振动波马达及光学设备的利记博彩app

文档序号:20922336 发布日期:2020-05-29 14:18
振动波马达及光学设备的利记博彩app

本申请主张在2017年10月18日提出申请的日本申请即日本特愿2017-202118的优先权,通过参照其内容而并入本申请中。

本发明涉及振动波马达及光学设备。



背景技术:

振动波马达利用压电体的伸缩而在弹性体的驱动面产生行进性振动波(以下,简称为行进波)(参照下述专利文献1)。此种振动波马达的振子通常具有机电转换元件(以下,称为压电体)、及弹性体。以前,压电体通常包含通称为pzt(plumbumzirconatetitanate)的锆钛酸铅的材料,但近年来,出于环境问题而研究无铅的材料,且对将其向振动波马达的搭载进行研究。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特公平1-17354号公报



技术实现要素:

成为本申请中所揭示的技术的一方面的振动波马达具有:通过电压的施加而位移的元件;以及圆环状的弹性体,其具有与上述元件接触的底面及具有沟槽的驱动面,且通过因上述元件的位移而在上述驱动面产生了的振动波来驱动动子(移动件),上述元件的密度为4.2~6.0×103kg/m3,并且在将上述沟槽的深度设为t、将从上述沟槽的底部至上述底面为止的距离设为b、且将上述弹性体的直径方向的宽度设为w时,[(t/b)÷w]的值为0.84~1.94的范围。

成为本申请中所揭示的技术的其他方面的振动波马达具有:通过电压的施加而位移的元件;以及圆环状的弹性体,其具有与上述元件接触的底面及具有沟槽的驱动面,且通过因上述元件的位移而在上述驱动面产生了的振动波来驱动动子,并且在将上述沟槽的深度设为t、将从上述沟槽的底部至上述底面为止的距离设为b、且将上述弹性体的直径方向的宽度设为w时,[(t/b)÷w]的值为0.84~1.94的范围。

成为本申请中所揭示的技术的一方面的光学设备是通过振动波马达来驱动光学构件的光学设备,并且上述振动波马达具有:通过电压的施加而位移的元件;以及圆环状的弹性体,其具有与上述元件接触的底面及具有沟槽的驱动面,且通过因上述元件的位移而在上述驱动面产生了的振动波来驱动动子,上述元件的密度为4.2~6.0×103kg/m3,在将上述沟槽的深度设为t、将从上述沟槽的底部至上述底面为止的距离设为b、且将上述弹性体的直径方向的宽度设为w时,[(t/b)÷w]的值为0.84~1.94的范围。

成为本申请中所揭示的技术的其他方面的光学设备是通过振动波马达来驱动光学构件的光学设备,并且上述振动波马达具有:通过电压的施加而位移的元件;以及圆环状的弹性体,其具有与上述元件接触的底面及具有沟槽的驱动面,且通过因上述元件的位移而在上述驱动面产生了的振动波来驱动动子,并且在将上述沟槽的深度设为t、将从上述沟槽的底部至上述底面为止的距离设为b、且将上述弹性体的直径方向的宽度设为w时,[(t/b)÷w]的值为0.84~1.94的范围。

附图说明

图1是具有具备振动波马达的透镜镜筒的相机的概略剖面图。

图2是振子及动子的一部分欠缺的立体图。

图3是表示压电体的说明图。

图4是表示驱动电路的框(block)构成例的说明图。

图5是表示为振动波马达的振子的等效电路的说明图。

图6是表示cae分析结果的图表。

图7是表示与驱动电压相应的[(t/b)÷w]值的测定结果的图表。

图8是表示由振动波引起的振子的突起部的举动的说明图。

图9是表示振动波马达的驱动顺序(序列,sequence)例的说明图。

具体实施方式

<相机的概略构成例>

图1是具有具备振动波马达的透镜镜筒的相机的概略剖面图。相机100是可拍摄静态图像及动态图像的光学设备,是在具有拍摄元件和/或图像处理部的相机主体1自由地拆装作为拍摄光学系统的透镜镜筒20的构成。此外,相机100亦可为相机主体1与透镜镜筒20一体型的拍摄装置。

