振動波致動器的製作方法

2023-05-06 11:12:56 3

專利名稱：振動波致動器的製作方法
技術領域：
本發明涉及振動型驅動裝置，比如振動波致動器，並且尤其涉及有利於用在例如用於糾正光學裝置(比如相機或雙筒望遠鏡)中由於手移動造成的模糊的機構中的振動型驅動裝置或用於工作檯的驅動機構。
背景技術：
通常，作為沿多個不同方向(期望方向)移動與多個振動器相接觸的受驅元件的振動型驅動裝置的振動波致動器是已知的。在這種振動波致動器中，其中磁體用於受驅元件的壓力施加型振動波致動器是已知的(日本專利申請公開2009-027769)。而且，日本專利申請公開No. 2007-312519提出一種其中磁性構件布置于振動器和受驅元件之間的空間中的振動型驅動裝置。更具體地，振動型驅動裝置被構造成使得形成從振動器的第一表面突出並且與受驅元件相接觸的突出部分，並且將磁體布置于振動器的所述第一表面和受驅元件之間以通過磁力吸引受驅元件。圖14A和14B示出日本專利申請公開No. 2007-312519 中描述的線性振動波致動器的構造。在圖14A和14B中，振動器52經由彈性支撐構件56 由保持構件57支撐同時防止彈性支撐構件56妨礙振動器52的振動。而且，包括磁體的磁性構件65布置於保持構件57上並且布置在形成于振動器52的上表面上的突出部分58之間。磁性構件65保持於其中磁體構件65不與振動器52和受驅元件70相接觸的狀態下， 並且產生沿Z方向吸引振動器52和受驅元件70的磁吸引力MF。由於磁吸引力的作用施加壓力。而且，作為藉助于振動器驅動受驅元件的振動型驅動裝置的另一示例，比如超聲馬達，存在一些使用通過例如粘合將振動板(包括例如彈性金屬構件)和壓電元件(機電能轉換元件)集成在一起所獲得的振動器的振動型驅動裝置。在如上所述的這些使用振動器的振動型驅動裝置中，已經提出一些使用磁力以產生施加至振動器和受驅元件的壓力的振動型驅動裝置。美國專利No. 7，425，770提出一種在振動器的至少一部分中包括永磁體的振動型驅動裝置。而且，美國專利No. 7，518，286公開一種在受驅元件的至少一部分中包括永磁體的振動型驅動裝置。

發明內容
然而，在常規振動型驅動裝置中，以下問題尚待解決。例如，在日本專利申請公開No. 2009-027769中使用的、構造成使用包括磁體的受驅元件在壓力下吸引振動器的振動波致動器具有以下問題。圖15A示出使用用於在上述振動波致動器中受到驅動以線性地移動的受驅元件的磁棒的半尺寸模型的磁通量密度計算的結果。圖15B示出使用磁體的半尺寸模型的磁通量密度計算結果，其通過將用於受驅元件的上述磁體沿與線性移動方向垂直的方向延伸而放大以使得磁體能沿多個方向移動。在圖中，具有較高集中度的部分示出為具有較低磁通量密度。振動器(未示出)受到驅動的方向用箭頭指示。圖15A示出受驅元件的端部除外的基本上均勻的磁通量密度分布。由於在圖15A 中受驅元件的縱向上的端部與驅動方向平行，在振動器受到驅動時，振動器不會通過(經過)受驅元件的其中磁通量密度較低的端部，並且因而不會出現問題。同時，在圖15B中， 在受驅元件的中心附近的部分中磁通量密度較低，在振動器受到驅動時振動器頻繁地通過所述部分。這裡，振動器通過意味著在振動器受到驅動時振動器和受驅元件的運動彼此交叉。因而，在其中磁體用於受驅元件的、能沿多個方向進行驅動的振動波致動器中，出現的問題在於壓力根據振動器的位置或驅動方向會不同。而且，在其中磁體布置於受驅元件和振動器之間的構造中(如在日本專利申請公開No. 2007-312519中)，由於磁體的尺寸受到限制，壓力的增大不可避免地受到限制。鑑於上述問題，本發明的目標是提供一種振動波致動器，在磁體相對于振動器和受驅元件之間的接觸表面布置于振動器一側上時，該振動波致動器能夠增強由振動器和受驅元件之間的磁吸弓I所提供的壓接觸力。另外，舉例來說，根據其中使用永磁體將壓力施加至振動器和受驅元件的上述常規示例的超聲馬達，與其中使用彈簧施加壓力的機構相比，能簡化機構。然而，在其中磁力用來產生這種壓力的常規示例構造中，用來使振動器和受驅元件彼此壓接觸的壓力施加機構具有以下問題。