[發明專利]壓電驅動裝置及電子設備

有效

• 申請號: 200810082628.5
• 申請日: 2008-02-27
• 公開（公告）號: CN101257265A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 長尾昭一
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;G04C3/12
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 陳堅

技術領域

本發明涉及具有壓電驅動器的壓電驅動裝置及電子設備。

背景技術

以往，已知有使用不易受到磁場影響的壓電元件的超聲波驅動裝置，并將其用作驅動鐘表的鐘表指針等的驅動裝置(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1中記載的超聲波驅動裝置構成為具有：接合了壓電元件的振動體；隨著該振動體的振動而在周向上旋轉的轉子體；以及賦予使該振動體和轉子體壓接設置的按壓力的按壓彈簧，鐘表指針通過轉子體的旋轉而旋轉。

專利文獻1：日本特開平10-290579號公報

但是，在上述專利文獻1所記載的超聲波驅動裝置中，在使超聲波驅動裝置從停止狀態起動時，當對振動體施加高頻電壓(驅動信號)時，轉子體開始旋轉，但在轉子體到達預定的轉速之前，需要一定程度的時間(加速期間)。鐘表指針等的慣性力矩越大，該加速期間越長。例如，當在轉子體和鐘表指針之間配置有用于使轉子體的轉速減小的減速輪系的情況下，相對于轉子體的慣性力矩，輪系和鐘表指針的慣性力矩較大，例如有時轉子體和減速輪系以及鐘表指針合起來的慣性力矩為僅是轉子體的慣性力矩的數十倍到上百倍以上。

此外，有時構成為在轉子和鐘表指針之間設置增速輪系，使得即使轉子的旋轉角小也能夠使鐘表指針移動預定角度。例如，有通過轉子2度的旋轉來使秒針走過相當于1秒的6度角度的情況。在增速輪系的情況下，慣性力矩比減速輪系的情況要大，加速時間也更長。

這樣，慣性力矩取決于例如輪系和指針的結構和形態。而且，在慣性力矩大的情況下，轉子體的加速期間變長，向振動體(振子)施加驅動信號的時間變長，所以存在超聲波驅動裝置的消耗功率增大的問題。

發明內容

本發明的目的是提供在利用振子的振動驅動被旋轉體時能以低功率來驅動被旋轉體的壓電驅動裝置、鐘表以及電子設備。

本發明的壓電驅動裝置的特征在于，其具有：壓電驅動器，其具有：具有壓電元件的振子、和通過該振子而旋轉的轉子；彈性裝置，其能夠將所述轉子的旋轉能作為彈性能蓄積起來；以及被旋轉體，其通過在該彈性裝置中所蓄積的彈性能而旋轉。

這里，振子只要構成為通過向壓電元件至少施加驅動信號而振動，并通過該振動使轉子旋轉即可。例如，振子可構成為使壓電元件自身振動從而使轉子旋轉，也可構成為使層疊板狀的壓電元件和加強板而成的部件振動從而使轉子旋轉。此外，作為被旋轉體，只要是通過彈性裝置傳遞轉子的旋轉、再將旋轉傳遞至旋轉對象物的部件即可，例如，可以是在從轉子到指針等旋轉對象物的旋轉傳遞路徑中配置的轉子傳動齒輪、擒縱輪、從動輪等，也可以是具有與轉子共同的旋轉軸地配置的轉子傳動齒輪、旋轉齒輪等。

再有，上述旋轉能包括旋轉力等，彈性能包括彈性力等。

這里，根據圖1～5中的曲線圖來對在本發明中使用的壓電驅動器的特性進行說明。

在圖1的曲線圖中，分別表示壓電驅動器和普通電磁電動機所產生的轉矩(負載)與轉速、以及轉矩和功率的關系。如圖1的曲線圖中的實線所示，在壓電驅動器所產生的轉矩T和轉速N之間，與一般的電磁電動機一樣，存在這樣的關系：轉矩T越小轉速N越高，轉矩T越大轉速N越小。此外，在電磁電動機中，如圖1中的虛線所示，通常驅動所需的功率W隨轉矩T一起增高，與此相對，在壓電驅動器中，如圖1中的單點劃線所示，驅動所需的功率W幾乎不受轉矩T的影響而大致恒定。以上這樣的特性表示示意性說明的情況，實際上其伴隨著變化。

此外，在圖2的曲線圖中，表示在以某軸為中心旋轉的一般剛體中，力的力矩N作用時的時間t和角速度V的關系。這里，作用在剛體上的力的力矩N、通過其產生的角加速度β、與剛體的慣性力矩I之間的關系一般為有N＝I·β的關系成立。即，在力的力矩N相同的情況下，慣性力矩I越大，角加速度β越小。換言之，慣性力矩I越大，到達預定角速度V0的時間越長。例如，在有慣性力矩I不同的剛體A、B，各自的慣性力矩IA、IB為IA∶IB＝1∶2的關系的情況下，剛體A、B的角加速度βA、βB為βA∶βB＝2∶1的關系。如圖2的曲線圖中的實線所示，慣性力矩I小的剛體A的斜率陡峭(角速度V的變化率變大)，若對到達預定角速度V0的時間t進行比較，則剛體B的所需時間tB為剛體A的所需時間tA的2倍。這表示移動預定距離(預定旋轉角)所需的時間在剛體B中需要為剛體A的2倍。

在本發明中，著眼于基于受到這樣的慣性力矩I的影響的剛體的特性的效果，并在下面說明該效果。