透镜镜筒20具有:外侧固定筒31、内侧固定筒32、及振动波马达10。外侧固定筒31例如为圆筒形状,且覆盖透镜镜筒20的外周部。外侧固定筒31具有从其内周面朝向光轴oa而突出的突出片31a。突出片31a支持内侧固定筒32。内侧固定筒32例如为圆筒形状,较外侧固定筒31而言设置在内周侧。振动波马达10设置在外侧固定筒31与内侧固定筒32之间。

在内侧固定筒32上,从被摄物侧起,第1透镜群l1、第2透镜群l2、第3透镜群l3、第4透镜群l4配置在同一光轴oa上。第3透镜群l3是保持于圆环状的af(autofocus,自动对焦)环34的af透镜。第1透镜群l1、第2透镜群l2及第4透镜群l4固定于内侧固定筒32。第3透镜群l3构成为:通过af环34移动,可相对于内侧固定筒32而在光轴oa的方向(以下称为光轴方向)上移动。

振动波马达10具有振子11、动子15、加压构件18等,例如将振子11设为定子(stator),将动子15设为旋转驱动的转子(rotor)。

振子11为圆环状的构件,具有弹性体12、及压电体13。弹性体12与压电体13接合。弹性体12产生行进波。此处,作为一例,行进波设为9波的行进波。弹性体12具有共振尖锐度大的金属材料。弹性体12的形状为圆环形状。

压电体13是通过电压的施加而位移的元件,具体而言,例如为将电能转换为机械能的压电元件或电伸缩元件等机电转换元件。压电体13通常包含通称为pzt的锆钛酸铅的材料,但并不限定于pzt,亦可使用其他材料。

例如,压电体13亦可包含作为无铅(lead-free)材料的铌酸钾钠、铌酸钾、铌酸钠、钛酸钡、钛酸铋钠、钛酸铋钾等。此外,关于振子11的详情,使用图2在下文中进行说明。

在压电体13与弹性体12接合侧的相反侧,配置有无纺布16、加压板17、加压构件18。无纺布16例如由毛毡所构成。无纺布16为振动传递防止构件,其用以使来自振子11的振动不会传递至加压板17、加压构件18。

加压板17以接受加压构件18的加压的方式所构成。加压构件18具有例如盘形弹簧,对于加压板17产生加压力。加压构件18除盘形弹簧之外,亦可为螺旋弹簧或波形弹簧。按压环19为圆环状的构件,通过固定于固定构件14,而保持加压构件18。

动子15例如为由铝等轻金属构成的圆环状的构件。动子15在其一端具有与弹性体12接触而滑动的滑动面15a。对于滑动面15a,进行用以提高耐磨耗性的滑动材料等的表面处理。

在动子15的另一端侧配置有振动吸收构件23。振动吸收构件23包含例如橡胶等弹性构件,吸收动子15的纵方向的振动。在振动吸收构件23的与动子15接触侧相反的一侧,配置有输出传递构件24。

输出传递构件24通过设置于固定构件14的轴承25,来限制动子15的加压方向pd及直径方向dd的位置偏移。

输出传递构件24具有突起部24a。突起部24a嵌合于与凸轮环36连接的叉杆35。凸轮环36为圆环状的构件,与输出传递构件24的旋转同时旋转。

在凸轮环36,相对于其圆周方向而倾斜地(螺旋状地)形成有键槽37。另外,在af环34的外周侧设置有固定销38。固定销38嵌合在键槽37中。由此,通过凸轮环36旋转驱动,af环34在光轴oa上的第3透镜群l3的前进方向(朝向被摄物侧的方向;以下表述为oa+)上驱动,且在光轴oa上的所需位置停止。此外,将光轴oa上的第3透镜群l3的后退方向(朝向相机主体1侧的方向)表述为“oa-”。