一直需要例如其中包括超聲馬達的電子設備的小型化和高密度安裝，並且還需要進一步小型化超聲馬達的壓力施加機構。同時，超聲馬達的輸出(尤其是由振動器提供至受驅元件的驅動力)取決於施加至振動器和受驅元件的壓力。換言之，由振動器提供至受驅元件的驅動力經由與振動器壓接觸所產生的摩擦力傳遞至受驅元件，由此受驅元件相對于振動器運動。因此，超聲馬達的驅動力取決於藉助壓接觸產生摩擦力的壓力。出於上述原因，在需要小型化以及使壓力施加機構能提供所需壓力的同時；由於通常小型化導致壓力下降， 上述常規構造具有進一步改進的空間。而且，在磁力用於產生壓力時，會出現壓力的不平磁力相對於與其中受驅元件相對于振動器移動的方向平行的軸線產生旋轉力。由於吸引力在磁體構件和將被吸引的目標之間的距離變得越小時增加越大，在例如由於尺寸精確度和/或安裝精確度的不匹配而出現失準和/或傾斜的情況下，壓力不平衡會進一步增大。因此，對於上述裝置，需要一種不會引起這種壓力不平衡的結構。鑑於上述問題，本發明的另一目標是提供一種能小型化壓力施加結構同時提供必要壓力從而使得壓力穩定化的振動型驅動裝置。作為根據本發明的振動型驅動裝置，一種振動波致動器，包括振動器，其至少包括機電能轉換元件和彈性本體，所述機電能轉換元件接合於所述彈性本體，彈性本體包括形成於其中的接觸部分，所述振動器被構造成將橢圓運動提供至接觸部分；以及受驅元件， 其與振動器的接觸部分壓接觸，受驅元件通過所述橢圓運動而被移動，其中振動波致動器包括振動器保持部分，所述振動器保持部分經由第一彈性構件保持所述振動器，第一彈性構件的剛性低于振動器的剛性；並且其中磁體布置于振動器保持部分上，受驅元件包括磁性物質，並且通過磁體的吸引力使振動器的接觸部分與受驅元件彼此壓接觸。另外，根據本發明的振動型驅動裝置，包括振動器，其包括機電能轉換元件和振動板，所述機電能轉換元件接合於所述振動板，所述振動器被構造成將橢圓運動提供至形成于振動板上的接觸部分；以及受驅元件，其與振動器的接觸部分壓接觸，受驅元件通過所述橢圓運動相對于振動器運動，其中受驅元件的至少一部分包括鐵磁性物質，從而提供第一磁性構件；其中振動器的至少一部分包括鐵磁性物質，從而使振動器和接合至振動器的支撐部分的軛提供第二磁性構件，所述軛沿受驅元件的相對運動方向延伸；並且其中永磁體設置於第一磁性構件和第二磁性構件中的任何一個上，並且通過由第一磁性構件和第二磁性構件的磁力提供的吸引力使振動器的接觸部分與受驅元件壓接觸。本發明使得能提供一種振動波致動器，其是一種增強通過振動器和受驅元件之間的磁作用所提供的壓接觸力，從而使得振動器和受驅元件之間的接觸狀態穩定化的振動型驅動裝置。另外，本發明使得能提供一種振動型驅動裝置，其能使得壓力施加結構小型化同時提供必要的壓力，使得壓力穩定化。本發明的其它特徵將從下面參照附圖對示例性實施例的描述中變得明顯。


圖IA是示出根據本發明實施例1的振動波致動器的構造的透視圖。圖IB是示出根據本發明實施例1的振動波致動器的構造的側視圖。圖IC是示出根據本發明實施例1的振動波致動器的構造的前視圖。圖ID是示出根據本發明實施例1的振動波致動器的構造的後視圖。圖2A是示出根據本發明實施例1的構造中的磁通量分布的示意圖。圖2B是示出根據本發明實施例1的構造中的磁通量分布的示意圖。圖3A是示出使用根據本發明的振動波致動器的多向驅動機構的構造的示意圖。圖;3B是示出使用根據本發明的振動波致動器的多向驅動機構的構造的示意圖。圖4是示出根據本發明實施例2的振動波致動器的構造的示意圖。圖5是示出根據本發明實施例3的振動波致動器的構造的示意圖。圖6是示出用於本發明的振動器的構造的示意圖。圖7A是示出用於本發明的振動器的彎曲模式的示意圖。圖7B是示出用於本發明的振動器的另一彎曲模式的示意圖。圖8是示出根據本發明實施例4的超聲馬達(振動型驅動裝置)的構造的透視圖。圖9A是示出本發明實施例4中的振動器的振動模式的透視圖。圖9B是示出本發明實施例4中的振動器的振動模式的透視圖。圖IOA是示出根據本發明實施例4的超聲馬達的構造的俯視圖。圖IOB是示出根據本發明實施例4的超聲馬達的構造的前視圖。圖IOC是主要示出根據本發明實施例4的超聲馬達的軛部分的構造的俯視圖。圖11是示出根據本發明實施例5的超聲馬達的構造的前視圖。圖12是示出根據本發明實施例6的超聲馬達的構造的前視圖。
