由文献WO 01/04 228已知压电电机，其中由压电元件和接触元件 组成的驱动部件灵活地装配并由此可以通过接触元件置于用于驱动其 它物体的振动当中。
WO 02/099 844示出一种驱动装置，在其中平面的压电元件激励同 样扁平的谐振器使其振动，振动位于谐振器或压电元件的平面里面。 位于这个平面中的收缩的谐振器凸肩置于平行于这个平面的振动运 动，并由此将作用力施加到另一物体上。
WO 03/036 786示出一个电机，其中压电元件设置在谐振器的中心 部分上并且多个围绕中心部分对称设置的臂通过驱动部位置于振动。
WO 03/079 462示出具有进给部件的压电驱动装置，在其上分别形 成弯曲，由此使它们具有两个固有频率。根据激励频率进给部件的接 触区沿着椭圆形轨迹在一个或另一个方向上振动并且使相应已调整的 力作用于其它物体上。通过扁平的压电元件产生振动激励，并且接触 区的运动平行于这个激励平面延伸。
US 6,690,101描述了一种压电驱动装置，其中压电元件堆叠在谐振 器中通过夹紧固定。需要其它部件，用于使谐振器通过驱动部位相对 于要被驱动的物体定位。
US 6,323,578公开了一种压电驱动装置，其中多个臂通过驱动部位 在切向上作用于可旋转的盘的表面上。臂分另别具有压电元件，它们引 起相应臂尖(通过驱动部位)垂直于压电元件平面的运动。

本发明的目的是，实现上述形式的驱动装置，它具有简单的设计 结构。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它特别适用于微型化。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它适用于不仅短的而 且任意长的、近似连续行程的直线驱动装置装置。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它能够实现集成的和/ 或交替地直线和旋转运动。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它能够实现有利于加 工工艺的结构。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它允许通过至少两个、 优选四个接触区实现可靠的接通和力传导。
本发明的另一目的是，实现一种驱动装置，它能够简单地补偿在 驱动装置或被驱动部件中的加工误差。
这个目的通过具有相应的独立权利要求特征的驱动装置、驱动方 法、用于加工驱动单元分模块的加工方法和用于使光学元件定位的定 位单元得以实现。
按照本发明的驱动装置也具有一个谐振器，它具有至少两个臂、 最好一对臂，其中至少两个臂从谐振器的连接区开始在谐振器的同一 侧上构成。在臂的外端部上分别构成接触区，该接触区通过臂副的振 动运动相互靠近或相互离开地移动，由此可以影响从动部件相对于主 动部件的相对运动。
这样构成主动部件，使得臂副的两个接触区音叉形地成形并且包 围从动部件的一部分或者通过从动部件的一部分包围。在静止状态臂 最好具有相对于从动部件的预应力并且由此使从动部件固定。臂副的 臂最好相对于从动部件对称地设置。
臂副的振动运动最好对应于臂的基本振型，其中基本振型具有主 动部件不同振型的最低频率。
如果从动部件固定，则主动部件形成一个平移和/或旋转移动的转 子。如果臂副的接触区包围一部分从动部件，则转子称为外转子。而 如果臂副的接触区通过从动部件的一部分包围，则转子称为内转子。 在此从动部件可以是空心型材或管。相反当然也可以使主动部件相对 于坐标系固定而从动部件是活动的。