固定构件14通过螺钉(未图示)而固定按压环19。通过将按压环19安装于固定构件14,可将从输出传递构件24至动子15、振子11、加压构件18为止构成为一个马达单元。

驱动电路40固定于突出片31a。驱动电路40以将振动波马达10旋转驱动的方式来控制。驱动电路40通过信号线21而与压电体13电连接,对压电体13供给电压信号。

<振子11及动子15的概略构成例>

图2是振子11及动子15的一部分欠缺的立体图。如上所述,振子11由弹性体12及压电体13构成。弹性体12在与压电体13的接合面12d的相反侧具有驱动面12a。对于驱动面12a进行润滑性的表面处理。

驱动面12a与动子15的滑动面15a加压接触,使动子15旋转驱动。在驱动面12a形成沟槽12c。另外,弹性体12以夹着沟槽12c的方式具有多个突起部12b。换言之,在相邻的突起部12b之间形成沟槽12c。突起部12b的前端面为驱动面12a。

振动波马达10使用通过压电体13的激振而在驱动面12a产生的驱动力来驱动动子15,由此,驱动第3透镜群l3。在弹性体12形成沟槽12c的原因在于:使振子11的光轴方向的宽度中的行进波的中立面800尽可能地接近压电体13侧,由此,使驱动面12a上的行进波的振幅放大。

弹性体12中,将从压电体13所接触的接合面12d直至与动子15的滑动面15a加压接触的驱动面12a为止的范围中的、无突起部12b的部分,称为基底部12e。即,弹性体12由基底部12e以及在基底部12e上排列在圆周方向上的突起部12b构成,且在相邻的突起部12b之间形成沟槽12c,成为梳齿状。

此外,b为基底部12e的厚度。c为压电体13的光轴方向的厚度。t为设置在相邻的突起部12b之间的沟槽12c的深度,换言之,为突起部12b的光轴方向的长度。w为弹性体12的直径方向dd的宽度。

动子15具有与驱动面12a加压接触的滑动面15a。另外,动子15在动子15的滑动面15a的相反侧,具有与输出传递构件24接合的接合面15b。

<压电体13>

图3是表示压电体13的说明图。(a)表示与弹性体12的接合面12d接合的圆环状的第一面13a,(b)表示作为弹性体12的第一面13a的背面的、与无纺布16接触的圆环状的第二面13b。

压电体13沿着圆周方向而分离为2个相(a相、b相)。各相中,排列有每隔行进波的1/2波长而分极成为交替的要素,在a相与b相之间设置有1/4波长程度的间隔。

(a)中,在第一面13a,a相中,沿着第一面13a的圆周方向而设置有多个(本例中为8个)第一电极131a,b相中,沿着第一面13a的圆周方向而设置有多个(本例中为8个)第二电极131b。尤其,将多个第一电极131a的一端的第一电极131a表述为第一电极131a1,将另一端的第一电极131a表述为第一电极131a2。同样,将多个第二电极131b的一端的第二电极131b表述为第二电极131b1,将另一端的第二电极131b表述为第二电极131b2。

第一面13a在第一电极131a1与第二电极131b1之间,具有行进波的1/4波长程度的第三电极131c,且在第一电极131a2与第二电极131b2之间,具有行进波的3/4波长程度的第四电极131d。这些电极131a、131b、131c、131d在相邻的电极131a、131b、131c、131d间,沿着圆周方向而分别交替地分极为正极(+)与负极(-)。

(b)中,在第二面13b,在a相的背面侧具有第一电极132a,且在b相的背面侧具有第二电极132b。另外,在第二面13b,在行进波的1/4波长程度的第三电极131c的背面侧具有行进波的1/4波长程度的第三电极132c,且在行进波的3/4波长程度的第四电极131d的背面侧,具有行进波的3/4波长程度的第四电极132d。

若对第一电极132a施加驱动电压,则驱动电压传输至a相,若对第二电极132b施加驱动电压,则传输b相的驱动电压。行进波的1/4波长程度的第三电极132c利用导电涂料而短路至弹性体12,进行接地(gnd)。

