TWI643440B - 馬達及包括馬達的電子設備 - Google Patents

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Abstract

一種馬達，包括：振子；複數個加壓構件，其將振子壓到與振子接觸的接觸構件上；傳遞構件，其將由複數個加壓構件所施加的加壓力傳遞至振子；第一保持構件，其保持振子；第二保持構件，其保持傳遞構件；以及耦接構件，其耦接第一保持構件和第二保持構件。振子和接觸構件藉由在振子中發生的振動而相對地移動。振子包括突出部，其被設置在與傳遞構件側上的表面相反的表面上。複數個加壓構件被分開地佈置，以包圍突出部。耦接構件被佈置在相較於複數個加壓構件更靠近突出部的位置。

Description

馬達及包括馬達的電子設備
本發明關於一種包括振子的馬達。
已知一種振動波馬達(超音波馬達)，其被構造為藉由將振子壓到滑動構件上來相對地驅動滑動構件，其中，振子在被施加高頻電壓時週期性地振動。日本專利公開第2015-126692號中所揭露的超音波馬達包括：振子；摩擦構件；加壓機構，其將振子壓到摩擦構件上；以及一種機構，在用於固定振子的基座與用於保持基座的振子支撐構件之間沒有任何驅動方向上的背隙(backlash)的情況下，此機構被設置為可在加壓方向上移動。因此，日本專利公開第2015-126692號中所揭露的超音波馬達能夠在沒有任何驅動方向上的背隙的情況下保持振子，並能夠提升振動支撐構件的進給精度。
然而，在日本專利公開第2015-126692號中，用於將振子壓到摩擦構件上的加壓機構在加壓方向上被堆疊，因此超音波馬達在厚度方向上大型化。被設置成 能夠在沒有任何驅動方向上的背隙的情況下在加壓方向上移動的機構亦在驅動方向上被加大。因此，在設置有加壓機構以及被設置成能夠在沒有任何驅動方向上的背隙的情況下在加壓方向上移動的機構的同時，難以使超音波馬達單元小型化。
有鑑於此問題，本發明的目的為提供一種馬達，在設置有將振子壓到接觸構件上的加壓機構、以及被設置成能夠在沒有任何驅動方向上的背隙的情況下在加壓方向上移動的機構的同時，其能夠被小型化。
根據本發明的一態樣的馬達包括：振子；複數個加壓構件，其將振子壓到與振子接觸的接觸構件上；傳遞構件，其將由複數個加壓構件所施加的加壓力傳遞至振子；第一保持構件，其保持振子；第二保持構件，其保持傳遞構件；以及耦接構件，其耦接第一保持構件和第二保持構件。振子和接觸構件藉由在振子中發生的振動而相對地移動。振子包括突出部，其被設置在與傳遞構件側上的表面相反的表面上。複數個加壓構件被分開地佈置，以包圍突出部。耦接構件被佈置在相較於複數個加壓構件更靠近突出部的位置。
根據本發明的另一態樣的馬達，其藉由使振子振動而使得振子及與振子接觸的接觸構件能夠相對地移動。馬達包括：加壓機構，其包括複數個彈性構件及傳遞 構件，傳遞構件將來自複數個彈性構件的力傳遞至振子，且加壓機構還將振子壓到接觸構件上；第一構件，其保持振子；第二構件，其保持加壓機構；以及耦接構件，其耦接第一構件和第二構件。耦接構件包括使得第一構件和第二構件在加壓機構的加壓方向上相對地移動的滾動構件。在與加壓方向正交的平面中，複數個彈性構件被佈置在振子的周圍。在振子和接觸構件的相對移動方向、或與加壓方向和相對移動方向兩者均正交的方向中的至少一個方向上，滾動構件被佈置在相較於複數個彈性構件更靠近振子的位置。
從例示性實施例參照所附圖式的以下描述，本發明的進一步特徵將變得清楚明瞭。
1‧‧‧超音波馬達
2‧‧‧相機本體
3‧‧‧透鏡筒
4‧‧‧攝像元件
5‧‧‧安裝座
6‧‧‧固定筒
7‧‧‧前透鏡筒
8‧‧‧後透鏡筒
9‧‧‧透鏡保持架
10‧‧‧引導桿
100‧‧‧振子
100a‧‧‧壓力接觸部
101‧‧‧振動板
102‧‧‧振子保持構件
103‧‧‧壓電元件
104‧‧‧摩擦構件
105‧‧‧保持殼體
106a‧‧‧第一輥
106b‧‧‧第二輥
107‧‧‧平板彈簧
109‧‧‧彈性構件
110‧‧‧加壓力傳遞構件
110a‧‧‧加壓部
