JP2024517449A - 圧電駆動装置及びそれを有する圧電駆動システム - Google Patents

Abstract

圧電駆動装置であって、変形可能部が含まれるフレームであって、変形可能部が、第１のサイドアームと、第１のサイドアームに対向する第２のサイドアームと、第１のサイドアームと第２のサイドアームとを接続するボトムアームとを含み、第１のサイドアームと第２のサイドアームとがボトムアームに対して互いに傾斜しているフレームと、第１の圧電素子及び第２の圧電素子であって、第１の圧電素子がフレームと変形可能部の第１のサイドアームとの間に設けられ、第２の圧電素子がフレームと変形可能部の第２のサイドアームとの間に設けられ、第１の圧電素子及び第２の圧電素子が、変形可能部を変形させるように構成される第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、変形可能部のボトムアームに設けられ、変形可能部の変形による駆動で移動するように構成される作動部と、を含む。【選択図】図１

Description

本開示は圧電駆動技術分野に関し、具体的には圧電駆動装置及びそれを有する圧電駆動システムに関する。

関連技術では、圧電駆動システムには通常２種類がある。１つはＵＳＭ型であり、もう１つはＳＩＤＭ型である。ＵＳＭ型圧電駆動システムは複雑で高価であり、発生するストロークが非常に小さい。一方、ＳＩＤＭ型圧電駆動システムはカウンタウエイトと軸が必要であるため、構造が複雑である。また、ＳＩＤＭ型圧電駆動システムの制御方法は、圧電素子の変形速度を正確に制御する必要があるため、非常に困難である。

そのため、関連技術における上記技術的課題の少なくとも１つを解決するために、圧電駆動装置及び圧電駆動システムを提案する必要がある。

そこで、本開示の第１の態様の実施例は圧電駆動装置を提供し、前記装置は、変形可能部が含まれるフレームであって、前記変形可能部が、第１のサイドアームと、前記第１のサイドアームに対向する第２のサイドアームと、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとを接続するボトムアームとを含み、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとが前記ボトムアームに対して互いに傾斜しているフレームと、第１の圧電素子及び第２の圧電素子であって、前記第１の圧電素子が前記フレームと前記変形可能部の前記第１のサイドアームとの間に設けられ、前記第２の圧電素子が前記フレームと前記変形可能部の前記第２のサイドアームとの間に設けられ、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子が、前記変形可能部に変形させるように構成される第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、前記変形可能部の前記ボトムアームに設けられ、前記変形可能部の変形の駆動で移動するように構成される作動部と、を含む。

いくつかの実施例では、前記第１の圧電素子は前記フレームに接続される第１の端と前記変形可能部の前記第１のサイドアームに接続される第２の端とを有し、前記第１の圧電素子は、前記変形可能部を変形させるように膨張又は収縮するように構成される、前記第２の圧電素子は前記フレームに接続される第１の端と前記変形可能部の前記第２のサイドアームに接続される第２の端とを有し、前記第２の圧電素子は、前記変形可能部を変形させるように膨張又は収縮するように構成される。

いくつかの実施例では、前記第１の圧電素子の第２の端は、前記変形可能部の前記第１のサイドアームと形状及び配向でマッチングし、前記第２の圧電素子の第２の端は、前記変形可能部の前記第２のサイドアームと形状及び配向でマッチングし、前記変形可能部の第１のサイドアームに垂直な方向は前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向と第１の角度で交差し、前記変形可能部の第２のサイドアームに垂直な方向は前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向と第２の角度で交差する。

いくつかの実施例では、前記フレームは、本体と、前記本体の対向端からそれぞれ延在する第１の側部及び第２の側部と、をさらに含み、ここで、前記変形可能部は、本体の中央部から延在し、前記第１の側部と前記第２の側部との間に位置し、前記変形可能部は、前記第１の側部と前記第２の側部とそれぞれ第１の隙間と第２の隙間を形成し、前記第１の圧電素子は前記第１の隙間に設けられ、前記第２の圧電素子は前記第２の隙間に設けられ、前記第１の圧電素子の第１の端は前記第１の側部に接続され、前記第２の圧電素子の第１の端は前記第２の側部に接続される。

いくつかの実施例では、前記第１のサイドアームの第１の端と前記第２のサイドアームの第１の端は前記本体に接続され、前記ボトムアームは前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端との間に接続され、前記第１のサイドアームの第１の端と前記第２のサイドアームの第１の端とは、前記ボトムアームの延在方向に第１の距離を隔て、前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とは、前記ボトムアームの延在方向に第２の距離を隔て、前記変形可能部が略三角形の形状又は略「Ａ」字状の形状を有するように、前記第１の距離が前記第２の距離より短い。

いくつかの実施例では、前記第１のサイドアームと前記本体との接続箇所には第１の溝が形成され、前記第２のサイドアームと前記本体との接続箇所には第２の溝が形成され、前記第１のサイドアームと前記ボトムアームとの接続箇所には第３の溝が形成され、前記第２のサイドアームと前記ボトムアームとの接続箇所には第４の溝が形成される。