圖13是示出根據本發明實施例7的超聲馬達的構造的透視圖。圖14A是示出作為常規示例的根據日本專利申請公開No. 2007-312519的振動波致動器的構造的示意圖。圖14B是示出作為常規示例的根據日本專利申請公開No. 2007-312519的振動波致動器的構造的示意圖。圖15A是示出不均勻磁通量分布的示意圖，這是本發明將要解決的問題。圖15B是示出不均勻磁通量分布的示意圖，這是本發明將要解決的問題。
具體實施例方式本發明的優選實施例現在將根據附圖進行詳細描述。用於實施本發明的模式將藉助以下實施例進行描述。實施例1應用本發明的振動波致動器的示例構造將參照圖3A和IBB進行描述。在這種振動波致動器中，與多個振動器相接觸的受驅元件沿多個不同方向被移動。本實施例的示例構造包括多個振動器，並且所述多個振動器布置於其中通過橢圓運動所產生的力的方向不同的位置處。提供這種構造使得經由振動器的接觸構件與振動器壓接觸的受驅元件沿著通過將不同方向上的力相結合而形成的預定移動方向上移動。圖3A是本構造的振動波致動器的俯視圖，並且圖:3B是其側視圖。在圖3A中，未示出受驅元件4。圖3A和;3B中的構造包括振動器單元11 (a)、11 (b)、11 (c)和11 (d)，每個單元包括根據本實施例的振動器；受驅元件4 ；固定振動器單元11 (a)、11 (b)、11 (c)和 11(d)的固定部分9;以及布置於受驅元件4和固定部分9之間的多個球12。所述多個球 12分別容納於布置於固定部分9中的多個孔中。球隨著受驅元件4的運動而在孔中轉動， 從而受驅元件4在平面內自由地受到驅動，並且受到支撐以便相對於固定部分9 一直具有固定的高度。另外，振動器單元11 (a)、11 (b)、11 (c)和11 (d)經由第二彈性構件8連接至固定部分9。這裡，為了易於描述振動器的基本構造，將描述其中受驅元件沿單個方向受到驅動的構造。圖6是示出安裝于振動器單元之一中的振動器的基本構造的示意圖。驅動方法的細節在日本專利申請公開No. 2004-320846中描述，並且將在此描述使包括于振動器的接觸構件中的突出部分能夠進行橢圓運動的構造的概述。圖7A和7B是示出振動器的兩種彎曲振動模式的示意圖。圖7A中的振動模式表示兩種彎曲振動模式的一種彎曲振動模式(以下稱為「模式A」)。模式A提供沿矩形振動器106的長邊方向(箭頭X方向)的二階彎曲運動，並且振動器106包括與其短邊方向(箭頭Y方向)平行的三個波節。這裡，包括於接觸部分中的突出部分108布置於其中在模式A 振動下形成波節的位置附近，並且響應於模式A振動主要沿箭頭X方向(進給方向)往復運動。圖7B中示出的振動模式表示這兩種彎曲振動模式的另一種彎曲振動模式(稱為 「模式B」)。模式B提供沿矩形振動器106的短邊方向(箭頭Y方向)的一階彎曲運動，並且振動器106包括與長邊方向(箭頭X方向)平行的兩個波節。
這裡，模式A下的波節與模式B下的波節在X-Y平面中基本上彼此正交。另外，突出部分108布置於其中由於模式B下的振動而形成波腹的位置附近，並且響應於模式B振動沿箭頭Z方向(上推方向)往復運動。上述模式A振動和模式B振動以預定的相位差產生，從而在突出部分108的末端產生橢圓運動以提供沿圖7A的箭頭X方向的驅動力。將描述驅動根據本實施例的振動波致動器的原理，其中與多個振動器相接觸的受驅元件沿多個不同方向被移動。在圖3A和:3B中，當將沿圖中所示的坐標系的X方向移動受驅元件4時，將沿箭頭 xA方向的驅動力提供至振動單元11 (a)中的振動器，並且將沿箭頭xD方向的驅動力提供至振動器單元11(d)中的振動器。同時，僅將上述模式B振動提供至振動器單元11(b)中的振動器和振動器單元11(c)中的振動器。