[发明专利]致动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种致动器(优选为压电致动器)以及设有根据本发明的致动器的马达。

背景技术

在诸如移动电话和所谓的智能手机的很多应用中，存在制造相应的越来越小或越来越平的相应设备的需要。结果，需要越来越多的用于这种设备的更小、更平的设计部件，由于制造和组装原因，这些部件还应当设计成尽可能地简单。EP 2 216 837 A1在其中描述了一种简单设计的压电马达，其仅占据非常小的空间并且具有平直的板形致动器，该致动器能够例如用于驱动移动电话摄像头的自动对焦。然而，示出的致动器或马达仅允许沿一个轴线的运动。在一些场合下，必须相应地要求相应的马达允许沿两个轴向方向的运动或者马达产生旋转驱动运动。

发明内容

因此，本发明的目的是提供这样一种致动器：其相应地设计成小的或平的，能够在具有相对简单设计的同时实现沿两个轴向方向的运动，并且另外能够产生旋转运动。

该目的通过单层或多层平板形式的致动器(优选具有压电材料)而实现，其中至少一个层具有两个电极，所述两个电极通过分离区域彼此间隔开并且彼此相对地布置在所述至少一个层的上表面和下表面上，并且上表面的两个电极布置成偏离下表面的两个电极。

通过在层的上表面上彼此相对地布置的两个电极，在适当的电接触和致动的情况下，能够产生致动器的沿第一轴向方向的振动变形，其中所述振动变形能够用来精确地沿该第一轴向方向对要被驱动的元件进行驱动。借助于与上表面的电极偏离地布置的下表面的电极，此时通过适当的电接触和致动能够产生致动器的沿不同的第二轴向方向的振动变形。这些振动变形还能够用来移动要被驱动的元件，即能够用来移动沿该第二轴向方向要被驱动的元件。

上表面和下表面的电极的电致动优选地以致动器在机械共振频率下被激励而振动(特别是在超声范围内)的方式实现。在特别优选的方式中，致动器在第二纵向共振频率或整倍数的第二纵向共振频率的激励下操作，其中纵向方向相应地表示如下方向，即，上表面和下表面的相应的相对布置的电极布置或排列相应地所沿的方向。

通过激励第二纵向共振频率或整倍数的第二纵向共振频率，产生致动器的振动变形，该振动变形基本处于致动器的平面内。为了通过致动器的所述周期性变形或振动对要沿纵向方向被驱动的元件产生驱动运动，变形必须具有与电致动信号相称的非常特定的时序。在与要被驱动的元件摩擦接触的致动器驱动要被驱动的元件的驱动运动步骤期间，肯定发生沿纵向方向的相当慢的变形，以使致动器与要被驱动的元件之间不出现相对滑动，即，致动器与要被驱动的元件之间的静摩擦条件应该占据主导。相反，在致动器执行沿相反方向的变形的返回运动步骤期间，在纵向方向上肯定具有相对较快的变形，以使静摩擦条件停止并且发生滑动摩擦。这样，能够实现致动器朝要被驱动的元件的相对滑动，并且在返回运动步骤期间致动器不驱动要被驱动的元件。相应地产生所谓的粘滑驱动或粘滑运动。

上表面和下表面的电极的电致动能够在时间方面是完全相互分开的或者相互作用并且在时间上是协调的。对于完全分开的致动，例如可以首先发生上表面的电极的单独致动，使得例如在第一轴向方向上(例如，在x方向上)产生要被致动器驱动的元件的运动。一旦达到要被驱动的元件的预定x位置，便能够通过下表面的电极的单独致动在第二轴向方向上(例如，在y方向上)产生要被驱动的元件的运动。

通过上表面和下表面的电极的时间协调的电致动，即，通过实现关于致动信号的相位移动或相位差，能够产生导致旋转驱动运动的变形。例如设置在致动器的中心的摩擦元件(其设置成与要被驱动的元件摩擦接触)能够通过上表面和下表面的电极的在时间上协调的电启动来执行圆周运动，因此通过驱动要被驱动的元件而使该要被驱动的元件进入旋转运动。

根据本发明的致动器的优选实施例是从属权利要求的主题。

对于致动器而言，具有多边形板的形状、优选为正方形板的形状可以是有利的。还能够想到使致动器具有圈形板的形状、优选为圆形板的形状，或者具有环形板的几何形状。

致动器的这种实施例扩展了设计选择，并且例如允许对致动器适合或致动器中使用的几何或结构条件相应地进行特定的修改。

上表面的电极布置成与下表面的电极偏离基本90°，也是可以具有优势的。

关于电极布置的这种构型带来特别有效和高效类型的驱动。上表面的电极和/或下表面的电极布置成彼此镜像也是可以具有优势的。

另外，分离区域是基本线性的也可以是有利的。这允许实现相对较大的表面电极区域并且在制造技术方面也相当容易执行。