包括设置在谐振器内的压电元件的压电马达制造技术

本发明专利技术涉及一种压电马达，它包括至少一个压电元件（１）和至少一个谐振器（２），其中压电元件（３４）的一个表面与谐振器（５６）的至少一个表面是互联的。该压电元件（１）优选是单片多层致动器。本发明专利技术还涉及生产根据本发明专利技术的压电马达的几种方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种包括至少一个压电元件和至少一个谐振器的压电马达，其中压电元件的至少一个表面与谐振器的至少一个表面是互联的。本专利技术还涉及生产根据本专利技术的压电马达的几种方法。对于小型电磁马达来说，压电马达代表一种替代的驱动装置方案，电磁马达通常噪声太大和/或太昂贵。这些压电马达包括至少一个在电压作用下可双向膨胀的压电元件，因此当施加一交变电压时，可产生一，例如，传递到谐振器的振动。由于压电元件的膨胀通常为几微米或更小，所以现有技术的压电元件需要包括彼此必须精确地平行的非常光滑的表面。对于一个，例如，已经用一种生产陶瓷电容器(以下称之为陶瓷电容器生产方法)的方法制造的压电元件，这些表面只能通过磨削来达到。但是，表面的这种磨削成本很高且伴随很大的废品率所以包括这种压电元件的压电马达只在工业装置中受到有限的关注。因此，本专利技术的任务就是提供一种不具有现有技术的缺点的压电马达。根据本专利技术，本任务就是以一种包括至少一个压电元件和至少一个谐振器的压电马达来解决问题，其中压电元件的至少一个表面和谐振器的至少一个表面是互联的同时在未烧结时压电元件被成型且其表面在烧结后不再磨削。根据本专利技术使用的压电元件是，例如，按照所谓陶瓷电容器生产方法而生产的。在此方法中，首先制成一种包括陶瓷粉末，粘结剂和添加剂的混合物，然后将该混合物施加到一薄膜上。接着，将此薄膜切成单个的层并将处于二陶瓷层之间的电极印刷于其上。该印刷的陶瓷层随后被叠置并压紧在一起。之后，各个称为未处理的，即未烧结的，压电元件从这些叠层上切下。在切割之后，首先加热这些叠层以便从压电元件中去除粘结剂。在另一个炉子里面，然后将该压电元件在优选为＞800℃的温度烧结。之后，如果需要，将压电元件的边缘在，例如，旋转桶中敲掉。此方法在，例如，Technical InformationMultilayer Ceramic Capacitor-Materials and Manufacture，Manfred Kahn，AVX Corporation，Myrtle Beach，SC，U.S.A中加以描述，此处作为参考文献引入该资料，并因此被看作本专利技术的一部分。用这种制造方法形成的压电元件具有包括凸起的表面。此外，优选是平行六面体的该压电元件的表面彼此不是精确地平行。根据本专利技术，这些表面在装配成压电马达之前不再磨削。对技术人员来说一定十分惊奇且完全意想不到用这种压电元件可能制造压电马达，因此该压电马达展现可重现的振动特性。可以容易地制造该压电马达。由于压电元件的废品率已经降低，所以与根据本专利技术的压电元件制造相关的废品量也同等地小。根据本专利技术，该压电元件的至少一个表面与谐振器互联。在一优选实施例中，压电元件的至少二个表面与谐振器互联。该联结可以是一种形状配合、力配合和/或化学结合。但是，优选是，该联结不是整个表面的形状配合、力配合和/或化学的结合而仅仅是其部分的结合。特别优选的是，表面部分的结合是一种力配合。在本专利技术的一种优选构形中，压电元件和谐振器之间的联结不包括，诸如，胶水、环氧树酯、橡胶、聚合物等附加的填充材料。该联结在不使用由，例如，陶瓷、金属或技术人员熟悉的类似材料制成的垫片或其它安装辅助物的条件下制成也是有利的。根据本专利技术，压电元件包括在其外表面上的不平度或粗糙度。该不平度或粗糙度优选是＞1微米，特别优选是＞10微米，最优选是＞100微米。该压电元件可具有技术人员常用的任何形状。但是在一优选的实施例中，该压电元件基本上具有一板形、圆柱形、或平行六面体形，同时它具有至少二相对的侧面，优选是二相对的、不相互精确平行的平面接触面。在本专利技术的优选实施例中，该谐振器包括基本上的二维形状，其中该谐振器的几何形状沿空间方向是不变化的，该空间方向基本上垂直于被主要表面所在的无限平面。但是技术人员应理解，该二维原理即使当包括小的偏差(例如，采用倒角的边缘或圆角)时也是适用的。根据本专利技术的压电马达展现良好的可重现振动特性。如果激发压电元件以某种型式振动，同时如果振动传递到谐振器中，工作的优化频率相对于同样设计的大量生产的马达的平均工作频率的标准偏差优选是＜20％、特别优选＜5％、特殊优选＜1.5％、最优选＜0.6％、最优选＜0.1％。如果激发压电元件以某种型式振动同时该振动传递到谐振器中，得到的谐振器振幅相对于全部大量生产的马达的平均工作振幅的标准偏差优选是60％、特别优选＜40％、特殊优选＜15％、以最优选＜5％。该压电马达可以有一任意尺寸及据此有任意最大行程。但压电元件的最大行程优选是＜10微米、特别优选＜2微米、特殊优选＜0.5微米、最优选＜0.1微米。在本专利技术的一优选实施例中，分别为简化压电元件装入谐振中以及为了在谐振器和压电元件之间形成一清晰限定的接触面，压电元件表面和/或将压电元件与谐振器互联的谐振器表面是倾斜的。在另一优选的实施例中，至少一个压电元件和/或将压电元件与谐振器互联的一个谐振器表面包括至少一个凸起，它在压电元件和谐振器之间形成一清晰限定的接触面。所述凸起优选不要设置在压电元件和/或谐振器的相对应的接触面的中央。压电元件和优选是杆状谐振器互联的表面的位置优选用公式B/(A-B/2)＜1、优选＜0.3来确定，式中B是所述表面的宽度，而A是与中间位置纤维的最大距离。该中间位置纤维是在谐振器内沿着纯弯曲载荷应力为零的一条线。优选压电元件表面和/或将压电元件与谐振器互联的谐振器表面的至少部分是凸出的。根据本专利技术的压电马达的压电元件优选具有一单片多层结构，其中电极优选分层布置在压电元件中二陶瓷片之间。在本专利技术优选的实施例中，该电极至少主要由铜构成。在本专利技术的另一优选实施例中，压电元件包括二传输端子以便将至少一个电信号传输到压电元件。此处端子被考虑用作传输来自激励源的信号的电导线和压电元件之间的连接。在本专利技术特别优选的实施例中，第一信号被传递到压电元件时，该压电元件被激励而以第一模式振动。因此谐振器的接触部分在第一方向振动。同样，当第二电信号被传递到压电元件时该谐振器被激励而在第二方向振动。该接触部分实现宏观可见的运动，此运动对驱动被驱动的物体是必需的。因此对此致动不需要附加机构或部件。在本专利技术的优选实施例中，该谐振器到被驱动件恰好包括一接触部分。在本专利技术的一优选实施例中，当两个不同的信号传递到压电元件时由压电马达驱动的装置在二个不同方向上移动。在本专利技术的一特别有利的实施例中，因而被驱动的物体在二相反方向运动。这样，该电信号优选是一正弦波或方波信号。然而不要求产生一基本是锯齿形的激励信号。根据本专利技术的压电马达优选以与谐振器的某一频率相接近的频率运转。更优选的是，以一个压电元件及一次仅一个电激振，能够在二不同频率产生谐振器的二个运动并因此产生被驱动装置的二个相反的运动。在一优选实施例中，该压电元件配置的宽度比与其互联的谐振器接触面积的宽度稍宽，因此压电元件从谐振器一边伸出，最好从二边伸出。该压电元件的宽度比所述谐振器接触面积的宽度优选大1.1到10倍，特别优选3到5倍。根据本专利技术的压电马达的更优选的一实施例，该压电元件仅在外电极的附近包含绝缘部分。此实施例具有要求制造压电元件的压电材料较少的优点。该压电马达具有进一步的优点是当供给的电压大小降低时，压电元件的边界区本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电马达，包括至少一个压电元件（１）和至少一个谐振器（２），其中压电元件（１）的至少一个表面（３、４）与谐振器（２）的至少一个表面（５、６）互联，其特征在于，压电元件在未烧结时成型且烧结之后其表面（３、４）不再磨削。

