(57)【要約】この発明は、外側部分（３）によって取囲まれる内側部分（２）を備えた圧電駆動装置（１）に関する。内側部分（２）は少なくとも１つのピエゾ素子（９）を含み、これは能動的に発振要素（５）に接続される。発振要素（５）は、それを中心として少なくとも１つのアーム（７，１５）が配置される中間部分（６）を含む。アームは、相互作用領域（１６）を介して外側部分（３）に能動的に接続され、かつ少なくとも１つのピエゾ素子（９）によって発振するよう設定された場合に内側部分（２）に対して外側部分（３）を駆動する態様で設計される。
2005506829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電駆動装置（１）であって、内向きに方向付けられた駆動表面（４）を有する外側部分（３）によって取囲まれる内側部分（２）を備え、前記内側部分（２）は少なくとも１つのピエゾ素子（９）を含み、前記ピエゾ素子（９）は少なくとも１つの発振素子（５）に能動的に接続されかつ発振（１７）を励起する役割を果たし、前記発振素子（５）は中間部分（６）を含み、前記中間部分（６）を中心として少なくとも１つのアーム（７，１５）が配置され、前記アームは、相互作用領域（１６）を介して前記駆動表面（４）と能動的に接続され、かつ、前記少なくとも１つのピエゾ素子（９）によって発振された場合に前記内側部分（２）に対して前記外側部分（３）を駆動する態様で設計される、圧電駆動装置。
【請求項２】
前記アーム（１５）は１つの平面に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
少なくとも領域にある前記アーム（１５）は、前記中間部分（６）に対してある角度で配置されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項４】
前記アーム（１５）は、鋭い屈曲を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの発振素子（５）は、２つのピエゾ素子（９）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つのピエゾ素子（９）は、２つの発振素子（５）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
ピエゾ素子（９）は前記少なくとも１つのアーム（７）上に配置され、前記少なくとも１つのアーム（７）は、それが共振器領域（７）として機能する態様でばね領域（８）を介して前記中間部分（６）に接続されることを特徴とする、特許請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのピエゾ素子は前記中間部分（６）上に配置され、前記少なくとも１つのアーム（１５）は弾性を有するよう形成されることを特徴とする、特許請求項１から請求項６の少なくとも１つに記載の駆動装置。
【請求項９】
前記アームは、前記外側部分（３）への２つ以上の能動的な接続を含むことを特徴とする、前記請求項の少なくとも１つに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記内側部分（２）は、前記外側部分（３）を搭載する役割を果たす態様で設計されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
シートメタルおよびピエゾ素子の弾性のモジュール（Ｅモジュール）、またはシートメタルおよびピエゾ素子の厚さは、好ましくは式
【数１】
2005506829.tif 000004
が可能な限り満たされるよう選択されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１独立特許請求項のプリアンブルに従った圧電駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電駆動装置、すなわち電気的な電圧電界によって機械的に変化され得るピエゾセラミック材料による駆動装置は、特に小型化用途に好適であり、たとえば、数立方センチメートルの大きさのモータ容積を備えたモータに対して、または１立方センチメートルよりも小さな容積を備えたモータに対してさえ好適である。これらの駆動装置のさらなる利点は、低速での高いモーメント、簡単な制御性、滑らかな駆動、比較的簡単な構造および、外部磁界に対して感応しないことならびにそれら自体が磁界を生成しないという事実である。
【０００３】
