[發明專利]超聲致動器

有效

• 申請號: 201580034912.3
• 申請日: 2015-05-08
• 公開（公告）號: CN106664040B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 瓦拉迪米爾·維施紐斯基;阿列克謝·維施紐斯基
• 申請（專利權）人: 物理儀器(PI)兩合有限公司
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/00;H01L41/09;H01L41/047
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 湯慧華;鄭霞

本發明涉及一種超聲致動器，所述超聲致動器由極化壓電材料采用單層或多層扁平矩形板的形式制成，所述扁平矩形板具有就表面面積而言最大的兩個主面、接合所述主面的至少四個側面、以及由所述主面之間在其表面法線方向上的距離所定義的厚度T，并且其中，在一個主面和另一個相反主面兩者上，至少一個層分別包括相反安排并且通過對角分離區分離開的兩個三角形電極，所述一個主面上的所述電極相對于所述另一個主面的所述電極偏移90°。根據本發明的超聲致動器的特征在于，在所述側面中的至少一個側面上存在被設計為接觸有待由所述超聲致動器驅動的至少一個元件的兩個相互間隔的摩擦元件。

本發明涉及一種超聲致動器以及一種用于操作這種超聲致動器的方法。

DE102009049719A1已經公開了一種通用超聲致動器。對該超聲致動器進行配置，其方式為使得由此可以實現所謂的粘滑驅動，即，一種粘滯階段和滑移階段永久性交替的驅動。在粘滯階段期間(其中，由于現有的摩擦接觸，待驅動元件連同被安排在超聲致動器上的摩擦元件一起被移動)，在由摩擦元件的移動所定義的方向上存在所述待驅動元件的實際位移或移動。在隨后的滑移階段，摩擦元件在與粘滯階段期間的移動方向基本相反的方向上進行移動。由于這種向后移動在粘滯階段期間發生地明顯快于向前移動，因此待驅動元件由于其慣性只能在非常受限的程度上跟隨這種快速移動，并且因此，在滑移階段期間，待驅動元件在與驅動方向相反的方向上只有很小的移動。

在從現有技術中已知的超聲致動器中，一個摩擦元件或多個摩擦元件被安排在主表面之一上，所述主表面就表面面積而言是最大的，并且因此，在由于適當的電致動而導致超聲致動器形變(其中，所述形變基本上發生在板狀超聲致動器的平面中)的情況下，所述摩擦元件或所述多個摩擦元件基本上平行于相應的主表面移動。以此方式，相應的粘滑驅動在從現有技術中已知的超聲致動器中是可實現的，在所述粘滑驅動中，摩擦元件必須在基本上平行于待驅動元件表面的方向上進行移動。

然而，粘滑驅動由于其原理而具有一些缺點。在本上下文中，首先應當被列出的是待驅動元件在滑移階段期間的上述移動，所述移動與實際驅動方向相反，并且因此是寄生的。另一個缺點在于相對較低的驅動力。

因此，本發明的目的是提供一種超聲致動器，通過所述超聲致動器，關于從現有技術中已知的超聲致動器可以實現更有效的驅動。

這一目標是通過如下所述的超聲致動器來實現的，其后描述的其他超聲致動器至少包括有利配置和發展。

因而，超聲致動器被當做一個起始點，所述超聲致動器由極化壓電材料采用單層或多層扁平矩形板的形式制成，所述扁平矩形板具有就表面面積而言最大的兩個主表面以及將所述主表面彼此連接的至少四個側表面。此超聲致動器的厚度T由主表面之間的法線距離來定義。在一個主表面和與其相反安排的另一個主表面兩者上，超聲致動器的至少一個層分別包括兩個彼此相反安排的三角形電極，所述電極通過對角延伸的分離區彼此間隔開。術語“彼此相反安排”在本上下文中應當被理解為意指在電極所在的平面中彼此相反安排。一個主表面的這兩個電極被安排成與另一個主表面的這兩個電極偏移90°。根據本發明的超聲致動器的特征在于，被彼此間隔開并且被提供用于接觸有待由超聲致動器驅動的至少一個元件的兩個摩擦元件被安排在所述側表面中的至少一個側表面上。

當僅向安排在其中一個主表面上的電極施加電壓時，在超聲致動器中生成聲學形變駐波的第二模式，所述駐波沿著另一個、相反主表面的分離區傳播，其中，聲學形變駐波的傳播使得安排在其中一個側表面上的這兩個摩擦元件進行移動(尤其是橢圓形移動)，適合于驅動可以與摩擦元件接觸的待驅動元件。通過摩擦元件的這種(驅動)移動完成了驅動，其中，沒有待驅動元件的寄生移動。

如果摩擦元件各自被安排在側表面的與相鄰側表面鄰接的區域內，則可能是有利的。

如果摩擦元件以其與相鄰側表面齊平端接的方式被安排在所述側表面上，則同樣可能是有利的。

如果超聲致動器總體上具有被安排在相反側表面上的四個摩擦元件，則同樣可能是有利的。