いくつかの実施例では、前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とにそれぞれ設けられる２つの作動部が設けられ、または前記ボトムアームに設けられ、それぞれ前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とに隣接する２つの作動部が設けられる。

いくつかの実施例では、前記２つの作動部は、前記ボトムアームの延在方向に垂直な前記ボトムアームの中心線に対して対称である。

いくつかの実施例では、前記ボトムアームに設けられる１つの作動部が設けられ、好ましくは前記底壁の表面の中心に設けられる。

いくつかの実施例では、前記作動部は、前記変形可能部の前記ボトムアームから突出し、一部球形状を有する。

いくつかの実施例では、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子は、ｄ３３モードで動作するように構成される。

いくつかの実施例では、前記変形可能部の前記第１のサイドアームに垂直な方向と前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向との間の第１角度の範囲は２４度～２６度であり、前記変形可能部の前記第２のサイドアームに垂直な方向と前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向との間の第２の角度の範囲は２４度～２６度である。

いくつかの実施例では、前記変形可能部は、前記フレームの中央部に設定され、対称構造を有し、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとが互いに対称であり、前記第１の圧電素子は前記変形可能部の対称軸に対して前記第２の圧電素子に対称であり、第１の角度と第２の角度とは等しい。

いくつかの実施例では、前記フレームがセラミック材料で形成され、前記作動部がセラミック材料で形成され、前記フレームの前記変形可能部が前記作動部と一体成形される。

いくつかの実施例では、前記第１の圧電素子は前記フレームと前記変形可能部とに接着され、前記第２の圧電素子は前記フレームと前記変形可能部とに接着される。

本開示の第２の態様実施例によって提供される圧電駆動システムは、上記のいずれかの実施例に係る圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置の前記作動部に係合し、前記作動部の駆動で移動するように構成される可動部材と、前記圧電駆動装置に設けられ、前記作動部を前記可動部材に押し付けるように前記圧電駆動装置を保持するように構成される保持ばねと、を含む。

本開示の実施例に係る圧電駆動装置及び圧電駆動システムでは、第１の圧電素子又は第２の圧電素子が通電されると、第１の圧電素子又は第２の圧電素子が膨張し、それに応じて変形可能部が変形して、作動部を駆動して対応する方向に移動させ、これによって作動部が可動部材と協働して可動部材を駆動して所望の方向に移動させることができる。さらに、第１の圧電素子または第２の圧電素子が停電されると、第１の圧電素子または第２の圧電素子が収縮し、変形可能部がその初期形状にするため、可動部材に影響を与えず、作動部もその初期位置に回復する。このように繰り返して、可動部材材は所望の方向に連続的に移動することができる。

したがって、本開示の実施例に係る圧電駆動装置及び圧電駆動システムは、構造が簡単であり、制御が容易であり、駆動効率が高いなどの利点がある。

本開示で説明された円筒形キャビネット室内機の回転刃構造の他の利点、目的、特徴は、以下の説明によって部分的に示され、本開示の研究と実践に基づいて当業者によって部分的に理解される。

本開示の上記及び／又は追加の態様及び利点は、図面と併せた実施例に対する以下の説明によって明らかになり、且つ理解しやすくなる。
本開示の実施例に係る圧電駆動装置の概略図である。 図１中の部分Ａの拡大図である。 本開示の実施例に係る圧電駆動システムの概略図である。

以下、本開示の実施例について詳細に説明し、前記実施例の例は添付図面に示され、ここで、最初から最後まで同じまたは類似の符号は同じまたは類似の素子、または同じまたは類似の機能を有する素子を示す。以下、添付図面を参照して説明する実施例は例示的であり、本出願を説明するためのみであり、本出願に対する制限としては理解してはいけない。

本開示の説明では、「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」、「軸方向」、「径方向」、及び「周方向」などの用語が示す方位または位置関係は図面に基づいて示される方位または位置関係であることを理解されたい。本開示を説明し且つ説明を簡素化するためのものに過ぎず、示された装置または素子が必ず特定の方位を有し、特定の方位によって構造及び操作することを指示または暗示するものではない。そのため本開示に対する限定として理解されたくない。

図面を参照して、本開示の実施例に係る圧電駆動装置１００を説明する。

図１と図２に示すように、圧電駆動装置１００は、フレーム１と、第１の圧電素子２１と、第２の圧電素子２２と、作動部３１とを含む。フレーム１は、変形可能部１３を含む。変形可能部１３は、第１のサイドアーム１３１と、第１のサイドアーム１３１に対向する第２のサイドアーム１３２と、第１のサイドアーム１３１と第２のサイドアーム１３２とを接続するボトムアーム１３３とを含み、第１のサイドアーム１３１と第２のサイドアーム１３２は、ボトムアーム１３３に対して互いに傾斜している。第１の圧電素子２１はフレーム１と変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１との間に設けられ、第２の圧電素子２２はフレーム１と変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２との間に設けられ、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２はいずれも変形可能部１３を変形させるように構成される。作動部３１は、変形可能部１３のボトムアーム１３３に設けられ、変形可能部１３の変形駆動によって移動するように構成される。