駆動素子としての、いわゆる定常波型の圧電駆動装置は、少なくとも１つの共振器を含み、該共振器は通常ピエゾ素子と、ピエゾ素子に機械的に結合される共振体（ホーン）とからなり、ピエゾ素子と共振体とは互いと一致され、ピエゾ素子は共振体が定常波において発振する態様で駆動される。ホーンは、ピエゾ素子から遠い側を指しかつ有利に最大発振振幅点に位置するテーパが設けられた自由端を有する。そのようなホーンチップは、もしこれらが好適な態様で可動体に抗して押圧されれば、これを方向付けられた態様で駆動し、力伝達は本質的に摩擦ばめに基づくことが示されている。
【０００４】
そのような駆動装置は、ケンジ・ウチノ（Kenji Uchino）の「圧電アクチュエータおよび超音波モータ（Piezoelectric Actuators and Ultrasonic motors）」（Kluwer Academic publishers, Boston, Dordrecht, London 1997）に記載される。これは、互いに重ねて同軸状に配置されて、３，３モードで反対方向に分極化されて動作される１対のディスク状ピエゾ素子を含む。ホーンは、ピエゾ素子に対して本質的に同軸状に接続する。ホーンチップは本体の表面に抗して押圧され、該本体はこの表面に対して平行に可動に配置される。もしホーンの軸が表面に対して厳密に垂直に配向されず、表面に対する垂線に対して小さな鋭角を形成すれば、ホーンに支援されて本体は方向付けられた態様で駆動されることが示されている。そのような態様で配置された共振器が共鳴周波数で動作されれば、これはわずかに傾斜したホーンチップが指す方向で本体を駆動する。誘導された、駆動される本体の方向付けられた運動は、本体の表面に対して垂直な平面におけるホーンチップの楕円発振（elliptical oscillations）によって説明される。運動方向の逆は、共振器軸の再配向によって達成される。
【０００５】
同様のピエゾモータが公報ＤＥ−３９２０７２６（オリンパス光学）に記載される。その軸に対して対称である、上で簡単に説明したモータの共振器の代わりに、ＤＥ−３９２０７２６に従ったモータは、そのテーパを設けられた端部が共振器軸に位置しない、非対称ホーンを含む。共振器は、その軸が駆動されるべき本体の表面に対して垂直に配向されて配置され、かつホーンチップへ向かうホーンテーパの好適な整形により、本体の方向付けられた運動を達成する。同時に、互いに異なった周波数での発振条件があり、これらが反対方向の運動を生成する。運動方向はこうして、ピエゾ素子を駆動する周波数により設定され得る。駆動装置は、線形駆動装置または回転駆動装置としての用途が示唆され、共振器軸はロータの端面に対して垂直に（軸方向に）またはロータの外側表面に対して垂直に（径方向に）整列される。モータは大きな消耗を示す。
【０００６】
ＤＥ−３９２０７２６に従った圧電駆動装置は、端面駆動装置（end-face drive）を備えた回転モータとして、比較的簡単な手段により実現され得る。端面駆動装置を備えた実施例においては、ロータと共振器とに相互に予荷重を与えることも簡単な手段により可能である。これは実際、軸方向に方向付けられた共振器軸を備えたこれらの実施例に特定的であり、これらには小型化の点で限界があり、この限界を超えることが望まれる。
【０００７】
軸方向において非常に平坦であるべきモータにおいて、したがって平面的モード（planer mode）で駆動され得る中心的に配置された円形ディスク型ピエゾ素子を用いることが示唆される（たとえば、ＥＰ−０５０５８４８、ＥＴＡ  ＳＡ）。このピエゾ素子は平坦な共振体に結合され、該本体はピエゾ素子に同軸状に配置され、かつ外側リングに向かって径方向に延在する複数の非対称ホーンチップを含む。ピエゾ素子に駆動されて、ホーンチップは再び楕円運動において発振するが、それにより外側リングは方向付けられた態様において共振器を中心として回転的に移動される。記載される駆動装置は、軸方向において非常に薄い設計が可能であるが、これは常に内側ランナー（inner runner）である。共振体と外側リングとの間の予荷重が可能ではなく、駆動装置はホーンチップにおける消耗に対し非常に敏感に反応し、摩擦により伝達され得る力は限定されたままである。
【０００８】
当該技術水準から公知である圧電駆動装置は、それによりモータの内側部分が静止を保ち外側部分が駆動される「外側ランナー（outer runner）」型の駆動装置に対しては、適切ではないかほとんど適切ではない。従来のモータは第１に駆動されるべき表面に対して垂直に作用するが、これにはより多くの消耗および短い耐用寿命が伴う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがってこの発明の目的は、数個の部分からなり、実現が簡単であり、かつサイズおよびパワーが異なる駆動装置に対して好適である「外側ランナー」型の圧電駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、特許請求項によって定義される圧電駆動装置によって達成される。