110b‧‧‧耦接保持部
111‧‧‧加壓彈簧
112‧‧‧驅動力傳遞構件
113‧‧‧引導支撐構件
114a、114b、114c‧‧‧滾珠
115‧‧‧基板
116‧‧‧耦接構件
206‧‧‧輥
207‧‧‧平板彈簧
216‧‧‧耦接構件
G1‧‧‧透鏡
G2‧‧‧透鏡
G3‧‧‧透鏡
O‧‧‧光軸
圖1是根據本發明的實施例之包括超音波馬達的電子設備的主要部件的截面圖。
圖2是根據第一實施例的超音波馬達的立體圖。
圖3是根據第一實施例的超音波馬達的分解立體圖。
圖4是根據第一實施例的超音波馬達的主要部件的截面圖。
圖5是根據第一實施例的超音波馬達的俯視圖。
圖6是沿著圖5的D-D所截取的截面圖。
圖7是根據第二實施例的超音波馬達的主要部件的放大圖。
現在參照所附圖式，將給出本發明的實施例的詳細說明。將在各個圖式中以相同的標號表示作為對應元件的那些元件，並將省略其說明。
圖1是作為包括超音波馬達1(其為根據本發明的實施例的振動波馬達)的電子設備的一個例子的透鏡筒的主要部件的截面圖。由於透鏡筒為近乎旋轉地對稱的，故圖1僅顯示透鏡筒的上半部。另外，圖1顯示被可拆裝地安裝至攝像設備的透鏡筒，此透鏡筒為包括超音波馬達1(其為根據本發明的實施例的振動波馬達)的電子設備的一個例子，但將與透鏡筒整合為一體的攝像設備視為電子設備的另一個例子。
透鏡筒3藉由安裝座5而被可拆裝地安裝至相機本體(攝像設備)2，且攝像元件4被設置在相機本體2內。保持透鏡G1的前透鏡筒7以及保持透鏡G3的後透鏡筒8被固定至透鏡筒3的固定筒6。透鏡保持架9保持透鏡G2，且藉由被前透鏡筒7和後透鏡筒8所保持的引導桿10而以能夠直線移動的方式被保持。在超音波馬達1的基板115上形成有待利用螺釘固定至後透鏡筒8的凸緣部(未示出)。
當驅動包括超音波馬達1的振子保持構件102的移動部時，超音波馬達1的驅動力經由振子保持構件102而被傳遞到透鏡保持架9，且因此使透鏡保持架9藉由引導桿10而以與光軸O(x軸)平行的方式線性地移動。
在本實施例中，超音波馬達1被安裝在作為電子設備的透鏡筒3上，但本發明不限於此。超音波馬達1可被安裝在與透鏡筒和攝像設備不同的電子設備上。另外，超音波馬達1被用來使透鏡平行於光軸O地移動，但可被用來在與光軸O正交的方向上使模糊校正透鏡(blur correction lens)移動。
第一實施例
圖2至圖5分別為根據本實施例的超音波馬達1的立體圖、分解立體圖、主要部件的截面圖、以及俯視圖。
摩擦構件(接觸構件)104及引導支撐構件113利用螺釘被固定至基板115。四個加壓彈簧(加壓構件)111分別透過耦接保持部而被耦接到加壓力傳遞構件(傳遞構件)110及驅動力傳遞構件112，其中，加壓力傳遞構件110和驅動力傳遞構件112均包括耦接保持部。在加壓力傳遞構件110和驅動力傳遞構件112之間產生拉伸彈簧力，且在如箭頭A所示的方向上拉住加壓力傳遞構件110。因此，用於將振子100壓到摩擦構件104上的加 壓機構包括加壓彈簧111、加壓力傳遞構件110以及驅動力傳遞構件112。加壓力傳遞構件110包括形成為大致半球狀突出部的加壓部110a，並且，為了防止損壞壓電元件103，彈性構件109被佈置在壓電元件103和加壓部110a之間，使得壓電元件103和加壓部110a不會直接地相互接觸。加壓彈簧111經由這些構件而在如箭頭A所示的方向上對振子100加壓。當加壓彈簧111對振子100加壓時，壓力接觸部100a(其為形成在與振子100的加壓力傳遞構件110側上的表面相反的表面上的突出部)與摩擦構件104摩擦接觸。在本實施例中，加壓彈簧111在四個位置處對振子100加壓，但本發明不限於此，只要複數個加壓構件能夠在不同的位置對振子100加壓即可。另外，在本實施例中，將彈簧用作加壓構件，但本發明不限於此，只要振子100能夠被壓到摩擦構件104上即可。