【技术特征摘要】
DE 2001-9-21 10146704.41.一种压电马达，包括至少一个压电元件(1)和至少一个谐振器(2)，其中压电元件(1)的至少一个表面(3、4)与谐振器(2)的至少一个表面(5、6)互联，其特征在于，压电元件在未烧结时成型且烧结之后其表面(3、4)不再磨削。2.根据权利要求1的压电马达，其特征在于，压电元件是采用生产陶瓷电容器的方法制造的。3.根据权利要求1或2的压电马达，其特征在于，压电元件(1)的至少二个表面(3、4)与谐振器(2)的至少二个表面(5、6)互联。4.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，表面(3、4)与表面(5、6)之间的联结仅为部分的形状配合、力配合、或化学结合。5.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，该表面(3、4)具有的不平度＞1微米，优选＞10微米，特别优选＞100微米。6.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，该压电元件主要有平板形、圆柱形、或平行六面体形和至少有二个相对的侧面不是相互准确平行的平表面。7.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，以某种型式激发压电元件振动并将此振动传递到谐振器，其特征在于所选择的工作谐振频率相对于所选择的平均工作谐振频率的标准偏差＜20％，优选＜5％，特别优选＜1.5％，特殊地优选＜0.6％，以及最优选＜0.1％。8.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，以某种型式激发压电元件振动并将此振动传递到谐振器，其特征在于，所得的谐振器振幅相对于平均幅值的标准偏差＜60％，优选＜40％，特别优选＜15％，特殊地优选＜5％。9.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，压电元件的最大行程＜10微米，优选＜2微米，特别优选＜0.5微米，特殊地优选＜0.1微米。10.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，该压电元件(1)具有单片多层结构，优选包括平行的铜电极。11.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，包括一压电元件(1)，该压电元件具有将激励源的电信号传输到压电元件(1)的二个端子。12.根据权利要求11的压电马达，其特征在于，压电元件(1)是可以通过传递到压电元件(1)的第一电信号激励而以第一模式振动，还可以通过传输到压电元件(1)的第二电信号激励而以第二模式振动。13.根据权利要求12的压电马达，其特征在于，该电信号是一正弦波或方波信号，但不是锯齿形信号。14.根据上述权利要求之一的压电马达，其特征在于，一物体可以借助传递到压电元件(1)的二个信号在二个方向可...

【专利技术属性】
技术研发人员：B马努斯森，B哈格曼恩，D舒勒，E塔维德森，
申请(专利权)人：伊利普特克谐振调节器股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]