專利名稱：超聲波電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用振子的超聲波電機，該振子激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動。
背景技術：
以往，有關利用振子的超聲波電機，在涉及利用振子的振動波電機的專利文獻1(第2871768號專利公報)或?qū)＠墨I2(平8-182365號專利公開公報)中所記載的超聲波電機是線性超聲波電機，該線性超聲波電機把由壓電元件所構(gòu)成的振子壓接在彈性件上，使得被驅(qū)動體進行相對移動，該振子激勵起彎曲駐波振動與縱向振動的合成橢圓運動。在這種線性超聲波電機中，存在如下問題，即，難以確保保持轉(zhuǎn)矩，以及難以提高停止位置的分辨率等。
因此，作為驅(qū)動旋轉(zhuǎn)體的超聲波電機，在專利文獻3(第3401097號專利公報)中提出來的超聲波驅(qū)動器(actuator)是圓環(huán)型的，它由下列部件構(gòu)成超聲波驅(qū)動器主體，其由層疊壓電體、彈性體、滑動部件構(gòu)成的一組振子；框架，夾持著上述驅(qū)動器并支承后述轉(zhuǎn)子；以及具有軸部的上述轉(zhuǎn)子。在這種超聲波驅(qū)動器中，使上述超聲波驅(qū)動器主體產(chǎn)生橢圓振動，并通過滑動部件驅(qū)動上述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
在上述專利文獻3中所記載的圓環(huán)型超聲波驅(qū)動器中，由于在上述轉(zhuǎn)子上設有中心軸，所以應用于如鏡頭筒等在中心部分需要很大空間的裝置中是很困難的。此外，因為上述框架還起到施力彈簧的作用，所以很難確?？蚣艿膭傂?，很難穩(wěn)定地壓住振子、轉(zhuǎn)子。振子的中性軸周圍的位置沒有限制，從這一點來看，要穩(wěn)定地壓住振子、轉(zhuǎn)子也是很困難的。此外，在所使用的振子為一個的情況下，作用力直接作用在轉(zhuǎn)子軸上，摩擦損失有可能會變大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是為了解決上述問題而提出來的，其目的是提供一種摩擦損失少、電機的效率高，而且作為圓環(huán)形狀的驅(qū)動源具有良好的結(jié)構(gòu)的超聲波電機。
本發(fā)明第一方面所述的超聲波電機具有下列部件至少一個振子，其激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動；旋轉(zhuǎn)體，受到上述振子的橢圓振動的作用，能相對于上述振子繞著旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，上述振子配置在旋轉(zhuǎn)體的圓周上的規(guī)定部位；支承部件，限制上述振子沿著上述旋轉(zhuǎn)中心軸線方向和向圓周方向的移動，同時又能支承上述振子使其朝向上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線自由移動；施力部件，設置在上述支承部件上，并對上述振子施加朝向上述旋轉(zhuǎn)體的上述旋轉(zhuǎn)中心軸線的作用力，以使朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線自由移動的上述振子處于始終與上述旋轉(zhuǎn)體的外圓周接觸的狀態(tài)。
本發(fā)明第二方面所述的超聲波電機，在第一方面所述的超聲波電機中，具有壓緊部件，其與上述支承部件一起在軸向上夾持上述旋轉(zhuǎn)體，以限制上述旋轉(zhuǎn)體的軸向位置。
本發(fā)明第三方面所述的超聲波電機，在第一方面所述的超聲波電機中，上述振子與上述旋轉(zhuǎn)體接觸的部分形成為，將上述旋轉(zhuǎn)體的軸向位置限制在規(guī)定位置上。
本發(fā)明第四方面所述的超聲波電機，在第三方面所述的超聲波電機中，上述振子與上述旋轉(zhuǎn)體接觸部分的前端形成楔形或者圓弧形，另外，在上述旋轉(zhuǎn)體上形成有，與上述振子的接觸部分前端大致嵌合的凹形部分。
本發(fā)明第五方面所述的超聲波電機，在第一方面所述的超聲波電機中，具有多個轉(zhuǎn)動體，多個轉(zhuǎn)動體沿著圓周布置，而且在朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線的徑向上的上述支承部件和上述旋轉(zhuǎn)體之間與雙方接觸，還減小上述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動摩擦力。
本發(fā)明第六方面所述的超聲波電機，在第一方面所述的超聲波電機中，上述振子被支承為，能繞著大致平行于上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的軸線進行轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明第七方面所述的超聲波電機，在第一方面所述的超聲波電機中，上述旋轉(zhuǎn)體相對于上述支承部件產(chǎn)生向著中心軸方向的向心力，而且，沿著中心軸線方向的位置受到限制。