所述谐振器具有平面段。这个段的个别部分较厚地构成和/或配有 最好同样平面的激励机构，并且由此比其它段更刚性。由此可以使其 它段起到弯曲或弹性区的作用。一个臂最好分别通过这种弹性区与谐 振器的其它部分连接。臂的弹性区和相邻段最好一体地成形，弹性区 也集成地在臂上或在谐振器上构成。弹性区沿着所连接的平面段的直 边界延伸。这个直边界的方向对应于弹性区的优选弯曲轴线。对应于 这个弯曲轴线所述臂也具有一个优选的基本振型，对于该振型臂的各 个材料点分别在一个平面(下面称为基本振动面)中移动，该平面不 仅垂直于臂平面或其扁平段，而且垂直于弯曲轴线。在此臂的外端部 也振动地相互靠近和相互离开。对应于这个振型的自然频率和基频由 臂的振动部分的弹性区和质量分布的刚性给出。臂的基频作为整体在 所有的振型上看去是最低频率，通过它可以使臂振动。臂对应于基本 振动，它对于扁平臂一般是弯曲振动。
基本振动平面一般或者平行于或者与激励机构平面成角度、最好 与其垂直，如同由下面所述的那样：
为了激励谐振器振动一个或多个扁平段配有激励机构。可以分别 在臂副的两个臂上分别安置自身的激励机构，或者可以只将唯一的激 励机构安置在谐振器上，最好安置在两个臂之间的连接区上。
所述激励机构在本发明的优选实施方式中是压电元件，或者由磁 致伸缩材料制成。激励机构最好基本是扁平的、尤其是平面的并且分 别安置在谐振器的同样扁平或平面的部位上，例如通过粘接、压电晶 体生长或者通过结扎(Ligatechnik)技术。这样配置激励机构，使得 它们激励平行于其平面的运动。通过与谐振器共同作用、尤其是在连 接面如扁平段上起到使两个部件、即激励机构和扁平段弯曲的作用。 两个部件形成一个双压电(bimorphen)激励器，即由两个具有不同材 料特性、例如压电元件和非压电元件组成的激励器。
根据激励机构的刚性和质量改变谐振器-激励机构系统相对于谐振 器本身的振动特性。另一影响具有与从动部件的交互作用：根据硬度、 预应力、摩擦系数、表面质量等使自由振动衰减。原理上主动部件的 自然频率通过与从动部件接触略高于无阻尼振动时的频率。
在本发明的优选实施方式中固定在臂或侧腿上的压电元件是单层 或多层元件，它以d31模式驱动。在此压电元件的极化方向垂直于臂 或其扁平段的表面并且电极在压电元件上平行于臂平面延伸。在d31 模式中(也称为横向模式)压电元件的主运动方向垂直于所施加电压 的方向。相反也可以是一个或多个相互覆层的元件以d33模式运行， 其中极化方向平行于臂平面而电极垂直于臂平面延伸。在d33模式(也 称为纵向模式)中压电元件的主运动方向平行于所施加的电压方向。 在两种情况下压电元件在施加交变电压时缩短或延长，同时在相应的 平面段上弯曲和/或延长和/或扭绞臂并且使臂或谐振器作为整体置于 振动。
原则上在所有的实施方式中单个的压电晶体可以通过多层压电体 替换。由此可以以更小的电压工作，但是多层压电体在制造上是昂贵 的并因此是成本浩大的。
所述臂最好在自由端上分别具有非对称的质量分布，例如通过使 臂向着从动部件弯曲，或者向着从动部件的方向上具有突出的部分。 在插接臂时通过加速这个非对称的、位于安置压电元件平面以外的质 量使这个质量也向着从动部件或者离开从动部件运动。这个运动重叠 上述的弯曲运动或者双压电效应。
在连续激励激励机构时在臂端部上存在不仅平行而且垂直于臂平 面的振动。根据激励频率这些振动相互间具有不同的相位。根据相位 在没有从动部件的运行中臂端部尤其是臂端部上的接触区以正的或负 的旋转方向执行接近椭圆的运动。在存在从动部件时通过从动部件限 制椭圆运动，并且从动部件根据激励频率在一个方向或另一方向上被 驱动。运动的振幅例如位于1微米或0.1微米以下的范围。
作为椭圆的运动描述通常简化为：接触区的不同材料点沿着不同 的轨迹运动，这些轨迹例如也可以肾形地延伸。在与从动部件接触时 轨迹可以具有不连续的截段，在这些截段中接触区推动从动部件或者 多次地撞击从动部件。
由于谐振器本身的其它不对称性、由于谐振器与激励机构的相互 结构和/或由于与其它部件的交互作用使得振动也经常不精确地在平面 中延伸。各个材料点也进行三维运动，并且近似椭圆的运动对于在平 面上的投影通过在接触区中的所期望运动的切线是可见的。所期望的 运动大多通过从动部件相对于主动部件的导引给定。对应的运动分量 (从矢量上看)变得机械有效，这些运动分量在接触区与从动部件接 触时在允许的方向上对应于导引延伸。
力作用也在臂平面以外产生。因此能够使臂副的扁平段并由此也 使相应的激励机构相互平行地设置。由此实现一个非常节省空间的结 构。