【００１１】
この発明に従った圧電駆動装置は、静止した内側部分を取囲む駆動されるべき外側部分との間で方向付けられた相対的な回転運動を生成する役割を果たす。そのような「外側ランナー」型の駆動装置は、比較的大きなレバーアームのために大きな駆動モーメントまたは保持モーメントを有する。それらはさらに、小型の構造のために大きな出力密度を有する。
【００１２】
この発明に従った外側ランナーは通常、力生成駆動素子としての役割を果たす内側部分を含む。内側部分は、外側部分の本質的に円状に設計された内向きに方向付けられた駆動表面に対して作用する。外側部分はたとえば、環状または釣鐘形手段であり、内側部分により搭載されるか、または必要であれば別の搭載部を有する。駆動されるべき内側表面は好ましくは円状に円柱状の態様で成形される。
【００１３】
駆動されるべき内側部分は、１つ以上の等しく作用するピエゾ素子を含む。各ピエゾ素子は、駆動表面に直接的にまたは間接的に作用する発振素子に接続される。発振素子は、ピエゾ素子の運動の方向およびサイズを変化させ、かつそれを駆動されるべき本体に伝達される好適な駆動運動に変換する態様で設計される。もし発振素子または共振器が全体として自由に励起されれば、すなわち、駆動されるべき本体に能動的に接続されることなく励起されれば、発振素子は定められた場所で特徴的運動を行なう。この特徴的運動は好ましくは楕円に等しい。より速い駆動速度のためにはより平坦な楕円が好ましく、より大きな駆動力のためにはより円状のものが好ましい。もし駆動領域が駆動されるべき本体と接触させられれば、結果として生じる運動は、駆動されるべき本体との相互作用のために変化する。
【００１４】
その単数または複数の内側部分は、単数または複数のピエゾ素子によって励起されて発振する。通常、発振周波数は内側部分の共鳴周波数に対応する。内側部分は、共振器の特徴的運動、およびよって駆動装置の回転方向が、発振周波数の選択により決定される態様で選択される、質量分布を有する。こうして、駆動装置が第１の周波数で一方方向に回転し、かつ第２の周波数で他方方向に回転することが可能である。回転速度は、共振器の振幅によって設定されるか、または変調によって影響される。駆動装置はまた、駆動電圧がパルス付けされた態様で印加される点でステッパモータとしても動作する。
【００１５】
発振素子は好ましくは、優れた発振特性（Ｑファクタ）を備えたシートメタルから製造され、その上に接着剤によりピエゾ素子が固定される。シートメタルおよびピエゾ素子の弾性のモジュール（Ｅモジュール）またはシートメタルおよびピエゾ素子の厚さは、好ましくは以下の式が可能な限り満たされるように選択される。
【００１６】
【数１】
2005506829.tif 000003
【００１７】
ある実施例においては、発振素子とピエゾ素子との間の接着層の影響は、弾性のある中間層として考慮されるべきである。発振素子の材料は、できる限り減衰する態様で作用し、かつ十分な機械的強度を有すべきである。この発明に従った駆動装置の力は移動されるべき本体に対して主に摩擦を介して伝達されるので、移動されるべき本体と駆動プレートとの間の材料の組合せは、それに従って選択されるべきである。当てはまる場合には、駆動されるべき本体と摩擦接触する共振器からなり得るか、またはこの材料によって被覆され得る。
【００１８】
この発明に従った駆動装置の内側部分は、好ましくはいくつかの相互作用領域を備えた星形設計を有し、該相互作用領域は、駆動されるべき外側部分の駆動表面に能動的に接続される。内側領域は、１つ以上のピエゾ素子を含むが、これらは１つ以上の発振素子に結合されて１つまたは複数の発振器領域を形成する。外側部分を駆動するために、発振素子の平面に存在する運動が主に用いられる。
【００１９】
