半共振驱动系统及其方法技术方案

依照本发明专利技术的实施方案的驱动系统包括结构和振动系统。结构具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件。结构还具有至少两种弯曲模式，其各自具有不同共振频率。振动系统施加在振动频率的两个或多个振动信号至结构的弯曲模式中的各种。振动频率基本上等于共振频率中的一种。在振动频率，结构的弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且结构的弯曲模式中的另一种以部分共振振动。振动系统调节两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制可移动元件沿至少两个方向中的哪个来移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
该申请要求2008年8月18日提交的美国专利申请序列No. 12/228，943的权益， 其全文通过引用的方式并入本文中。本专利技术通常涉及驱动系统及其方法，更特别地涉及。
技术介绍
使用压电技术的换能器用于以纳米规格精确定位。典型地，压电装置包括形成到电容器中的陶瓷，所述电容器在充电和放电时改变形状。由于它们的形状改变性能(即，振动)，这些压电装置可用作位置致动器。当这种压电装置用作位置致动器时，形状改变大致成比例于施加的电压。超声驱动器使用这些压电产生的振动来产生高速、高转矩、小尺寸、和安静的运行的连续运动。一种示例性现有技术超声驱动系统包括缸体，所述缸体支撑有螺纹的螺母。所述缸体包括四个对称定位的压电换能器，以同时激励在第一弯曲模式共振频率的缸体的正交弯曲模式处于加或减90度相移的超声范围内，以产生圆形轨道。有螺纹的螺母在第一弯曲模式共振频率绕有螺纹的杆成轨道，这产生旋转有螺纹的杆的转矩，从而使有螺纹的杆线性移动。多种超声驱动器典型地以100mm/S至甚至1000mm/S的范围内的速度运行。然而，该速度对于图像传感器和光学照相系统的精确位置控制太快了。图像传感器和传感器的算法不能捕获具有足够质量的图像，因为运动是不稳定的，并且步进分辨率(step resolution)较差。
技术实现思路
依照本专利技术的实施方案的驱动系统包括结构和振动系统。结构具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件。结构还具有至少两种弯曲模式， 其各自具有不同共振频率。振动系统施加在振动频率的两个或多个振动信号至结构的弯曲模式中的各种。振动频率基本上等于共振频率中的一种。在振动频率，结构的弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且结构的弯曲模式中的另一种以部分共振振动。振动系统调节两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制可移动元件沿至少两个方向中的哪个来移动。依照本专利技术的其他实施方案的制造驱动系统的方法包括提供结构，所述结构具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件。所述结构具有至少两种弯曲模式，所述弯曲模式各自具有不同共振频率。使振动系统耦合所述结构的所述弯曲模式中的各种，所述振动系统施加在振动频率的两个或多个振动信号。所述振动频率基本上等于所述共振频率中的一种。在所述振动频率，所述结构的所述弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且所述结构的所述弯曲模式中的另一种以部分共振振动。所述振动系统调节所述两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制所述可移动元件沿所述至少两个方向中的哪个来移动。依照本专利技术的其他实施方案的光学系统包括至少一个光学组件和至少一个驱动系统。驱动系统包括振动系统和结构，所述结构摩擦地耦合以沿一个或多个方向移动光学组件。所述结构具有至少两种弯曲模式，所述弯曲模式各自具有不同共振频率。所述振动系统施加在振动频率的两个或多个振动信号至所述结构的所述弯曲模式中的各种。振动频率基本上等于共振频率中的一种。在所述振动频率，所述结构的所述弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且所述结构的所述弯曲模式中的另一种以部分共振振动。所述振动系统调节所述两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制所述可移动元件沿所述至少两个方向中的哪个来移动。本专利技术提供多个优点，包括提供更有效和高效的半共振驱动系统。半共振驱动系统可用于在多种不同应用中移动多种不同负荷，例如仅通过例子的方式在相机中的自动调焦系统和自动变焦系统。附图说明图IA是用于依照本专利技术的实施方案的半共振驱动系统的致动器系统的部分透视图和振动系统的部分示意图；图IB是图IA中所示的致动器系统的端视图；图2A是在图IB中沿2A-2A线的致动器系统的剖视俯视图；图2B是在图IB中沿2B-2B线的致动器系统的剖视俯视图；图2C是在图IB中沿2C-2C线的致动器系统的剖视俯视图；图2D是在图IB中沿2D-2D线的致动器系统的剖视俯视图；图3是由振动系统施加至图IA中示出的致动器系统的信号的例子的图；图4A-4C是运行中图IA中示出的半共振驱动系统的致动器系统的前视图；图5A-5C是运行中图IA中示出的半共振驱动系统的致动器系统的俯视图；图6是示出图IA中示出的致动器系统的示例性椭圆轨道的图；图7A是使用图IA中示出的半共振驱动系统的线性运动系统的侧视图；图7B是使用图7A中示出的半共振驱动系统的线性运动系统的俯视图；图8A是使用图IA中示出的半共振驱动系统的线性运动系统的侧视图；图8B是使用图8A中示出的半共振驱动系统的线性运动系统的俯视图；图9A是使用图IA中示出的半共振驱动系统的圆周运动系统的侧视图；图9B是使用图9A中示出的半共振驱动系统的圆周运动系统的俯视图；图IOA是使用图IA中示出的半共振驱动系统的另一圆周线性运动系统的侧视图；图IOB是使用图IOA中示出的半共振驱动系统的圆周运动系统的俯视图；图11A-11B是示出依照本专利技术的实施方案的半共振的例子的图；图12A是用于依照本专利技术的实施方案的另一半共振驱动系统的致动器系统的部分透视图和振动系统的部分示意图；图12B是图12A中示出的致动器系统的右端视图；图13A是在图12B中沿13A-13A线的致动器系统的剖视俯视图13B是在图12B中沿13B-13B线的致动器系统的剖视俯视图；图13C是在图12B中沿13C-13C线的致动器系统的剖视俯视图；图13D是在图12B中沿13D-13