在静止状态臂副的接触区相对于从动部件施加相互间反作用的预 应力并且由此固定从动部件。在此在从动部件和主动部件上出现力配 合，在主动部件上没有其它部件或固定体参与到该力配合。在谐振器 与从动部件之间的作用力和转矩在静止状态相互取消。
在本发明的另一优选实施方式中这样构成谐振器和/或激励机构， 如上所述不仅可以在基本振动平面中激励振动，而且激励接近垂直于 该平面延伸的振动。这一点通过在各个臂平面内部的非对称特征的结 构实现，例如通过
·使多个激励机构并排地设置在同一扁平段上并且不同地控制， 和/或
·使臂具有至少一个侧面切口，即具有垂直于臂平面且横交于臂 纵向的截面，和/或
·使臂在臂平面中、即在垂直于臂平面观察时在臂的自由端处具 有非对称的凹口和/或非对称的凸肩。
每个措施都使得在适合的激励频率时臂自由端的运动也具有垂直 于基本振动平面方向的分量。对于臂副的两个对置臂的相应对称的结 构两个接触区执行基本相互对称的振荡运动。在此从动部件最好是旋 转对称的并且其与运动轴线相同的对称轴线在臂副纵轴线方向上延 伸。通过所述的接触区运动使从动部件相对于臂副或者主动部件置于 围绕其轴线的旋转。在此在正交于运动轴线的平面中的力分量不取 消，而是强化运动。
在上述实施方式的变型中主动部件具有两个扁平的、例如矩形的 臂，它们相互平行并且固定在最好扁平激励机构的对置侧面上。为了 产生振动该激励机构基本平行于臂平面设置。例如为此一个压电元件 通过连接面馈给臂并且以d31模式运行，由此主要平行于这个连接面 振动。由此首先激励在臂平面中的振动。但是如上所述尽管没有专门 设计非对称性，也产生垂直于臂平面的振动。通过激励频率的对称变 化能够试验地或者通过借助于FEM模型计算地分析发现振型的集 成，它起到使所产生的驱动力作用于从动部件的作用，该驱动力平行 于两个臂的平面。这个运动可以根据频率位于臂的主伸长方向的这些 平面里面，但是也可以位于垂直或与主伸长方向成角度的平面里面。
通过旋转圆柱形从动部件不仅能够实现主动部件相对于从动部件 的平移运动而且能够实现旋转的相对运动。通过适合地选择激励频率 对于上述的臂结构可以激励不同的振型。根据振型
·强化臂的平移有效的运动，或者在从动部件上的相应作用力， 并且瞬时或以时间的手段取消旋转作用的力，或者
·强化臂的旋转有效的运动，并且瞬时或以时间的手段取消平移 作用的力，或者
·不仅强化臂的平移有效而且强化旋转有效的运动，或者
·臂瞬时或以时间手段既不施加平移也不施加旋转有效的总力。
相应地存在平移的或旋转的或复合的、螺旋形运动。在后一种情 况下从动部件和主动部件松劝地相互可移动。
在本发明的优选实施方式中从动部件的主轴线与主动部件的对称 轴线重合。此外主动部件最好在至少两个臂之间的连接区中具有一个 断口或者用于容纳从动部件的孔。因此主动部件一方面通过这个孔另 一方面通过至少一个臂副的接触区相对于主动部件支承，并且无需其 它支承部件、导向部件或固定部件。
在本发明的优选实施方式中从动部件具有至少一个旋转圆柱形物 体，其圆柱体轴线定义运动轴线并且该运动轴线垂直于至少一个臂副 的对称轴线延伸。
在该实施方式的第一变型中从动部件具有旋转圆柱形物体，它设 置在至少一个臂副之间并且使这个部件在接触区接通，它们相对于圆 柱体横截面对置。该从动部件通过接触区的同向旋转驱动。
在该实施方式的第二变型中从动部件具有两个旋转圆柱形物体， 它们设置在至少一个臂副之间。两个物体对应的一个在臂副的接触区 接通至少一个臂副的其中一个臂，并且两个旋转圆柱形物体通过这个 臂相对顶压并且以相反(gegenlufig)的旋转方向旋转。两个圆柱体通 过接触区的反向旋转驱动。
在本发明的优选实施方式的其它集成中臂平面相互间并且与激励 机构是基本平行的。接触区振动的驱动有效的运动分量也基本在一个 平面中平行于臂平面延伸。由此实现特别扁平的结构并且可以使谐振 器最好由唯一的扁平的或折弯的部件、例如冲压的薄板件组成。在本 发明的这个实施方式中相对运动的运动轴线在主动部件与从动部件之 间平行于臂的和最好也包括连接区的上述平面延伸。
