CN208597035U - 一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机 - Google Patents

Abstract

一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机，包括外壳(5)、安装在外壳内部的定子(1)、转子(3)、预压力机构(4)及镜头(6)，外壳的端部设有向内延伸的台阶(51)；定子设有环状凹槽(11)，其底部与台阶固接，环状凹槽的顶面粘贴或烧结有压电材料(2)；转子的端部设有凸台(31)，凸台在预压力机构的压紧下抵紧定子的顶部；镜头与转子为螺纹连接，其外表面设有沿轴线方向延伸的键槽(61)；所述定子的内表面凸设一挡块(12)，挡块(12)卡置在键槽(61)内限制镜头的转动自由度，将转子(3)的旋转运动转化为镜头(6)沿轴线方向的直线运动，驱动镜头进行调焦、变焦。

Description

一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机

技术领域

本实用新型属于微机械、微电子、微制造和特种电机应用领域，具体涉及一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机。

背景技术

超声波电机是基于压电陶瓷的超声波频率振动实现驱动的新型驱动器，打破了传统电机由电磁效应获得转速和转矩的设计理念。与传统电机相比，超声波电机具有以下特点：低速大力矩输出、功率密度高、起停控制性好、可实现直接驱动、精确定位、噪音小、无电磁干扰亦不受电磁干扰，其中低速大力矩输出、保持力矩大(宏观表现为起停控制性好)是超声波电机的两个显著特点。

现有的螺母型超声波电机通过转子、镜头的相对旋转运动进行调焦、变焦，虽然结构简单，便于小型化，但存在一定不足：一是无法给转子提供预压力，二是输出力矩相对较小，三是固定和封装困难。由于上述不足，螺母型超声波电机运行不稳定，不适合产业化批量大规模生产。

发明内容

针对现有螺母型超声波电机存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种旋转型直线超声波电机，充分利用压电材料弹性变形的能量，同时利用定转子之间的摩擦力，变摩擦力为推动力使转子的旋转运动转换为镜头的直线运动，驱动镜头进行调焦、变焦。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的旋转型直线超声波电机，包括外壳5、安装在外壳5内部的定子1、转子3、预压力机构4及镜头6，外壳5的端部设有向内延伸的台阶51；定子1设有环状凹槽11，其底部与台阶51固接，环状凹槽11的顶面粘贴或烧结有压电材料2；转子3的端部设有凸台31，凸台31在预压力机构4的压紧下抵紧定子1的顶部；镜头6与转子3为螺纹连接，其外表面设有沿轴线方向延伸的键槽61；所述定子1的内表面凸设一挡块12，挡块12卡置在键槽61内。

为了实现上述目的，本实用新型还采用以下技术措施来进一步实现。

进一步的，所述预压力机构4套装在转子3外部，包括压盘41、滑动体43及位于二者之间的弹性件，压盘41与外壳5的另一端部为螺纹连接，滑动体43搁置在凸台31上；旋动压盘41给凸台31施加预紧力使其抵紧定子1的顶部。

进一步的，所述滑动体43为轴承。

进一步的，所述滑动体43的材料为聚四氟乙烯。

进一步的，所述弹性件为弹簧42。

进一步的，所述定子1底部通过沿圆周方向分布的多个螺栓与台阶51固接。

本实用新型一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机充分利用压电材料弹性变形的能量，同时利用定转子之间的摩擦力，变摩擦力为推动力使转子的旋转运动转换为镜头的直线运动，驱动镜头进行调焦、变焦，具有以下优点：

1、结构简单，容易实现小型化，生产和维护成本低，适合于产业化批量大规模生产；

2、位置分辨率高，既可做大行程快速直线运动，也可作微步精密运动；

3、功率体积比大；

4、直接驱动，无需运动形式转化机构；

5、传动刚度大，断电自锁。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本实用新型一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机的剖视示意图。