本發(fā)明第八方面所述的超聲波電機，在第七方面所述的超聲波電機中，具有多個轉(zhuǎn)動體，多個轉(zhuǎn)動體沿著圓周布置，而且在朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸的徑向上的上述支承部件和上述旋轉(zhuǎn)體之間與雙方接觸。
本發(fā)明第九方面所述的超聲波電機具有下列部件至少一個振子，其激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動；旋轉(zhuǎn)體，受到上述振子的橢圓振動的作用，并且能相對于上述振子繞著旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)，上述振子布置在旋轉(zhuǎn)體的圓周上的規(guī)定部位；振子保持器，在因合成而構(gòu)成的橢圓振動的中性點，即波節(jié)部分支承上述振子，使上述振子能繞著大致垂直和平行于上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的軸線自由轉(zhuǎn)動；支承部件，支承并限制上述振子保持器的位置，使上述振子保持器能朝向上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向移動；施力部件，設置在上述支承部件上，并對上述振子保持器施加朝向上述旋轉(zhuǎn)體的上述旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的作用力，以使能夠向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線自由移動的上述振子處于始終與上述旋轉(zhuǎn)體的外圓周接觸的狀態(tài)。
本發(fā)明第十方面所述的超聲波電機，在第九方面所述的超聲波電機中，上述振子被支承為，只能繞著橢圓振動的中性點，即波節(jié)部分的上述軸線自由轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明第十一方面所述的超聲波電機，在第九方面所述的超聲波電機中，具有彈性件，該彈性件被夾持在朝向上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線的方向上的上述振子保持器與上述振子之間的間隙中，以限制上述振子繞著軸線的轉(zhuǎn)動，而不妨礙振子進行經(jīng)過合成而構(gòu)成的橢圓振動。
本發(fā)明第十二方面所述的超聲波電機，在第一方面或第九方面所述的超聲波電機中，上述振子在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上以大致相等的間隔配置了多個。
按照本發(fā)明，能提供一種摩擦損失小、電機效率高，并作為圓環(huán)形驅(qū)動源具有良好的結(jié)構(gòu)的超聲波電機。


圖1是包含組裝有本發(fā)明的第一實施例的超聲波電機的鏡頭筒的光軸的縱斷面圖；圖2是組裝在圖1中的鏡頭筒中的超聲波電機的分解立體圖；圖3是沿圖1中的A-A線的斷面圖；圖4是圖3中的G部的放大圖；圖5是圖3或圖4中的B-B部分的放大斷面圖；圖6是圖3中的C-C部分的放大斷面圖；圖7是圖2的超聲波電機中的磁性傳感器部分周圍的放大斷面圖；圖8是表示圖2的超聲波電機的振子和振子保持器的外觀的立體圖；圖9是圖2中的超聲波電機的振子和振子保持器的分解立體圖；圖10是從支承軸方向看，把撓性印刷電路板緊固在圖2的超聲波電機的振子上的狀態(tài)的圖；圖11是沿圖10中的箭頭D方向的向視圖；圖12是從支承軸方向看，把撓性印刷電路板從振子上拆卸下來的狀態(tài)的圖；圖13是沿圖12中的箭頭E方向的向視圖；圖14是沿圖13中的箭頭F方向的向視圖；圖15是構(gòu)成圖12中的振子的壓電元件部分和絕緣板在燒結(jié)處理之前的分解立體圖；圖16是將圖12中的振子的彎曲駐波振動與縱向振動的合成振動狀態(tài)放大后表示的圖，表示振子從圖16(A)的彎曲狀態(tài)依次變形到圖16(B)的伸張狀態(tài)、圖16(C)的彎曲狀態(tài)、圖16(D)的收縮狀態(tài)的情況；圖17是圖2的第一實施方式的超聲波電機的定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)的變形例中的、該徑向支承機構(gòu)部分的放大斷面圖；
圖18是本發(fā)明的第二實施方式的超聲波電機中的振子周圍的放大斷面圖；圖19是圖18的第二實施方式的超聲波電機的轉(zhuǎn)子位置限制機構(gòu)的變形例中的、振子周圍的放大斷面圖。
符號說明15、15’定子(支承部件)；16、16’轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)體)；21滾珠(轉(zhuǎn)動體)；24施力用板簧(施力部件)；40、40A，40A’超聲波電機；41、41’振子；O光軸(旋轉(zhuǎn)中心軸)。
具體實施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實施方式。