但是接触区振动的驱动有效的运动分量也可以基本在一个平面中 垂直于臂平面延伸。因此本发明的另一优选实施方式具有从动部件， 其运动方向基本垂直于主动部件的两个长形的扁平臂主伸长方向延 伸，并且与臂平面成角度最好至少接近垂直地延伸。在这里谐振器最 好由扁平板构成并且臂副或臂平面和连接器位于同一平面里面。
谐振器最好一体地并且例如通过铣削、电腐蚀、冲压和折弯、粉 末材料成形烧结等制成。作为谐振器材料最好选择金属，例如钢、铝、 钛、磷青铜、铍青铜等，或者陶瓷材料。金属的谐振器最好在接触区 上配有陶瓷硬化层，例如由氮化钛制成或配有陶瓷体。
按照下面的的条件选择谐振器材料：
·高Q系数，即微小的内部阻尼。
·良好的耦联系数，由此可以使压电体的动能传递到振动体。
·导电，因为谐振器通常作为一个或多个压电元件的电接头。
·与从动部件的理想摩擦副
·工业上可成形
·成本低廉
从动部件最好由上述材料中的一种材料制成。但是因为不必具有 确定的振动特性也可以由塑料或塑料复合材料组成，例如由掺杂玻璃 或陶瓷的塑料制成。
对从动部件的要求是：
·相对于谐振器的理想摩擦副，即，具有最小磨损的最大摩擦系 数。
·在接触点上的最佳谐振器阻尼，由此可以使椭圆运动转换成进 给。
从动部件也包括主动部件的表面最好通过例如滚压、渗氮、调质 等硬化。面积较大的接触副、一般是从动部件的表面最好抛光，而面 积较小的接触副、一般是主动部件的表面打毛或形成结构。
按照本发明的驱动装置的谐振器在本发明的另一优选实施方式中 由扁平薄板件通过成形冲压和折弯制成。为此例如使唯一的长形薄板 件的两个端部相对折弯，由此使它们平行延伸并且形成臂副。在臂侧 面突出的连接板向着分别对置的臂折弯并且与这个臂连接。由此无需 其它部件就可在连接区中加固臂副。在本发明的另一变型中两个基本 对称的薄板件折弯成扁平的、在相同方向上并且局部相互平行延伸的 臂并且直接相互固定在连接区或者第三物体上。
在本发明的优选实施方式中所述驱动装置具有臂副，它作用于从 动部件，并且谐振器具有至少一个扁平段，其中至少一个激励机构安 置在至少一个扁平段上，至少一个激励机构对应于其平面性定义至少 一个激励机构的平面，并且使臂同样平面地成形并且臂的表面基本平 行于扁平段和激励机构延伸。
由此能够形成特别扁平的直线驱动装置，其中从动部件的运动方 向可以位于驱动装置表面的平面里面，垂直或与这个表面成角度。
在本发明的另一优选的实施方式中该驱动装置具有臂副，它作用 于从动部件并且谐振器具有至少一个扁平段，其中至少一个激励机构 安置在至少一个扁平段上，至少一个激励机构对应于其平面性定义至 少一个激励机构的平面，其中接触区各材料点运动的驱动有效的分量 基本平行于扁平段并平行于激励机构延伸。
由此能够形成具有有限行程的扁平直线驱动装置，其运动方向位 于驱动装置表面的平面里面。
在本发明的另一优选实施方式中驱动装置具有臂副，它作用于从 动部件并且谐振器具有至少一个扁平段，其中至少一个激励机构安置 在至少一个扁平段上，至少一个激励机构对应于其平面性定义至少一 个激励机构的平面，其中接触区各材料点运动的驱动有效的分量与扁 平段或激励机构的平面成角度尤其是垂直地延伸。
由此能够形成扁平直线驱动装置装置，它具有特别简单的结构并 且具有基本不受限制的行程。
在本发明的另一优选实施方式中驱动装置具有至少两个通过从动 部件相互作用的臂，其中谐振器由唯一的扁平或部分弯曲的具有基本 相同厚度的部件构成。
由此能够形成具有特别简单结构的扁平驱动，其中谐振器例如由 唯一冲压的薄板件制成，在其上安置激励机构并且它包围主动部件和/ 或被这个主动部件包围。
在上述实施方式的优选变型中从动部件和主动部件通过基体和所 驱动物体弹性地相互连接。该从动部件也作为整体相对于主动部件弹 性地设置。通过这个弹性连接可以平衡在加工中的误差或者补偿在运 行中基体与所驱动物体之间的移动。弹性连接可以在主动部件或在从 动部件或在两个部件上构成，并且最好与同一连接的部件一体地成 形。