振子100包括振動板101、以及藉由黏接劑被黏接到振動板101的壓電元件103。使用焊接或者黏接劑將振動板101固定到振子保持構件102。壓電元件103藉由被施加高頻電壓而激發超音波振動。當黏接到振動板101的壓電元件103激發超音波振動時，共振現象發生在振子100上。亦即，振子100藉由被施加高頻電壓而產生超音波振動。因此，在形成於振子100上的壓力接觸部100a的端部發生近似的橢圓振動。
改變施加於壓電元件103的高頻電壓的頻率和相位能夠適當地改變轉動方向以及橢圓比(elliptical ratio)，且因此能夠產生期望的振動。據此，將振子100壓到摩擦構件104上產生用於使振子100和摩擦構件104相對地移動的驅動力，且因此振子100能夠相對於摩擦構件104沿著x軸(光軸O)移動。振子100的相對移動方向正交於加壓彈簧111加壓的加壓方向。
包括第一輥(第一滾動構件)106a、第二輥(第二滾動構件)106b及具有預定彈性的平板彈簧(施力構件)107的耦接構件116被整合在振子保持構件102及用於保持加壓力傳遞構件110的保持殼體105之間。第一輥106a以能夠在如箭頭A所示的方向(加壓彈簧111的加壓方向)上移動的方式被夾在平板彈簧107和振子保持構件102之間。平板彈簧107被佈置在保持殼體105和第一輥106a之間，且具有平行於x軸的施力。亦即，平板彈簧107經由第一輥106a而在如箭頭B所示的方向上對振子保持構件102施力，且在如箭頭C所示的方向上對保持殼體105施力。由此，第二輥106b被夾在振子保持構件102和保持殼體105之間。在第一輥106a和第二輥106b中，受到平板彈簧107施力的第一輥106a可能大於未受到平板彈簧107施力的第二輥106b。
以這樣的結構，耦接構件116使得在平行於x軸的方向(振子100的移動方向)上沒有背隙，並藉由第一輥106a和第二輥106b的動作而抑制在如箭頭A所示的方向(加壓彈簧111的加壓方向)上的滑動阻力。
另外，平板彈簧107的施力被設定為大於由 在保持殼體105和從動部分的開始和停止驅動中所產生的加速度和減速度所造成的慣性力。由此，在振子100、振子保持構件102和保持殼體105中不會產生由於驅動期間的慣性力所造成的沿著振子100的移動方向的相對位移，且因此能夠實現穩定的驅動控制。
在本實施例中，第一輥106a和第二輥106b被使用來作為被包含在耦接構件116中的滾動構件，但本發明不限於此，只要使耦接構件116能夠在如箭頭A所示的方向上移動即可。例如，可使用球來代替輥。另外，在本例子中，平板彈簧107被使用來作為被包含在耦接構件116中的施力構件，但本發明不限於此，只要不會在振子保持構件102和保持殼體105之間產生背隙即可。
驅動力傳遞構件112藉由黏接劑或者螺紋接合而固定到保持殼體105，並傳遞振子100中所產生的驅動力。在驅動力傳遞構件112上形成供滾珠(引導構件)114a至114c插入的三個V槽(移動側引導部)，以沿著x軸(光軸O)引導保持殼體105。引導支撐構件113被佈置在摩擦構件104的下方。摩擦構件104及引導支撐構件113利用螺釘被固定到基板115。在引導支撐構件113上形成有三個槽狀的固定側引導部。滾珠114a至114c均被夾在形成於驅動力傳遞構件112的移動側引導部以及形成於引導支撐構件113的固定側引導部之間。藉由這些構件，保持殼體105被支撐為能夠沿著x軸(光軸O)向前或向後移動。在本實施例中，在形成於引導支撐構件113 上的三個固定側引導部中，兩個固定側引導部是V槽且一個固定側引導部是具有底部的平面槽，但這三個固定側引導部可為能夠供滾珠114滾動的槽。
在本實施例中，為了使超音波馬達1在z軸方向上薄型化，加壓彈簧111被佈置為分開地包圍振子100，而不是被堆疊在振子100的上部。在本實施例中，藉由複數個加壓彈簧111所產生的加壓力能夠使加壓彈簧111小型化。另外，振子100較佳地係被均勻地壓在摩擦構件104上。在本實施例中，如圖5所示，當相對於X-Y平面從上方觀看超音波馬達1時，加壓彈簧111被佈置為分開地包圍振子100的壓力接觸部100a。
