惯性驱动马达和用于控制该马达的方法技术

为了减少不同零件的数量，提供了一种惯性驱动马达(1)，其包括：待驱动元件(2)和定子(3)，该定子包括：布置在弹性框架(4)上并被配置为与待驱动元件摩擦接触的至少一个摩擦元件(6)、以及第一机电致动器(5a)和第二机电致动器(5b)，它们被配置为在用具有锯齿信号的不同激励电压激励时通过相互作用引起弹性框架的变形，从而使至少一个摩擦元件(6)移位，以便通过与所述摩擦元件的粘滑接触来驱动元件(2)。(2)。(2)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】惯性驱动马达和用于控制该马达的方法


[0001]本专利技术涉及惯性驱动马达和用于控制惯性驱动马达的方法。具体而言，本专利技术涉及惯性驱动马达，其被配置为通过粘滑效应(stick
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slip effect)来驱动待驱动元件。

技术介绍

[0002]这种惯性驱动马达从现有技术中是已知的。US 5,593,033 B2公开了一种粘滑式压电马达，其包括两个压电元件，这两个压电元件连接到共同的保持元件。每个压电元件在其端部设置有摩擦元件。因此，每个压电元件被配置为在用激励电压信号激励时使其相应的摩擦元件移位。
[0003]EP 3 089 348B1公开了一种压电马达，其包括由两个弹性元件联接的两个压电致动器。在用相同的激励电压信号激励压电致动器时，弹性元件移位。为了实现待驱动元件的期望粘滑驱动，压电致动器在其极化(polarization)方向上不同，从而彼此相反地膨胀和收缩。需要不同的压电致动器被认为是不利的，因为这增加了生产复杂性和成本。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的是提供一种惯性驱动马达，其需要较少数量的不同零件，从而降低生产复杂性和成本。
[0005]该目的通过一种惯性驱动马达来解决，该惯性驱动马达包括：待驱动元件和定子，该定子包括：弹性框架；至少一个摩擦元件，其布置在弹性框架上并被配置为与待驱动元件摩擦接触；以及第一机电致动器(优选地压电致动器)和第二机电致动器(优选地压电致动器)，它们被配置为在用具有锯齿信号的不同激励电压激励时通过相互作用引起弹性框架的变形，以使所述至少一个摩擦元件移位，以便通过与所述摩擦元件的粘滑接触来驱动所述元件。根据这种配置，在惯性驱动马达中可以使用相同的机电致动器。
[0006]有利的进一步发展是从属权利要求的主题。
[0007]当第一机电致动器的激励电压信号为第一激励电压信号并且第二机电致动器的激励电压信号为第二激励电压信号，并且第一激励电压信号和第二激励电压信号彼此镜像，这可能是有用的。
[0008]当第二激励电压信号在其最大电压电平与其最小电压电平之间的减小是第一激励电压信号在其最小电压电平与其最大电压电平之间的增大的负梯度，和/或其中第一激励电压信号在其最大电压电平与其最小电压电平之间的减小是第二激励电压信号在其最小电压电平与其最大电压电平之间的增大的负梯度时，这可能是有用的。
[0009]当第二激励电压信号具有其最小电压电平时第一激励电压信号具有其最大电压电平，和/或其中在第二激励电压信号具有其最大电压电平时第一激励电压信号具有其最小电压电平，这可以证明是便利的。利用这种激励电压信号，可以最有效地协调两个机电致动器的收缩和膨胀，从而优化传递给待驱动元件的驱动运动。
[0010]当第一机电致动器和第二机电致动器在结构和/或极化和/或取向方面彼此相同
时，这可能也是有用的。该特征分别将生产工作量和成本降至最低。
[0011]当第一机电致动器和第二机电致动器被配置为沿着平行的振动路径膨胀和收缩时，这可能是有利的，其中振动路径垂直于待驱动元件的移动方向。利用这种配置，致动器的膨胀和收缩可以容易地转换成用于驱动待驱动元件的弹性框架的往复循环变形。
[0012]当所述至少一个摩擦元件设置在弹性框架的一部分上时，这可以证明是便利的，其中该部分被配置为在激励第一机电致动器和第二机电致动器时相对于待驱动元件的移动方向倾斜。弹性框架的倾斜部分可以用作由致动器的膨胀和收缩驱动的摇杆元件，用于通过摩擦元件的摇摆运动传递待驱动元件的驱动运动。
[0013]当弹性框架的面向待驱动元件的一侧对应于弹性框架的第一侧，并且弹性框架的背离待驱动元件的相对侧对应于弹性框架的第二侧时，这可能是有用的，其中两个摩擦元件布置在弹性框架的第一侧上，或者其中，在另一待驱动元件设置在弹性框架的第二侧上的情况下，相同数量的摩擦元件布置在弹性框架的第一侧和第二侧中的每一侧上，其中优选地，一个或两个摩擦元件布置在弹性框架的第一侧和第二侧中的每一侧上。利用这种配置，可以由一个惯性驱动马达驱动两个元件。
[0014]当第一机电致动器和第二机电致动器相对于穿过至少一个摩擦元件或在两个摩擦元件之间穿过的定子对称平面对称地设置时，这可能也是有用的。这种配置提高了待驱动元件沿着运动轴线在两个方向上的驱动运动的精度。