本開示のいくつかの実施例では、図１に示すように、フレーム１は水平に延在し、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２とがフレーム１に接続され、互いに離間し、第１の圧電素子２１はフレーム１の左端に位置し、第２の圧電素子２２はフレーム１の右端に位置し、変形可能部１３は第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２との間に位置する。第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２は、いずれも変形可能部１３に接続される。作動部３１は、変形可能部１３のボトムアームに設けられる。

なお、ここで使用される「左」と「右」は図面中の方位を表し、本開示を理解するのを容易にするためであり、本開示に対する制限として理解されたくない。

本開示の実施例に係る圧電駆動装置では、第１の圧電素子２１または第２の圧電素子２２が通電される時、第１の圧電素子２１または第２の圧電素子２２が膨張し、それに応じて変形可能部１３が変形して、作動部３１を駆動して対応する方向に移動させ、これによって、作動部３１が圧電駆動システム１０００の可動部材５と協働して、可動部材５を駆動して所望の方向に移動させることができる。さらに、第１の圧電素子２１または第２の圧電素子２２が停電されると、第１の圧電素子２１または第２の圧電素子２２が収縮し、変形可能部１３がその初期形状に回復し、これによって、可動部材５に影響を与えず、作動部３１もその初期位置に回復する。このように繰り返して、可動部材５は所望の方向に連続的に移動することができる。

したがって、本開示の実施例に係る圧電駆動装置１００は、構造が簡単であり、制御が容易であり、駆動効率が高いという利点がある。

本開示のいくつかの実施例では、第１の圧電素子２１は、フレーム１に接続される第１の端と、変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に接続される第２の端とを有し、変形可能部１３を変形させるように、膨張または収縮するように構成される。第２の圧電素子２２は、フレーム１に接続される第１の端と、変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に接続される第２の端とを有し、変形可能部１３を変形させるように膨張または収縮するように構成される。

さらに、第１の圧電素子２１の第２の端は変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１と形状及び配向でマッチングし、第２の圧電素子２２の第２の端は変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２と形状及び配向でマッチングする。例えば、第１の圧電素子２１の第２の端は変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１の平坦な外面と平行な平坦な端面を有し、第２の圧電素子２２の第２の端は変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２の平坦な外面と平行な平坦な端面を有する。

なお、変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１と、第２のサイドアーム１３２と、ボトムアーム１３３は閉鎖されたキャビティを形成するため、変形可能部１３に対する「内」はここではキャビティに向かうことを指し、変形可能部１３に対する「外」はここではキャビティから離反することを指す。

さらに、変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向と変形可能部１３のボトムアーム１３３の延在方向とは、第１の角度θ１で交差し、変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に垂直な方向と変形可能部１３のボトムアーム１３３の延在方向とは第２の角度θ２で交差する。図１に示すように、ボトムアーム１３３の延在方向は水平である。

本開示のいくつかの実施例では、変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向と変形可能部１３のボトムアーム１３３の延在方向との間の第１の角度θ１の範囲は２４度から２６度であり、変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に垂直な方向と変形可能部１３のボトムアーム１３３の延在方向との間の第２の角度θ２の範囲は２４度から２６度である。

例えば、第１の角度θ１は２４度、２４．５度、２５度、２５．５度または２６度であってもよく、第２の角度θ２は、２４度、２４．５度、２５度、２５．５度、または２６度であってもよい。

好ましくは、第１の角度θ１は２５度、第２の角度θ２は２５度である。

第１の角度θ１と第２の角度θ２の範囲が２４度から２６度であるため、圧電駆動システム１０００の可動部材５は安定かつスムーズに移動することができ、圧電駆動装置１００は高い駆動効率を実現することができる。

本開示のいくつかの実施例では、図１に示すように、変形可能部１３はフレーム１の中央部に設けられ、対称構造を有し、すなわち、第１のサイドアーム１３１と第２のサイドアーム１３２とが対称である。すると、第１の圧電素子２１は変形可能部１３の対称軸に対して第２の圧電素子２２と対称であり、第１の角度θ１が第２の角度θ２に等しい。

したがって、圧電駆動装置１００の全体構造は安定し、強度が高いため、圧電駆動システム１０００の可動部材５を駆動して安定かつスムーズに移動させることができる。

本開示のいくつかの実施例では、第１の圧電素子２１及び第２の圧電素子２２は、ｄ３３モードで動作するように構成される。ここで、ｄ３３モードとは、圧電材料が同じ分極方向と変形方向を有することを意味する。言い換えれば、第１の圧電素子２１の分極方向は第１の圧電素子２１の変形方向と一致し、両方向とも変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直である。同様に、第２の圧電素子２２の分極方向は第２の圧電素子２２の変形方向と一致し、両方向とも変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に垂直である。

