[发明专利]振动型驱动设备中的振动器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动型驱动设备中的振动器及其制造方法。更特别地，本发明涉及线性超声波电机(振动型驱动设备)中的振动器及其制造方法。

背景技术

通常，作为线性驱动被驱动体的线性超声波电机，已经提出了如美国专利7,109,639中公开的振动型驱动设备。

这里，将参考附图对这种线性超声波电机(振动型驱动设备)的驱动原理进行描述。

如图8A(其是显示了线性超声波电机的外观的透视图)所示，线性超声波电机510由振动装置501、滑动件506和用于将振动装置压向滑动件的加压构件(未显示)组成。

振动装置501由例如压电元件等的电机械能量转换元件505和整体结合到电机械能量转换元件505的一个表面上的振动器组成。这里，振动器包括矩形基座502和凸起地形成在基座顶面上的两个突出部503、504。

在超声波电机中，如果给压电元件施加指定频率的电压(也称作交变电场)的话，会激励产生多个希望的振动模式，随后被激励的振动模式叠加，从而产生用于驱动的振动。

图8A所示线性超声波电机使振动装置501执行分别如图8B-1和8B-2所示两个弯曲振动模式的激励。两个弯曲振动模式都是板式振动装置501的平面外弯曲振动模式。

更准确地说，两个平面外弯曲振动模式中的一个是沿振动装置501的纵向方向的二次弯曲振动模式(模式-A：进给模式)，两个平面外弯曲振动模式中的另一个是沿振动装置501的宽度方向的一次弯曲振动模式(模式-B：上冲模式)。

振动装置501的形状设计成使两个平面外弯曲振动模式的谐振频率彼此一致或彼此接近。

每个突出部503、504布置在作为模式-A(进给模式)的振动中的振动节点的位置附近。随后，突出部的每个顶表面503-1和504-1利用作为支点的振动节点通过模式-A的振动进行摆动，因此，顶表面沿X方向(进给方向)进行往复运动。

进一步地，每个突出部503、504布置在作为模式-B(上冲模式)的振动的反节点(或腹点)的位置附近。因此，突出部的顶表面503-1和504-1通过模式-B的振动沿Z方向(上冲方向或者法线方向)进行往复运动。

这两个振动模式(模式-A和模式-B)同时激励，使得这两个模式之间的振动相位差接近±π/2，这两个模式随后叠加，因此，在每个顶表面503-1和504-1处产生沿X-Z平面的椭圆运动。

因此，可以通过相关的椭圆运动沿一个方向驱动已经加压并接触振动装置的滑动件506。这时，振动装置501的突出部503、504和滑动件506以振动装置501的驱动频率(几十千赫或以上)反复接触和脱离。为此，如果这些元件之一不具有适当的弹簧特性，则不能获得令人满意的接触状态。

另一方面，如上所述，每个突出部503和504都具有沿X方向放大振动的作用。

为了满足上述两个作用，美国专利申请公开US2009/167111提出了实现静音驱动的振动型致动器(线性超声波电机)。也就是说，在该振动型致动器中，如图9A到9C所示，每个突出部都具有弹性，并且每个突出部都设计成具有适当的形状。

更准确地说，在该振动型致动器中，都具有弹性的突出部609和610形成为附加构件，并且结合到基座602上，从而形成振动装置601。

然而，在美国专利申请公开US2009/167111中描述的振动型致动器中，对电机的加速具有限制，如稍后描述的那样。这里，作为以高速驱动电机的一种措施，存在沿进给方向(X方向)增大振动装置的突出部的振幅的方法。

进一步地，作为沿进给方向(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，在美国专利7,109,639描述的振动型驱动设备中，尽管可以在增加突出部高度的情况下实现加速，但不可避免地增加了制造过程中的成本。

在美国专利申请公开US2009/167111描述的振动型致动器中，如果增加振动装置的突出部的高度，突出部沿进给方向的刚度降低，从而降低了驱动效率。此外，难以在进给模式下将突出部顶点的振动角设定为期望值。因此，沿Z方向产生不必要的振幅，从而存在突出部和滑动件之间的接触变得不稳定的担心。

在考虑上述问题的情况下完成本发明，本发明的目的是提供振动型驱动设备中的振动器和该振动器的制造方法，其中，能够以低成本制造能实现加速的振动器。

发明内容