在振動作用下，施加至振動單元11(b)和11(c)中的振動器和受驅元件4之間的接觸表面上的負荷減小，並且來自振動器單元11 (a)和11 (d) 中的振動器的驅動力在沒有損耗的情況下傳送至受驅元件4，並且受驅元件4沿X方向受到驅動。當要沿Y方向驅動受驅元件4時，可將模式B振動提供至振動器單元11(a)和11(d) 中的振動器，還將沿箭頭xB方向的驅動力提供至振動器單元11 (b)中的振動器並且還將沿箭頭xC方向的驅動力提供至振動器單元11(c)中的振動器。使得振動器單元11 (a)和11 (d)中的振動器的驅動力彼此相等並且每個被確定為力矢量&，並且還使得振動器單元11(b)和11(c)中的振動器的驅動力彼此相等並且每個被確定為力矢量Fy。因此，力矢量h和Fy的組合使得能沿任何方向驅動受驅元件4。雖然本實施例使用四個振動器，但是如上所述用於提供沿多個方向受到驅動的振動波致動器的振動器的數量沒有限制，只要數量不少於兩個。下面，將參照圖1A、1B、1C和ID描述根據本實施例的振動器單元的示例構造。圖 IA是根據作為本實施例的實施例1的振動器單元11的透視圖。圖IB是在X方向上看的根據實施例1的振動波致動器的橫截視圖，振動波致動器在此位置安裝振動器單元11(d)和受驅元件4。圖IC是在Y方向上看的根據實施例1的振動波致動器的橫截視圖，振動波致動器在此位置安裝振動器單元11(d)和受驅元件4。圖ID是其中沒有示出磁體的振動波致動器的後視圖。在圖1A、1B、1C和ID中，振動器1通過將包括例如金屬制彈性本體的振動板2和機電能轉換元件3 (比如壓電元件)接合而構成。受驅元件4包括磁性物質。作為上面描述的接觸部分的突出部分10形成於彈性本體上。振動器1經由通過將振動板2的一些部分的寬度變窄以便具有比振動器更低的剛性但是具有彈性而形成的第一彈性構件5連接至振動器保持部分6。由于振動器1如上所述地被保持，振動不大可能受到妨礙。磁體7由振動器保持部分6保持使得受驅元件4經由振動器1朝著振動器1被吸引。在本實施例中，振動器單元11至少包括振動器1、振動器保持部分6和磁體7。在根據本實施例的振動波致動器中，受驅元件4、振動器1、振動器保持部分6以及磁體7沿壓力施加方向對準。振動器保持部分6經由第二彈性構件8連接至固定部分9。第一彈性構件5的剛性高於第二彈性構件8的剛性，由於第二彈性構件8的剛性低於第一彈性構件5，可以防止第一彈性構件5在推壓振動器1傾斜的力施加至振動器1上的突出部分10的與受驅元件4相接觸的表面上時變形。僅第二彈性構件8彈性地變形以便沿圖ID中的箭頭φχ1、φχ2、φγ1和(py2方向旋轉。換言之，當使突出部分10和受驅元件4彼此壓接觸時，第二彈性構件彈性地變形，使得振動器保持部分跟隨受驅元件4。這裡，振動器1和振動器保持部分6伴隨第二彈性構件 8的彈性變形一體地移動，並且因而，振動器1和受驅元件4之間的接觸被穩定化。由于振動器和受驅元件之間的接觸狀態極大地影響輸出特性，上述構造能抑制輸出特性的下降。由於如上所述將磁體布置於與振動器的突出部分設置於其上的一側相反的一側上，就尺寸而言，尤其是就磁體的磁化方向上的尺寸而言，沒有限制，並且因而，能使用具有更大吸引力的磁體並且能任意地設置較大壓力。在圖1A、1B、1C和ID中，磁體7在X-Y平面上的尺寸小於受驅元件4在X-Y平面上的尺寸，並且在這種狀態下，在受驅元件4在X-Y平面內沿任意方向被移動時磁路僅具有很小變化。因而，能降低由於磁力造成的吸引力的變化。另外，在振動板(彈性本體)2包括磁性物質時，能提供以下效果。圖2A和2B示出根據本實施例的構造中的磁通量密度分布的模擬結果。圖2A示出在振動板不包括磁性物質時的磁通量密度分布，並且圖2B示出在振動板包括磁性物質時的磁通量密度分布。在圖2A中，磁體7和受驅元件4之間的磁通量稀少並且分散。然而， 在圖2B中，磁體7與振動板2和受驅元件4之間的磁通量密集，並且磁通量集中于振動板 2以及設置于振動板2上的突出部分10與受驅元件4之間的接觸部分周圍。因此，可以增大壓力。作為本發明的受驅元件4的材料，可使用磁性物質。並且，對於用於本發明中的磁體7，期望使用永磁體。