快速恢复至原本的平板状，对这些过程进行反复操作。在上述过程中，还反复使第一驱动轴66在轴方向上进行细微的往返移动。如果对第二电极层84和电极板82之间反复施加脉冲电压，第一压电素子78将出现伸缩情况，第一振动部件62向着另一个方向变形为碗形，利用第一电极板82的弹性快速恢复至原本的平板状，对这些过程进行反复操作。在上述过程中，还反复使第一驱动轴66在轴方向上进行细微的往返移动。

接着针对利用第一个压电促动器58使变焦透镜支架26移动的情况进行说明。如上所示，如果对第一个压电促动器58施加脉冲电压，第一振动部件62向着另一个方向变形为碗形，并快速恢复至原本的平板状，对这些过程进行反复操作。在上述过程中，第一驱动轴66还在轴方向上反复进行细微的往返移动。当向着一个方向变形为碗形时，由于变焦透镜支架26的压力焊接部位36与第一个压电促动器58的第一驱动轴66摩擦接触，变焦透镜支架26与第一驱动轴66一起移动。另外，第一振动部件62快速恢复至原本的平板状时，第一驱动轴66也逆向高速移动，由于处于高速状态，因此变焦透镜支架26无法跟上第一驱动轴66的运转，在无法复位的情况中停留在最终位置上。因此，变焦透镜支架26在一个运转中移动时，其程度相当于第一振动部件62的变形振幅大小。通过反复施加脉冲电压，并反复进行上述移动，变焦透镜支架26可移动至目标位置。

图4是显示第一压电促动器58的第一项实施例的斜视图。

如图4所示，第一压电促动器58的第一振动部件62的外形呈现正方形，正方形由例举的4个顶点和分别连接这些顶点的4条边组成。从一条边的中心位置出发，与上述第一电极板82形成一体的第一个通电连接部位90凸起，呈现凸起形状。另外，从与一条边对向的其他边的中心位置出发，操作过程和上述内容相同，与第一电极板82形成一体的第二个通电连接部位92凸起，呈现凸起形状。第一个通电连接部位90或第二个通电连接部位92的任意一个或两个被连接于上述第一通电配线74的一端上。

图5是显示第一压电促动器58的第二项实施例的斜视图。

在第二项实施例中，第一个通电连接部位90仅在第一振动部件62的一条边的中心位置上凸起，呈现凸起形状。在前述第一项实施例中，由于对向的两条边上形成第一个通电连接部位90、第二个通电连接部位92，第一振动部件62易于变形为对称形状，振动时的平衡性良好。另外，在第二项实施例中，与第一项实施例对比，由于整体的通电连接部件较小，因此可增大振动的驱动力。

如图6(a)所示，如果将第一通电连接部位90的凸起宽度设为α，将从第一振动部件62的中心O到顶点的距离设为r1，从第一振动部件62的中心O到通电连接部位90前端的距离L1如下所示：

L1＝r1/√2+α····(1)

此处为了使L1≦r1，对α进行了确定。即由于r1/√2+α≦r1，所以α≦r1－r1/√2。

另外，如图6(b)所示，如果第一振动部件62的外形是半径为r1的圆形时，从第一振动部件62的中心到通电连接部位90前端的距离L2如下所示：

L2＝r1+α········(2)

如果将算式(1)和算式(2)进行对比，明显L1比L2小。因此，与第一振动部件62的外形是圆形的比较例子进行对比时，第一振动部件62的外形是正方形的第二项实施例的设置面积变小。

另外，如果第一振动部件62的外形是正方形，上述框体12是正方体时，框体12的角部和第一振动部件62的角部一致，可较好地组合第一压电促动器58。

在图7中，从中心O到第一个通电连接部位90前端的距离相同，在r2+α的情况中进行对比。

在图7(a)所示的第二项实施方案中，由于第一振动部件62是正方形，因此第一振动部件62的面积S1如下所示：

S1＝4r22··(3)