内側部分の１つの好ましい実施例は、中央のピエゾ素子を含み、該ピエゾ素子は、２つの中心的に配置されかつ離された発振素子の間に配置され、かつこれらに能動的に接続される。発振素子は弾性材料からなり、かつ各々が、まわりに弾性を有する外向きに方向付けられたアームが配置された中間部分を含む。これらのアームは好ましくはアーチ状に整形され、かつ少なくとも外側部分の駆動表面に対する接線に概して沿っている領域に延在する。これらはそれらと相互領域（すなわち端縁領域）を介して接触する。この実施例におけるアームを備えた発振素子は、ピエゾ素子と併せて共振器を形成するように設計される。同時に、アームはピエゾ素子と駆動されるべき本体との間で弾性を有する伝達要素としての役割を果たす。内側部分は、駆動発振が負の影響を受けない態様で設計される搭載部を含む。同時に同軸状動作に影響する不正確性を補償する役割をも果たす、浮遊搭載および／または弾性を有する搭載による機械的な分離が特に好ましい。これはたとえば、トルクを伝達するゴム要素によって実現される。発振素子は、ピエゾ素子の電気的活性化の役割を果たし得る。
【００２０】
さらに好ましい実施例は、中間部分のまわりに配置されるいくつかのアームを備えた発振素子を含む。これらのアームの各々は、薄い場所を介して中間部分に接続される厚化領域を含む。励起するピエゾ素子が厚化領域に装着される。薄い場所は、中間部分への厚化領域およびピエゾ素子の弾性を有する搭載に役立つ。好ましくは平面的なシートからなる中間部分は静置領域を形成し、その上に少なくとも１つの共振器領域が一体に形成される（厚化領域）。たとえばシートプレートから製造される内側部分の発振挙動は、クリンプ、リリーフ、またはプレッシングにより同調され得る。駆動プレートの二次元的延長の方向において弾性を有する狭いばね領域は、静置領域と共振器領域との間に配置される。駆動プレートに対して平行に延在しかつ好ましくは３，１モードで動作可能である薄い矩形のピエゾ素子は、駆動プレートの少なくとも一方側で共振器領域に結合、好ましくは接着される。ピエゾ素子は好ましくは、その幅よりも大きな長さを有し、その長さおよびその幅はその厚さよりも顕著に大きい。厚さに対して横断方向に延在するピエゾ素子の表面は、接触表面として設計される。ピエゾ素子の長手軸は、本質的に共振器領域の長手軸上に位置するが、これは有利にはピエゾ素子と同じ幅を有する。長手軸方向において、少なくとも相互作用領域とホーンを形成する側において、共振器領域はピエゾ素子を超えて突出し、該ホーンは有利には長手軸に対して非対称的にテーパが設けられる。ピエゾ素子および共振器領域は、併せて共振器を形成する態様で互いと一致され、該共振器は高周波数交流電圧でのピエゾ素子の分極化により定常波において発振する状態にされる。駆動装置の活性化は、駆動装置とともにユニットを形成する周波数生成器を介して行なわれる。
【００２１】
この発明に従った圧電駆動装置に支援されて互いに対して移動されるべき２つの本体は、その第１のものは発振素子であるかまたは発振素子の残りの（アイドルな）領域に接続されるものであるが、該２つの本体は、共振器領域のホーンチップが外側部分の駆動表面に接触する態様で配置され、該表面は、駆動プレートに対し本質的に横断方向で整列され、特定的には、それによりわずかに予荷重されたばね領域が外側部分に抗して共振器領域を押圧し、かつピエゾ素子の長手軸および共振器領域が生成されるべき運動に対して本質的に平行にまたは接線に沿って方向付けられる。第２の（駆動されるべき）本体と接触する駆動プレートの端縁領域は、ホーンチップに直接的に位置し、かつ有利には、ピエゾ素子および共振器領域の長手軸に対して本質的に平行に整列される。
【００２２】
互いに対して移動されるべき２つの本体の間の予荷重を生成する機能とは別に、駆動プレートのばね領域は、駆動されるピエゾ素子から生成される振動を駆動プレートの残りの領域から分離する役目をも有する。
【００２３】
共鳴周波数でピエゾ素子により励起されるそのような平坦な共振器領域の相互作用領域（ホーンチップ）は、駆動プレートの表面において楕円運動を行ない、ここから２つの本体の間の方向付けられた相対的な運動が生じることが示されている。また、第１の運動方向には共振条件があり、かつ第２の、第１の運動方向とは反対の運動方向には他の共振条件があることも示されている。
【００２４】
ホーンチップの楕円運動は、ピエゾ素子および共振器領域の長手軸の方向における長手方向発振と、ピエゾ素子の幅方向の横断方向発振との重畳として理解され、横断方向発振は、屈曲発振（bending oscillation）としてホーンに伝搬する。一方で、方向付けられた屈曲発振は、ホーンの非対称的設計により期待される。
【００２５】
長手方向発振が、運動方向に対し本質的に平行に、または移動されるべき表面に対して平行または接線に沿って延在する配置は、従来の技術に従った本質的に垂直な配置と比較して、より滑らかにかつ高い効率で動作することが示されるが、これは駆動されるべき表面に対する垂直な、より弱い衝撃によって説明され得る。
【００２６】