另外，期望使用鐵磁性物質作為所述磁性物質。實施例2根據實施例2的振動波致動器的示例構造將參照圖4進行描述。振動波致動器的總體構造大致與圖3A和;3B中的構造類似，這些已經在實施例1中進行描述，因而，其描述將省略。本實施例僅就與實施例1的差異進行描述。振動器1通過將包括例如金屬制彈性本體的振動板2與機電能轉換元件3接合而構造。受驅元件4包括磁性物質。振動器1經由通過將振動板2的一些部分變窄以具有低于振動器的剛性但是具有彈性而形成的第一彈性構件13連接至振動器保持部分6。由於如上所述地保持振動器1， 振動不大可能受到妨礙。每個第一彈性構件13設置於0° < θ <180°的範圍內以使得振動器1和振動器保持部分6之間的距離較大。磁體7設置于振動器保持部分6和振動器 1之間，並且磁體7與振動器保持部分6 —體地被保持，使得受驅元件4經由振動器1朝著振動器1被吸引。受驅元件4、振動器1、振動器保持部分6和磁體7沿著壓力施加方向對準。而且，振動器保持部分6經由第二彈性構件8連接至固定部分9。第一彈性構件 13的剛性高於第二彈性構件8的剛性。在實施例1中，磁體布置于振動器保持部分6的與振動器一側相反的表面上，並且因而，難以將受驅元件4和磁體7之間的間隙變窄。同時，由於在本實施例中磁體在振動器保持部分的振動器一側上布置于振動器保持部分和振動器之間，與實施例1相比，受驅元件4和磁體7之間的間隙能減小。因此，與實施例1相比壓力能增大。實施例3
根據實施例3的振動波致動器的示例構造將參照圖5進行描述。這個實施例中的振動波致動器的總體構造大致與實施例1和2的構造相類似。將僅描述與實施例1和2的差異。振動器1通過將包括例如金屬制彈性本體的振動板2和機電能轉換元件3相接合來構造。受驅元件4包括磁性物質。振動器1經由第一彈性構件5連接至包括磁體的振動器保持磁體14，第一彈性構件5通過將振動板2的一些部分的寬度變窄以具有低于振動器的剛性但是具有彈性而形成。由於如上所述地保持振動器1，振動不大可能受到妨礙。振動器保持磁體14經由振動器1朝著振動器1吸引受驅元件4。振動器保持磁體 14還經由第二彈性構件8連接至固定部分9。第一彈性元件5的剛性高於第二彈性構件8 的剛性。在實施例1中，難以減小厚度方向上的尺寸，原因是振動器保持部分和磁體由分開的部件形成。然而，利用本實施例的構造，磁體和振動器保持部分形成一體，使得與實施例1相比厚度能減小。實施例4在根據本發明的振動型驅動裝置的其他方面中，用來聚集磁體的磁力線以便有效地使用磁體所具有的吸引力的軛形成為沿受驅元件的相對運動的方向延伸。然後，形成于振動器中的用于振動器的支撐部分和軛接合。由於軛如上所述地沿著受驅元件布置，能在軛和受驅元件之間產生磁力。另外，包括于振動器中的振動板的至少一些部分包括鐵磁性物質，並且這些部分也能產生磁壓力以吸引受驅元件。另外，由於使用其中僅僅振動器的與受驅元件相接觸的接觸部分包括鐵磁性物質的構造，由於與受驅元件相接觸，能夠容易地產生磁吸引力，並且這些接觸部分直接產生壓力，使得能抑制相對於與相對運動方向平行的軸線的旋轉力。另外，由於使用其中使形成于振動器中的支撐部分沿受驅元件的相對運動方向延伸以將支撐部分接合至軛的構造，振動器能由軛保持並固定。由於使用其中使形成于振動器中的支撐部分和軛之間的接合部分的寬度比受驅元件的寬度窄的構造，軛能在接合部分處產生更大吸引力。能使吸引力靠近接觸部分，使得能抑制相對於與受驅元件的相對運動方向平行的軸線的旋轉力的產生。對於實施例4，應用本發明的超聲馬達(振動器驅動裝置)的示例構造將參照圖8 進行描述。作為根據本實施例的振動驅動裝置的超聲馬達210主要包括振動器201以及受驅元件206，該受驅元件由振動器201保持使得受驅元件206與振動器201壓接觸。振動器 201包括壓電元件(機電能轉換元件)213以及包括彈性本體的振動板211，壓電元件接合于振動板。在振動板211上，設置與受驅元件相接觸的接觸部分212。受驅元件206包括作為鐵磁性物質的鐵基金屬，並且受驅元件206的與振動器201相接觸的部分已經經受用於增強耐磨性的處理，比如鍍鎳。