專利名稱：壓電電機與使用該電機的驅(qū)動模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓電電機，尤鄉(xiāng)及適合于致動器驅(qū)動模塊的壓電電機，例如 用于客車的空調(diào)系統(tǒng)中的壓電電機。
背景技術：
通常，j頓車輛空調(diào)系統(tǒng)中的致動器控制需要控制或改變輛中氣流的活 葉或柵板，例如允許更多或更少的空氣穿過熱交換器線圈或?qū)⒖諝夤璴入至綱如 擋風玻璃通風口或踏板通風口的車輛的某一部分。這些活葉由電機驅(qū)動，該電 機允許來自中央控制面板的控制，并且，當裝配后，允許來自遠程控制面板的
控制。電機通常為PMDC整流式電機或步進電機。這些類型的電機易于控制， 具有可接受的壽命，并且相對便宜。然而，它們發(fā)出噪聲，并且具有有限的保 持,。噪聲在現(xiàn)代客車中成為一個難題。既然乘客艙有效地與路面和發(fā)動機 噪聲隔離開來，聽覺噪聲己經(jīng)變得非常受關注。當現(xiàn)代ffi具有不止一個，而 是多個計算機系統(tǒng)以及其他易受電噪聲影響的電子裝置時，電子噪聲也變得很 重要。當將更多項目方i(A乘客艙中可獲得的有限空間中時，PMDC電機的物理 尺寸也是需要考慮的。通常，更小的PMDC電機具有更低的保持轉(zhuǎn)矩。當施加
于風門片的力相當大時，尤其當空調(diào)風扇以最高皿運行，并且im活葉不向
后驅(qū)動電機時，保持轉(zhuǎn)矩是很重要的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于i!3i,適合于致動器驅(qū)動模塊的壓電電機而克月gJi述 問題。壓電電mS31傳動機構驅(qū)動旋織出，由此，提供無電噪聲，并且具有 強勁保持糊的驅(qū)動。
因此， 一方面，本發(fā)明提供用于致動器的壓電電機，該電機包括具有接 觸面的轉(zhuǎn)子；具有軸線的轉(zhuǎn)子軸，轉(zhuǎn)子圍繞該軸線旋轉(zhuǎn)；撓性組件，其具有 具有第一凸節(jié)(nub)的第一壓電元件，具有第二凸節(jié)的第二壓電元件，用于保 持第一壓電元件的第一撓性部分，用于保持第二壓電元件的第二撓性部分，以 及用于推動第一與第二凸節(jié)與接觸面相接觸的彈 置，其中，轉(zhuǎn)子具有圓盤部分以及從圓盤部分的一側伸出，并且限定出一體積的環(huán),，接觸面形成于 環(huán)形壁的徑向內(nèi)表面上，并且撓性組#^于該體積中。
ttJti也，第一與第二凸節(jié)頓角相對的位置處撤蟲接觸面。
皿地，^h撓性部分均具有用于保持壓電元件的開口槽。
，地，旨撓性部分均具有指狀物，其在節(jié)點位置(nodal locations)沿 壓電元件的縱向皿夾緊壓電元件。
優(yōu)選地，第一與第二撓性部，過具有與電機軸不同軸的軸線的撓性軸可 樞轉(zhuǎn)鵬接。
tt地，撓性軸為實心軸?？商鎿Q地，撓性軸可以是空心的或由空心鉚釘 形成。
m^難置促鵬性部分進行可樞轉(zhuǎn)運動。
，地，彈簧裝置為在撓性部分的對置部分之間延伸，并且分離撓性部分 的對置部分的單個盤簧。
，地，撓性部分具有突出部分，該突出部分與在撓性部分之間可樞轉(zhuǎn)的 連接件的對置側上的槽口相鄰，該突出部分形成突出部分之間的兩個相對置的 表面，并且彈簧接合和分離該相對置的表面。
，地，相對置的表面的每個具有用于固定彈簧的裝置。
，地，彈簧力使,性部分夾緊壓電元件，并且擠壓該元4牛，以促〗吏凸 節(jié)與,面相接觸。
雌地，撓性部分具有與可樞轉(zhuǎn)連接件相鄰的引導 L該孔用于將引線引 向壓電元件。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供用于致動器的驅(qū)動模塊，其包括電機；輸出； 以及將電mi^接至輸出的傳動機構，其中，電機為上述玉電電禾幾。