もしそれぞれ等しいピエゾ素子が共振器領域の両側に結合され、かつ２つのピエゾ素子は互いに対し反対方向に分極化されるのであれば、ピエゾ素子のその厚み方向における発振は共振器領域にほとんど影響を与えないので、運動方向の横断方向のホーンチップの運動の際の摩擦によってはエネルギは損失されない。
【００２７】
駆動プレートに配置されるすべてのピエゾ素子の電気的分極化のために、駆動プレートは、もし駆動プレートが導電性材料で構成され、かつピエゾ素子が導電性接着剤でその上に組立てられていれば、２つの電気的端子のうちの１つとして利用され得る。もし２つの同一の駆動プレートが用いられかつピエゾ素子がそれらの間に配置されて２つの駆動プレートを介して供給されれば、非常に簡単に電源（supply）が得られる。そのような実施例においては、２つの導電性駆動プレートに対する２つの電気的接続のみですべてのピエゾ素子に供給することが可能であり、これは特に圧電駆動装置の最小設計として有利である。電気的接続の位置は、発振挙動の負の影響が生じない態様で選択されるべきである。
【００２８】
２つの駆動プレートを備える実施例において、駆動プレートの厚み方向におけるホーンチップのどのような発振をも減じるために、２つの駆動プレートの各共振器領域のホーンチップを好適なスペーサを介して互いに接続することが可能である。このスペーサまたは他の好適な要素は、発振挙動に影響を与えるために同時に用い得る。さらに、摩擦表面はスペーサによって増大され得る。
【００２９】
駆動プレートは有利には、良好な熱伝達材料からなり、かつピエゾ素子における振動から生じる熱を逃がすのに十分に大きい。
【００３０】
この発明は、第１の本体と第２の本体との間の運動平面における相対的な運動を生成するための圧電駆動装置に関する。この駆動装置は、高周波数交流電圧で駆動され得る少なくとも１つのピエゾ素子と、ホーンを備えた共振器とを含み、該共振器は、ピエゾ素子に機械的に結合されかつ定常波においてピエゾ素子により励起される。共振器は第１の本体に能動的に接続される。ホーンの１つの領域は、方向付けられた駆動のために第２の本体の表面に抗して押圧される。
【００３１】
駆動装置は駆動プレートを含み、該駆動プレートは、第１の本体を形成するかまたはこれに固定され、かつ運動平面に対して本質的に平行に配置される。駆動プレートは、静置領域と少なくとも１つの共振器領域とを含み、静置領域と共振器領域との間には、弾性を有するばね領域が駆動プレートの平面に対し本質的に平行に配置される。ピエゾ素子は、該少なくとも１つの共振器領域に横方向に結合される。第２の本体は、ホーンの領域に位置する端縁領域を備えた少なくとも１つの共振器領域が、接触領域におけるばね領域の予荷重（バイアス）によって第２の本体の表面に抗して押圧される態様で駆動プレートに対して位置決めされ、該表面は、第２の本体がこの表面に対して本質的に平行に駆動されるように、駆動プレートの平面に対し本質的に横断方向で方向付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
この発明に従ったピエゾ駆動装置の有利な実施例を、添付の図面と組合せてより詳細に説明する。そこには模式的にかつ大きく簡略化された態様で示す。
【００３３】
図１は、この発明に従った駆動装置１の第１の実施例を示す。駆動装置１は、内側部分２と、円柱状駆動表面４を備えた外側部分３とを含む。内側部分は、２つの発振素子（発振プレート）５．１、５．２を含み、これらは互いから離れて配置される。発振プレート５．１、５．２はここで平面的に設計され、各々が中間部分６を含み、これを中心として５本のアーム７が配置される。アーム７は共振器領域としての役割を果たす。これらはばね領域８を含み、これらを介して中間部分に接続される。ばね領域８は、共振器領域７を中間部分６に搭載かつ保持する役割を果たす。示される実施例において、各発振素子５．１、５．２の中間部分６、共振器領域７およびばね領域８は、シートメタルからたとえば打抜きまたはレーザビームによる切断により製造される。
【００３４】
２つの離れた共振器領域７の間に、矩形のピエゾ素子９が配置され、これは共振器領域７上に接着される。共振器領域７は本質的に台形に設計される。各共振器領域７の２つの反対の先端部はそれぞれ、相互作用領域として設計される突出するホーン素子１０を含む。ホーン素子１０は外側部分３の駆動表面４に能動的に接続される。共振器領域７は、ピエゾ素子９により励起されて、楕円と本質的に等しい特徴的発振運動を実行するよう設計され配置される。この特徴的運動は、ここではリング３として形成される外側部分３がその軸を中心として回転する態様で、摩擦係合により駆動表面４に伝達される。