受驅元件206起到第一磁性構件的作用。另外，提供用於聚集磁力線的軛203。軛203能接合至形成于振動器201中的支撐部分211-2(參見圖10A)。而且，磁性構件204的平狀表面連接至軛203的平狀表面，並且從振動器201至磁性構件204的前述部件由保持構件205保持和固定。除了上述部件之外，超聲波馬達還包括例如在振動器201和外部之間提供電連接的柔性基片(未示出)，以及用於受驅元件206的導向構件(未示出)。為了使超聲波馬達210操作，將交流電壓施加至壓電元件213以激勵振動器201 進入兩種平面外彎曲模式。圖9A和9B示出在此情況下使用的振動模式下的振動部分211-1 的形狀。圖9A中示出的模式C是一階平面外彎曲模式，其中兩個波節與圖中的X方向平行地出現在振動部分211-1中。對於模式C振動，接觸部分被激勵以具有用來沿Z軸線方向 (與振動板211垂直的方向)位移的振幅。圖9B中示出的模式D是二階平面外彎曲模式， 其中三個波節與圖中的Y方向基本上平行地出現在振動部分211-1中。對於模式D振動， 接觸部分被激勵以具有沿X軸向(與振動板211平行的方向)位移的振幅。這兩種模式的組合使得能在接觸部分212的表面上產生橢圓運動。橢圓運動使得與接觸部分212壓接觸的受驅元件206相對于振動器運動。圖10AU0B和IOC示出從各個方向上看的圖8中的超聲馬達。圖IOA是超聲馬達的俯視圖，其主要示出振動器201的構造。如圖IOA所示，振動器201包括通過將順磁性物質金屬材料比如鋁形成為板狀形狀而製備的振動板211。振動板211包括大致矩形的振動部分211-1、從振動部分211-1的側表面延伸以便面向彼此的連接部分211-3、以及形成於連接部分211-3的端部處的支撐部分211-2。包括鐵磁性物質 (比如鐵基金屬)的接觸部分212固定至振動部分211-1的平面部分中的兩個位置。壓電元件213(機電能轉換元件)連接至振動部分211-1的另一表面，如圖IOB所示。振動器201具有在圖IOA中所示的X和Y方向上基本上對稱的形狀。受驅元件206布置于振動器201的包括接觸部分212的表面側上。振動器201和受驅元件206的位置如此確定，使得振動器201和受驅元件206的Y 方向上的中心沿Z方向看時彼此相應。振動器201和受驅元件206沿X方向相對於彼此運動。支撐部分211-2布置於沿Z方向看時支撐部分211-2由受驅元件206重疊的位置處。 而且，支撐部分211-2每個具有比受驅元件206窄的寬度。如圖IOB和IOC所示，這兩個支撐部分211-2沿X方向從振動器的振動部分211-1 延伸，軛端部203-2 (軛203的從圖中的X方向延伸的兩個相反端部)連接至這兩個支撐部分211-2的與面向受驅元件206的表面相反的表面。軛端部203-2的寬度已經形成為與支撐部分211-2的寬度相同或與之相比更窄。 磁性構件204布置於軛203的在壓電元件板213附近的部分中。磁性構件204已經經受用於沿圖中的Z方向磁化的處理。沿圖中的Y方向延伸的保持構件205固定至磁性構件204。 保持構件205包括磷青銅板(順磁性物質)，並且具有板簧形狀的彈性結構。保持構件205 的在圖中的Y方向上的兩相反端部由未示出的框架體保持並固定至該框架體。這些部件包括於驅動構件214中(圖8)並且驅動構件214產生用於相對於受驅元件206沿圖中的X方向運動的力。驅動構件214由保持構件205保持，並且保持構件205 的彈性結構提供主要參照圖中的Z方向以及X和Y軸線的變形自由度。因而，即使在驅動構件214和受驅元件206之間產生相對於期望位置關係的偏差，驅動構件214和受驅元件 206也藉助磁吸引力彼此相接觸以便彼此跟隨。在本實施例中，已經在上面描述的驅動構件214中的磁性構件204、軛203以及包括鐵磁性物質的兩個接觸部分212形成第二磁性構件。磁性構件204的從Y方向上的頂面 (即振動器附近)延伸的磁力線大致沿Y方向定向並且部分地通過接觸部分212。磁力線通過作為第一磁性構件的受驅元件206。另外，從磁性構件204延伸的一部分磁力線直接通過受驅元件206。