压电电动机和压电电动机系统技术方案

本发明专利技术涉及一种压电电动机和压电电动机系统，其中的压电电动机包括：多个压电单元，它们分别与被驱动对象接触，被相互分开地设置，并被配置成用于驱动所述被驱动对象；以及磁体，其被配置成用于通过以与所述被驱动对象不直接接触的方式磁性吸引所述被驱动对象，来对所述多个压电单元的每一个施加预加载力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用压电单元驱动,皮驱动对象的压电电动机和 压电电动才几系统。
技术介绍
一般地说，在多自由度转动驱动控制系统的领域中，其中以监视 用摄像机、机器人关节等的取向控制为代表，具有这样一种结构的驱 动机构或电动机系统被广泛地使用，在所述结构中，串联地堆叠着单 轴驱动电动机。此外，从实现小型化和更高的精度的观点看来，有时 使用多自由度驱动机构或多自由度电动机系统，其包括主要由万向节构成的驱动系统。不过，具有主要由万向节机构和连接机构构成的基 本结构的常规的驱动机构或电动机系统因为这种结构复杂和对于小 型化的限制而并不总是满意的。根据这种情况，近年来，使用压电元 件的球形电动机的研究和发展一直受到关注。具体地说，借助于使用 压电单元通过摩擦力驱动球体(作为被驱动对象)的压电电动机被认 为有希望成为具有小的尺寸和高的精度的下一代球形电动机。关于使用压电元件的压电电动机，已知一种用于改变球连接的角 度的装置。在这种用于改变球连接的角度的装置中，在容纳球连接的 球部件的球壳体部件内部以预定的布置设置有3个振荡器(压电单元)，这3个振荡器的各自的尖端部分和所述的球邻接。为了维持所 述的邻接，所述球被配置使得借助于多个弹簧件被朝向振荡器激励， 这些弹簧件类似地以预定的布置被设置在球壳体部件内部。在这种状 态下，这些振荡器的被连接部分的每一个沿所需的预定方向转动，因 而球连接的球部件沿所需的方向转动。从而，沿预定方向改变球连接 的角度。每个振荡器(压电单元)由3个振荡元件(压电元件)构成， 它们被集成一体，其尖端部分彼此相连，并且这些振荡元件(压电元 件)被设置在对应于等边三棱锥的3个边沿的位置，使得它们的中心 在棱锥的尖端。作为使用压电单元的压电电动机的另一个常规的例子，已知一种 图像拾取设备，其中图像拾取单元基本上是球形的，除去图像拾取光 学系统部分之外，其圆周的表面被形成外凸的球状。另外，图像拾取 光学系统和图像拾取器件例如CCD被提供在图像拾取单元的内部。 图像拾取单元的壳体(球状的)例如由磁材料构成，其外凸的球形表 面部分被吸引向呈环形磁体形状的保持部件。所述保持部件被固定到 图像拾取设备的主体上。结果，借助于保持部件的磁力，使图像拾取 单元以可动方式保持在图像拾取设备的主体上。驱动机构被提供在在 环形保持部件的中心孔部分的中心。该驱动机构包括两维压电致动 器，提供在所述致动器的大概中心位置的摩擦部件等。所述摩擦部件 被配置成用于和图像拾取单元的外凸的球形表面邻接，并随着两维压 电制动器的每个臂的伸长与收缩而运动，从而允许图像拾取单元以预 定方式运动。按照上述的用于改变球连接和图像拾取设备的角度的装置，可以 克服万向节机构和连接机构的复杂性，并可以实现小尺寸的多自由度 的马区动才几构。因为这种类型的压电电动机由摩擦力驱动，这种压电电动机需要 以以下方式被使用对着被驱动对象按压压电单元。不过，上述用于 改变球连接的角度的装置具有通过使用多个弹簧件施加预加载力的 结构。实际上，这种结构需要由弹簧件构成的预加栽部分，以及在预加载部分的周边上的用于可转动地支撑着球部件的引导部分。预加载 部分和引导部分使得增加电动机的尺寸，以及减少运动范围，并由于 摩擦而增加驱动负载(增加空载转矩)。此外，因为球部件、振荡器 和多个弹簧件都被设置在球壳体部件内，出现了在整体上该装置的尺 寸被进一步增加的问题。此外，在上述的图像拾取设备中，用于可转动地支撑着图像拾取 单元的引导部分用以下方式构成，使得由环形磁体构成的保持部件吸 引图像拾取单元的外凸的球面部分。因而，由于在引导部分的摩擦而 产生的驱动负载被大大增加(空载转矩被大大增加)。由于这个原因， 驱动机构需要产生足以克服由于摩擦而产生的驱动负载的驱动力。