D线的致动器系统的剖视俯视图；图14是由振动系统施加至图12A中示出的致动器系统的信号的例子的图；图15A-15C是运行中图12A中示出的半共振驱动系统的致动器系统的前视图；图16A-16C是运行中图12A中示出的半共振驱动系统的致动器系统的俯视图；图17A是用于依照本专利技术的实施方案的又一半共振驱动系统的致动器系统的部分透视图和振动系统的部分示意图；图17B是图17A中示出的致动器系统的右端视图；图18A是在图17B中沿18A-18A线的致动器系统的剖视俯视图；图18B是在图17B中沿18B-18B线的致动器系统的剖视俯视图；图19是由振动系统施加至图12A中示出的致动器系统的信号的例子的图；图20A-20B是示出图17A中示出的致动器系统的椭圆路径的例子的图；图21A-21B是示出图17A中示出的致动器系统的线性路径的例子的图；图22A是依照本专利技术的实施方案具有半共振驱动系统的光学系统的透视图；图22B是图22A中示出的光学系统的分解图；图23A是依照本专利技术的实施方案具有另一半共振驱动系统的另一光学系统的透视图；以及图2 是图23A中示出的光学系统的分解图。 具体实施例方式依照本专利技术的实施方案的半共振驱动系统100示于图1A。半共振驱动系统100包括致动器系统102和振动系统104，尽管系统100可包括以其他方式连接的其他类型和数量的系统、装置和组件，本公开提供更加紧凑和高效的线性电动机系统。本专利技术提供更有效和高效的半共振驱动系统。更详细地参照图IA和1B，致动器系统102产生2维轨迹，以摩擦地耦合并沿至少两个相对方向中的任一个驱动可移动负荷，仅通过例子的方式例如为光学透镜，尽管致动器系统102可产生其他类型的轨迹，以其他方式和在其他位置耦合，并且沿其他方向移动其他类型的负荷。致动器系统102包括不对本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种驱动系统，包括：结构，其具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件，所述结构具有至少两种弯曲模式，所述弯曲模式各自具有不同共振频率；以及振动系统，其施加在振动频率的两个或多个振动信号至所述结构的所述弯曲模式中的各种，所述振动频率基本上等于所述共振频率中的一种，其中在所述振动频率，所述结构的所述弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且所述结构的所述弯曲模式中的另一种以部分共振振动，所述振动系统调节所述两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制所述可移动元件沿所述至少两个方向中的哪个来移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US12/228,9432008年8月18日1.一种驱动系统，包括结构，其具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件， 所述结构具有至少两种弯曲模式，所述弯曲模式各自具有不同共振频率；以及振动系统，其施加在振动频率的两个或多个振动信号至所述结构的所述弯曲模式中的各种，所述振动频率基本上等于所述共振频率中的一种，其中在所述振动频率，所述结构的所述弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且所述结构的所述弯曲模式中的另一种以部分共振振动，所述振动系统调节所述两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制所述可移动元件沿所述至少两个方向中的哪个来移动。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构是不对称的。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个点基本上是所述结构的抗-节点。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构包括至少两个压电区域，所述压电区域被极化以建立特定极性，并且对称地位于所述结构中，以当所述振动系统施加所述两个或多个振动信号中的至少一个时，在所述结构中产生所述两种弯曲模式中的至少一种。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构包括至少四个压电区域，所述压电区域被极化以建立特定极性，并且对称地位于所述结构中，以当所述振动系统施加所述两个或多个振动信号时，在所述结构中产生所述至少两种弯曲模式。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述压电区域中的至少两个区域位于所述压电区域中的至少两个其他区域之间。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述结构包括两个或多个压电层；以及两对或多对电极，所述电极中的各对耦合所述压电层中的一个或多个的相对侧。8.根据权利要求1所述的系统，其中以部分共振振动的所述弯曲模式中的另一者沿基本上平行于所述至少两个方向中的各种的方向弯曲，所述结构可驱动所述可移动元件。9.根据权利要求1所述的系统，其中以共振振动的所述弯曲模式中的一者沿基本上平行于所述至少两个方向中的各种的方向弯曲，所述结构可驱动所述可移动元件。10.一种制造驱动系统的方法，所述方法包括提供结构，所述具有至少一个点以摩擦地耦合并沿至少两个方向中的一个驱动可移动元件，所述结构具有至少两种弯曲模式，所述弯曲模式各自具有不同共振频率；以及使振动系统耦合所述结构的所述弯曲模式中的各种，所述振动系统施加在振动频率的两个或多个振动信号，所述振动频率基本上等于所述共振频率中的一种，其中在所述振动频率，所述结构的所述弯曲模式中的一种基本上以共振振动，并且所述结构的所述弯曲模式中的另一种以部分共振振动，所述振动系统调节所述两个或多个施加的振动信号之间的相移，以控制所述可移动元件沿所述至少两个方向中的哪个来移动。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述结构是不对称的。12.根据权利要求10所述的方法，其中所述至少一个点基本上是所述结构的抗-节点。13.根据权利要求10所述的方法，其中所述结构包括至少两个压电区域，所述压电区域被极化以建立特定极性，并且对称地位于所述结构中，以当所述振动系统施加...

【专利技术属性】
技术研发人员：Q·徐，
申请(专利权)人：新阶科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US