另外，在图7(b)所示的对比例子中，由于第一振动部件62是圆形，因此第一振动部件62的面积S2如下所示：

S2＝πr22····(4)

从算式(3)和算式(4)中推导出S1>S2。

在第一压电促动器58中，如果压电素子材料、厚度和定向特征相同，可认为使第一振动部件62振动的驱动力和第一振动部件62的面积存在比例关系。

因此，在第二项实施方案中，使第一振动部件62振动的驱动力与对比例子对比相对较大。

例如，当在正方体的框体12的角部中设置第一振动部件62时，如果第一个通电连接部位90对组装的位置(方向)没有限制，即易于制造。在这种情况中，如图7(c)所示，即使规定设置面积相同，与虚线显示的对比例子相比，由于以实线显示的第二项实施方案中可增大第一振动部件62的面积，因此可提升驱动力。

另外，在本实用新型中，第一振动部件62的外形形状不只限于正方形，还包括了其他的正多边形。而且，不只限于正多边形，例如，如图8中的第三项实施例所示，还包括了正方形部分凹陷的形状。如图9中的第四项实施例所示，圆的部分凹陷形成边，在该边上设置第一个通电连接部位90也可。

另外，如图10所示，第一个通电连接部位90不仅仅只是四角形状，还可变形为各种形状。例如，如图10(a)所示，第一个通电连接部位90也可是半圆形，如图10(b)所示，第一个通电连接部位90还可以是三角形。如图10(c)所示，将低端部分变细，利用焊锡方式将和第一通电配线74的一端连接的部分变大也可。由于第一电极板82的主体和第一个通电连接部位90的界线部分的长度越短，对第一振动部件62的振动造成的影响相对较小，因此可增大第一振动部件62产生的驱动力。相反，如图10(d)所示，第一个通电连接部件90从边部整体凸出也可。虽然对驱动力不利，但实现了连接的便利性。另外，如图10(e)所示，第一个通电连接部位90不仅可从边部的中央位置凸出，还可从偏离位置凸出。

虽然压电促动器的振动部件以双晶片型进行了说明，但也可以采用将一个平板状的压电素子和电极板的彼此板面啮合固定的单晶片型进行说明。由于可不在与压电素子反向的电极板表面连接通电配线，因此可对振动部件的振动状态偏差进行控制。另外，振动部件还可对压电素子和电极板进行数次重叠。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims (10)

1.一种压电促动器，其特征在于，配置有振动部件、驱动轴，所述振动部件具有平板状的压电素子和压电素子中嵌合相互板面而被固定的电极板；所述驱动轴被固定于所述振动部件中；所述振动部件带有连接其外周数个顶点的边，所述电极板带有通电连接部位，从所述振动部件的边开始呈现凸起形状。

2.根据权利要求1所述的压电促动器，其特征在于，从所述振动部件的中心到通电连接部位前端的距离，不超过从所述振动部件的中心到最远离该中心的顶点之间的距离。

3.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，所述振动部件的外形为正多边形、正方形部分凹陷的形状或者圆形的部分凹陷的形状。

4.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，所述通电连接部位为数个，分别在彼此相隔的振动部件的边上形成。

5.根据权利要求3所述的压电促动器，其特征在于，所述通电连接部位为数个，分别在彼此相隔的振动部件的边上形成。

6.根据权利要求1或2所述的压电促动器，其特征在于，所述通电连接部位为一个。

7.根据权利要求3所述的压电促动器，其特征在于，所述通电连接部位为一个。

8.一种线性驱动装置，其特征在于，配置有移动部件和权利要求1所述的压电促动器，所述移动部件和所述压电促动器的驱动轴产生摩擦性接触。

9.根据权利要求8所述的线性驱动装置，其特征在于，在所述移动部件中设置有透镜。

10.一种电子设备，其特征在于，配置有框体和权利要求6所述的线性驱动装置，所述框体在自由振动的状态中支撑起所述压电促动器的驱动轴。