主动部件的弹性挂钩从基体最好导引到在运行中使用的谐振器振 型的振动节点，由此能够无阻碍地并且以微少的能量损失地振动。挂 钩与谐振器连接的部位例如位于激励机构平面的中心或者激励机构侧 面的中心。
对于激励机构中心部位中的挂钩最好由谐振器板的一个截段组 成，它由谐振器平面中折弯出来并且为了固定在基体上导引到基础部 件。该基础部件、挂钩和谐振器也最好一体地构成。
在本发明的另一优选实施方式中从动部件本身弹性地构成。即， 使主动部件第一臂的接触区接通的从动部件的第一元件和使主动部件 的第二臂的接触区接通的主动部件的第二部件相互间弹性地设置。由 此改善接触区的接通，并且接触区和上述部件的磨损在从动部件上补 偿。
在本发明的另一优选实施方式中从动部件相对于在接触区范围内 的运动在谐振器的平面内部并且基本垂直于运动轴线具有比谐振器小 于超过100倍、最好超过1000倍的弹性常数。
所述从动部件一体地构成，或者最好多体地构成。其在此具有至 少两个接触部件用于将驱动力从接触区传递到被驱动物体，从动部件 还具有至少一个弹性部件，它使接触部件在相反的方向上同接触区顶 压。
在本发明的另一优选实施方式中所述从动部件弹性地与被驱动物 体连接，并且这个弹性连接最好与用于承受驱动力的从动部件的接触 板一体地成形。在此该弹性连接在用于传递驱动力的方向上是刚性的 而在与其正交的方向上是柔性的。由此也可以补偿在这个部位中的误 差并且通过选择连接的刚性仍然能够精确地将运动传递到所驱动物体 上。为了避免在撞击时损伤，所驱动物体和/或驱动装置的其它部件具 有弹性连接运动的限制。
在主动部件与从动部件之间的相对运动的运动方向不必强制地在 薄板平面的方向上实现，而且也可以与这个平面成角度或者甚至与其 垂直地延伸。从动部件的运动最好通过导向机构限制在给定的平移或 旋转的范围里面。运动方向也通过导向机构限制或给定。主动部件在 接触区的运动分量有助于沿着给定尺寸延伸的运动。
在本发明的优选实施方式中，该驱动装置具有至少两个谐振器， 它们具有至少两个并排的、最好相互平行设置的臂副，它们作用于相 同的从动部件。由此可以实现更高的驱动力并且保证更好的驱动单元 可靠性。最好至少一个扁平的激励机构设置在两个相互平行设置的谐 振器之间用于激励两个谐振器的振动。至少一个谐振器具有用于与至 少一个基础部件电接通的导电挂钩。该导电挂钩与谐振器优选一体地 构成。由此实现主动部件的简单的三明治式结构，并且由于导电挂钩 可以取消连接导线和其连接，因为接触在谐振器板的不运动位置上实 现。
所述驱动装置最好具有至少一个用于电接通激励机构的中间电 极，其中分别在两个谐振器之间设置至少两个激励机构并且分别在两 个激励机构之间设置一个中间电极。由此能够使至少两个谐振器在同 一电位上运行，由此可以使用导电的从动部件。否则从动部件由电绝 缘材料制成并且至少两个谐振器相互电绝缘。
为了电接通两个谐振器最好对每个谐振器附设或一体成形一个由 金属板制成的基础部件，并且至少一个基础部件为了电接通另一基础 部件向着这个部件折弯。
在使用两个或多个平行设置且通过臂副起作用的谐振器时优选下 面的从动部件的实施方式：
所述从动部件最好具有至少两个接触板，其中每个接触板通过并 排的臂的接触区驱动。两个接触板最好通过弹性部件向接触区顶压， 并且所述接触板通过弹性部件为了补偿误差可以旋转。
因为从动部件设置在主动部件的臂之间，弹簧例如使接触部件的 接触板相互引开。弹簧力的作用点在运动方向看去位于接触板的中 心。在此接触板也可以围绕一个轴线平行于运动方向旋转，为此固定 臂相对于这个旋转具有微小的刚性。由此两个接触板在两个侧面上压 向两个谐振器的接触区，并且在所有四个接触区上产生接触。由此改 善机械接通，并且通过接通改善驱动力和驱动单元的使用寿命。
为了改善接触区接通的另一变型是，使接触板围绕一个轴线垂直 于使接触板接通的接触区之间的连接线向外或向内折弯。由此产生接 触板相对于接触区的自定心且平衡的运动。