【００３５】
各中間部分６の中心において、それぞれ１つの開口部１１が認められる。これらの開口部１１は、内側部分２を搭載部（より詳細には図示せず）に固定する役割を果たす。搭載部に対する固定は、負の振動が伝達されない態様で設計される。
【００３６】
図２は、図１に従った駆動装置の正面図を示す。示されるように、各共振器領域７はここで、外側表面３の駆動表面４に対していくつかの（たとえば、急速な一連の駆動運動に対する）接触点１２を有する。これに代えて、１つの接触点１２のみが共振器領域７ごとに存在する態様で共振器領域を設計することも可能である。矢印１３は、１つの周波数で設定される接触点１２の特徴的運動を概略的に示す。別の周波数では、ホーン１０の接触点１２は別の特徴的運動を実行する。
【００３７】
図３は、図２に従った駆動装置１を通る線ＥＥに沿った断面を示す。ピエゾ素子９は、発振プレート５の共振器領域７の間に配置される。環状外側部分３は内側部分２を取囲む。ここで環状外側部分３は内側部分により案内されかつ担持される。駆動表面は、内側部分が改良された案内を有するように、さらなる軸状案内手段を含むかまたはその設計により増大した案内効果を有し得る。
【００３８】
図４は、この発明に従った駆動装置１のさらなる実施例を示す。内側部分２はここで、円形の中間部分６および３つの径方向に突出するアーチ状のアーム１５を備えた平面発振プレートからなる。ピエゾ素子９はそれぞれ、円形中間部分６の両側に配置される。ピエゾ素子９は接着剤により発振プレート５に接続されて、両側でその励起に役立つ。ピエゾ素子９は発振プレート５と併せて共振器２を形成する。共振器２は、アーム１５の発振が釣鐘形外側部分３の駆動のために好適であるように設計される質量分布を有する。アーム１５は各々が突出する相互作用領域１６を有し、これは外側部分３の駆動表面４に能動的に接続される。釣鐘形外側部分３はアーバー１４（arbor）を含み、これは駆動運動を伝達する役割を果たす。アーバー１４はそれ自体の搭載部を有する（より詳細には図示せず）。３つのアーム１５により、内側部分２は駆動されるべき外側部分３に対して自動調心（self-centering）される。
【００３９】
アーム１５は、径方向に突出する態様で中間部分６を中心として均等に分配される。それらはそれらの開始領域において鋭い屈曲を含み、それらの終端へ向かって駆動表面１４の輪郭に本質的に従うアーチ形状へと同化する。アーム１５は、ばね要素として設計され、かつピエゾ素子により励起される発振を伝達かつ変換する役割を果たす。この目的のために、これらは各々が相互作用領域１６を有する。
【００４０】
図５は、図４に従った駆動装置１の内側部分２の正面図を示す。外側部分３は図示しない。示される実施例におけるピエゾ素子９は、これらが本質的に径方向に（矢印１７）発振するよう設計される。ピエゾ素子９の発振は、中間部分６へ、かつこれによりアーム１５へ伝達される。励起発振は、共振器２によって特徴的運動１８に変換され、これは外側部分３を駆動する役割を果たす。
【００４１】
図６は、図５に従った線ＤＤに沿った断面を示す。ピエゾ素子９は発振プレート５の両側に配置される。
【００４２】
図７はこの発明に従った駆動装置１のさらなる実施例を示す。この実施例は図４の実施例に本質的に対応し、異なるのは中間部分６が三角形状に形成されることである。ピエゾ素子９もまた三角形状に形成され、かつ発振プレート５の両側に装着される。３つの鋭く屈曲したアーム１５は径方向に、中間部分６の角に配置される。それらの端部領域におけるアーム１５もまた同様に、、各々が相互作用領域１６を有し、これらは環状外側部分３を駆動する役割を果たす。中間部分６のおよびピエゾ素子９の矩形形状は、アーム１５方向への発振運動１７の補強を達成する。これは効率において正の効果を有する。アーム１５は弾性を有して形成される。中間部分６とともに、これらはピエゾ素子９の発振を駆動運動に変換する。
【００４３】
内側部分２の外側部分３に対する押圧力は、アーム１５の整列およびばね特性によって設定され得る。より急勾配の配置で、駆動力は駆動されるべき表面４に対してより垂直に作用し、こうしてより大きな接着を達成する。
【００４４】