圖1是包含組裝有本發(fā)明的第一實施方式的超聲波電機的鏡頭筒的光軸的縱斷面圖；圖2是上述超聲波電機的分解立體圖；圖3是沿圖1中的A-A線的斷面圖；圖4是圖3中的G部的放大圖，表示上述超聲波電機的振子安裝狀態(tài)；圖5是圖3或圖4中的B-B部分的放大斷面圖，表示振子周圍；圖6是圖3中的C-C部分的放大斷面圖，表示球軸承周圍；圖7是表示上述鏡頭筒的磁性傳感器部分周圍的放大斷面圖；圖8是表示上述超聲波電機的振子和振子保持器的外觀的立體圖；圖9是上述振子和振子保持器的分解立體圖。
另外，在下文的說明中，以第一組～第四組透鏡所構(gòu)成的攝影鏡頭光軸為光軸O，以與光軸O平行的方向為Z方向，以被攝物體的一側(cè)為+，以成像一側(cè)為-。以相對于光軸O的徑向為R方向，以光軸O的圓周方向的切線方向為T方向。另外，光軸O與后述的定子、轉(zhuǎn)子等的旋轉(zhuǎn)軸心大致一致。
如圖1所示，本實施方式的鏡頭筒1具有下列部件固定框架2；支承于固定框架2的外圓周部上的凸輪環(huán)3；嵌入凸輪環(huán)3的外圓周的變焦環(huán)4；保持第一組透鏡35的第一組透鏡框架5；在第一組透鏡框架5的后方，保持第二組透鏡36的第二組透鏡框架6；在第二組透鏡框架6的后方，保持第三組透鏡37的第三組透鏡框架7；在第三組透鏡框架7的后方，保持作為聚焦透鏡的第四組透鏡38的第四組透鏡框架8；以及作為驅(qū)動源的超聲波電機部(超聲波電機)40。
固定框架2是環(huán)狀框架部件，在其環(huán)狀部分上具有圓周導向槽2c、沿著Z方向的直進導向槽2a、以及相對于Z方向斜行的凸輪槽2b，另外，在后端部上還設有定子緊固嵌合用的外圓周部2d、和聚焦驅(qū)動臂貫穿用缺口2f。此外，固定框架2在后端面部分與端板31和安裝架33通過螺釘55而成為一體化。外框架32緊固在端板31上。
凸輪環(huán)3是環(huán)狀框架部件，能自由轉(zhuǎn)動地嵌入固定框架2的外圓周，而其內(nèi)圓周側(cè)的凸出部3c則嵌入并支承在固定框架2的圓周導向槽2c中，使得凸輪環(huán)3在相對于固定框架2在Z方向受到限制的狀態(tài)下，能夠自由轉(zhuǎn)動。在圓環(huán)部分上設有相對于Z方向斜行的兩個凸輪槽3a、3b。
變焦環(huán)4是環(huán)狀框架部件，它嵌入凸輪環(huán)3的外圓周，在Z方向和旋轉(zhuǎn)方向上都與凸輪環(huán)3成為一體化。在變焦環(huán)4的外圓周部緊固著操作用橡膠環(huán)4a。
第一組透鏡框架5緊固并支承在固定框架2的前端部上。
第二、第三組透鏡框架6、7嵌入并支承在固定框架2的內(nèi)圓周上，在其外圓周上分別緊固著凸輪從動件11、12。凸輪從動件11、12以直進導向狀態(tài)貫穿固定框架2的直進導向槽2a，并能自由滑動地嵌入凸輪環(huán)3的凸輪槽3a、3b中。因此，當通過變焦環(huán)4的變焦轉(zhuǎn)動操作驅(qū)動凸輪環(huán)3轉(zhuǎn)動時，便借助于凸輪槽3a、3b并通過凸輪從動件11、12在Z方向上驅(qū)動第二、第三組透鏡框架6、7，使其移動到光軸O方向的各個變焦位置上。
第四組透鏡框架8嵌入并支承在固定框架2的內(nèi)圓周上，在其外圓周上緊固著凸輪從動件13。凸輪從動件13嵌入固定框架2的凸輪槽2b中，并能自由滑動。在這個第四組透鏡框架8上，設有沿著Z方向的導向槽8a，緊固在超聲波電機部40側(cè)的轉(zhuǎn)子16上的聚焦驅(qū)動臂9的前端部自由滑動地嵌入導向槽8a中。如下文所述，在聚焦驅(qū)動時，當超聲波電機部40的轉(zhuǎn)子16被驅(qū)動而進行轉(zhuǎn)動時，便通過聚焦驅(qū)動臂9驅(qū)動第四組透鏡框架8，使其相對于固定框架2轉(zhuǎn)動。因這種轉(zhuǎn)動，凸輪從動件13在凸輪槽2b上滑動，所以第四組透鏡框架8就一邊旋轉(zhuǎn)，一邊向Z方向(光軸O方向)的聚焦位置移動。
超聲波電機部40是驅(qū)動第四組透鏡框架8進退的聚焦驅(qū)動用驅(qū)動器，如圖1、2所示，它具有下列部件作為支承部件的定子15；在外圓周上緊固有耐磨環(huán)17并作為旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)子16；轉(zhuǎn)子壓板18；三組振子41，其激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動，成為本電機部的驅(qū)動源；作為定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)用的轉(zhuǎn)動體的六個軸承用滾珠21；作為施力部件的施力用板簧24；由傳感器支承板27、磁性傳感器28構(gòu)成的磁性傳感器部分等。
如圖2所示，轉(zhuǎn)子16是環(huán)狀部件，在其外圓周面上嵌入并粘接著由耐磨性能很好的材料，例如由陶瓷等形成的耐磨環(huán)17，此外，在-Z側(cè)端面上粘貼著由聚酯薄膜保護的磁性傳感器用的磁帶19。另外，轉(zhuǎn)子16的內(nèi)圓周以有間隙的狀態(tài)插入固定框架2的外圓周部2d中。
如圖2所示，定子15是圓環(huán)狀部件，在其上設有下列部件內(nèi)圓周一側(cè)的凸緣部15a；在三等分圓周的三個部位上的振子安裝用的貫通孔部15b；在+Z端面?zhèn)葍?nèi)圓周部上的各貫通孔部15b的兩側(cè)位置上的各兩個滾珠插入缺口15c；以及傳感器支承板安裝凹部15f。定子15是通過將凸緣部15a從轉(zhuǎn)子16的后方側(cè)嵌入固定框架2的后端外圓周部2d中而被固定的。