按照本发明的驱动单元的加工通过使用多体的扁平部件是非常简 单的：必需基本上使扁平的部件相互叠摞和连接。连接大多是可以导 电的：或者使相互间要电直流接通的部件连接，或者使导体通过绝缘 体连接，其中只需要机械固定。因此最好使用导电粘接剂，尤其是具 有各向异性的传导性，它根据加工形式只在某些方向和某些位置上导 电。这种粘接剂例如是具有加入金属球、最好是标准尺寸金属球的环 氧粘接剂。在压力下实现粘接剂固化，因此镍球使要被连接的导体在 两侧接通。通过粘接剂在固化期间消失使导体永久地相互牵引。对此 也可以选择使用导电的粘接剂，必要时由绝缘的粘接剂包围。也可以 使谐振器从两侧粘接和/或铆接在中间的塑料部件上。
所述谐振器板可以在基础部件处相互间折弯并且相互间机械和电 连接。也可以使两个谐振器由唯一的板成形，它U形地围绕激励机构 折弯，或者将激励机构插入到板里面。
在本发明的另一优选实施方式中第一谐振器不是完全冲压下来， 而是作为冲压带的一部分继续输送，并且使各部件在装配时放置在冲 压带上，相互连接并与冲压带继续输送。
为了使驱动能量和所需的电压最小化优选下面措施的集成：
·在谐振器与压电体与中间电极之间尽可能薄的粘接层；
·尽可能相同的谐振器，即，相同的形状、相同的冲模、相同批 次的基本材料(板)，由此使所使用的振型的频率对于两个谐振器相 互接近；
·在中间电极与其电接头之间的柔性过渡区；
·对于重要的振型的振动节点使谐振器悬挂。
通过所有措施共同使电机馈给电压从例如80V降低到小于2.8V甚 至小于2V。由此可以不使用昂贵的多层压电体以低电压工作，如同在 以电池运行的设备中所给定的那样。
粘接剂和必要时塑料载体部件的弹性模量远小于由金属或陶瓷制 成的压电体和谐振器的弹性模量。因此这些相对柔性的部件更少地影 响振动，但是吸收能量。
按照本发明的驱动单元是小的，其长度位于1至2厘米或者甚至 更小，是轻的、可以工业化加工和成本低廉的，并且能够以非常小的 微型步骤受控地运动。此外由于其简单的结构是非常结实的。
按照本发明的驱动单元特别适合于微型化应用，例如作为光学聚 焦、变焦和曝光装置的直线伺服驱动单元。原则上光学应用是有利的， 因为从动部件可以透明或者空心地构成。这一点能够使光波直接在驱 动单元的对称轴线中导引。有利地例如使用调整聚焦点的玻璃纤维、 用于显示器的光导体等。
按照本发明的用于使光学元件定位的定位单元具有：一个基体和 一个可以相对于基体移动的固定体，该固定体支承光学元件，其中定 位单元按照本发明具有驱动单元。在此主动部件最好固定在基体上而 从动部件固定在固定体上。
其它优选的应用是定位系统，例如XY工作台以及用于操作和影响 小物体的微操纵器。
所述驱动单元由于其牢固性也优选用于汽车领域，例如作为显示 器或通风阀的驱动单元。
其它优选的实施方式由从属权利要求给出。
附图说明
下面借助于在附图中所示的优选实施方式详细描述本发明的内 容。附图中：
图1以侧视图和在运动轴线方向上的视图示出按照本发明的驱动 单元，
图2示出每个臂分别具有两个压电元件的驱动单元，
图3示出具有两个指向相同方向的臂副的驱动单元，
图4以俯视图和运动轴线方向上的视图示出每个臂具有两个在同 一平面中并排设置的压电元件的驱动单元，
图5示出按照图4的用于激励旋转运动的电机运动模式，
图6示出具有在臂平面中非对称的驱动单元，
图7示出具有扁平的矩形的从动部件的驱动单元，
图8示出具有管形从动部件的驱动单元，
图9以侧视图和运动轴线方向上的视图示出驱动单元，其中主动 部件是内转子，
图10至12示出用于固定主动部件的不同变型方案，
图13示出具有d31模式的压电元件的压电电机，和这个压电元件 的接通，
图14示出具有d33模式的压电元件的压电电机，和这个压电元件 的接通，
图15示出具有压电元件的d15模式的压电电机，
图16和17示出按照图15的压电电机的不同运动状态，
图18示出从动部件的有利的结构方案，
图19和20示出主动部件的有利的结构方案，
图21示出具有磁致伸缩工作原理的驱动单元，
图22示出具有一体的折弯谐振器的驱动单元，
图23示出具有只一个激励机构的驱动单元，
图24示出具有两个臂副的驱动单元，它们指向相反的方向，