<驱动电路40的框构成例>

图4是表示驱动电路40的框构成例的说明图。驱动电路40对振动波马达10赋予反复变动的驱动信号。驱动电路40具有振荡部60、移相部62、放大部64、振动波马达10、旋转检测部66、及控制部68。

振荡部60通过控制部68的指令而生成所需频率的驱动信号,输出至移相部62。移相部62将通过振荡部60而生成的驱动信号分离为相位不同的2个驱动信号。放大部64将由移相部62所分离的2个驱动信号分别升压至所需电压。来自放大部64的驱动信号传输至振动波马达10,通过该驱动信号的施加而在振子11中产生行进波,来驱动动子15。

旋转检测部66由例如光学式编码器或磁性编码器构成,检测通过动子15的驱动而驱动的凸轮环36的位置、速度,将检测值(检测位置及检测速度)作为电信号(检测信号)而传输至控制部68。

控制部68基于来自透镜镜筒20内或者相机主体1的处理器70的驱动指令,来控制振动波马达10的驱动。控制部68接收来自旋转检测部66的检测信号,且基于该检测值,来算出表示凸轮环36的目标位置以及移动速度的信息。

而且,控制部68以将凸轮环36定位在上述目标位置的方式,控制来自振荡部60的振荡信号的频率。控制部68在凸轮环36的向旋转方向的正转反转的切换时,将移相部62的相位差变更为90度或负90度。

<振动波马达10的动作例>

接着,对实施方式的振动波马达10的动作进行说明。若由控制部68发出驱动指令,则振荡部60产生驱动信号,且输出至移相部62。驱动信号通过移相部62而分割为90度相位的不同的2个驱动信号,且由放大部64而放大至所需电压。

经放大的驱动信号施加至振动波马达10的压电体13,压电体13被激振。通过该激振,而在弹性体12产生9次弯曲振动。压电体13分成a相与b相,驱动信号分别施加于a相及b相。由a相产生的9次弯曲振动与由b相产生的9次弯曲振动成为位置性的相位偏移1/4波长,另外,施加于a相的驱动信号与施加于b相的驱动信号偏移90度相位,因此2个弯曲振动合成而成为9波的行进波。

在行进波的波峰产生椭圆运动。因此,与驱动面12a加压接触的动子15通过该椭圆运动而摩擦性地被驱动。在通过动子15的驱动而被驱动的凸轮环36配置有旋转检测部66,从其中产生电脉冲,作为检测信号而传输至控制部68。控制部68可基于该检测信号而获得凸轮环36的目前位置及目前速度。

上述振动波马达10中,考虑到环境问题,使用无铅材作为压电体13。但是,根据本发明者等人的锐意研究的结果可知,在将无铅的压电体13搭载于振动波马达10时,难以获得与同一条件下的pzt(锆钛酸铅)的压电体同样的驱动性能。

为查明其原因,而使用cae(computeraidedengineering,计算机辅助工程)分析等来研究,结果判明无铅的压电体13与pzt的密度不同。关于无铅的压电体13的密度,例如在铌系材料时为4.2~4.7×103[kg/m3],在钛酸钡系材料时为5.5~6.0×103kg/m3

与此相对,pzt为7.7~7.8×103[kg/m3]。即,与pzt相比较,无铅的压电体13的密度小百分之二十几至百分之四十几。确认因上述原因而无法获得将无铅的压电体13与弹性体12接合所得到的振子11中的振动特性。

<等效电路>

图5是表示振动波马达10的振子11的等效电路的说明图。(a)表示等效电路,(b)表示机械性品质因数qm的计算式。(a)中,lm表示等效电感,cm表示等效电容,r表示共振电阻,cd表示压电体13的静电电容。lm、cm的值影响振子11的共振特性。(b)的机械性品质因数qm为表示共振特性的尺度,该qm值越大,表示共振特性越良好。lm值越大,机械性品质系数qm越大。