滾珠21是構(gòu)成定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)的部件，定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)用于減輕定子與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動摩擦。滾珠21嵌入圖3所示的定子15的滾珠插入缺口15c中。上述滾珠的外徑向定子15的內(nèi)圓周側(cè)僅凸出一點，在使定子15嵌入轉(zhuǎn)子16的外圓周部的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子16與定子15中間隔著滾珠21可以相對轉(zhuǎn)動。另外，實際上，如下文所述，在轉(zhuǎn)子16的外圓周上粘接并固定著耐磨環(huán)17，滾珠21與耐磨環(huán)17接觸。另外，也可以使用滾柱(roller)狀轉(zhuǎn)動體來代替滾珠21。
具有上述磁性傳感器部分，即磁性傳感器28的傳感器支承板27，通過螺釘54緊固在定子15的凹部15f上。在上述安裝狀態(tài)下，磁性傳感器28與轉(zhuǎn)子一側(cè)的磁帶19滑動接觸并檢測轉(zhuǎn)子16的旋轉(zhuǎn)量(圖7)。
轉(zhuǎn)子壓板18呈環(huán)形還具有螺釘通孔18a，并通過螺釘51緊固在定子15的+Z側(cè)端面上。
如圖4、圖8、9等所示，三組振子41具有下列部件層疊壓電體42；驅(qū)動件44；作為中性軸的支承軸46；保持層疊壓電體42的振子保持器23；夾持在層疊壓電體42與振子保持器23之間，而且在厚度方向上能夠產(chǎn)生彈性變形的彈性體，即彈性板22等。
支承軸46向?qū)盈B方向(安裝狀態(tài)下的Z方向)貫穿層疊壓電體42的振動波節(jié)(中性位置)，并粘接固定在其上，軸兩端則從層疊壓電體42凸出來。
驅(qū)動件44由一對凸起構(gòu)成，該一對凸起固定在與支承軸46正交方向的層疊壓電體42長度方向(安裝狀態(tài)下的T方向)上的一側(cè)端面上，該驅(qū)動件44配置在長度方向的端部位置上。
如圖8、9所示，振子保持器23具有Z方向的兩個折彎部23a、和T方向的兩個折彎部23b。此外，在兩面的折彎部23a上具有軸支承缺口23c，該軸支承缺口23c以支承軸46能夠轉(zhuǎn)動的方式嵌入支承軸46的帶臺階部46a。由于振子保持器23的折彎部23a、23b嵌合于用來安裝定子15的振子的R方向上的貫通孔部15b，所以振子保持器23被支承為R方向上能夠滑動，而不會向T方向和Z方向上松動。
彈性板22是在厚度方向能夠產(chǎn)生壓縮彈性變形的板狀部件，它插入層疊壓電體42與振子保持器23之間，防止振子41繞著支承軸46傾斜，但不妨礙振子41的振動。
如圖4、5所示，三組振子41安裝在定子15上，而且三組振子41以安裝在振子保持器23上的狀態(tài)分別從外圓周一側(cè)插入定子15的振子安裝用貫通孔部15b中，并且用施力用板簧24按壓振子保持器23的外表面。上述三組振子41配置在相對于定子15的軸心以120°的角度對定子15的圓周進行三等分的位置上(圖3)。
安裝在上述定子上的振子41通過振子保持器23保持在定子15上，而不會向Z方向、T方向松動。雖然振子41由振子保持器23能夠轉(zhuǎn)動地支承在支承軸的周圍，但是振子41的上面部分是隔著彈性板22由施力用板簧24的兩個壓緊部24a從該保持器23的外側(cè)壓緊。其作用力FO通過支承軸46傳遞給振子41。振子41的驅(qū)動件44抵接在轉(zhuǎn)子16的耐磨環(huán)17上，并由彈性板22限制其傾斜，從而驅(qū)動件44不傾斜而保持穩(wěn)定狀態(tài)。這樣，轉(zhuǎn)子16就相對于定子15產(chǎn)生了向光軸O方向的向心力。
另外，如上所述，振子41的支承軸46是沿著Z方向被支承的，兩個驅(qū)動件44是沿著T方向布置的。而且，驅(qū)動件44從定子15的內(nèi)圓周面向內(nèi)側(cè)凸出一點。該微小凸出量與每個滾珠21的微小凸出量大致相同。
另外，關于上述振子41的更詳細的結(jié)構(gòu)和作用，將在后面說明。
在聚焦驅(qū)動臂9被緊固的狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子16以有間隙的狀態(tài)插入固定框架2的后方外圓周部2d。而且，如上所述，組裝了振子41、振子保持器23、施力用板簧24、滾珠21等的定子15，從一Z側(cè)嵌入并緊固在轉(zhuǎn)子16后方的固定框架2的外圓周部2d。定子15與轉(zhuǎn)子16嵌合并通過滾珠21在徑向沒有間隙地自由轉(zhuǎn)動。此外，用貫穿螺釘通孔18a的螺釘51把轉(zhuǎn)子壓板18緊固在定子15的+Z側(cè)端面上，以限制轉(zhuǎn)子16和滾珠21在Z方向上的位置(見圖5、6)。聚焦驅(qū)動臂9用螺釘53緊固在轉(zhuǎn)子16的+Z側(cè)端面上，其前端嵌入第四組透鏡框架8的導向槽8a中并能自由滑動。