图25至27分别以不同的视图示出由折弯薄板件制成的主动部 件，
图28示出具有垂直于臂副对称轴线设置的圆柱体作为主动部件的 驱动单元，
图29示出驱动单元，其中从动部件具有两个相向旋转的圆柱体，
图30至32示出按照图1的主动部件的不同振型，
图33示出驱动力或转矩与控制频率的关系曲线，
图34示出用于控制压电电机的电路方框图，
图35和36示出本发明的其它优选实施方式，
图37示出用于镜头定位的定位单元，
图38示出具有一体成形的挂钩和电接通的谐振器，
图39示出定位单元的局部装配的主动分模块，
图40是主动分模块的分解图，
图41示出按照本发明的从动部件，
图42示出没有主动分模块的定位单元，
图43-44示出主动分模块的其它实施方式，
图45-46示出具有外转子的驱动单元，
图47-48示出按照本发明的驱动单元的其它实施方式。
在附图中使用的附图标记和其意义在附图标记列表中一起列出。 原则上在附图中相同的部件以相同的附图标记表示。

图1以侧视图和在运动轴线11方向上的视图示出按照本发明的驱 动单元。该驱动单元具有从动部件1，它被主动部件2包围。该主动部 件2具有谐振器3，它具有由两个臂6组成的臂副5，它们通过连接区 10相互连接。所述臂6类似音叉地基本相互对称地成形。主动部件2 还具有两个激励机构4，其中每个激励机构例如通过粘接固定在臂6的 扁平段9上。
粘接剂最好具有下列特性：良好地将能量从压电元件4传递到谐 振器3上，恒定的厚度和导电性，同时可以使粘接的电极接通，例如 在添加环氧银或导电微型金属球、例如镍制金属球的条件下。还包括 快速可固化性，耐热性，无疲劳，可良好地配量。粘接能够补偿谐振 器3与激励机构4之间的加工误差。
除了粘接技术以外也存在这种方案，使陶瓷压电元件直接涂覆或 “生长”在谐振器上，直到压电元件达到所期望的厚度。这一点的优 点是，不必进行粘接操作，并且在粘结层中不产生剪切损失。
另一方面也可以通过电解技术的手段、尤其是通过结扎技术、或 者通过扩散复合(Diffusions bonding)或者钎焊使金属安置在压电元 件4上。
接触区7位于臂6的自由端部上。该接触区7相对于臂副5的对称 轴线相互对置。在不激励激励机构4的静止状态从动部件1通过臂6 夹紧在接触区7上。从动部件1在该实施方式中是圆杆，即旋转圆柱 形地成形。臂6的接触区7最好与从动部件1的形状类似地成形。对 于旋转圆柱形的从动部件1接触区7是凹下的并且这个凹下的形状具 有比从动部件1圆周的形状更弱化的曲率。主动部件2或者谐振器3 在连接区10上具有对应于从动部件1的形状的孔14，穿过那个孔14 导引从动部件1。因此主动部件2可以沿着从动部件1在运动轴线方向 上移动并且也围绕运动轴线旋转。
运动轴线的方向称为X向，与其垂直的并且垂直于腿平面延伸的 方向称为Y向，而垂直于X和Y向延伸的方向称为Z向。
每个臂6具有一个扁平的平面段9，它分别设置在连接区10与具 有接触区7的臂6的自由端部之间。该扁平段9在XZ平面中延伸并且 相互平行。每个臂6的扁平段9通过弹性区8与连接区10连接并由此 围绕在Z向延伸的弯曲轴线相对于连接区10可运动。该扁平段9本身 通过激励机构4加固并因此当激励机构4被激励时主要是明显可变 形。否则臂6可以基本在弹性区8相对于连接区10振动。这一点对应 于臂的基本振动。在此臂6的各个材料点分别在平行于XY平面的平面 中运动，它们在下面称为基本振动平面。
所述激励机构4最好同样是扁平的并且平行地设置在相应的扁平 段9上。激励机构4最好是压电元件，并且垂直于激励机构4或相应 扁平段9的平面极化。压电元件在平行于扁平段9或压电元件4主平 面延伸的表面上具有电接头，用于以d31模式运动。对于d31模式压 电元件的伸长方向垂直于所施加的电场延伸。压电元件也可以是多层 元件。
所述压电元件4最好电并联地接通，其中谐振器3例如形成与公 共的第一接头46的电连接，并且两个压电元件4的外置电极相互连接 并与第二接头47连接。两个接头与驱动电路连接，如同在图33中示 意所示的那样并且还要在下面描述。在其它附图中出于清晰性未示出 电接头导线46，47。
