驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种驱动装置，包括至少一个由振荡电路驱动的压电元件（４），该压电元件推动一个机械驱动部件，两者构成一个第一弹簧－质量系统（３，４），该系统可在所述压电元件的作用下以一个第一谐振频率进行振动，并且其驱动部件驱动一个第二弹簧－质量系统（１，２），该系统具有一个低于所述第一谐振频率的第二谐振频率，本发明专利技术的特征是，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线（１０），在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率（１１）工作。（*该技术在2020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驱动装置，包括至少一个由振荡电路驱动的压电元件，该压电元件推动一个机械驱动部件，两者构成一个第一弹簧-质量系统，该系统可在所述压电元件的作用下以一个第一谐振频率进行振动，并且其驱动部件驱动一个第二弹簧-质量系统，该系统具有一个低于所述第一谐振频率的第二谐振频率。在专利文献EP 0552346 B1和DE 9419802 U1中公开的电机是本专利技术的出发点。其中所使用的压电元件和被其驱动的机械驱动部件构成了一个第一弹簧-质量系统，该系统的驱动部件驱动一个第二弹簧-质量系统。所述弹簧-质量系统的每一个都具有一个固有频率，包含了所述压电元件在内的弹簧-质量系统具有比另一个弹簧-质量系统相对更高的谐振频率。其中作为公知的条件是，包含有压电元件的弹簧-质量系统在谐振工作状态下具有最高的效率。因为所述压电元件始终在其弹簧-质量系统的谐振频率下工作，然而驱动部件只是在相对短的时间内驱动所述主动弹簧-质量系统，因而驱动装置的效率相对较低。由于两个谐振频率之间的频率差很大，所以还出现的效应是，含有所述压电元件的弹簧-质量系统会失去谐振，从而丧失了谐振工作的优点。本专利技术的任务是，提供一种具有最佳工作效率的驱动装置。以上任务的解决方案的特征在于，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线(10)，在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率(11)工作。其有利构成体现在从属权利要求中。根据本专利技术，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线，在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率工作。所述第二弹簧-质量系统的质量与所述驱动部件建立了有效机械连接时，所述压电元件即通电工作，并且在所述有效连接的持续时间内保持通电状态。在所述振荡电路和压电元件之间设置一个开关，一旦从驱动方向上看所述驱动部件与所述第二弹簧-质量系统的质量建立了有效连接，该开关即闭合。与所述压电元件并联连接有一个电感，压电元件和电感的并联谐振频率大致等于第二谐振频率。所述电感由一个变压器的次级构成，其初级经一个开关与直流电源相连，还设置一个控制所述开关的控制电路，该控制电路通过对所述开关的控制，确定所述包络线的形状。所述控制电路将第一谐振频率的振波的电压实际振幅与一个额定振幅进行比较，并且根据额定值-实际值的比较对所述开关进行控制。所述电感的大小是可变的。当所述包络线的振幅具有一个最小值时，所述开闭合合。在由所述压电元件和电感构成的回路中，至少加入另一个开关，它是由所述控制电路控制的。当所述包络线的振幅具有一个最大值或一个最小值时，所述另一个开关打开。设有若干个压电元件，它们以选择方式连接成串联电路、并联电路或星形电路。。下面对照附图所示实施例对本专利技术作进一步的说明。附图说明图1表示一个主动和从动的弹簧-质量系统在其压电元件缩短时的状态；图2表示图1所示装置在其压电元件伸长时的状态；图3是说明后面的电路实施例的原理图；图4表示第一个电路的实施例；图5表示第二个电路的实施例；图6表示第三个电路的实施例；图7至10表示包络线的各种可能的实施例；图11至15表示其他电路的实施例；图16是说明图11所示电路工作原理的波形图。下面对所述任务的解决方案的机械部分加以说明。在一个刚性基础上设置了一个第一弓形弹簧，在弹簧之间夹紧着压电元件叠片组4。在所述基础上还设置了另一个弓形弹簧2，它具有质量1。所述弓形弹簧3的端面是一个接触面9，它和质量1的接触面9’相对布置。叠片组4经导线5、6从一个未画出的振荡电路接入电流。所述弓形弹簧3和叠片组4构成-个第一主动弹簧质量系统，而弓形弹簧2和质量1构成一个第二被动弹簧质量系统。在图1所示的位置上，质量1按双箭头的方向朝左运动。压电元件叠片组4此时收缩，即没有电流供电。一旦在其向左的运动中接触面9’碰到接触面9，如图2所示，则叠片组4将被输入能量，使它向右膨胀。所以接触面9’将向右运动，也就是说，质量1朝双箭头方向执行向右的运动。一旦质量10的加速度大到两个接触面9、9’相互脱离接触，所述压电元件叠片组4将停止工作。当质量1的最大振幅向右达到最大值时，质量1开始向左运动，所述的这种工作方式将重复进行。