雌地，驅(qū)動模塊進一步包括容納電機、傳動機構及輸出的外殼。
tt地，驅(qū)動模塊進一步包括用于操作位于外殼中的電機的電路以及用于 將電路連接至電源與控制信號的連接器。
參照附圖，現(xiàn)將僅3151^例，對本發(fā)明的雌實施例進fiH兌明，其中 圖1為根據(jù)雌實施例的壓電電機的視圖； 圖2為圖1的電機的壓電元件的放大5圖3為圖1的壓電電機的部件透視圖4為用于加入圖1的壓電電機的致動器的驅(qū)動?！姥氲耐敢晥D；以及
圖5為圖4的驅(qū)動模塊去除部分后的視圖。
具體實施例方式
圖l中所示的1M壓電電機10具有兩個壓電元件20 (僅一個可見)，該兩 個壓電元件軸向絲，并且相對置地定向，位于電機的中空盤狀轉(zhuǎn)子12內(nèi)部。 ^元件20均由元fm持器30支撐，并且具有接觸部分或凸節(jié)22，其接合轉(zhuǎn) 子的撤蟲面。轉(zhuǎn)子被稱為外軒，因為其形成于電機的夕卜表面。轉(zhuǎn)子12支撐電 機的輸出，該輸出可以是軸、小齒輪或驅(qū)動輪齒、摩i^專動或其他合適的連接 體。因為轉(zhuǎn)子在外面，小齒輪或驅(qū)動輪齒可以直接形成于轉(zhuǎn)子的外表面。轉(zhuǎn)
子具有圓盤部分15以及從圓盤部分延伸的環(huán)形壁13。轉(zhuǎn)子12優(yōu)mm:鑄造
或機械加工硬金屬材料而成?？商鎿Q地，轉(zhuǎn)子可以SM注塑成型合適的工程塑 料材料而成，其中，襯墊可以用于舒的環(huán)鵬13的內(nèi)表面，以提供與壓電元 件20的凸節(jié)22相撤蟲的耐磨撤蟲面。在另J瞎況中，壁13的內(nèi)表面形成轉(zhuǎn)子 12的接觸面14。其他工程技械其t^可替換方案的組合均肖調(diào)于達到為了 電機的良好運行而要求的1K與表面拋光。
如圖2所示，^壓電元件20均為壓電材料的矩形平板21，該平板布置 戯由向延伸，并且在平板的平面內(nèi)橫向彎曲。元件20可以是單層元件或為所謂 的多層結構。示出的元件20為單層元件，并且具有五個電極，如所示的， 一個 覆蓋平板后表面的普通電極(未示出)與四個覆蓋平板前表面的M象限的電 極24，對角地相對置的電極相互電連接。引線26將普通和象限電極24連接至 控偉幡。凸節(jié)22從平板21的一端軸向延伸，并且用于產(chǎn)生與形成于轉(zhuǎn)子12的 環(huán)腿13的內(nèi)表面上的接觸面14的驅(qū)動接觸。軀行中，當元件20振動時， 凸節(jié)22以軌道的方式沿元件平面內(nèi)的圓gW圓路徑運動。該路徑已知為軌道， 該運動已知為軌itii行。
圖3示例了壓電元件20的安裝。針元件由已知為撓性部分的元倂呆持器 30支撐。撓性部分30具有開口槽33，元件20容納于其中。^h撓性部分30 的指狀物32在分別沿兩條長邊25的兩個，夾緊元件20 ，，兩個位置在已 知為擺動的元4頓動雖中運動最小。撓性部分中的凸出部分43撤蟲底部邊緣 23。撓性部分30^^供回復軸向力，以將凸節(jié)22壓向轉(zhuǎn)子12。兩個撓性部分是相同的。在槽33的一側j^文大區(qū)域34，在該區(qū)域上有孔35。在槽33的相對 側上存在緊鄰槽33的開口的區(qū)域，該區(qū)域形成突出于撓性部分30的平面的突 出部分36，以使得當兩個撓性部分30面對面放置，孔35對齊，槽33對齊，但 朝向相反的方向時，突出部分36形成兩個對置表面37。盤簧38安裝于突出部 分36，并且在兩個對置表面37之間延伸，以促使兩者新。兩個撓性部分30 M穿艦齊的孔35的撓性軸40可樞轉(zhuǎn)i"fe^接到一起。實際上，撓性軸可以 是空心的，如圖1所示，以使得電機以例如從驅(qū)動模塊的外殼伸出的龍頭的形 式方便的安裝于電機座?？招膿闲暂S可以是空心鉚釘?shù)男问?。