如上所述，在組裝在鏡頭筒1上的超聲波電機部40中，定子15緊固在固定框架2上。而轉(zhuǎn)子16在定子15的內(nèi)圓周部限制其Z方向的狀態(tài)下，能自由轉(zhuǎn)動地支承在固定框架2上，并通過軸承用滾珠21能夠自由轉(zhuǎn)動地支承在定子15上。安裝在定子15上的振子41的驅(qū)動件44受到施力用板簧24的作用力FO而抵接在轉(zhuǎn)子16一側(cè)的耐磨環(huán)17上。當振子41被驅(qū)動，而驅(qū)動件44進行橢圓振動時，轉(zhuǎn)子16被驅(qū)動并隔著抵接在驅(qū)動件44上的耐磨環(huán)17相對于定子15進行轉(zhuǎn)動。由于這種轉(zhuǎn)動，第四組透鏡框架8便被進行驅(qū)動，并借助于固定框架2的凸輪槽2b而沿著光軸O的方向進退。
在這里，參照圖10～16說明振子41的結(jié)構(gòu)和作用。圖10是從支承軸方向看到的把撓性印刷電路板48緊固在上述振子上的狀態(tài)的圖；圖11是沿圖10中的箭頭D方向的向視圖；圖12是從支承軸方向看到的把撓性印刷電路板48從圖10中的振子拆卸下來的狀態(tài)的圖；圖13是沿圖12中的箭頭E方向的向視圖；圖14是沿圖12中的箭頭F方向的向視圖；圖15是構(gòu)成上述振子的壓電元件部和絕緣板在燒結(jié)處理之前的分解立體圖；圖16是將上述振子的彎曲駐波振動與縱向振動的合成振動狀態(tài)放大表示的圖，表示振子從圖16(A)的彎曲狀態(tài)依次變形到圖16(B)的伸長狀態(tài)、圖16(C)的彎曲狀態(tài)、圖16(D)的收縮狀態(tài)的情況。
如圖12、15等所示，構(gòu)成上述超聲波電機部40的振子41具有下列部件層疊壓電體42，由多個兩種類型的壓電薄片42X、42Y和兩個絕緣板43A、43B構(gòu)成；由導電性銀膏構(gòu)成的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’；一根支承軸46；以及一對驅(qū)動件44。
兩種壓電薄片42X、42Y分別由厚度為100μm左右的矩形壓電元件構(gòu)成。在壓電薄片42X上，在分割成絕緣的四個區(qū)域中，配置著第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’，所述第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’的前面涂敷著厚度為10μm左右的銀—鈀合金。上述各內(nèi)部電極的上側(cè)端部一直延伸到壓電元件長度方向(T方向)的端面位置(見圖15)。
另一方面，在壓電元件42Y上，在分割成絕緣的四個區(qū)域中，配置了第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’，所述第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的前面涂敷著厚度為10μm左右的銀—鈀合金。上述內(nèi)部電極的下側(cè)端部一直延伸到壓電元件長度方向(T方向)的端面位置(見圖15)。
彼此相鄰的上述壓電薄片42X、42Y的第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc、42Xc’、42Xa’和第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd、42Yd’、42Yb’的形狀相同，但電極端部做成上下相反，在層疊起來時，矩形電極面布置在互相重疊的位置上。這樣進行配置內(nèi)部電極的兩種類型的壓電薄片42X、42Y交替地層疊40層左右。
如圖15所示，在層疊后的壓電元件的左側(cè)端面上，形成了內(nèi)部電極露出部(圖中未表示)，內(nèi)部電極露出部使第一內(nèi)部電極42Xa、42Xc和第二內(nèi)部電極42Yb、42Yd的端部以層疊狀態(tài)露出。在層疊后的壓電元件的右側(cè)端面上，形成了內(nèi)部電極露出部(圖中未表示)，內(nèi)部電極露出部使第一內(nèi)部電極42Xc’、42Xa’和第二內(nèi)部電極42Yd’、42Yb’的端部以層疊狀態(tài)露出。另外，在上述內(nèi)部電極露出部上，在兩個側(cè)面部分，分別形成了由導電性銀膏構(gòu)成的各四個獨立的外部電極，該外部電極與該內(nèi)部電極導通(圖13)。
在上述層疊起來的壓電元件的前后面，配置有與壓電薄片42X、42Y有相同矩形形狀的絕緣板43A、43B，由此形成了層疊壓電體42。在前面一側(cè)的絕緣板43A的表面上，形成了圖12中所示的由導電性銀膏構(gòu)成的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’。
上述絕緣板43A上的電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’分別與露出于每一片上述各層疊的壓電薄片兩側(cè)的、層疊狀態(tài)下的兩側(cè)面內(nèi)部電極電氣連接。即，第一內(nèi)部電極42Xa電連接在電極47a上。第二內(nèi)部電極42Xb電氣連接在電極47b上。第一內(nèi)部電極42Xc和第一內(nèi)部電極42Xc’電氣連接在電極47c上。第二內(nèi)部電極42Yd和第二內(nèi)部電極42Yd’電氣連接在電極47d上。第一內(nèi)部電極42Xa’電氣連接在電極47a’上。第二內(nèi)部電極42Yb’電氣連接在電極47b’上。
