[发明专利]超声波电动机

说明书

本发明涉及利用压电陶瓷等压电体的反压电效应引起的振动进行驱动的超声波电动机的结构。

图22表示已有的超声波电动机的结构。振动体28由金属制的弹性体26和粘接在弹性体26上的扁平的环状压电体27构成。与振动体28接触着的移动体31由轴承34旋转自如地支承于支承台35上。包含振动吸收材料29的弹簧30将振动体28固定在旋转方向上，同时将它压在移动体31上。导线36向压电体27提供电压。图23表示压电体27的1面。在环的厚度方向上做成用于在圆周方向上发生6个波的弹性振动的极化(分极)a1至a5、b1至b5。记号+、-表示极化的极性。极化a1至a5和b1至b5因λ/4的间隔而处于空间上有90度相位差的位置上。5个分立电极A、B、C1、C2、D覆盖着压电体27的表面。阴影表示的分立电极A覆盖着极化a1至a5；而阴影表示的分立电极B覆盖着极化b1至b5。粘接在弹性体26上的压电体27的反面的整个面上由公共电极所覆盖，电极C2用导电性树脂(未图示)连接在该公共电极上。极化a1至a5由加于分立电极A和公共电极C2之间的电压V1＝V0sin(ωt)激发。极化b1至b5由加在分立电极B和公共电极C2之间的、与V1有90度时间相位差的电压V2＝V0cos(ωt)激发。分立电极C1和D用于其他用途，此处不加以说明。图6说明电动机的驱动。压电体27(图6中的2)由于所述电压V1、V2引起的反压电效应而振动，其结果是，在弹性体26(图6中的1)产生弹性振动。这时，弹性振动波的行进方向如箭头43所示，向右移动。弹性体26表面各点如图所示沿着椭圆而动。被压在弹性体26上的移动体31(图6中的11)受到这一椭圆运动的摩檫驱动朝着和箭头43相反的、箭头44的方向运动。图24是用于将驱动电路(未图示)的输出供电给分立电极A、B、C1和公共电极C2的，可挠性印刷板构成的导线装置36。导线装置36具备将公共电极和驱动电路加以连接的第1导线8和将分立电极与驱动电路加以连接的多条第2导线6。第1导线8被焊接于电极C2。多条第2导线6分别被焊接于分立电极A、B、C1上。如上所述，反面的公共电极通过未图示的导电性树脂从电极C2得到供电。但是，导电性树脂在严酷的环境下可靠性存在问题，如果第1导线8被直接焊接在反面的公共电极上的话，导电性树脂就可以省去。但是，焊接时的加热由于弹性体26具有高的热导率会使弹性体26整体温度升得很高，其结果将使弹性体26和压电体27之间的粘接劣化。本发明将提供不存在这样的问题的、第1导线8与公共电极的连接。而且，振动体28被支承于包含振动吸收材料29的弹簧30上，因此，振动体28和移动体31有时会发生同心问题。本发明将提供不存在这样的问题的、对振动体28的支承。

本发明的超声波电动机包含：移动体、以及具备金属制的弹性体和压电体的振动体。压电体上面的公共电极与弹性体成电气连接，压电体的上面被固定于弹性体的下面。

支承构件支承着电动机。支承构件的圆形的下端支承于支承台的锥状凹坑里，因此，在受到侧压力的情况下电动机能够相对于支承台倾斜，以使振动体和移动体之间的接触保持稳定。其结果是，电动机与侧压无关地经常保持旋转稳定。

导线通过与弹性体的接触，被夹在金属制的弹性体和支承构件之间、压在弹性体上，与压电体上面的公共电极成电气连接。其结果是，导线既不用焊接，也不用导电性树脂就与压电体的公共电极成电气连接，因焊接的高温或导电性树脂的不稳定引起的破坏得以防止。

图1表示本发明第1实施例的超声波电动机的结构。

图2表示径向上的1次振动位移。

图3表示第1实施例的超声波电动机的压电体的极化和电极。

图4表示用可挠性印刷配线形成的导线装置的例子。

图5表示第1实施例的超声波电动机的装配情况。

图6说明超声波电动机的动作。

图7表示本发明第2实施例的超声波电动机的结构。

图8说明超声波电动机的转矩。

图9表示本发明第3实施例的超声波电动机的结构。

图10表示本发明第4实施例的超声波电动机的结构。

图11表示本发明第5实施例的超声波电动机的结构。

图12表示本发明第6实施例的超声波电动机的结构。

图13表示本发明第7实施例的超声波电动机的结构。

图14表示本发明第8实施例的超声波电动机的结构。

图15表示本发明第9实施例的超声波电动机的结构。

图16表示本发明第10实施例的超声波电动机的结构。

图17表示第10实施例的超声波电动机的压电体的极化和电极。