在平行於x軸的方向(振子100的移動方向)上、以及在平行於y軸的方向上，耦接構件(第一輥106a、第二輥106b和平板彈簧107)116被佈置在加壓彈簧111之間(在相較於加壓彈簧111更靠近壓力接觸部100a的位置處)。亦即，加壓彈簧111在平行於x軸和y軸的方向上以圍繞振子100的方式被佈置在耦接構件116的外側。平行於y軸的方向是與振子100的移動方向以及加壓彈簧111的加壓方向兩者均正交的方向。然而，平行於y軸的此方向不需要嚴格地正交於上述方向，且即使當偏離幾度時也被當做實質上正交於上述方向。
圖6是沿著圖5的D-D所截取的截面圖。在平行於z軸的方向上，加壓力傳遞構件110的耦接保持部110b(耦接和保持加壓彈簧111)、加壓力傳遞構件110 的加壓部110a、以及耦接構件116被佈置在圖式中的點劃線E上的相同位置處。它們不需要嚴格地被佈置在相同位置處，且即使當偏離數毫米時也被視為實質上被佈置在相同位置處。由於在被包含在耦接構件116中的第一輥106a、第二輥106b和平板彈簧107上的加壓，在振子100被加壓的方向(如箭頭A所示的方向)上將這些構件設置在點劃線E上沒有壞的影響。因此，抑制了振子100的在移動方向上的傾斜，從而能夠實現驅動性能的穩定性。
在本實施例中，在加壓彈簧111為拉伸彈簧的情況下，加壓機構還可包括分別保持每一個拉伸彈簧的第一端的彈簧保持構件，且耦接保持部110b可被使用來作為保持每一個拉伸彈簧的第二端的保持構件。
利用這種結構，在設置有將振子壓到摩擦構件上的加壓機構、以及被設置成在沒有任何驅動方向上的背隙的情況下能夠在加壓方向上移動的機構的同時，能夠使根據本實施例的超音波馬達1小型化。
在本實施例中，耦接構件116在平行於x軸的方向上以及在平行於y軸的方向上被佈置在加壓彈簧111之間，但其可只在平行於x軸的方向上被佈置在加壓彈簧111之間、或者可只在平行於y軸的方向上被佈置在加壓彈簧111之間。利用任一結構，均可獲得小型化的效果。
第二實施例
圖7是根據本實施例的超音波馬達1的主要部件的放大圖。在本實施例中，藉由相同的標號表示與第一實施例相同的構件，並分別藉由新的標號表示與第一實施例中的構件不同的構件。
耦接構件216包括輥(滾動構件)206及平板彈簧(施力構件)207。輥206在平行於y軸的方向(縱向)上具有長度，此長度比第一實施例中的第一輥106a在平行於y軸的方向(縱向)上的長度更長。對輥206施力的平板彈簧207在平行於y軸的方向(縱向)上具有長度，此長度比第一實施例中的平板彈簧107在平行於y軸的方向(縱向)上的長度更長。延長平板彈簧207在縱向上的長度可減少平板彈簧207的設計難度。
另外，包括輥206及平板彈簧207的耦接構件216在平行於y軸的方向(縱向)上與加壓力傳遞構件110接觸。亦即，在第一實施例中保持殼體105使耦接構件116在縱向上定位，但在本實施例中加壓力傳遞構件110使耦接構件216在縱向上定位。
在各個實施例中，超音波馬達1具有振子100移動而摩擦構件104不移動的結構，但超音波馬達1可能具有振子100不移動而摩擦構件104移動的結構。
另外，超音波馬達1包括作為不會移動的固定構件的摩擦構件104，但在振子100與除了超音波馬達1以外的構件(例如，透鏡保持架的一部分)摩擦接觸的 情況下，超音波馬達1可能不包括摩擦構件104。
雖然已經參照例示性實施例描述了本發明，但應理解的是，本發明不限於所揭露的例示性實施例。以下申請專利範圍的範疇應被賦予最寬廣的解釋，以涵蓋所有這類型的修改以及等效的結構和功能。

Claims (17)

  1. 一種馬達，其包括：振子；複數個加壓構件，其將該振子壓到與該振子接觸的接觸構件上；傳遞構件，其將由該複數個加壓構件所施加的加壓力傳遞至該振子；振子保持構件，其保持該振子；保持殼體，其保持該傳遞構件；以及耦接構件，其耦接該振子保持構件與該保持殼體；其特徵在於，該振子和該接觸構件藉由在該振子中發生的振動而相對地移動，該振子包括突出部，該突出部設置在與傳遞構件側上的表面相反的表面上，該複數個加壓構件被分開地佈置，以包圍該突出部，並且該耦接構件被佈置在相較於該複數個加壓構件更靠近該突出部的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項的馬達，其中，在該振子和該接觸構件的相對移動方向上，以及在與該振子和該接觸構件的該相對移動方向以及該複數個加壓構件的加壓方向兩者均正交的方向上，該耦接構件被佈置在相較於該複數個加壓構件更靠近該突出部的位置。
