振动波马达及光学设备制造技术

提供一种即便为低密度亦可获得良好的驱动特性的振动波马达。本发明专利技术的振动波马达(10)具备：电‑机械转换元件(13)；弹性体(12)，其通过上述电‑机械转换元件(13)的振动而在驱动面产生振动波；及相对运动构件(15)，其与上述弹性体(12)的上述驱动面接触，并由上述振动波驱动旋转；上述电‑机械转换元件(13)的密度为4.2～6.0×10

Vibration wave motor and optical equipment

A vibration wave motor with good driving characteristics even for low density is provided. The vibration wave motor (10) of the present invention has: an electric-mechanical conversion element (13); an elastomer (12), which generates vibration waves on the driving surface through the vibration of the electric-mechanical conversion element (13); and a relative motion component (15), which contacts the above driving surface of the elastomer (12) and is driven by the above vibration waves; the density of the electric-mechanical conversion element (13) is 4.2-6.0*10.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】振动波马达及光学设备
本专利技术涉及振动波马达及光学设备。
技术介绍
振动波马达利用压电体的伸缩而在弹性体的驱动面产生行进性振动波(下文中略记为行波)(参照专利文献1)。此种振动波马达的振子通常是由电-机械转换元件(以下称为压电体)与弹性体构成。先前，压电体通常是由被通称为PZT的锆钛酸铅这样的材料构成，但近年来，因环境问题而对无铅材料进行研究，且正研究将其搭载在振动波马达(参照专利文献1)。先前技术文献专利文献专利文献1：日本特公平1-17354号公报
技术实现思路
本专利技术将振动波马达设为如下构成，具备：电-机械转换元件；弹性体，其通过上述电-机械转换元件的振动而在驱动面产生振动波；及相对运动构件，其与上述弹性体的上述驱动面接触，并由上述振动波驱动旋转；上述电-机械转换元件的密度为4.2～6.0×103kg/m3，在上述弹性体的上述驱动面侧设置有多个沟槽，且在将上述多个沟槽的至少一个沟槽的深度设为T，将上述沟槽的底部至上述第1面为止的厚度设为B，并且将上述电-机械转换元件的厚度定义为C的情形时，T/(B+C)的值为1.3～2.8的范围。另外，本专利技术的光学设备设为具备上述振动波马达的构成。附图说明图1是组入有实施方式的振动波马达10的透镜镜筒20及相机1的概略剖面图。图2是将振子11及移动件15的一部分切除后的立体图。图3是表示压电体13的图，(a)是与弹性体的接合面，(b)是其背面。图4是对实施方式的振动波马达10的驱动装置80进行说明的框图。图5是对振动波马达10的振子11的等效电路进行说明的图，(a)是等效电路，(b)是机械品质因数Qm的计算式。图6是表示分别使T值、B值、C值变化并利用CAE分析算出Lm值所得的结果的图表。图7是表示T/(B+C)与驱动电压的关系的图表。图8是对T/(B+C)与振子11的突起部12d的举动的关系进行说明的图，(a)是T/(B+C)小的情形，(b)是T/(B+C)大的情形。图9是启动振动波马达10时的时序图。图10是将数值记入至图7的图表而成的图。具体实施方式以下，一面参照附图，一面对振动波马达10的实施方式详细地进行说明。图1是组入有实施方式的振动波马达10的透镜镜筒20及相机1的概略剖面图。作为振动波马达，实施方式对圆环型振动波马达10进行说明。透镜镜筒20具有外侧固定筒31与内侧固定筒32。透镜镜筒20成为将具有振动波马达10的马达单元固定在该外侧固定筒31与内侧固定筒32之间的机构。驱动电路40设置在透镜镜筒20的外侧固定筒31与内侧固定筒32之间，并进行振动波马达10的驱动、控制、转速的检测、振动传感器的检测等。继而，对振动波马达10进行说明。振动波马达10具有振子11与移动件15。图2是将振子11及移动件15的一部分切除后的立体图。振子11是由以将电能转换成机械能的压电元件或电伸缩元件等为例的电-机械转换元件(以下，称为压电体13)及接合有压电体13的弹性体12构成。以在振子11产生行波的方式构成，在本实施方式中，作为一例，对波数为9的行波进行说明。弹性体12是由谐振(共振)锐度大的金属材料构成，且具有圆环形状。在弹性体12中的接合压电体13的相反面切出沟槽12c。突起部12d(不存在沟槽12c的部位)的顶端面成为驱动面12a并加压接触于移动件15。切出沟槽12c的原因在于，使行波的中立面尽可能地向压电体13侧靠近，由此将驱动面12a的行波的振幅放大。在弹性体12的内周侧设置有沿径向延伸的凸缘部12e，在凸缘部12e设置有未图示的切口部，该切口部与设置在固定部14的未图示的突起部嵌合而限制弹性体12的圆周方向的移动。图3是表示压电体13的图，(a)是与弹性体的接合面，(b)是其背面。压电体13的接合面沿圆周方向被分成2个相(A相、B相)。