本開示のいくつかの実施例では、フレーム１は、本体１５と、第１の側部１１と、第２の側部１２とをさらに含む。第１の側部１１と第２の側部１２は、本体１５の対向する端部からそれぞれ延在している。変形可能部１３は、本体１５の中央部から延在し、第１の側部１１と第２の側部１２との間に位置する。変形可能部１３は、第１の側部１１と第２の側部１２とそれぞれ第１の隙間と第２の隙間とを形成する。第１の圧電素子２１は第１の間隙に設けられ、第２の圧電素子２２は第２の間隙に設けられる。第１の圧電素子２１の第１の端は第１の側部１１に接続され、第２の圧電素子２２の第１の端は第２の側部１２に接続される。

本開示のいくつかの好ましい実施例では、本体１５と、変形可能部１３と、第１の側部１１と第２の側部１２とは一体である。したがって、それらは製造が容易であり、構造強度を向上させることができる。

図１に示すように、フレーム１は水平に延在する本体１５を含み、第１の側部１１は本体１５の左端に設けられ、第２の側部１２は本体１５の右端に設けられ、変形可能部１３は第１の側部１１と第２の側部１２との間に位置する。

第１の圧電素子２１は、第１の側部１２と変形可能部１３との間に位置する。第１の圧電素子２１の第１の端は第１の圧電素子２１の左端であり、第１の圧電素子２１の第２の端は第１の圧電素子２１の右端である。第１の圧電素子２１の左端は第１の側部１１に接続され、第１の圧電素子２１の右端は変形可能部１３の第１の側部アーム１３１に接続される。

第２の圧電素子２２は、第２の側部１２と変形可能部１３との間に位置する。第２の圧電素子２２の第１の端は第２の圧電素子２２の右端であり、第２の圧電素子２２の第２の端は第２の圧電素子２２の左端である。第２の圧電素子２２の左端は変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に接続され、第２の圧電素子２２の右端は第２の側部１２に接続される。

このように、第１の圧電素子２１が通電されて変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向に膨張する時、第１の側部１１は、第１の圧電素子２１の右端が変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向に変形可能部１３に押し付けるように、第１の圧電素子２１の左端の移動を制限し、これによって変形可能部１３はそれに応じて変形する。同様に、第２の圧電素子２２が通電されて変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に垂直な方向に膨張する時、第２の側部１２は、第２の圧電素子２２の左端が変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２に垂直な方向に変形可能部１３に押し付けるように、第２の圧電素子２２の右端の移動を制限し、これによって変形可能部１３はそれに応じて変形する。

いくつかの実施例では、図１に示すように、第１の圧電素子２１が変形可能部１３に安定かつ均一な力を加えることができるように、第１の側部１１の左側表面は鉛直であってもよく、第１の側部１１の右側表面は変形可能部１３の第１の側壁１３１の外面と平行であってもよい。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、第１の側部１１の右側表面は鉛直であってもよく、第１の圧電素子２１の左端が第１の側部１１の右側表面と平行な平坦な端面を有すればよい。

同様に、図１に示すように、第２の圧電素子２２は変形可能部１３に安定かつ均一な力を加えることができるように、第２の側部１２の右側表面は鉛直であってもよく、第２の側部１２の左側表面は変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２の外面と平行であってもよい。しかし、本開示はこれに限定されない。例えば、第２の側部１２の左側表面は鉛直であってもよく、第２の圧電素子２２の右端が第２の側部１２の左側表面と平行な平坦な端面を有すればよい。

さらに、第１の圧電素子２１はフレーム１と変形可能部１３に接着され、第２の圧電素子２２はフレーム１と変形可能部１３に接着される。例えば、第１の圧電素子２１の左端は硬質接着剤によって第１の側部１１に接着され、第１の圧電素子２１の右端は硬質接着剤によって変形可能部１３に接着され、第２の圧電素子２２の右端は硬質接着剤によって第２の側部１２に接着され、第２の圧電素子２２の左端は硬質接着剤によって変形可能部１３に接着される。

その結果、第１の圧電素子２１とフレーム１との接続、第１の圧電素子２１と変形可能部１３との接続、第２の圧電素子２２とフレーム１との接続、及び第２の圧電素子２２と変形可能部１３との接続が強固かつ安定になり、硬質接着剤は第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２の膨張を吸収しにいため、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２が変形可能部１３に圧接して、変形可能部１３を確実かつ効果的に変形させることができる。

選択的に、図１の紙面に垂直な方向において、第１の圧電素子２１は複数の積層を含み、第２の圧電素子２２は複数の積層を含む。第１の圧電素子２１の積層の数は、第２の圧電素子２２の積層の数に等しい。第１の圧電素子２１の各層はフレーム１と変形可能部１３に接着され、第２の圧電素子２２の各層はフレーム１と変形可能部１３に接着される。例えば、第１の圧電素子２１の積層の数と第２の圧電素子２２の積層の数は１５である。しかしながら、本開示はこれに限定されない。