通過受驅元件206的一部分磁力線被定向至軛203的沿X方向延伸的端部。通過軛203的磁力線返回到連接至軛203的磁性構件204。由於磁力線如上所述地延伸，磁性構件204的磁力能有效地用作驅動構件214和受驅元件206之間的吸引力。本實施例的上述構造使得能提供具有以下構造的超聲馬達。能使用其中磁性構件 204布置于振動器附近以減小磁性構件204和受驅元件206之間的距離從而獲得吸引力的構造。而且，能使用其中接觸部分212包括鐵磁性物質以將由磁性構件204產生的磁力聚集入接觸部分212的構造。另外，能使用其中使接觸部分212與受驅元件206直接接觸以有效地產生吸引力的構造。另外，能使用其中軛203形成為連接至支撐部分211-2並且軛203定位於受驅元件206附近以在受驅元件206和軛203之間也有效地產生吸引力的構造。另外，能使用其中使軛203和磁性構件204彼此直接接觸以聚集磁力線的構造。另外，能使用其中軛也用於保持振動器201從而避免需要提供用於保持振動器201的分離部件的構造。另外，能使用其中在驅動構件214中吸引受驅元件206的力主要由接觸部分212 和軛端部203-2(它們是集中於圖10AU0B和IOC中的Y方向上的中心附近的部件)產生的構造。因此，即使驅動構件214和受驅元件206之間沿Y方向出現失準，也能抑制由磁力產生的圍繞X軸線的力矩。本發明的上述構造使得能用小的部件產生由磁力導致的充分吸引力，也就是，施加至驅動構件214和受驅元件206的充分壓力。另外，能減少由驅動構件和受驅元件206 之間的失準所引起的偏壓力。實施例5對於實施例5，將參照圖11描述超聲馬達(振動型驅動裝置)在與實施例4不同的模式下的示例構造。將省略圖8和IOA至IOC中示出的與實施例1的那些部件類似的部件的描述。在本實施例中，振動板211包括鐵基鐵磁性金屬。在本實施例的情況下，接觸部分 212可通過讓振動板211經受壓制以形成突起來提供。雖然在實施例4中，分離的構件可固定至振動板211作為接觸部分212，但是壓制能簡化工序並且降低成本。保持構件205、軛203以及磁性構件204以此順序沿圖中的Z方向從振動器1朝著下側布置。如同圖8中所示的那樣，軛203的軛端部203-2連接至振動器的支撐部分211-2。 在本實施例中，除了磁性構件204、軛203和保持構件205外，振動板211也用作第二磁性構件。而且，軛203、振動板211和接觸部分212具有相同的磁極性。根據本實施例，定位於用作第一磁性構件的受驅元件206附近的振動板211用作磁性構件，使得能更有效地產生吸引力，也就是，施加至驅動構件214和受驅元件206的壓力。實施例6對於實施例6，將參照圖12描述超聲馬達(振動型驅動裝置)在其中已經改變實施例5的模式下的示例構造。在本實施例中，受驅元件206通過將永磁體208和摩擦構件207相連接而形成。所使用的摩擦構件207的硬度通過將作為鐵磁性物質的馬氏體不鏽鋼經受淬火而得到增強。 而且，這裡，在驅動構件214中沒有設置磁性構件。當在本實施例中永磁體布置於第一磁性構件側上時，也能提供與實施例5中類似的效果。實施例7對於實施例7，將參照圖13描述超聲馬達(振動型驅動裝置)在與作為實施例5 的變化的實施例6不同的模式下的示例構造。在本實施例中，第二軛209布置於圖11所示的模式下的磁體204的開放表面上。 第二軛209的兩個相反端部沿圖中的X方向並朝著受驅元件206的底表面附近延伸。第二軛端部209-2形成為具有比受驅元件206的寬度更窄的寬度。由於使用其中永磁體布置於軛(第一軛)上並且沿受驅元件的相對運動的方向延伸的第二軛設置於布置於第一軛上的永磁體上的構造，能產生較大的壓力。換言之，形成於受驅元件上的第一軛、永磁體、第二軛以及磁性構件被包括於磁路中，使得能產生較大的壓力。如本實施例中的第二軛209的布置能進一步增強吸引力，即施加至驅動構件214 和受驅元件206的壓力。另外，在本實施例中，振動板211可包括順磁性物質。由于振動板211包括順磁性物質，如在實施例4中描述的，即使驅動構件214和受驅元件206之間沿Y方向出現位移， 也能抑制由磁力導致的圍繞X軸線的力矩的產生。雖然本發明已經參照示例性實施例進行描述，將理解到，本發明不限於所公開的示例性實施例。以下權利要求的範圍將依照最寬泛的解釋以覆蓋所有這些變型和等同結構以及功能。
