[发明专利]驱动装置

说明书

本发明涉及一种驱动装置，包括至少一个由振荡电路驱动的压电元件，该压电元件推动一个机械驱动部件，两者构成一个第一弹簧-质量系统，该系统可在所述压电元件的作用下以一个第一谐振频率进行振动，并且其驱动部件驱动一个第二弹簧-质量系统，该系统具有一个低于所述第一谐振频率的第二谐振频率。

在专利文献EP 0552346 B1和DE 9419802 U1中公开的电机是本发明的出发点。其中所使用的压电元件和被其驱动的机械驱动部件构成了一个第一弹簧-质量系统，该系统的驱动部件驱动一个第二弹簧-质量系统。所述弹簧-质量系统的每一个都具有一个固有频率，包含了所述压电元件在内的弹簧-质量系统具有比另一个弹簧-质量系统相对更高的谐振频率。其中作为公知的条件是，包含有压电元件的弹簧-质量系统在谐振工作状态下具有最高的效率。

因为所述压电元件始终在其弹簧-质量系统的谐振频率下工作，然而驱动部件只是在相对短的时间内驱动所述主动弹簧-质量系统，因而驱动装置的效率相对较低。由于两个谐振频率之间的频率差很大，所以还出现的效应是，含有所述压电元件的弹簧-质量系统会失去谐振，从而丧失了谐振工作的优点。

本发明的任务是，提供一种具有最佳工作效率的驱动装置。

以上任务的解决方案的特征在于，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线(10)，在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率(11)工作。其有利构成体现在从属权利要求中。

根据本发明，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线，在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率工作。

所述第二弹簧-质量系统的质量与所述驱动部件建立了有效机械连接时，所述压电元件即通电工作，并且在所述有效连接的持续时间内保持通电状态。在所述振荡电路和压电元件之间设置一个开关，一旦从驱动方向上看所述驱动部件与所述第二弹簧-质量系统的质量建立了有效连接，该开关即闭合。与所述压电元件并联连接有一个电感，压电元件和电感的并联谐振频率大致等于第二谐振频率。所述电感由一个变压器的次级构成，其初级经一个开关与直流电源相连，还设置一个控制所述开关的控制电路，该控制电路通过对所述开关的控制，确定所述包络线的形状。所述控制电路将第一谐振频率的振波的电压实际振幅与一个额定振幅进行比较，并且根据额定值-实际值的比较对所述开关进行控制。所述电感的大小是可变的。当所述包络线的振幅具有一个最小值时，所述开闭合合。在由所述压电元件和电感构成的回路中，至少加入另一个开关，它是由所述控制电路控制的。当所述包络线的振幅具有一个最大值或一个最小值时，所述另一个开关打开。设有若干个压电元件，它们以选择方式连接成串联电路、并联电路或星形电路。。

下面对照附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

图1表示一个主动和从动的弹簧-质量系统在其压电元件缩短时的状态；

图2表示图1所示装置在其压电元件伸长时的状态；

图3是说明后面的电路实施例的原理图；

图4表示第一个电路的实施例；

图5表示第二个电路的实施例；

图6表示第三个电路的实施例；

图7至10表示包络线的各种可能的实施例；

图11至15表示其他电路的实施例；

图16是说明图11所示电路工作原理的波形图。

下面对所述任务的解决方案的机械部分加以说明。

在一个刚性基础上设置了一个第一弓形弹簧，在弹簧之间夹紧着压电元件叠片组4。在所述基础上还设置了另一个弓形弹簧2，它具有质量1。所述弓形弹簧3的端面是一个接触面9，它和质量1的接触面9’相对布置。叠片组4经导线5、6从一个未画出的振荡电路接入电流。

所述弓形弹簧3和叠片组4构成-个第一主动弹簧质量系统，而弓形弹簧2和质量1构成一个第二被动弹簧质量系统。

在图1所示的位置上，质量1按双箭头的方向朝左运动。压电元件叠片组4此时收缩，即没有电流供电。一旦在其向左的运动中接触面9’碰到接触面9，如图2所示，则叠片组4将被输入能量，使它向右膨胀。所以接触面9’将向右运动，也就是说，质量1朝双箭头方向执行向右的运动。一旦质量10的加速度大到两个接触面9、9’相互脱离接触，所述压电元件叠片组4将停止工作。当质量1的最大振幅向右达到最大值时，质量1开始向左运动，所述的这种工作方式将重复进行。

在叠片组4通电期间，第一质量系统以其固有频率振荡。

所述叠片组4的开启和闭合可通过传感器8实现，该传感器设置在所述接触面9、9’之一上面。