本開示のいくつかの実施例では、第１のサイドアーム１３１の第１の端と第２のサイドアーム１３２の第１の端とは本体１５に接続され、ボトムアーム１３３は第１のサイドアーム１３１の第２の端と第２のサイドアーム１３２の第２の端との間に接続される。

図１と図２に示すように、第１のサイドアーム１３１と第２のサイドアーム１３２は本体１５から斜め下方に延在し、ボトムアーム１３３は水平に設けられ、第１のサイドアーム１３１の第１の端は第１のサイドアーム１３１の上端であり、第１のサイドアーム１３１の第２の端は第１のサイドアーム１３１の下端であり、第２のサイドアーム１３２の第１の端は第２のサイドアーム１３２の上端であり、第２のサイドアーム１３２の第２の端は第２のサイドアーム１３２の下端であり、第１のサイドアーム１３１の上端と第２のサイドアーム１３２の上端はいずれも本体１５に接続され、第１のサイドアーム１３１の下端はボトムアーム１３３の左端に接続され、第２のサイドアーム１３２の下端はボトムアーム１３３の右端に接続される。

なお、ここで「上」と「下」を使用して図の方位を表すのは、本開示を理解するのを容易するためであり、本開示に対する制限として理解されたくない。

さらに、第１のサイドアーム１３１の上端と第２のサイドアーム１３２の上端とは、ボトムアーム１３３の延在方向に第１の距離を隔て、第１のサイドアーム１３１の下端と第２のサイドアーム１３２の下端とは、ボトムアーム１３３の延在方向に第２の距離を隔てる。第１の距離は、変形可能部１３が略三角形状または略「Ａ」字状の形状を有することを可能にするために、第２の距離よりも短い。

したがって、第１のサイドアーム１３１と第２のサイドアーム１３２は、ボトムアーム１３３の対応する部分の変形と移動を駆動して、対応する作動部３１を駆動することができるように、互いに影響を与えず、ほとんど独立して変形することができる。

選択的に、第１のサイドアーム１３１の上端は、第２のサイドアーム１３２の上端に接続される。したがって、第１のサイドアーム１３１、第２のサイドアーム１３２、及びボトムアーム１３３の形状は、より三角形に似ている。

すると、変形可能部１３の略三角形の形状又は略「Ａ」字状の形状により、第１の圧電素子２１の右端は第１の圧電素子２１の左端より低く、第２の圧電素子２２の左端は第２の圧電素子２２の右端より低いため、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２とが変形可能部１３に作用することを容易にする。

本開示のいくつかの実施例では、図１と図２に示すように、第１のサイドアーム１３１と本体１５との接続箇所に第１の溝１４１が形成され、第２のサイドアーム１３２と本体１５との接続箇所に第２の溝１４２が形成され、第１のサイドアーム１３１とボトムアーム１３３との接続箇所に第３溝１４３が形成され、第２のサイドアーム１３２とボトムアーム１３３との接続箇所に第４溝１４４が形成される。

さらに、第１の溝１４１、第２の溝１４２、第３の溝１４３、及び第４の溝１４４はいずれも円弧断面を有し、これにより、弾性変形が容易になり、剛性が低下し、これによって局所応力集中を回避することができる。なお、これらの溝は、図１と図２の紙面に垂直な方向に延在する。

このようにして、第１のサイドアーム１３１、第２のサイドアーム１３２、及びボトムアーム１３３の故障なく変形することを容易にする。

また、ボトムアーム１３３の左端と右端の独立した動きを容易するために、ボトムアーム１３３の中央部にも同様に円弧断面を有する第５の溝１４５が形成されることができ、これによって、ボトムアーム１３３の左端と右端に設けられた作動部３１が互いに影響せずにそれぞれ移動できる。

本開示のいくつかの実施例では、２つの作動部３１が設けられることができ、２つの作動部３１は、それぞれ第１のサイドアーム１３１の第２の端（下端）と第２のサイドアーム１３２の第２の端（下端）に設けられる。

本開示の他のいくつかの実施例では、図１と図２に示すように、２つの作動部３１が設けられ、２つの作動部３１は、ボトムアーム１３３上に設けられ、それぞれ第１のサイドアーム１３１の第２の端（下端）と第２のサイドアーム１３２の第２の端（下端）に隣接する。言い換えれば、２つの作動部３１は、それぞれボトムアーム１３３の左端と右端に設けられる。

上記の任意の場合に、２つの作動部３１は、ボトムアーム１３３の延在方向に垂直なボトムアーム１３３の中心線に対して対称である。言い換えれば、ボトムアーム１３３の中心線は鉛直である。さらに、第１の圧電素子２１は、左側の作動部３１によって圧電駆動システム１０００の可動部材５を駆動して移動させることができ、第２の圧電素子２２は、右側の作動部３１によって圧電駆動システム１０００の可動部材５を駆動して移動させることができる。