结 果，出现了在整体上该设备的尺寸被增加的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种压电电动机和压电电动机系统，其 可以使空载转矩最小、改善运动范围并在整体上使所述装置的尺寸最 小。本专利技术的一个方面在于一种压电电动机，包括多个压电单元， 它们分别与被驱动对象接触，被相互分开地设置，并被配置成用于驱 动所述被驱动对象；以及磁体，其被配置成用于通过以与所述被驱动 对象不直接接触的方式磁性吸引所述被驱动对象，来对多个压电单元 的每一个施加预力口载力。本专利技术的另一个方面在于一种压电电动才几系统，包括压电电动 机，其具有多个压电单元，它们分别与被驱动对象接触，被相互分 开地设置，并被配置成用于驱动所述被驱动对象；以及磁体，其被配 置成用于通过以与所述被驱动对象不直接接触的方式磁性吸引所述 -故驱动对象，来对多个压电单元的每一个施加预加载力；预加载设置 单元，被配置成用于设置要由所述磁体施加到所述压电电动机上的预 加载力的值；以及放大器，其被配置成用于对所述磁体施加对应于所 述值的电流值。附图说明图1是表示按照本专利技术的实施例的压电电动机系统的例子的方块图；图2是用于表示按照本专利技术的实施例的压电电动机的顶视图； 图3是用于表示按照本专利技术的实施例的可变视线照相机模块的 结构的示意图；图4是用于表示按照本专利技术的实施例的可变视线照相机模块的 结构的截面图；图5是用于说明用于改变按照本专利技术的实施例的可变视线照相 机模块的视线的操作的截面图；图6是用于说明用于改变按照本专利技术的实施例的可变视线照相 机模块的视线的操作的示意图；图7是用于表示按照本专利技术的实施例的改型的压电电动机的结 构的顶视图；图8是用于表示按照本专利技术的实施例的改型的压电电动机的沿 图7的B-B线取的截面图；以及图9是用于表示按照本专利技术的实施例的改型的压电电动机的结 构的顶视图。具体实施方式下面参照附图说明本专利技术的不同实施例。应当注意，在所有附图 中，对相同的或相似的部分或元件应用相同的或相似的标号，并将省 略或简化这些相同的或相似的部分或元件的说明。一般地说并且为了便于表述本专利技术的装置，应当理解，从一张图 到另 一张图的不同的图未按比例绘制，在给定的图的内部也未按比例 绘制，特别是层的厚度是随意绘出的，以有利于这些图的阅读。在下面的说明中，提出了许多特定的细节，例如特定的信号值等， 以便提供对本专利技术的透彻的理解。不过，显然，对于本领域技术人员，可以不用这些特定细节来实施本专利技术。在其它情况下，以方块图的形 式示出了熟知的电路，以便不会由不必要的细节使本专利技术显得不清 楚。如图1所示，按照本专利技术的实施例的一种压电电动机系统包括用于驱动^C驱动对象(或在^^皮驱动下的物体)105的压电电动机100， 以及用于控制压电电动机100的操作的控制器200。如图1和图2所 示，压电电动机100包括基本上呈环形形状的基座101;被置于所 述基座101上并可转动地支撑着被驱动对象105的多个(第一个到第 三个)压电单元(两个自由度的压电单元)102 — 104;以及被置于基 座101上并通过在非接触状态下磁性吸引被驱动对象105对第一到第 三压电单元102 - 104的每一个施加预加载力的磁体109。磁体109例如呈环形形状并被这样设置，使得沿着z轴距被驱动 对象105 —个预定间隙w。磁体109以非接触状态磁性吸引被驱动对 象105，借以对第一到第三压电单元102到104施加预加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压电电动机，包括：　　　　多个压电单元，它们分别与被驱动对象接触，被相互分开地设置，并被配置成用于驱动所述被驱动对象；以及　　　　磁体，其被配置成用于通过以与所述被驱动对象不直接接触的方式磁性吸引所述被驱动对象，来对所述多个压电单元的每一个施加预加载力。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高桥博，西村修，秋叶敏克，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]