以下所示的表1是在将各材料形成为压电体13时通过cae分析来算出lm值、cm值而得的值。此处,压电体13的模型以如下方式构成。

外径:62[mm]

内径:55[mm]

振子11的厚度:4.22[mm]

设置在驱动面12a侧的沟槽12c的数量:48个

沟槽12c的深度:1.92[mm]

[表1]

如表1所示,相对于pzt的lm值为0.341,钛酸钡系的lm值为0.325,铌酸系的lm值为0.313。即,密度越小,lm值越小。在将无铅的压电体13组装入振子11中时,与组装了pzt的压电体的情形相比,lm值变小。

即,较组装了pzt的压电体的情形而言,在组装了无铅的压电体13时的机械性品质因数qm变小。因此可知,与组装了pzt的压电体13的情形相比,在组装了无铅的压电体13时,难以获得所需的共振特性。

另外,振动波马达10是利用共振的原理,因此若振子11中未获得所需的振动特性,则难以获得组合有动子15的状态下的驱动性能。因此,使用无铅的压电体13的振子11中,存在难以获得所需的驱动性能的倾向。

因此,为提高使用了无铅的压电体13的振子11的共振特性,而调查lm值提高的振子11的尺寸的倾向。此处,将设置在弹性体12的相邻的突起部12b之间的沟槽12c的深度设为t、将从沟槽12c的底部直至与压电体13接合的接合面12d为止的基底部12e的厚度设为b、将弹性体12的直径方向dd的宽度设为w、且将振子11中产生的行进波的波长设为λ。

<cae分析结果例>

图6是表示cae分析结果的图表。(a)是表示cae分析结果的图表,(b)表示振子11的尺寸。具体而言,例如,图6表示在

t值:1.9~2.8、

b值:1.0~1.9、

w值:2.4~4.5的范围内分别变化,通过cae分析来算出了lm值的结果。根据该算出结果可知,计算结果、[(t/b)÷w]的值及lm值存在相关关系。具体而言,例如,t值越大则lm值成为越大的值,b值越小则lm值成为越大的值,另外,存在w值越小则lm值成为越大的值的倾向,且存在λ值越大则lm值成为越大的值的倾向。

因此,在利用密度小于pzt的铌系材料(4.2~4.7×103[kg/m3])且改变[(t/b)÷w]值时,通过cae分析而算出在各压电体13的材料下振子11的lm值成为怎样的值。将其算出结果示在表2中。

[表2]

此外,表2示出在

t值:1.9~3.5

b值:1.0~2.9

w值:2.4~4.5的范围内分别变化,算出[(t/b)÷w]值成为0.51、0.84、1.02、1.94时的lm值的结果。4.2~4.7×103[kg/m3]的范围是一般的铌系压电材料的密度的范围,故而根据其上限密度值及下限密度值来实施cae分析。

依据表2可知,密度越小则lm值越小,另一方面,若增大[(t/b)÷w]值,则获得较搭载有pzt的振子11而言更大的值。然而,由于亦考虑到增大[(t/b)÷w]值时的弊端,故而本发明者等人试制搭载有铌系材料的振子,来调查作为振动波马达10的共振特性。

压电体13的材料以铌酸钾钠为主成分,弹性体12设为不锈钢,试制12种将弹性体12的t、b值及直径方向dd的宽度w改变的振子11,对在12种振子11的各试制品中可驱动的驱动信号的电压(驱动电压)进行调查。

试制品在

t值:1.5~2.0

b值:0.35~0.75

w值:2.4~2.7的范围内制成。另外,试制品的压电体13的密度为4.4×103[kg/m3]。

认为:可驱动的驱动信号的电压越低,则振动波马达10的实机中的共振特性越良好,且驱动信号的电压越高,则振动波马达10的实机中的共振特性越不良。将测定的结果示在图7中。