したがって、圧電駆動システム１０００の可動部材５の大きな動きは、変形可能部１３の小さな変形によって実現することができる。言い換えれば、第１の圧電素子２１または第２の圧電素子２２の小さな膨張は、圧電駆動システム１０００の可動部材５の大きな動きを発生することができる。したがって、高い駆動効率を実現することができる。

本開示のいくつかの実施例では、１つの作動部３１が設けられ、１つの作動部３１がボトムアーム１３３に設けられてもよい。好ましくは、１つの作動部３１はボトムアーム１３３の表面の中心に設けられる。したがって、１つの作動部３１は、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２によって共に使用可能であり、圧電駆動システム１０００の可動部材５の逆方向の移動を実現し、材料を節約し、コストを削減することができる。

また、作動部３１の設定の上記実施例は、衝突することなく任意に組み合わせてもよい。例えば、３つの作動部３１が設けられることができ、１つの作動部３１がボトムアーム１３３に設けられ、他の２つの作動部３１がそれぞれ第１のサイドアーム１３１の下端と第２のサイドアーム１３２の下端に設けられ、または、ボトムアーム１３３に設けられそれぞれ第１のサイドアーム１３１の下端と第２のサイドアーム１３３の下端とに隣接する。

本開示のいくつかの実施例では、作動部３１は、変形可能部１３のボトムアーム１３３から突出し、一部球形状を有する。

したがって、圧電駆動システム１０００の可動部材５と安定して接触するように、作動部３１の表面は球形であり、これによって圧電駆動システム１０００の可動部材５の安定した動きが保証される。

さらに、フレーム１はセラミック材料から形成され、作動部３１もセラミック材料から形成され、フレーム１の変形可能部１３は作動部３１と一体成形される。セラミック材料が耐摩耗性に優れるため、フレーム１と作動部３１が長い寿命を有する。フレーム１は、作動部３１と一体成形されるため、加工が容易であり、両者の接続強度を保証することができる。

本開示の実施例は、図３に示すように、圧電駆動システム１０００をさらに提供する。圧電駆動システム１０００は、上記のいずれかの実施例に係る圧電駆動装置１００と、保持ばね４と、可動部材５とを含む。可動部材５は、圧電駆動装置１００の作動部３１と協働して作動部３１の駆動で移動するように構成される。保持ばね４は、圧電駆動装置１００に設けられ、駆動部３１を可動部材５に押し付けるように圧電駆動装置１００を保持するように構成される。

本開示のいくつかの実施例では、保持バネ４は、圧電駆動装置１００をそれの中に取り囲むように開放された矩形形状を有し、その開口を取り囲むフランジ４１を含み、保持バネ４のフランジ４１は固定される。保持ばね４はさらに、その開口に向かう底部４２を有する。保持ばね４の底部４２は圧電駆動装置１００のフレーム１に向けて変形し、圧電駆動装置１００のフレーム１に接着またはカシメによって接続される。したがって、保持ばね４は、作動部３１を可動部材５に押し付けるように圧電駆動装置１００に圧力を加えることができる。例えば、保持ばね４が加える圧力は約２００ｍＮである。

図３に示すように、可動部材５も保持ばね４に取り囲まれるが、本開示はこれに限定されない。例えば、可動部材５の少なくとも一部は保持ばね４の外部に設けられてもよい。

本開示のいくつかの実施例では、可動部材５の外周面が平坦である場合、作動部３１は可動部材５を駆動して並進させ、可動部材５の外周面が曲がると、作動部３１は可動部材５を駆動して回転させる。

次に、図１と図２に示すように、第１の圧電素子２１を例として圧電駆動システム１０００の動作過程を簡単に説明し、ここで、２つの作動部３１がボトムアーム１３３に設けられ、それぞれ第１のサイドアーム１３の下端と第２のサイドアーム１３２の下端に隣接する。

通電すると、第１の圧電素子２１は、変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向に膨張する。膨張中に、第１の圧電素子２１は変形可能部１３の第１の側壁１３１に垂直な方向に変形可能部１３に押し付け、変形可能部１３の第１の側壁１３１が右方かつ下方に変形させられ、その後、第１の側壁１３１はボトムアーム１３３を駆動して右方かつ下方に変形して移動させ、ボトムアーム１３３はさらに第１の側壁１３１の下端に隣接する作動部３１を駆動して右方かつ下方に移動させる。作動部３１は、可動部材５に当接して可動部材５に駆動力を加える。作動部３１に加えられる駆動力は、右成分と下成分とを有する。したがって、可動部材５は駆動されて右方に移動させられる。しかしながら、第１の圧電素子２１の上記膨張過程では、第２の圧電素子２２が通電されない、変形可能部１３の第２のサイドアーム１３２は変形しないため、第２のサイドアーム１３２の下端に隣接する別の作動部３１は移動しない。

