[發明專利]振動型驅動設備中的振動器及其制造方法

有效

• 申請號: 201110062887.3
• 申請日: 2011-03-16
• 公開（公告）號: CN102195515A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 荒木康之;關裕之
• 申請（專利權）人: 佳能株式會社
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 錢亞卓

技術領域

本發明涉及振動型驅動設備中的振動器及其制造方法。更特別地，本發明涉及線性超聲波電機(振動型驅動設備)中的振動器及其制造方法。

背景技術

通常，作為線性驅動被驅動體的線性超聲波電機，已經提出了如美國專利7,109,639中公開的振動型驅動設備。

這里，將參考附圖對這種線性超聲波電機(振動型驅動設備)的驅動原理進行描述。

如圖8A(其是顯示了線性超聲波電機的外觀的透視圖)所示，線性超聲波電機510由振動裝置501、滑動件506和用于將振動裝置壓向滑動件的加壓構件(未顯示)組成。

振動裝置501由例如壓電元件等的電機械能量轉換元件505和整體結合到電機械能量轉換元件505的一個表面上的振動器組成。這里，振動器包括矩形基座502和凸起地形成在基座頂面上的兩個突出部503、504。

在超聲波電機中，如果給壓電元件施加指定頻率的電壓(也稱作交變電場)的話，會激勵產生多個希望的振動模式，隨后被激勵的振動模式疊加，從而產生用于驅動的振動。

圖8A所示線性超聲波電機使振動裝置501執行分別如圖8B-1和8B-2所示兩個彎曲振動模式的激勵。兩個彎曲振動模式都是板式振動裝置501的平面外彎曲振動模式。

更準確地說，兩個平面外彎曲振動模式中的一個是沿振動裝置501的縱向方向的二次彎曲振動模式(模式-A：進給模式)，兩個平面外彎曲振動模式中的另一個是沿振動裝置501的寬度方向的一次彎曲振動模式(模式-B：上沖模式)。

振動裝置501的形狀設計成使兩個平面外彎曲振動模式的諧振頻率彼此一致或彼此接近。

每個突出部503、504布置在作為模式-A(進給模式)的振動中的振動節點的位置附近。隨后，突出部的每個頂表面503-1和504-1利用作為支點的振動節點通過模式-A的振動進行擺動，因此，頂表面沿X方向(進給方向)進行往復運動。

進一步地，每個突出部503、504布置在作為模式-B(上沖模式)的振動的反節點(或腹點)的位置附近。因此，突出部的頂表面503-1和504-1通過模式-B的振動沿Z方向(上沖方向或者法線方向)進行往復運動。

這兩個振動模式(模式-A和模式-B)同時激勵，使得這兩個模式之間的振動相位差接近±π/2，這兩個模式隨后疊加，因此，在每個頂表面503-1和504-1處產生沿X-Z平面的橢圓運動。

因此，可以通過相關的橢圓運動沿一個方向驅動已經加壓并接觸振動裝置的滑動件506。這時，振動裝置501的突出部503、504和滑動件506以振動裝置501的驅動頻率(幾十千赫或以上)反復接觸和脫離。為此，如果這些元件之一不具有適當的彈簧特性，則不能獲得令人滿意的接觸狀態。

另一方面，如上所述，每個突出部503和504都具有沿X方向放大振動的作用。

為了滿足上述兩個作用，美國專利申請公開US2009/167111提出了實現靜音驅動的振動型致動器(線性超聲波電機)。也就是說，在該振動型致動器中，如圖9A到9C所示，每個突出部都具有彈性，并且每個突出部都設計成具有適當的形狀。

更準確地說，在該振動型致動器中，都具有彈性的突出部609和610形成為附加構件，并且結合到基座602上，從而形成振動裝置601。

然而，在美國專利申請公開US2009/167111中描述的振動型致動器中，對電機的加速具有限制，如稍后描述的那樣。這里，作為以高速驅動電機的一種措施，存在沿進給方向(X方向)增大振動裝置的突出部的振幅的方法。

進一步地，作為沿進給方向(X方向)增大突出部振幅的方法之一，存在增加突出部高度的方法。

然而，在美國專利7,109,639描述的振動型驅動設備中，盡管可以在增加突出部高度的情況下實現加速，但不可避免地增加了制造過程中的成本。

在美國專利申請公開US2009/167111描述的振動型致動器中，如果增加振動裝置的突出部的高度，突出部沿進給方向的剛度降低，從而降低了驅動效率。此外，難以在進給模式下將突出部頂點的振動角設定為期望值。因此，沿Z方向產生不必要的振幅，從而存在突出部和滑動件之間的接觸變得不穩定的擔心。

在考慮上述問題的情況下完成本發明，本發明的目的是提供振動型驅動設備中的振動器和該振動器的制造方法，其中，能夠以低成本制造能實現加速的振動器。

發明內容