<[(t/b)÷w]值的测定结果例>

图7是表示与驱动电压相应的[(t/b)÷w]值的测定结果的图表。在[(t/b)÷w]值为0.82时,即便赋予100[v]的驱动电压,振动波马达10亦不起动。

另一方面可知,在[(t/b)÷w]值为0.84~1.94的范围内,通过100[v]以下的适当的驱动电压,振动波马达10可驱动。

另外,在[(t/b)÷w]值为2.29时,振动波马达10驱动,但动子15的旋转状态为稍微不稳定的状态。

如上所述,越增大[(t/b)÷w]值,则振子11的lm值越大,qm值越提高。另一方面,存在振子11的机电耦合系数kvn变小的情形,产生从电能向机械能的转换效率变差的弊端。

在将[(t/b)÷w]值设为2.29时,产生该弊端,认为动子15的旋转状态成为稍微不稳定。基于以上的研究结果,实施例1的振动波马达10设为下述构成。

[实施例1]

压电体13包含铌酸钾钠。具体而言,例如,压电体13以铌酸钾钠为主成分(例如90%),且将其余设为锂、锑等材料。另外,将压电体13的密度设为4.2~4.7×103[kg/m3]。

另外,弹性体12中使用不锈钢,且将[(t/b)÷w]值的范围设为0.84~1.94。通过设为此种构成,即便压电体13的密度变得比以pzt为主成分的情形时小,亦可作为振子11而确保共振特性,且可确保组合有动子15的状态下的驱动性能。

具体而言,例如在[(t/b)÷w]值为0.84时,通过cae分析而得的计算结果中,振子11的lm值成为约0.65,另外,在[(t/b)÷w]值为1.94时,振子11的lm值成为约1.4。

上述实施例中,虽将[(t/b)÷w]值设为0.84~1.94,但就进一步降低驱动电压的观点而言,较佳为0.90~1.94,进而佳为1.01~1.94,更佳为1.01~1.71。

[实施例2]

实施例2表示对于实施例1改变压电体13的材料的例。具体而言,例如,压电体13设为以钛酸钡为主成分的材料,且将其密度设为5.5~6.0×103[kg/m3]。另外,弹性体12中使用不锈钢,且将[(t/b)÷w]值的范围设为0.84~1.94。

如表1所示,在将压电体13设为钛酸钡时,压电体13的密度亦比以pzt为主成分的情形时小,因此振子11的lm值下降,无法获得作为振子11而充分的共振特性。即便在该状态下组合有动子15,亦无法获得驱动性能。

因此,实施例2中,试着改变[(t/b)÷w]值,通过cae分析而算出振子11的lm值。将该算出结果示在表3中。

[表3]

表3示出:在压电体13的密度为5.5×103[kg/m3]及6.0×103[kg/m3]时,算出将[(t/b)÷w]值变更为0.51、0.84、1.2、1.94时的各振子11的lm值的结果。

压电体13的密度为5.5~6.0×103[kg/m3]的范围是一般的钛酸钡系压电材料的密度的范围,因此根据其上限密度值及下限密度值来实施了cae分析。此外,在

t值:1.9~3.5

b值:1.0~2.9

w值:2.4~4.5的范围内进行了cae分析。此外,振子11中产生的行进波的波长λ设为λ=20.4。

在压电体13为钛酸钡的情形时,当[(t/b)÷w]值为0.84时,lm值为约0.65,当[(t/b)÷w]值为1.94时,振子11的lm值成为约1.4。在作为压电体13的密度为5.5~6.0×103[kg/m3]的材料的钛酸钡中,关于[(t/b)÷w]值与lm值的关系,亦成为与作为压电体13的密度为4.2~4.7×103[kg/m3]的材料的铌酸系(参照表2)大致相同的值。因此,认为[(t/b)÷w]值的适当范围为0.84~1.94。

压电体13的材料为表2中所示的铌酸系(密度:4.2~4.7×103[kg/m3])的lm值、压电体13的材料为表3中所示的钛酸钡系(密度:5.5~6.0×103[kg/m3])的lm值,均在[(t/b)÷w]值为0.84~1.94的范围内成为同样的关系。因此认为:在压电体13的密度4.2~6.0×103[kg/m3]下,[(t/b)÷w]值0.84~1.94为适当的范围。