然而，雌地?撓性軸為實心軸，如圖3所示，其簡單地延伸足以超出撓性部分，以便以安裝 孔的形式接合電t鵬。在該布置中，撓性軸可以ffiil提供軸遠端的凸緣，臺階， 頭部 形狀上鎖定撓性組件，以避免撓性組件與轉(zhuǎn)子的圓盤部分的接觸。撓 性軸不與轉(zhuǎn)子12的軸對齊，以使得撓性組件31不隨轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)。弓|導孔39 ，在靠近孔35的放大區(qū)域34中，用于通，性部分30將引線26引向元件 20。
撓性組件31包括安裝于壓電元件20，艦撓性軸可樞銜也驗在一起的 兩個撓性部分30，以及接合^離對置表面37的彈簧38。一旦糊堯性組件放 置到轉(zhuǎn)子12中，彈簧38做玩件20的兩個凸節(jié)22與轉(zhuǎn)子12的撤蟲面14相 接觸。施加于壓電元件20的電信號使得壓電元件以某種方式振動，使得凸節(jié)22 以軌道方式運動。當凸節(jié)22沿車爐運行時，它們粒并中斷與轉(zhuǎn)子的接觸，促 使轉(zhuǎn)子運動。運動的方向取決于凸節(jié)的運動方向，該凸節(jié)的運動方向由控制器 控制，或更準確地，由通過電信號觸發(fā)的電極控制。當凸節(jié)22圍繞它們的軌道 運動時，它們擠壓產(chǎn)生更強的,，并推至"ii，該側在撓性部分30與彈簧38 的回復力的作用下，沿該側方向推動轉(zhuǎn)子。當凸節(jié)22縮回，并向相反側運動時， 它們從接觸中退回，并且在不需要沿相反方向移動轉(zhuǎn)子而可以沿相反橫向移動 凸節(jié)的情況下，滑M^敏轉(zhuǎn)子12的撤蟲面14。凸節(jié)的快速反復運動或沿軌道 的運動使得轉(zhuǎn)子以給定穩(wěn)定旋織性的轉(zhuǎn)子的動慰虔轉(zhuǎn)。兩個元州呆持器30與 彈簧38起作用，以使得彈性地促使兩個壓電元件的凸節(jié)22 角地相對的位 置處與轉(zhuǎn)子12的接觸面14相摩 觸。當信號不再應用于壓電元件20時，擠 壓凸節(jié)22，使其與轉(zhuǎn)子12的接觸面14相摩,觸，i^,觸在撓性組件與 轉(zhuǎn)子之間產(chǎn) 擦吸持力，其進一步 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，因此提供處于關閉模式孔41可以體在撓性部分30的突出部分36中，以輔助鵬性組件31安 ^A轉(zhuǎn)子12中。夾緊體的銷插入孔41中，并且移動撓性部分30壓縮彈簧38， 便于組裝。當松開夾緊裝置，撓性組件31在彈簧38的驅(qū)使下展開，相對于接 觸面14擠壓凸節(jié)22，織性組件31鎖ihM軒12，直到纖元件20。相對的 表面37可以具有保持彈簧38的裝置，例如凹槽或tm為突出部分，尤其是圓 柱形突出部分，其可以插入到彈簧的旨端部。可選擇地，突出部分或凹槽的 尺寸設計得固定彈簧的各個端部，以防止在組裝MI呈中彈簧的失落，并且避免 在運fiM程中彈簧的扭曲。
圖4和5示例了致動器的驅(qū)動模塊50。在圖5中，將外殼部分移除以顯示 模塊的內(nèi)部。驅(qū)動模塊50具有容納壓電電機10的外殼51，傳動機構以及輸出 軸58。傳動機構具有多個齒輪，所述齒輪將壓電電機10連接至輸出軸58。外 殼51具有基座52和蓋53 ，該基座與蓋^fcW31用卡扣安裝的,器，例如 卡合指狀物54和棘爪55連接在一起。
壓電電機10的撓性部分30安裝在固定的撓性軸40上。轉(zhuǎn)子12具有電機 軸(未示出)，轉(zhuǎn)子12圍繞其可旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動縦，未示出，安裝于繞電機軸的 轉(zhuǎn)子上。驅(qū)動輪齒接合第一直齒圓柱齒輪56，，一直齒圓柱齒輪接合第二直 齒圓柱齒輪57，第二直齒圓柱齒輪驅(qū)動輸出軸58。在該實施例中，第二直齒圓 柱齒輪57直接模制至懶出軸58。因此，壓電電機10的運行使得轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)， 其經(jīng)由通過驅(qū)動,，第一與第二直齒圓柱齒輪56， 57構成的傳動機構依次旋