對層疊壓電體42進行燒結(jié)處理，并利用上述各電極進行極化，由此成為振子41，在該層疊壓電體42中，把絕緣板43A、43B重疊在以上述電極連接狀態(tài)層疊的壓電薄片42X、42Y上。
在振子41的R方向(與層疊方向正交的方向)的端面部分上，在T方向的端部位置粘接緊固著一對驅(qū)動件44。另外，該驅(qū)動件44是將鋁氧粉分散在高分子材料中而形成的。
還有，在振子41的大致中央部分，即，在振子的振動中性點，即成為波節(jié)的位置上，沿著層疊方向(Z方向)貫穿有通孔，在該通孔中粘接固定有用不銹鋼等材料制成并沿著Z方向貫穿的支承軸46(圖13)。
在設置于振子41的絕緣板43A上的每一個電極47a、47b、47c、47d、47a’、47b’上，以與各電極電連接的狀態(tài)安裝著具有接線圖的連接基板48。施加驅(qū)動電壓用的導線49便連接在上述接線圖上(圖10)。導線49通過印刷電路板50連接在振子驅(qū)動電路上。
另外，上述振子驅(qū)動電路具有振蕩電路部、移相電路部、驅(qū)動電路部等等，并通過驅(qū)動電路部將相位受到控制的驅(qū)動電壓施加在振子41上。
經(jīng)過導線49施加了驅(qū)動電壓的振子41便產(chǎn)生如圖16(A)、(B)、(C)、(D)所示的將彎曲駐波振動與縱向振動合成后的振動，在驅(qū)動件44的前端，產(chǎn)生相位錯移的橢圓振動(如圖10中所示的軌跡E1、E2的橢圓振動)。由于驅(qū)動件44的前端按壓被驅(qū)動體，即轉(zhuǎn)子16的耐磨環(huán)17，所以轉(zhuǎn)子16通過驅(qū)動件44被驅(qū)動而朝著橢圓振動的旋轉(zhuǎn)方向作相對旋轉(zhuǎn)。
在具有上述結(jié)構(gòu)的本實施方式的鏡頭筒1中，在進行聚焦驅(qū)動的情況下，當振子41由振子驅(qū)動電路來驅(qū)動，而驅(qū)動件44被驅(qū)動而沿著橢圓軌跡振動時，轉(zhuǎn)子16便被驅(qū)動而相對于定子15和固定框架2向任一方向轉(zhuǎn)動。由于上述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，第四組透鏡框架8便通過聚焦驅(qū)動臂9驅(qū)動而進行轉(zhuǎn)動并沿著固定框架2的凸輪槽2b移動到聚焦位置上。
按照組裝在上述實施方式的鏡頭筒1中的超聲波電機40，具有適合于作為摩擦損失少、電機效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動源的結(jié)構(gòu)。即，如上所述，把三個振子41配置在定子15圓周方向上的三等分位置上，而從三個方向朝向光軸O的施力板簧24的作用力FO作用在各振子41上。因此，各振子41的驅(qū)動件44均等地抵接在轉(zhuǎn)子16上，所以轉(zhuǎn)子16不會受到不平衡的力，并且，在不易產(chǎn)生因上述作用力FO所造成的摩擦損失的狀態(tài)下，該轉(zhuǎn)子16被驅(qū)動而進行旋轉(zhuǎn)。
此外，保持在振子保持器23上的振子41，毫不松動地嵌入用于安裝定子15的振子的貫通孔部15b中。因此，由于振子41以不松動的狀態(tài)被保持在Z方向和T方向上，而且被支承為僅在配置驅(qū)動件44的R方向上可移動，所以能以很高的精度驅(qū)動轉(zhuǎn)子16轉(zhuǎn)動。還有，因為在振子41與振子保持器23之間安裝有彈性板22，所以限制了振子41相對于轉(zhuǎn)子16的圓周面的傾斜，驅(qū)動動作很穩(wěn)定。
另外，在上述實施方式中，采用了把三個振子41配置在定子15的圓周方向的三等分位置上的結(jié)構(gòu)，但，并不是只限于這一種結(jié)構(gòu)，也可以把三個以上的振子配置在圓周方向上等分的位置上。還有，也可以采用這樣的結(jié)構(gòu)，即，在多個等分的位置的至少一個位置上配置振子，而在其他部位上配置由滾柱(roller)或滾珠等構(gòu)成的中間(介在)部件。此外，也可以用滾柱來代替在上述定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)中所使用的作為轉(zhuǎn)動體的滾珠21。
下面，參照圖17中的徑向支承機構(gòu)部分的放大斷面圖，說明上述實施方式中的超聲波電機40的定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)的變形例。
本變形例，只有滾珠的支承結(jié)構(gòu)與上述實施方式不同，上述滾株配置在定子·轉(zhuǎn)子徑向支承機構(gòu)中的定子與轉(zhuǎn)子之間的嵌合部上。即，如圖17所示，在定子15’的前面，可以安裝環(huán)狀的壓板18’，在定子15’與壓板18’的接合部，沿著圓周方向設有剪切面15g、18g。此外，在轉(zhuǎn)子16’一側(cè)，沿著圓周方向配置了與上述接合部相對的V形凹槽部16g。在滾動體，即軸承用滾珠21插入轉(zhuǎn)子16’的V形凹槽16g中的狀態(tài)下，將轉(zhuǎn)子16’插入定子15’的內(nèi)圓周部分。并且，用螺釘51把壓板18’緊固在定子15’的前面，則滾珠21處于由V形凹槽16g和剪切面15g、18g支承的狀態(tài)。另外，在圓周方向上配置了多個滾珠21，并用圖中未表示的保持架來保持它。