【主要元件符号说明】

1-定子

11-环状凹槽 12-挡块

2-压电材料

3-转子

31-凸台

4-预压力机构

41-压盘 42-弹簧 43-滑动体

5-外壳

51-台阶

6-镜头

61-键槽

7-螺栓

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述，在本实施例中以镜头或转子的轴线为基准定义方向。

请参阅图1，一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机，包括外壳5、安装在外壳5内部的定子1、转子3、预压力机构4及镜头6，外壳5的下端沿径向(与镜头的轴向垂直)设有向外壳内部延伸的台阶51，上端的内表面车有第一内螺纹。定子1上设有敞开式的环形凹槽11，其底部通过沿圆周方向排布的多个螺栓7固装在台阶51上，该环形凹槽11的顶面粘贴或烧结有用以使定子1振动的压电材料2。转子3的下端设有凸台31，其内表面车有第二内螺纹。预压力机构4套装在转子3的外部并对凸台31施压使凸台31抵紧定子1的顶部。镜头6的外表面车有与第二内螺纹啮合的第二外螺纹，通过内外螺纹的配合将镜头6安装在转子3内部。

预压力机构4包括压盘41、滑动体43及夹设在二者之间的弹簧42，压盘41的外表面车有与第一内螺纹啮合的第一外螺纹，滑动体43搁置在凸台31上，在内外螺纹的配合下旋动压盘41，通过环状的弹簧42给凸台31施加预紧力使其抵紧定子1的顶部。

所述定子1的内表面凸设一挡块12，镜头6的外表面沿轴线方向设有键槽61，挡块12卡置在键槽61内限制镜头6的转动自由度，使其只能沿轴线方向做直线运动。

在本实施例中，所述滑动体43为轴承，用于保证转子3的转动自由度。

作为本实用新型的进一步改善，所述滑动体43也可以是由摩擦系数较低的其它材料(如聚四氟乙烯)制成的环状零件，不影响转子3的转动自由度。

作为本实用新型的进一步改善，所述定子1一般为金属材料，也可以是易产生弹性变形的其它材料。

作为本实用新型的进一步改善，与环状凹槽11相对的外壳5上开设有通孔，便于压电材料2与交流电源之间的导线排布，在相位相差90°的交变电压控制下转子3作顺时针转动或逆时针转动，镜头6沿轴线方向向上运动或向下运动。

作为本实用新型的进一步改善，外壳1的形状可以是圆柱形、外方内圆形或其他形状。

本实用新型一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机工作原理如下：

启动交流电源，压电材料2通电，同时在预压力机构4的压紧下转子、定子之间产生摩擦运动，定子1推动转子3作旋转运动。由于挡块52卡置在沿轴线方向延伸的键槽61内，在第二内螺纹和第二外螺纹的传动下镜头6只能沿转子3的轴线方向作直线位移，从而达到调焦、变焦的目的。长时间使用后，呈压缩状态的弹簧42能够释放能量，使转子3的凸台始终紧贴定子1的顶部，延长电机的使用寿命的同时保证调焦、变焦效果。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。本领域技术人员在本实用新型的基础上做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范畴。

Claims (6)

1.一种驱动调焦、变焦镜头的旋转型直线超声波电机，其特征在于包括外壳(5)、安装在外壳(5)内部的定子(1)、转子(3)、预压力机构(4)及镜头(6)，外壳(5)的端部设有向内延伸的台阶(51)；定子(1)设有环状凹槽(11)，其底部与台阶(51)固接，环状凹槽(11)的顶面粘贴或烧结有压电材料(2)；转子(3)的端部设有凸台(31)，凸台(31)在预压力机构(4)的压紧下抵紧定子(1)的顶部；镜头(6)与转子(3)为螺纹连接，其外表面设有沿轴线方向延伸的键槽(61)；所述定子(1)的内表面凸设一挡块(12)，挡块(12)卡置在键槽(61)内。

2.根据权利要求1所述的旋转型直线超声波电机，其特征在于所述预压力机构(4)套装在转子(3)外部，包括压盘(41)、滑动体(43)及位于二者之间的弹性件，压盘(41)与外壳(5)的另一端部为螺纹连接，滑动体(43)搁置在凸台(31)上；旋动压盘(41)通过弹性件给凸台(31)施加预紧力使其抵紧定子(1)的顶部。

3.根据权利要求2所述的旋转型直线超声波电机，其特征在于所述滑动体(43)为轴承。

4.根据权利要求2所述的旋转型直线超声波电机，其特征在于所述滑动体(43)的材料为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求2所述的旋转型直线超声波电机，其特征在于所述弹性件为弹簧(42)。

6.根据权利要求1所述的旋转型直线超声波电机，其特征在于所述定子(1)底部通过沿圆周方向分布的多个螺栓与台阶(51)固接。