上述实施例中,虽将[(t/b)÷w]值设为0.84~1.94,但就进一步降低驱动电压的观点而言,较佳为0.90~1.94,进而佳为1.01~1.94,更佳为1.01~1.71。

[实施例3]

对实施例3进行说明。实施例1及实施例2中示出:以在搭载有无铅的压电体13时增大等效电路的lm值的方式来决定[(t/b)÷w]值的范围,但存在该值成为较搭载有pzt作为压电体13时更大的值的倾向。

为增大[(t/b)÷w]值,有如下两种方法:

(1)增大t/b值;或者

(2)减小w值;

两种方法均在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态时等产生振动波马达10无法驱动的情形。使用图8,对其原因进行说明。

<突起部12b的举动例>

图8是表示由振动波引起的振子11的突起部12b的举动的说明图。(a)表示t/b值小于(b)的情形(沟槽12c的深度浅)时的由振动波引起的振子11的突起部12b的举动。(b)表示t/b值大于(a)的情形(沟槽12c的深度深)时的由振动波引起的振子11的突起部12b的举动。(c)表示w值小于(a)时的由振动波引起的振子11的突起部12b的举动。

(1)增大t/b值的情形

在产生有振子11的行进波时,在将基底部12e的厚度与压电体13的厚度合并而得到的部分产生变形(即,在突起部12b不存在的状态下,在弹性体12产生弯曲变形)。

弯曲了的弹性体12的中立面800存在于弹性体12的沟槽12c的沟槽底至接合面12d之间。而且,突起部12b通过在将基底部12e的厚度b与压电体13的厚度c合并而得到的部分所产生的弯曲振动,而在驱动方向(弹性体12的圆周方向)上摇动。

在如(a)那样地t/b小时,突起部12b的前端面(驱动面12a)的向驱动方向的运动小,在如(b)那样地t/b大时,向驱动方向的运动变大。此处,估算该运动的速度。将在将基底部12e的厚度b与压电体13的厚度c合并而得到的部分所产生的向动子15的驱动方向的运动设为((b+c)/2)。

((b+c)/2)为将基底部12e的厚度b与压电体13的厚度c合并而得到的距离的一半,即,从压电体13的与无纺布16接合的第二面13b至中立面800为止的距离。在该情形时,在驱动面12a,产生向动子15的(t+(b+c)/2)/((b+c)/2)倍的驱动方向的运动。例如,若增大t,则驱动面12a的摇动相应地增大。

另外,若与基底部12e的厚度b相比,则压电体13的厚度c小至几分之一以下,因此,上述式(t+(b+c)/2)/((b+c)/2)可与(t+b/2)/(b/2)近似。

在t/b大时,向驱动方向的运动大,因此由动子15对驱动面12a施加的力变大。例如,若向驱动方向的弹性体12的运动的位移成为2倍,则动子15的速度及加速度亦成为2倍。在欲使接触驱动面12a的动子15移动时,对驱动面12a施加2倍的力(负荷)。由此,在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态时等,产生振动波马达10无法驱动的情形。

(2)减小w值的情形

产生有振子11的行进波时的突起部12b如上所述,通过在将基底部12e的厚度b与压电体13的厚度c合并而得到的部分所产生的弯曲振动,而在驱动方向(弹性体12的圆周方向)上摇动。

在外内径宽度w小时,即,外内径宽度w狭窄时,与w宽的情形相比较,振子11的突起部12b的质量小。因此,由于质量小,故而突起部12b的向驱动方向的惯性力小,相对于由动子15对驱动面12a施加的驱动方向的力而言的可驱动的阻力的范围减小。

例如,若外内径宽度w成为1/2倍,则突起部12b的质量成为1/2倍。在欲使接触驱动面12a的动子15移动时,相对于来自驱动面12a的力(负荷)而言的可驱动的阻力的范围成为1/2倍。由此,在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态时等,产生振动波马达10无法驱动的情形。