停電時に、第１の圧電素子２１が収縮し、これによって作動部３１を駆動して左方かつ上方に移動させる。変形可能部１３の第１のサイドアーム１３１に垂直な方向と変形可能部１３のボトムアーム１３３の延在方向とは第１の角度θ１で交差し、第１の角度θ１の範囲が２４度から２６度であるため、左方かつ上方に移動する作動部３１は可動部材５に駆動力を加えることができない。微視的には、左方かつ上方に移動する作動部３１は、可動部材５からさえ分離されている。したがって、可動部材５は、作動部３１とともに移動することなく、その位置に保持される。このようにして、圧電駆動システム１０００は１つの動きサイクルを完了させる。第１の圧電素子２１に周期的なパルス信号を加えることができ、これによって第１の圧電素子２１は、通電時に膨張し、停電時に収縮する動きを交互に完了させることができる。移動サイクルが繰り返されるにつれて、可動部材５は作動部３１の駆動で連続的に右方に移動する。

第２の圧電素子２２の動作過程は第１の圧電素子２１の動作過程と基本的に同じであり、第１の圧電素子２１の動作時の可動部材５の移動方向と第２の圧電素子２２の動作時の可動部材５の移動方向とが反対である点は異なる。例えば、第１の圧電素子２１は可動部材５を駆動して右方に移動させ、第２の圧電素子２２は可動部材５を駆動して左方に移動させる。本開示の他のいくつかの実施例では、第１の圧電素子２１は可動部材５を駆動して時計回りに移動させることができ、第２の圧電素子２２は可動部材５を駆動して反時計回りに移動させることができる。また、同じ時間帯では、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２のうちの１つだけが動作する。言い換えれば、第１の圧電素子２１と第２の圧電素子２２は互いに反発するように動作する。

本開示の上記実施例によれば、圧電駆動システム１０００は、構造が簡単であり、制御が容易であり、駆動効率が高いなどの利点がある。

本開示の説明では、明確な規定と限定がない限り、「取付」、「つながる」、及び「接続」、などの用語は広義的な理解とすべきであり、例えば、固定的な接続であってもよく、取り外し可能な接続であってもよく、または一体的になってもよい。機械的接続であってもよく、電気的接続であってもよい。直接接続であってもよく、中間媒体による間接的な接続であってもよく、２つの素子の内部の連通であってもよい。当業者にとっては、具体的な状況に応じて上記用語の本開示において具体的な意味を理解することができる。

本明細書では、「実施例」、「具体的な実施例」、「例」、などの用語を参照する説明は、当該実施例または例と組み合わせて説明した具体的な特徴、構造、材料、または特性は、本公開の少なくとも１つの実施例または例に含まれることを意味する。本明細書では、上記用語に対する概略的な表現は、必ずしも同じ実施例または例に対して行われなくてもよい。また、説明された具体的な特徴、構造、材料又は長所はいずれか或いは複数の実施例又は例において適切な方式で組み合わせることができる。また、当業者は本明細書で説明された異なる実施例又は例を結合したり組み合わせたりすることができる。

上記、本開示の実施例を示し説明したが、当業者は、本開示の原則と目的を逸脱することなく、実施例において変化、修正、置換、及び変形を行うことができる。本開示の範囲は請求項およびその均等物によって限定される。

本開示で説明された圧電駆動装置及び圧電駆動システムの他の利点、目的、特徴は、以下の説明によって部分的に示され、本開示の研究と実践に基づいて当業者によって部分的に理解される。

Claims (16)