轉(zhuǎn)輸出軸58。驅(qū)動輪齒可以是斜蟲的齒輪，或其可以M:切齒形^i:接形成
于轉(zhuǎn)子12中。在該實施例中，電機軸固定于外殼，轉(zhuǎn)子圍繞軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動輪齒 為單獨的部件，其可旋^安裝于電機軸，并且固定于,，以與其一同旋轉(zhuǎn)。 傳動機構鄉(xiāng)逐級降低齒^I度的減速^3I器。這樣就增加了電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩 以及保持轉(zhuǎn)矩?？梢允褂貌煌膫鲃颖群图夹g以配合不同的,與速度需求。
在外殼51中示出的是電+鵬制器的電路板59,該控偉幡用于控制壓電電 機。用于將模塊50連接至電源與控帝臘號的雜器60示出為y^卜殼51伸出。 控制言號用于啟動壓電電機IO，并M擇所需的旋轉(zhuǎn)方向。
因此，可以看到，本發(fā)明^itk壓電電機非常緊湊，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)輸出，并且 理想i腿舒提供用于致動器驅(qū)動模塊的驅(qū)動力，該致動器具有非常低的噪聲，聽覺的和電子的噪聲均非劍氐，緊湊的結構和顯著的停機保持轉(zhuǎn)矩。
在本發(fā)明的說明書與權利要求中，*動詞"包含"，"包括"，"具有"以 及其變化用作包括的含義，以明確一定的項目的存在，但并不排除增列項目的存在。
雖然結合一個或多^^實施例對本發(fā)明進行了說明，但本領域技術人員
應該知道的是，各種修改也是可能的。因此，本發(fā)明的范圍將i!3i參考所附權 利要求而確定。
例如，雖然輸出以軸示出，但它也可以是適i容納軸或軸套或轂盤的孔 或凹槽，該軸或軸套或M適合于結合可替換地聯(lián)結體，例如，艦直接地 摩皿觸，嚙合齒輪接觸，帶傳動聯(lián)結等。
另外，雖然示例和描述了電機具有一個撓性組件，但電機可以具有多于一 個的位于軒體積中的撓性組件。
權利要求
1. 用于致動器的壓電電機，包括具有接觸面(14)的轉(zhuǎn)子(12)；具有軸線的轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子(12)圍繞所述軸線旋轉(zhuǎn)；撓性組件(31)，包括具有第一凸節(jié)(22)的第一壓電元件(20)；具有第二凸節(jié)(22)的第二壓電元件(20)；用于保持第一壓電元件(20)的第一撓性部分(30)；用于保持第二壓電元件(20)的第二撓性部分(30)；以及用于推動第一與第二凸節(jié)(22)與接觸面(14)相接觸的彈簧裝置(38)，其特征在于，轉(zhuǎn)子(12)具有圓盤部分(15)和環(huán)形壁(13)，所述環(huán)形壁從圓盤部分(15)的一側伸出，并且限定出一體積，接觸面(14)形成于環(huán)形壁(13)的徑向內(nèi)表面上，并且撓性組件(31)位于所述體積中。
2. 根據(jù)權利要求1所述的壓電電機，其特征在于，第一與第二凸節(jié)(22) 在對角相對的位置處接M0M撒蟲面(14)。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的壓電電機，其特征在于，旨撓性部分(30) 具有用于保持各自壓電元件(20)的開口槽(33)。