根据上述考察,在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态时等,(1)t/b值大的情形以及(2)w小的情形的由动子15对驱动面12a施加的力变大。

即,[(t/b)÷w]的值成为越大的数值,则在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态时等由动子15对驱动面12a施加的力越大,振动波马达10越难以起动。

另外,依据上述考察,

(1)若t/b值增大,则由动子15对驱动面12a施加的力与该值大致成比例地增大。另一方面,

(2)若w减小,则由动子15对驱动面12a施加的力与该值大致成半比例地增大。基于该考察结果,对起动振动波马达10的方法进行研究。

<振动波马达10的驱动顺序例>

图9是表示振动波马达10的驱动顺序例的说明图。图9中,示出振动波马达10的驱动频率的时间性变化、振动波马达10的驱动电压的时间性变化、2个驱动信号的相位差的时间性变化、振动波马达10的旋转速度的时间性变化。

在不存在来自控制部68的驱动指令的状态(t0)下,成为

驱动频率:fs0

驱动电压:电压v0(=0[v])

a相与b相的相位差:0度。

若由控制部68赋予驱动指令(t1),则设定为:

驱动频率:fs0

驱动电压:电压v1

a相与b相的相位差:90度(反转驱动时为-90度)。

此时,旋转速度=0(旋转速度0)。

缓缓地降低驱动频率,在t2时的频率成为f0时,动子15被旋转驱动。

在t4时,频率变为flow,旋转速度达到目标速度rev1。

实施例3中,与[(t/b)÷w]值相应地,扫描频率时延长相对于频率的变化而言的时间。具体而言,例如,使得flow-fs0的频率差与t4-t2的时间差(以下称为上升时间)存在关系。

在[(t/b)÷w]值小时,缩短上升时间(t4-t2)。

在[(t/b)÷w]值大时,延长上升时间(t4-t2)。

其通过增大上升时间(t4-t2),而减少对起动时的振动波马达10的振子11施加的来自动子15的反作用力。

在搭载有pzt的振动波马达10时,[(t/b)÷w]为0.51,起动时的频率扫描的频率变化率设为1[khz/msec]左右。

在[(t/b)÷w]值为0.84~1.02的范围时,相对于[(t/b)÷w]=0.51,驱动面12a的向驱动方向的运动增加约1.6~2倍左右。因此,若将上升时间(t4-t2)设为2倍,即,将频率扫描的频率变化率设为其1/2左右例如0.5[khz/msec],则对振动波马达10的负担成为与pzt搭载时的[(t/b)÷w]:0.51相同的程度或其以下。

另外,在[(t/b)÷w]值为1.02~1.94的范围时,相对于[(t/b)÷w]=0.51,驱动面12a的向驱动方向的运动增加约2~3.8倍左右。因此,若将上升时间(t4-t2)设为4倍,即,将频率扫描的频率变化率设为其1/4左右例如0.25[khz/msec],则对振动波马达10的负担成为与pzt搭载时的[(t/b)÷w]:0.51相同的程度或其以下。

通过相应于[(t/b)÷w]值而使频率的变化量变化,则在成为如振动波马达10的起动时那样的速度变化大的状态的情形(即,成为对振动波马达10的振子11的负担大的状态的情形)时,亦能可靠地起动振动波马达10。

本实施方式中,通过使用行进性振动波的振动波马达10来揭示波数9的情形,但即便是其他波数即4~8波、10波以上,只要以同样的构成来进行同样的控制,则亦能获得同样的效果。

【符号说明】

10:振动波马达

11:振子

12:弹性体

12a:驱动面

12b:突起部

12c:沟槽

12d:接合面

12e:基底部

13:压电体

13a:第一面

13b:第二面

15:动子

15a:滑动面

15b:接合面

36:凸轮环

40:驱动电路

60:振荡部

62:移相部

64:放大部

66:旋转检测部

68:控制部

70:处理器

100:相机

800:中立面

b:基底部的厚度

t:沟槽的深度

w:外内径宽度

再多了解一些
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