1. 圧電駆動装置であって、
   変形可能部が含まれるフレームであって、前記変形可能部が、第１のサイドアームと、前記第１のサイドアームに対向する第２のサイドアームと、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとを接続するボトムアームとを含み、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとが前記ボトムアームに対して互いに傾斜しているフレームと、
   第１の圧電素子及び第２の圧電素子であって、前記第１の圧電素子が前記フレームと前記変形可能部の前記第１のサイドアームとの間に設けられ、前記第２の圧電素子が前記フレームと前記変形可能部の前記第２のサイドアームとの間に設けられ、前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子が、前記変形可能部を変形させるように構成される第１の圧電素子及び第２の圧電素子と、
   前記変形可能部の前記ボトムアームに設けられ、前記変形可能部の変形による駆動で移動するように構成される作動部と、を含む、
   圧電駆動装置。
2. 前記第１の圧電素子は前記フレームに接続される第１の端と、前記変形可能部の前記第１のサイドアームに接続される第２の端と、を有し、前記第１の圧電素子は、前記変形可能部を変形させるように膨張又は収縮するように構成され、
   前記第２の圧電素子は前記フレームに接続される第１の端と、前記変形可能部の前記第２のサイドアームに接続される第２の端と、を有し、前記第２の圧電素子は、前記変形可能部を変形させるように膨張又は収縮するように構成される、
   請求項１に記載の圧電駆動装置。
3. 前記第１の圧電素子の第２の端は、前記変形可能部の前記第１のサイドアームと形状及び配向でマッチングし、前記第２の圧電素子の第２の端は、前記変形可能部の前記第２のサイドアームと形状及び配向でマッチングし、
   前記変形可能部の第１のサイドアームに垂直な方向は前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向と第１の角度で交差し、前記変形可能部の第２のサイドアームに垂直な方向は前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向と第２の角度で交差する、
   請求項２に記載の圧電駆動装置。
4. 前記フレームは、
   本体と、
   本体の対向する端からそれぞれ延在する第１の側部及び第２の側部と、をさらに含み、
   前記変形可能部は、前記本体の中央部から延在し、前記第１の側部と前記第２の側部との間に位置し、前記変形可能部は、前記第１の側部と前記第２の側部とそれぞれ第１の隙間と第２の隙間とを形成し、前記第１の圧電素子は前記第１の隙間に設けられ、前記第２の圧電素子は前記第２の隙間に設けられ、前記第１の圧電素子の第１の端は前記第１の側部に接続され、前記第２の圧電素子の第１の端は前記第２の側部に接続される、
   請求項２または３に記載の圧電駆動装置。
5. 前記第１のサイドアームの第１の端と前記第２のサイドアームの第１の端とは前記本体に接続され、前記ボトムアームは前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端との間に接続され、
   前記第１のサイドアームの第１の端と前記第２のサイドアームの第１の端とは、前記ボトムアームの延在方向に第１の距離を隔て、前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とは、前記ボトムアームの延在方向に第２の距離を隔て、
   前記変形可能部が略三角形の形状又は略「Ａ」字状の形状を有するように、前記第１の距離が前記第２の距離より短い、
   請求項１～４のいずれかに記載の圧電駆動装置。
6. 前記第１のサイドアームと前記本体との接続箇所には第１の溝が形成され、前記第２のサイドアームと前記本体との接続箇所には第２の溝が形成され、前記第１のサイドアームと前記ボトムアームとの接続箇所には第３の溝が形成され、前記第２のサイドアームと前記ボトムアームとの接続箇所には第４の溝が形成される、
   請求項５に記載の圧電駆動装置。
7. 前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とにそれぞれ設けられる２つの作動部が設けられ、または、
   前記ボトムアームに設けられ、それぞれ前記第１のサイドアームの第２の端と前記第２のサイドアームの第２の端とに隣接する２つの作動部が設けられる、
   請求項５または６に記載の圧電駆動装置。
8. 前記２つの作動部は、前記ボトムアームの延在方向に垂直な前記ボトムアームの中心線に対して対称である、
   請求項７に記載の圧電駆動装置。
9. 前記ボトムアームに設けられる１つの作動部が設けられる、
   請求項１～６のいずれかに記載の圧電駆動装置。
10. 前記作動部は、前記変形可能部の前記ボトムアームから突出し、一部球形状を有する、
    請求項１～９のいずれかに記載の圧電駆動装置。
11. 前記第１の圧電素子及び前記第２の圧電素子は、ｄ３３モードで動作するように構成される、
    請求項１～１０のいずれかに記載の圧電駆動装置。
12. 前記変形可能部の前記第１のサイドアームに垂直な方向と前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向との間の第１角度の範囲は２４度～２６度であり、前記変形可能部の前記第２のサイドアームに垂直な方向と前記変形可能部の前記ボトムアームの延在方向との間の第２の角度の範囲は２４度～２６度である、
    請求項１～１１のいずれかに記載の圧電駆動装置。
13. 前記変形可能部は、前記フレームの中央部に設定され、対称構造を有し、前記第１のサイドアームと前記第２のサイドアームとが互いに対称であり、
    前記第１の圧電素子は前記変形可能部の対称軸に対して前記第２の圧電素子に対称であり、第１の角度と第２の角度とは等しい、
    請求項１～１２のいずれかに記載の圧電駆動装置。
14. 前記フレームがセラミック材料で形成され、前記作動部がセラミック材料で形成され、前記フレームの前記変形可能部が前記作動部と一体成形される、
    請求項１～１３のいずれかに記載の圧電駆動装置。
15. 前記第１の圧電素子は前記フレームと前記変形可能部とに接着され、前記第２の圧電素子は前記フレームと前記変形可能部とに接着される、
    請求項１～１４のいずれかに記載の圧電駆動装置。
16. 圧電駆動システムであって、
    請求項１～１５のいずれかに記載の圧電駆動装置と、
    前記圧電駆動装置の前記作動部に係合し、前記作動部の駆動で移動するように構成される可動部材と、
    前記圧電駆動装置に設けられ、前記作動部を前記可動部材に押し付けるように前記圧電駆動装置を保持するように構成される保持ばねと、を含む、
    圧電駆動システム。