在上述組裝狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子16’被支承為在夾持滾珠21而使其能夠滾動的狀態(tài)下相對于定子15’能夠轉(zhuǎn)動，并且，由滾珠21限制了轉(zhuǎn)子16’相對于定子15’的在Z方向的位置。因此，就不需要用另外的部件來限制轉(zhuǎn)子16’在Z方向上的位置，在轉(zhuǎn)子16’的兩個端部上就能夠設置間隙。
按照本變形例，定子15’和轉(zhuǎn)子16’在旋轉(zhuǎn)負載較小的狀態(tài)下能夠進行相對轉(zhuǎn)動，而且，通過滾珠21進行轉(zhuǎn)子16’在Z方向(軸向)上的定位，所以不需要在外側(cè)對轉(zhuǎn)子16’在Z方向上的位置進行限制，從而能提供減小摩擦損失、更換效率高，且能以很高的精度驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的超聲波電機。
下面，參照圖18中的振子周圍的放大斷面圖，說明本發(fā)明的第二實施方式的超聲波電機。
本實施方式的超聲波電機40A與上述第一實施方式的用于鏡頭筒1中的超聲波電機40相比，主要是轉(zhuǎn)子的位置控制結(jié)構(gòu)不同。即，振子的驅(qū)動件所抵接的轉(zhuǎn)子16一側(cè)的耐磨環(huán)的斷面形狀不同，而其它結(jié)構(gòu)大致相同。
如圖18所示，在超聲波電機40A中，在緊固在轉(zhuǎn)子16外圓周部上的耐磨環(huán)17A的外圓周面上，設有嵌入驅(qū)動件44的圓周方向的凹部(槽部)17Aa。上述凹部17Aa在Z方向上的寬度做成嵌入驅(qū)動件44后不松動的寬度。因此，轉(zhuǎn)子16在Z方向上的位置由振子41的驅(qū)動件44控制。這樣，不需要用其它的部件來限制轉(zhuǎn)子16在Z方向上的位置，就能在轉(zhuǎn)子16的Z方向的兩個端部上設置間隙。另外，驅(qū)動件44的前端部也可以具有沿著凹部17Aa的圓周方向上的圓弧形狀。
按照本實施方式的超聲波電機40A，不需要在轉(zhuǎn)子外部設置Z方向的位置控制部，在簡化結(jié)構(gòu)的同時，由轉(zhuǎn)子側(cè)面部分上的Z方向位置控制部所造成的摩擦損失也沒有了，從而能提供效率很高的超聲波電機。
接著，參照圖19的振子周圍的放大斷面圖，說明上述第二實施方式的超聲波電機的轉(zhuǎn)子位置限制機構(gòu)的變形例。
本實施例的超聲波電機40A’與上述第二實施例的超聲波電機40A相比，不同之處在于，設在振子上的驅(qū)動件的前端形狀、以及上述驅(qū)動件所嵌入并抵接的耐磨環(huán)17A’的形狀。
如圖19所示，在本變形例的超聲波電機40A’中，振子41’的驅(qū)動件44’具有楔狀的前端。在緊固在轉(zhuǎn)子16的外圓周部上的耐磨環(huán)17A’的與驅(qū)動件44’抵接的部分上，設有與上述楔狀前端配合的圓周傾斜槽17Aa’。驅(qū)動件44’的楔狀前端不會松動地嵌入耐磨環(huán)17A’的圓周傾斜槽17Aa’中，并以規(guī)定的作用力抵接在其上。在振子41’被驅(qū)動的情況下，因驅(qū)動件44’的橢圓振動所產(chǎn)生的驅(qū)動力，通過圓周傾斜槽17Aa’傳遞給轉(zhuǎn)子16一側(cè)。
按照本變形例的超聲波電機40A’，能達到與上述第二實施方式的情況同樣的效果。
按照本發(fā)明的超聲波電機可用作摩擦損失小，且電機效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動源。
權(quán)利要求
1.一種超聲波電機，其特征在于，它具有下列部件至少一個振子，其激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動；旋轉(zhuǎn)體，受到配置于圓周上的規(guī)定部位的上述振子的橢圓振動的作用，而能相對于上述振子繞著旋轉(zhuǎn)中心軸線進行旋轉(zhuǎn)；支承部件，限制上述振子沿著上述旋轉(zhuǎn)中心軸線方向和向圓周方向的移動，同時又能支承上述振子，使其朝向上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線自由移動；施力部件，設置在上述支承部件上，對上述振子施加朝向上述旋轉(zhuǎn)體的上述旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的作用力，以使朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線能夠自由移動的上述振子處于始終與上述旋轉(zhuǎn)體的外圓周接觸的狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波電機，其特征在于，具有壓緊部件，其與上述支承部件一起在軸向上夾持上述旋轉(zhuǎn)體，以限制上述旋轉(zhuǎn)體的軸向位置。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波電機，其特征在于，上述振子與上述旋轉(zhuǎn)體的接觸部分形成為，將上述旋轉(zhuǎn)體的軸向位置限制在規(guī)定位置上。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲波電機，其特征在于，上述振子與上述旋轉(zhuǎn)體的接觸部的前端形成楔形或者圓弧形，另外，上述旋轉(zhuǎn)體形成有與上述振子的接觸部前端大致嵌合的凹形部分。