[0015]当弹性框架包括容纳第一机电致动器的第一储仓(receptacle)和容纳第二机电致动器的第二储仓时，这可能是有利的，其中两个储仓优选地向弹性框架的同一侧开放，其中所述同一侧更优选地不同于面向待驱动元件的一侧，并且不同于背离待驱动元件的一侧。这种设计允许致动器以摩擦配合和/或形状配合的方式容易地与弹性框架联接。为了将致动器固定在相应的储仓中，粘合剂连接也证明是有帮助的。
[0016]然而，当弹性框架包括在第一储仓和第二储仓和/或摩擦元件之间的至少一个另一开口时，这可能也是有用的，其中优选地，弹性框架的围绕开口的部分被配置为柔性铰链。这种设计允许弹性框架将致动器的膨胀和收缩有效地转换成摩擦元件的驱动运动，并且最终是待驱动元件的驱动运动。
[0017]当弹性框架包括至少一个并且优选地一对定位螺钉时，这可能是有利的，所述定位螺钉相应地被配置为调节第一机电致动器和第二机电致动器抵靠弹性框架的设置有摩擦元件的一部分的预紧。利用这种定位螺钉，可以轻松地调整惯性驱动马达的基本驱动力参数。
[0018]此外，当至少一个摩擦元件沿着待驱动元件的移动方向位于第一机电致动器与第二机电致动器之间时，这可能是便利的。利用这种配置，摩擦元件可以将最高可能的驱动力传递到待驱动元件上。
[0019]当惯性驱动马达进一步包括控制装置时，这可能是有用的，该控制装置被配置为产生用于通过与摩擦元件的粘
‑
粘滑接触来驱动所述待驱动元件所需的第一机电致动器和第二机电致动器的激励电压信号。由于马达本身的控制单元，外部驱动源是不必要的。
[0020]本专利技术的另一方面涉及一种用于控制根据任一前述实施例的惯性驱动马达的方法，该方法通过致动所述第一机电致动器和第二机电致动器，以便在用具有锯齿信号的优选地彼此镜像的不同激励电压激励时相互作用，以便引起弹性框架的变形，从而使至少一
个摩擦元件移位，以便通过与所述摩擦元件的粘滑接触来驱动该待驱动元件。在根据本专利技术的方法中，待驱动元件实际上通过与定子的摩擦元件的粘滑接触而沿着其运动轴线移动。与上文联系权利要求1所述的效果相同。
[0021]术语及定义
[0022]粘滑效应表示彼此相对移动的物体之间的粘滞
‑
滑动，这在现有技术中是已知的。在这种情况下，待驱动元件通过粘滑效应沿着定子的调节包括：粘滞阶段，其中定子的摩擦元件通过静摩擦与待驱动元件接合；以及滑动阶段，其中摩擦元件由于惯性效应而相对于待驱动元件移动。
[0023]术语“机电致动器”表示包括或由机电材料构成的致动器，其在施加电压时经历物理变形。这种机电材料尤其包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种惯性驱动马达(1)，包括：待驱动元件(2)；以及定子(3)，所述定子(3)包括：弹性框架(4)，至少一个摩擦元件(6)，其布置在所述弹性框架(4)上并被配置为与所述待驱动元件(2)摩擦接触，以及第一机电致动器(5a)和第二机电致动器(5b)，其被配置为在用具有锯齿信号的不同激励电压(V1至V4)激励时通过相互作用引起所述弹性框架(4)的变形，从而使所述至少一个摩擦元件(6)移位，以便通过与所述摩擦元件(6)的粘滑接触来驱动所述待驱动元件(2)。2.根据权利要求1所述的惯性驱动马达，其中，施加到所述第一机电致动器(5a)的激励电压信号为第一激励电压信号(V1，V3)，并且施加到所述第二机电致动器(5b)的激励电压信号为第二激励电压信号(V2，V4)，并且所述第一激励电压信号(V1，V3)和所述第二激励电压信号(V2，V4)彼此镜像。3.根据权利要求2所述的惯性驱动马达，其中，所述第二激励电压信号(V2，V4)在其最大电压电平与其最小电压电平之间的减小是所述第一激励电压信号(V1，V3)在其最小电压电平与其最大电压电平之间的增大的负梯度，和/或其中，所述第一激励电压信号(V1，V3)在其最大电压电平与其最小电压电平之间的减小是所述第二激励电压信号(V2，V4)在其最小电压电平与其最大电压电平之间的增大的负梯度。4.根据权利要求2或3所述的惯性驱动马达，其中，在所述第二激励电压信号(V2，V4)具有其最小电压电平时，所述第一激励电压信号(V1，V3)具有其最大电压电平，和/或其中，在所述第二激励电压信号(V2，V4)具有其最大电压电平时，所述第一激励电压信号(V1，V3)具有其最小电压电平。5.根据前述权利要求中任一项所述的惯性驱动马达，其中，所述第一机电致动器(5a)和所述第二机电致动器(5b)在结构和/或极化和/或取向方面彼此相同。6.根据前述权利要求中任一项所述的惯性驱动马达，其中，所述第一机电致动器(5a)和所述第二机电致动器(5b)被配置为沿着平行的振动路径膨胀和收缩，所述振动路径垂直于所述待驱动元件(2)的移动方向。7.根据前述权利要求中任一项所述的惯性驱动马达，其中，所述至少一个摩擦元件(6)设置在所述弹性框架(4)的一部分上，该部分被配置为在激励所述第一机电致动器(5a)和所述第二机电致动器(5b)时相对于所述待驱动元件(2)的移动方向倾斜。8.根据前述权利要求中任一项所述的惯性驱动马达，其中，所述弹性框架(4)的面向所述待驱动元件(2)的一侧对应于所述弹性框架(4)的第一侧，并且所述弹性框架(4)的背离所述待驱动元件(2)的相对侧对应于所述弹性框架(4)的第二侧，其中，两个摩擦元件(6)布置...

【专利技术属性】
技术研发人员：科克，
申请(专利权)人：物理仪器PI两合有限公司，
类型：发明
国别省市：