  3. 如申請專利範圍第1或2項的馬達，其中，該傳遞構件包括將該加壓力傳遞至該振子的加壓部、以及分別耦接及保持該複數個加壓構件中的每一個加壓構件的耦接保持構件，並且在該複數個加壓構件的加壓方向上，該耦接構件被佈置在與該加壓部及該耦接保持構件相同的位置。
  4. 如申請專利範圍第1或2項的馬達，其中，該傳遞構件在與該振子和該接觸構件的相對移動方向以及該複數個加壓構件的加壓方向兩者均正交的方向上使該耦接構件定位。
  5. 如申請專利範圍第1或2項的馬達，其中，該耦接構件包括滾動構件及施力構件，該滾動構件使該振子保持構件和該保持殼體在該複數個加壓構件的加壓方向上相對地移動，該施力構件在與該振子和該接觸構件的相對移動方向平行的方向上對該振子保持構件和該保持殼體施力。
  6. 如申請專利範圍第1或2項的馬達，其中，該振子包括振動板及壓電元件，該振動板與該接觸構件接觸，該壓電元件藉由被施加電壓而激發超音波振動。
  7. 一種電子設備，其包括如申請專利範圍第1或2項的馬達。
  8. 一種馬達，其藉由使振子振動而使得該振子及與該振子接觸的接觸構件能夠相對地移動，該馬達包括：加壓機構，其包括複數個彈性構件以及傳遞構件，該傳遞構件將來自該複數個彈性構件的力傳遞到該振子，且該加壓機構將該振子壓到該接觸構件上；振子保持構件，其保持該振子；保持殼體，其保持該加壓機構；以及耦接構件，其耦接該振子保持構件及該保持殼體，其特徵在於，該耦接構件包括滾動構件，該滾動構件使得該振子保持構件和該保持殼體能夠在該加壓機構的加壓方向上相對地移動，在與該加壓方向正交的平面中，該複數個彈性構件被佈置在該振子的周圍，並且在該振子和該接觸構件的相對移動方向、或與該加壓方向和該相對移動方向兩者均正交的方向中的至少一個方向上，該滾動構件被佈置在相較於該複數個彈性構件更靠近該振子的位置。
  9. 如申請專利範圍第8項的馬達，其中，在與該加壓方向正交的該平面中，該複數個彈性構件被佈置成包圍該振子。
  10. 如申請專利範圍第8或9項的馬達，其中，該傳遞構件包括突出部以及複數個保持構件，該突出部設置為在該加壓方向上與該振子重疊，該複數個保持構件在該相對移動方向上與該突出部相比更遠離該傳遞構件的中心，且該複數個保持構件分別保持該複數個彈性構件的每一個。
  11. 如申請專利範圍第10項的馬達，其中，該複數個彈性構件為拉伸彈簧，該加壓機構包括彈簧保持構件，該等彈簧保持構件分別保持該等拉伸彈簧的每一個的第一端，並且該複數個保持構件分別保持該等拉伸彈簧的每一個的第二端。
  12. 如申請專利範圍第8或9項的馬達，其中，該耦接構件包括作為該滾動構件的第一滾動構件以及第二滾動構件，並且該第一滾動構件和該第二滾動構件被佈置為在該相對移動方向上將該振子夾於其中。
  13. 如申請專利範圍第12項的馬達，其中，該耦接構件包括施力構件，該施力構件在該相對移動方向上對該第一滾動構件及該第二滾動構件中的一者施力。
  14. 如申請專利範圍第13項的馬達，其中，受到該施力構件施力之該第一滾動構件及該第二滾動構件中的該一者大於未受到該施力構件施力的另一者。
  15. 如申請專利範圍第12項的馬達，其中，該第一滾動構件及該第二滾動構件被佈置為使得每一個轉動軸線均正交於該相對移動方向及該加壓方向兩者。
  16. 如申請專利範圍第8或9項的馬達，其中，該振子包括振動板及壓電元件，該振動板與該接觸構件接觸，該壓電元件藉由被施加電壓而激發超音波振動。
  17. 一種電子設備，其包括如申請專利範圍第8或9項的馬達。
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