在各相中，排列有每1/2波长而极化交替的要素，在A相与B相之间空出相当于1/4波长的间隔。关于设置在表面的电极或电极图案，将在下文进行叙述。移动件15是由铝等轻金属构成，在滑动面15a的表面设置有用以提高耐磨损性的滑动材料。为了吸收移动件15的纵向的振动，而在移动件15的与振子11相反的面配置有如橡胶这样的振动吸收构件23，并在其上配置有输出传递构件24。为了吸收移动件15的纵向的振动，而在移动件15上配置有如橡胶这样的振动吸收构件23，并在其上配置有输出传递构件24。输出传递构件24因设置在固定部14的轴承25而加压方向与径向受到限制，由此，移动件15的加压方向与径向受到限制。输出传递构件24具有突起部24a，自该突起部24a嵌合有连接在凸轮环36的叉35，且凸轮环36与输出传递构件24的旋转一起旋转。在凸轮环36倾斜地切出键槽37。设置在AF环34的固定销38嵌合于键槽37，且构成为可通过使凸轮环36进行旋转驱动而将AF环34向沿光轴方向直进的方向驱动，并停止在所期望的位置。在压电体13与加压弹簧18之间设置有如无纺布或毛毡这样的振动传递防止构件16，而使得振子11的振动不传递至加压弹簧18、压环19等。加压弹簧18是由碟形簧或波形垫圈构成。固定部14借助螺丝而安装有压环19，通过安装压环19，可将从输出传递构件24经过移动件15、振子11到加压弹簧18构成为一个马达单元。如上所述，图3是表示压电体13的图，(a)是与弹性体的接合面，(b)是其背面。在压电体13的作为接合面的第1面13A设置有多个电极部131。在本实施方式中，沿着圆周方向设置16个相当于行波的波长的1/2波长的长度的电极部131。将该电极部131设为分为左右各8个的群。一侧的群传递A相的驱动电压，另一侧的群传递B相的驱动电压。在A相与B相之间设置相当于1/4波长的电极部131C与相当于3/4波长的电极131D，设置有共计18个电极部131。在实施方式中，设置有该18个电极部131的一侧与弹性体12接合。另一方面，在图3(b)所示的与第1面为相反面的第2面，在第1面中存在A相的电极部的位置设置将A相的电极群耦合这样的电极。同样地，在B相的电极群的位置设置将B相的电极群耦合这样的电极，在A相与B相之间设置相当于1/4波长的电极部132C与相当于3/4波长的电极部132D，设置有共计4个电极部132。在实施方式中，对该第2面施加A相驱动信号与B相驱动信号，1/4波长部利用导电涂料与弹性体12短路而获得GND。实施方式所使用的压电体13的材料被称为无铅材，是以铌酸钾钠、铌酸钾、铌酸钠、钛酸钡为主成分的材料。图4是对实施方式的振动波马达10的驱动装置80进行说明的框图。首先，对振动波马达10的驱动/控制部68进行说明。振荡(激振)部60根据控制部68的指令产生所期望的频率的驱动信号。移相部62将由振荡部60产生的驱动信号分成相位不同的2个驱动信号。放大部64将由移相部62划分的2个驱动信号分别升压至所期望的电压。来自放大部64的驱动信号被传递至振动波马达10，通过施加该驱动信号而在振动体产生行波，从而驱动移动件15。旋转检测部66是由光学式编码器或磁性编码器等构成，检测由移动件15的驱动而被驱动的驱动物的位置、速度，并将检测值作为电信号传递至控制部68。控制部68基于来自透镜镜筒20内或相机1本体的CPU的驱动指令控制振动波马达10的驱动。控制部68接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种振动波马达，具备：电‑机械转换元件；弹性体，其由上述电‑机械转换元件的振动而在驱动面产生振动波；及相对运动构件，其与上述弹性体的上述驱动面接触，并由上述振动波驱动旋转；其特征在于，上述电‑机械转换元件的密度为4.2～6.0×103kg/m3，在上述弹性体的上述驱动面侧设置有多个沟槽，在将上述多个沟槽的至少一个沟槽的深度设为T，将上述沟槽的底部至上述第1面为止的厚度设为B，并且将上述电‑机械转换元件的厚度定义为C的情形时，T/(B+C)的值为1.3～2.8的范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.30 JP 2016-1306611.一种振动波马达，具备：电-机械转换元件；弹性体，其由上述电-机械转换元件的振动而在驱动面产生振动波；及相对运动构件，其与上述弹性体的上述驱动面接触，并由上述振动波驱动旋转；其特征在于，上述电-机械转换元件的密度为4.2～6.0×103kg/m3，在上述弹性体的上述驱动面侧设置有多个沟槽，在将上述多个沟槽的至少一个沟槽的深度设为T，将上述沟槽的底部至上述第1面为止的厚度设为B，并且将上述电-机械转换元件的厚度定义为C的情形时，T/(B+C)的值为1.3～2.8的范围。2.如权利要求1所述的振动波马达，具备驱动电路，该驱动电路对上述振动波马达供给反复变动的驱动信号，在将上述振动波马达自速度0启动至大于速度0的速度时，针对上述驱动信号，基于T/(B+C)值对频率扫描的频率变化率进行变更。3.如权利要求2所述的振动波马达，针对频率扫描的频率变化率，在T/(B+C)为1.3～1.7的范围时，将频率的变化量设为0.7kHz/msec以下，在T/(B+C)为1.7～2.8的范围时，将频率的变化量设为0.5kHz/msec以下。4.一种振动波马达，具备：元件，其通过电压的施加而位移；及弹性体，其以底面与上述元件接触，并且通过因上述元件的位移而在具有沟槽的驱动面产生的振动波驱动移动构件；其特征在于，上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦泽隆利，武藤梓，
申请(专利权)人：株式会社尼康，
类型：发明
国别省市：日本,JP