図８は、外側表面を備えた外側部分（より詳細には図示せず）を駆動するのに好適である内側部分２のさらなる実施例を示す。ここで内側部分２は、規則的な八角形の中間部分６を含み、その上に２番目の角ごとにアーム１５が配置される。ピエゾ素子９は中間部分６の両側にそれぞれ装着される。ピエゾ素子９は四角形に設計され、それらの角は中間部分６の４つの自由な角に対応する。発振素子５およびピエゾ素子９は併せて共振器を形成する。アーム１５は弾性を有するばねとして設計され、これは駆動運動を外側部分（より詳細には図示せず）に伝達する役割を果たす突出する相互作用領域１６を含む。共振器２は、駆動運動が本質的に発振素子５の平面に存在する態様で設計される。中間部分６は、搭載部（より詳細には図示せず）を収容する役割を果たす本質的に矩形の開口部１１を含む。搭載部は、内側部分２を搭載する役割を果たし、かつ駆動運動を生成するために要求される発振が負に影響されない態様で設計される。
【００４５】
図に示す駆動装置１の実施例では、さらなるピエゾ素子および発振素子が積層状に統合される点で、駆動力の増大を達成することができる。そのような配置においては、対応して駆動表面の拡大が必要となる。
【００４６】
図９は、図８に従った駆動装置を断面図で示す。駆動装置１はゴム要素２１とベースプレート２２を備えた搭載部２０上に組立てられて示される。ゴム要素２１は内側部分２の開口部１１内に配置され、かつ内側部分２の搭載部２０に対する回転が防止されるように設計される。ゴム要素２１およびそれとともに内側部分２は、ナット２３によってベースプレート２２に固定される。ゴム要素２１は、負の発振がベースプレート２１に伝達されないように分離態様で動作する態様で設計される。これは同時に、どのような不正確性をも補償する役割を果たす。
【００４７】
外側部分３の駆動表面４は、突出する端縁２５により両側で限定される。端縁２５は、軸状の案内として、かつアーム１５を限定する役割を果たす。
【００４８】
図１０は、内側部分２のさらなる実施例を示す。内側部分２のアーム１５は、ある角度で屈曲し、かつ中間部分の平面から突き出す。中間部分２は、軸方向（Ｚ方向）における駆動を可能にする特徴的運動１８を相互作用領域１６が実行するよう設計される。中間領域６はアーム１５に向かってテーパを設けられる。これらのテーパを設けられた領域２６は、ピエゾ素子９の運動を集中させる役割を果たす。ここでアーム１５は、中間部分６の
平面に対し本質的に９０°に対応する角度αで配置される。回転運動と軸方向運動との重畳が得られる態様での他の角度での配置もまた可能である（スピンドルストローク駆動）。アーム１５は弾性を有するように形成され、かつ駆動されるべき外側部分に対して押圧力を生成するよう働く（より詳細には図示せず）。
【００４９】
図１１は、互いに後ろに重ねて構成される、いくつかの発振プレート５およびピエゾ素子９の内側部分２を備えた駆動装置１を示す断面図である。内側部分２は、環状外側部分３を駆動する。アームの相互作用領域１６は外側部分３の駆動表面１１に能動的に接続される。示されるように、３つのアーム１５はそれぞれ互いの隣に位置するよう配置される。アーム１５の発振挙動に影響を与えるために、スペーサが互いの隣に位置するアーム１５の間に配置されてもよい。示される駆動装置は、小さなダイメンションでの大きな駆動力によって特徴付けられる。アームは同時に、生じる熱を逃がすための冷却要素としての役割をも果たす。駆動装置は流体内で搭載されても動作し得る。
【００５０】
図１２は、共振器またはアーム１５が駆動装置の接線に対して「急勾配の」位置にある実施例を示す。このために、発展した駆動装置は比較的低速（low）となるが、なぜならば、外側ランナーの内側表面の接線に対する楕円運動もまた急勾配（接線に対する楕円の長径（larger diameter））であり表面への押圧は比較的大きいからであり、こうして弾性を有する懸架は位置により比較的剛性を有するようになるので、駆動力が増大する。共振器の接続はノード点ではなく共振体または発振プレートの端部で行なわれる。この結果、周波数は半分になり、ステータまたは内側部分２，５への結合、固定された基部はいわば、非常に剛性のある態様で行なわれなければならない。しかしながらこのために、干渉周波数および残りの本体（residual body）における損失の危険性がある。角度αは３０°から６０°の間で選択される。
【００５１】
上述の実施例の特徴の組合せから、当業者にはこの発明に従ったさらなる駆動装置が明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】圧電駆動装置の第１の実施例の図である。
【図２】図１に従った圧電駆動装置の平面図である。
【図３】図２に従った圧電駆動装置の断面図である。
【図４】圧電駆動装置の第２の実施例の図である。
【図５】図４に従った圧電駆動装置の平面図である。
【図７】図５に従った圧電駆動装置の断面図である。
【図８】圧電駆動装置の第３の実施例の図である。
【図９】浮遊搭載部を備えた図８に従った駆動装置の図である。