權利要求
1.一種振動波致動器，包括振動器，其至少包括機電能轉換元件和彈性本體，所述機電能轉換元件接合於所述彈性本體，彈性本體包括形成於其中的接觸部分，所述振動器被構造成將橢圓運動提供至接觸部分；以及受驅元件，其與振動器的接觸部分壓接觸，受驅元件通過所述橢圓運動而被移動，其中振動波致動器包括振動器保持部分，所述振動器保持部分經由第一彈性構件保持所述振動器，第一彈性構件的剛性低于振動器的剛性；並且其中磁體布置于振動器保持部分上，受驅元件包括磁性物質，並且通過磁體的吸引力使振動器的接觸部分與受驅元件彼此壓接觸。
2.根據權利要求1的振動波致動器，其中振動器保持部分經由第二彈性構件連接至固定部分，第二彈性構件的剛性低於第一彈性構件的剛性；並且其中在振動器的接觸部分與受驅元件彼此壓接觸時，第二彈性構件彈性地變形，使得振動器保持部分跟隨受驅元件。
3.根據權利要求1或2的振動波致動器，其中振動器中的彈性本體包括磁性物質。
4.根據權利要求1或2的振動波致動器，其中所述磁體在振動器保持部分的振動器一側上布置于振動器保持部分和振動器之間。
5.根據權利要求1或2的振動波致動器，其中磁體布置于振動器保持部分的與振動器一側相反的一側上的表面上。
6.根據權利要求1或2的振動波致動器，其中振動器保持部分與所述磁體一體地形成。
7.根據權利要求1或2的振動波致動器，還包括多個所述振動器，其中所述多個振動器布置於通過橢圓運動產生的力的方向不同的位置處，並且沿著通過組合所述不同方向上的力所形成的預定移動方向移動經由振動器的接觸部分與振動器壓接觸的受驅元件。
8.一種振動波致動器，包括振動器，其包括機電能轉換元件和振動板，所述機電能轉換元件接合於所述振動板，所述振動器被構造成將橢圓運動提供至形成于振動板上的接觸部分；以及受驅元件，其與振動器的接觸部分壓接觸，受驅元件通過所述橢圓運動相對于振動器運動，其中受驅元件的至少一部分包括磁性物質，從而提供第一磁性構件；其中振動器的至少一部分包括磁性物質，從而使振動器和接合至振動器的支撐部分的軛提供第二磁性構件，所述軛沿受驅元件的相對運動方向延伸；並且其中磁體設置於第一磁性構件和第二磁性構件中的任何一個上，並且通過由第一磁性構件和第二磁性構件的磁力提供的吸引力使振動器的接觸部分與受驅元件壓接觸。
9.根據權利要求8的振動波致動器，其中僅形成于振動器中的振動板上的接觸部分包括磁性物質。
10.根據權利要求8的振動波致動器，其中所述支撐部分形成於沿受驅元件的相對運動的方向從振動板的振動部分延伸的位置處，並且接合至軛的沿受驅元件的相對運動的方向延伸的端部。
11.根據權利要求8的振動波致動器，其中所述支撐部分和軛相接合的接合部分的寬度小於受驅元件的寬度。
12.根據權利要求8的振動波致動器，其中所述磁體布置於軛上，並且在布置於所述軛上的磁體上設置沿受驅元件的相對運動的方向延伸的第二軛。
全文摘要
提供了一種振動波致動器，包括振動器，其至少包括機電能轉換元件和彈性本體，所述機電能轉換元件接合於所述彈性本體，彈性本體包括形成於其中的接觸部分，所述振動器被構造成將橢圓運動提供至接觸部分；以及受驅元件，其與振動器的接觸部分壓接觸，受驅元件通過所述橢圓運動而被移動，其中振動波致動器包括振動器保持部分，所述振動器保持部分經由第一彈性構件保持所述振動器，第一彈性構件的剛性低于振動器的剛性；並且其中磁體布置于振動器保持部分上，受驅元件包括磁性物質，並且通過磁體的吸引力使振動器的接觸部分與受驅元件彼此壓接觸。
文檔編號H01L41/09GK102244191SQ20111011647
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月6日 優先權日2010年5月11日
發明者小島信行, 小田悠貴 申請人:佳能株式會社