4. 根據(jù)權利要求l或2戶做的壓電電機，其特征在于，齡撓性部分(30) 具有指狀物(32)，所述指狀物(32)在節(jié)點位置沿壓電元件(20)的縱向，(25)夾緊壓電元件(20)。
5. 根據(jù);R利要求1所述的壓電電機，其特征在于，所述第一與第二撓性部 分(30) 3!31具有與電機軸不同軸的軸線的撓性軸(40)可樞轉(zhuǎn):Nyi接。
6. 根據(jù)權利要求5所述的壓電電機，其特征在于，所述撓性軸(40)為空 心鉚釘。
7. 根據(jù)權利要求5所述的壓電電機，其特征在于，通娜簧體(38)促 ^^f^撓性部分(30)進行可樞轉(zhuǎn)運動。
8. 根據(jù)權利要求7所述的壓電電機，其特征在于，所鵬簧裝置(38)為 在撓性部分(30)的對置部分之間延伸、并且分離撓性部分(30)的對置部分的單個盤簧。
9. 根據(jù)權利要求8所述的壓電電機，其特征在于，所述撓性部分(30)具 有突出部分(36)，所述突出部分與在撓性部分(30)之間可樞轉(zhuǎn)的連接件的對 置側上的槽口 (33)相鄰，所述突出部分(36)形成突出部分(36)之間的兩 個相對置的表面(37)，并且彈簧(38)接合和分離所述相對置的表面(37)。
10. 根據(jù)權利要求8所述的壓電電機，其特征在于，所述相對置的表面(37)的旨具有用于保持彈簧的裝置。
11. 根據(jù)權利要求9或10所述的壓電電機，其特征在于，彈簧(38)的力 使得撓性部分(30)夾緊壓電元件(20)，并且擠壓所述壓電元件(20)，以促 使凸節(jié)(22)與,面(14〉相接觸。
12. 根據(jù)權利要求1所述的壓電電機，其特征在于，所述撓性部分(30) 具有與可樞轉(zhuǎn)連銜牛相鄰的弓l導孔(39),用于將引線(26)引向壓電元件(20)。
13. 用于致動器的驅(qū)動模土央，包括-電機(10);輸出；將電機(10)連接至輸出的傳動機構，其特征在于，所述電機(10)為根據(jù)任一前述權利要求的壓電電機。
14. 根據(jù)豐又利要求13所述的驅(qū)動模i央，進一步包括容納電機、傳動機構及
15.根據(jù)權利要求14所述的驅(qū)動模塊，其特征在于，所粉卜殼(51)具有 基座(52)與蓋(53),所j^ (53)皿卡合指狀物(54)和卡合棘爪(55) 連接至基座(52)。
16. 根據(jù)權利要求14所述的驅(qū)動模塊，迸一步包括用于操作位于所粉卜殼 中的電機的電路，以及用于將電路連接至電源與控制信號的連接器(60)。
17. 根據(jù)權利要求16戶服的驅(qū)動模i央，期寺征在于，所述傳^W幾構包括將 轉(zhuǎn)子(12)連接至第二齒輪(57)的第一齒輪(56)，戶;M第二齒輪(57)驅(qū)動 形，動模塊的輸出的輸出軸(58)。
全文摘要
壓電電機與使用該電機的驅(qū)動模塊壓電電機(10)尤其用于致動器的驅(qū)動模塊，具有通過外轉(zhuǎn)子(12)驅(qū)動的輸出。電機(10)具有杯狀外轉(zhuǎn)子(12)，該轉(zhuǎn)子具有圓盤部分(15)以及自其伸出、形成一體積的環(huán)形壁(13)，撓性組件(31)位于該體積中。壁(13)具有形成接觸面(14)的內(nèi)表面。撓性組件(31)具有兩個可樞轉(zhuǎn)地連接的撓性部分(30)，并且每個支撐具有凸節(jié)(22)的壓電元件(20)。彈簧(38)促使撓性部分(30)樞轉(zhuǎn)，并且促使凸節(jié)(22)與接觸面(14)相接觸。
文檔編號H02N2/00GK101499738SQ200810125810
公開日2009年8月5日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權日2008年1月31日
發(fā)明者G·沛雷德, I·沙依德, N·卡拉斯寇夫, S·哈森, 關偉倫, 葉苑錦 申請人:德昌電機股份有限公司