【図１０】線形駆動装置の図である。
【図１１】サンドイッチ構成における図７に従った駆動装置の図である。
【図１２】接線に対して急勾配の位置に配置された共振器を備えた駆動装置の図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月20日(2003.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電駆動装置（１）であって、内向きに方向付けられた駆動表面（４）を有する外側部分（３）によって取囲まれる内側部分（２）を備え、前記内側部分（２）は少なくとも１つのピエゾ素子（９）を含み、前記ピエゾ素子（９）は少なくとも１つの発振素子（５）に能動的に接続されかつ発振（１７）を励起する役割を果たし、前記発振素子（５）は２次元的な中間部分（６）を含み、前記中間部分（６）は前記駆動装置（１）に対して本質的に対称的に配置され、かつ少なくとも２つの対称的に配置される相互作用領域（１６）を介して前記駆動表面（４）と能動的に接続され、前記相互作用領域（１６）は、前記少なくとも１つのピエゾ素子（９）によって発振された場合に前記内側部分（２）に対して前記外側部分（３）を駆動する態様で設計され、少なくとも２つのアーム（７，１５）が中間部分（６）を中心として配置され、かつ、それぞれ相互作用領域（１６）の１つを介して前記駆動表面（４）と能動的に接続され、前記アーム（１５）は、ばね要素として作用し、かつ、このばね効果により前記駆動表面（４）に対して予荷重をかけられることを特徴とする、圧電駆動装置（１）。
【請求項２】
前記中間部分（６）および前記中間部分に配置される前記アーム（１５）は１つの部品として形成されることを特徴とする、請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
少なくとも領域にある前記アーム（１５）は、前記中間部分（６）に対してある角度で配置されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項４】
前記アーム（１５）は、鋭い屈曲を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項５】
少なくとも領域にある前記アーム（１５）は、前記外側部分（３）の前記駆動表面（４）に対して概して接線に沿って延在することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項６】
前記内側部分（２）は前記外側部分（３）に対して自動調心することを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つの発振素子（５）は、２つのピエゾ素子（９）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つのピエゾ素子（９）は、２つの発振素子（５）の間に配置されることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項９】
ピエゾ素子（９）は前記少なくとも１つのアーム（７）上に配置され、前記少なくとも１つのアーム（７）は、前記アーム（７）が共振器領域（７）として機能する態様でばね領域（８）を介して前記中間部分（６）に接続されることを特徴とする、特許請求項１から８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのピエゾ素子（９）は２次元的であり、かつ前記中間部分（６）に平行に、かつ前記駆動装置（１）の回転軸に対して回転対称にかつ垂直に配置され、少なくとも１つのピエゾ素子（９）は径方向における発振のために設計されることを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１１】
前記アームは、前記外側部分（３）への２つ以上の能動的な接続を有することを特徴とする、前記特許請求項のいずれかに記載の駆動装置。
【請求項１２】
シートメタルおよびピエゾ素子の弾性のモジュール（Ｅモジュール）、またはシートメタルおよびピエゾ素子の厚さは、好ましくは式
【数１】
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が可能な限り満たされるよう選択されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載の駆動装置。
【国際調査報告】
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