5.如權(quán)利要求1所述的超聲波電機，其特征在于，具有多個轉(zhuǎn)動體，上述轉(zhuǎn)動體沿著圓周配置，并且在朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線的徑向上的上述支承部件和上述旋轉(zhuǎn)體之間與雙方接觸，而且上述轉(zhuǎn)動體減小上述旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動摩擦力。
6.如權(quán)利要求1所述的超聲波電機，其特征在于，上述振子被支承為能繞著大致平行于上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的軸線轉(zhuǎn)動。
7.如權(quán)利要求1所述的超聲波電機，其特征在于，上述旋轉(zhuǎn)體相對于上述支承部件產(chǎn)生朝向中心軸線方向的向心力，而且，朝向中心軸線方向的位置受到限制。
8.如權(quán)利要求7所述的超聲波電機，其特征在于，具有多個轉(zhuǎn)動體，上述轉(zhuǎn)動體沿著圓周布置，并且在朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸的徑向上的上述支承部件和上述旋轉(zhuǎn)體之間與雙方接觸。
9.一種超聲波電機，其特征在于，具有下列部件至少一個振子，其激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動；旋轉(zhuǎn)體，受到配置于圓周上的規(guī)定部位的上述振子的橢圓振動的作用，能相對于上述振子繞著旋轉(zhuǎn)中心軸線旋轉(zhuǎn)；振子保持器，在合成而構(gòu)成的橢圓振動的中性點，即波節(jié)部分支承上述振子，使上述振子能繞著大致垂直和平行于上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的軸線自由轉(zhuǎn)動；支承部件，支承并限制上述振子保持器的位置，使其能向上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向移動；施力部件，設置在上述支承部件上并對上述振子施加朝向上述旋轉(zhuǎn)體的上述旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的作用力，以使朝向上述旋轉(zhuǎn)中心軸線自由移動的上述振子處于始終與上述旋轉(zhuǎn)體的外圓周接觸的狀態(tài)。
10.如權(quán)利要求9所述的超聲波電機，其特征在于，上述振子被支承為只能繞著橢圓振動的中性點，即波節(jié)部分的上述軸線自由轉(zhuǎn)動。
11.如權(quán)利要求9所述的超聲波電機，其特征在于，具有彈性體，其被夾持在向著上述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線方向的上述振子保持器與上述振子之間的間隙中，以限制上述振子繞著軸線的轉(zhuǎn)動，而不影響因合成而構(gòu)成的橢圓振動。
12.如權(quán)利要求1或9所述的超聲波電機，其特征在于，上述振子在上述旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上以大致相等的間隔配置了多個。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種摩擦損失小且電機效率高的旋轉(zhuǎn)體的驅(qū)動源，即超聲波電機。本發(fā)明的超聲波電機(40)具有下列部件環(huán)狀的定子(15)；轉(zhuǎn)子(16)；具有長方體的層疊壓電體、支承軸、驅(qū)動件的三組振子(41)；隔著彈性板(22)保持振子(41)的保持器(23)；對該保持器施力的施力板簧(24)，在用施力板簧(24)對保持器的背面部施力的狀態(tài)下，具有振子(41)的保持器(23)插入配置在振子安裝孔(15b)中，該振子安裝孔(15b)配置在定子(15)的外圓周的三等分位置上。振子(41)的驅(qū)動件借助于施力板簧(24)的作用力抵接在耐磨環(huán)(17)上，該耐磨環(huán)(17)緊固于定子(15)的內(nèi)圓周一側(cè)的轉(zhuǎn)子外圓周上。當振子(41)被驅(qū)動，驅(qū)動件(44)激勵起由彎曲駐波振動與縱向振動的合成而形成的橢圓運動時，驅(qū)動轉(zhuǎn)子(16)就被驅(qū)動而相對于定子(15)進行轉(zhuǎn)動。
文檔編號H01L41/08GK1697298SQ20051006909
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月13日
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