在叠片组4通电期间，第一质量系统以其固有频率振荡。所述叠片组4的开启和闭合可通过传感器8实现，该传感器设置在所述接触面9、9’之一上面。下面对所述方案的解决方案的电气部分加以说明。电容C1和C2，电感L1和电阻R1表示第一弹簧质量系统的等效电路，该系统包括压电元件。C1与弓形弹簧3的弹簧常数成反比，电感L1与第一弹簧质量系统的运动质量成正比，电阻R1与驱动装置的机械工作效率成正比。第二个电容C2表示相对外部电容的静电压电电容。所述第一弹簧质量系统用M表示。电气部分的工作原理是，与压电元件并联连接的是一个电感L2。C2和L2构成一个并联振荡回路E，它有一个固有的谐振频率。该谐振频率的选择要使其等于第二弹簧质量系统的谐振频率。如图7所示，C2和L2产生一个正弦包络线10，它是第一弹簧质量系统的高频振荡曲线11的包络线。由C2和L2组成的振荡回路E的频率约等于图1和图2所示实施例中的第二个弹簧质量系统的谐振频率，该实施例中的第二弹簧质量系统由质量1和弓形弹簧2构成。所述振荡回路M的谐振频率例如可以为50kHz，而振荡回路E的频率例如为5kHz。根据图4所示的一个实际电路的实施例，电感L2是通过变压器T构成的，该变压器的初级经开关S1与一个直流电源V相连。所述开关S1由控制电路12控制，该电路可得到高频振荡11的瞬间实际振幅以及低频振荡10的额定振幅。将实际振幅和额定振幅进行比较并根据比较结果打开或闭合开关S1。向振荡电路E输入的能量以及包络线10的形状均采用以上方式确定。在图7、8和9中表示出所述包络线10的不同形状。向振荡电路E输入的能量是通过开关S1的闭合实现的，条件是包络线10具有其振幅最小值。如果输入较小的能量12，则可产生包络线10。如果输入较大的能量12’，则将得到具有较大振幅的包络线10’。如图4所示，实际振幅直接从压电元件本身上测取。如图5所示，在压电元件上且与其相绝缘地固定另一个压电元件C3，压电元件的振荡对其产生压力，所以它可以向控制电路12提供一个与实际振幅成正比的数值。图11所示的电路相当于图4的电路，但区别是，在振荡电路E中还设置了一个开关S2。有关该开关的工作方式将对附图16的说明中加以描述。图12所示电路和图11所示电路的区别是，有若干个压电元件C21、C22、C23和C24并联连接，其各自涉及一个叠片组4。该结构特别是欧洲专利文献EP0552346B1所述的进给器和膨胀器。图13所示的电路和图11所示电路的区别是，有4个压电元件或4个这种元件的叠片组串联连接在一起。在图14中，这些元件采用星形电路连接。如图12、13和14所示，根据不同的并联、串联或星形电路，不仅振荡电路E的频率而且振荡电路M的频率均可改变。在图15中，所述变压器的次级绕组具有多个抽头，这些抽头经开关S21、S22、…、S2m，分别与振荡电路E相连，这样便可改变电感L2的大小。改变电感L2的大小是分级进行的。以无级方式改变电感L2的大小见图6所示，其中的变压器T还与一个扼流圈D相连。电流通过扼流圈后以可变方式通过一个无级本文档来自技高网...

【技术保护点】
驱动装置，包括至少一个由振荡电路驱动的压电元件，该压电元件推动一个机械驱动部件，两者构成一个第一弹簧－质量系统（３，４），该系统可在所述压电元件的作用下以一个第一谐振频率进行振动，并且其驱动部件驱动一个第二弹簧－质量系统（１，２），该系统具有一个低于所述第一谐振频率的第二谐振频率，其特征在于，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线（１０），在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率（１１）工作。

【技术特征摘要】
DE 1999-1-29 19903484.2;DE 1999-2-6 19905191.7;DE 1．驱动装置，包括至少一个由振荡电路驱动的压电元件，该压电元件推动-个机械驱动部件，两者构成一个第一弹簧-质量系统(3,4)，该系统可在所述压电元件的作用下以一个第一谐振频率进行振动，并且其驱动部件驱动一个第二弹簧-质量系统(1,2)，该系统具有一个低于所述第一谐振频率的第二谐振频率，其特征在于，所述第二谐振频率确定一个频率大致相同的包络线(10)，在该包络线内所述压电元件以第一谐振频率(11)工作。2．如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述第二弹簧-质量系统(1,2)，的质量(1)与所述驱动部件建立了有效机械连接时，所述压电元件即通电工作，并且在所述有效连接的持续时间内保持通电状态。3．如权利要求2所述的驱动装置，其特征在于，在所述振荡电路和压电元件之间设置一个开关(8)，一旦从驱动方向上看所述驱动部件与所述第二弹簧-质量系统(1,2)的质量(1)建立了有效连接，该开关即闭合4．如权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，与所述压电元件并联连接有一个电感(L2)，压电元件和电感(L2)的并联...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯里彻特，F佩尔，
申请(专利权)人：汉斯里彻特，
类型：发明
国别省市：DE[德国]