图30至32示出与图1的主动部件类似的主动部件的不同振型，但 是连接区10没有孔14而是具有中心的挂钩。在按照图30和31的模式 中材料点基本在基本振动平面中振动并因此为了描述一个横截面图就 够了。臂6的活动段在静止状态在扁平段9中分别是自身对称的，在 这里也是基本上正方形的。在自由端部上每个臂6相对于扁平段9在Z 向看去具有非对称成形的段。在这里这一点是垂直于扁平段9的平面、 即在Y向的成形，它形成接触区7。该成形在附图中向内指向从动部 件1。但是也可以选择或附加地向外指向。
在通过激励压电元件4在XZ平面中延长或缩短臂6时垂直于这个 平面的成形通过其质量惯性起到围绕Z向成形旋转的作用并且起到在 Y向抬起或顶压接触区7的作用。这个运动叠加双压电效应，即由于 压电元件4和扁平段9的不同伸长使臂6弯曲。
图30示出在确定的第一激励频率时的典型状态。臂6一方面在纵 向(X向)振动另一方面相互靠近或相互离开(Y向)地振动。根据两 个振动的哪一个优先于另一振动，使接触区7执行具有相应旋转方向 的椭圆运动。由此在出现从动部件1时接触区7将在正的或负的X向 上的作用力施加到从动部件1上。
图31对应于第二激励频率，在该频率时接触区主要在Y向振动并 且相互撞击。在出现从动部件1时总体上没有作用力施加在从动部件1 上，从动部件通过从外部作用的力也只自由导引地运动。
图32对应于第三激励频率，在该频率时臂6执行围绕其纵向、即 围绕X向的扭转运动。臂最好由相同材料、但是在Y向看去不同地成 形。
由接触区7的各个点在YZ平面中、即在垂直于运动轴线的平面中 引起旋转。旋转的方向仍然可以通过选择激励频率确定。在此两个臂 的接触区7必需以相同的旋转方向旋转。
对于按照图30-32的一体谐振器3，尺寸为2.5×2.5×4.5毫米，示 例的激励频率约为149kHz(图30)或者26kHz(图31)或148kHz(图 32)。原则上，频率取决于谐振器3的几何形状和材料数据，如弹性模 量、横向收缩和密度。例如谐振器3可以由钢制成并且以300kHz至 500kHz之间的频率运行，尤其是对于向前运动以420kHz而对于向后 运动以350kHz运行。谐振器3可以由铝制成并且以150kHz至300kHz 之间的频率运行，尤其是对于向前运动以165kHz而对于向后运动以 250kHz运行。
不同振型的频率相互匹配，因此引起所期望的总运动。在设计主 动部件2时例如要考虑下述因素：在分开观察两个偏转方向时对于均 匀的横梁一方面呈现在纵向上的振动(没有弯曲)另一方面呈现单纯 的弯曲运动。如果观察纵向振动频率，则频率以最大的偏转对应于第 一振型。驱动单元的振幅和相关步宽是最大的。对于更高的模式频率 增加而振幅减小。
如果观察单纯的弯曲运动，则例如可以使第三弯曲模式放置在与 上面确定的纵向振动第一振型一样的频率上。这能够使相应臂6的自 由端部从从动部件1上最大地浮起。对于最大的步宽也达到弯曲模式 中的大运动，并且总体上引起具有最大步宽的可靠进给。
因为在纵向上的固有振荡对于均匀的横梁首先线性地与长度相 关，而弯曲振动以更高的指数(Potenzen)取决于谐振器的厚度，存在 独立的参数，通过它们可以调整谐振器3的总振动特性。对于给定的 材料通过选择几何形状调节所期望的振动特性。
在这个示例中由杆或销构成的从动部件1具有1.5毫米的直径。通 过上述的具有两个压电元件4的电机能够产生超过1N的输出力。
图33示出驱动力或转矩F(例如单位为牛顿或Nm)与控制频率f (例如以kHz为单位)的关系。每种运动形式对应于至少一个专有频 率f。随着频率增加例如产生下面的特定频率：
-f31用于起动转矩，即，既不产生夹紧功能也不总体施加作用 力，
-f1用于向前的直线运动
-f32用于起动转矩
-f2用于向后的直线运动
-f4用于顺时针旋转
-f5用于逆时针旋转
按照本发明的电机在运行中要关注的系数是臂的刚性。臂的刚性 越大，主动和从动部件就必需越精确地适配，并且热膨胀系数、加工 误差和磨损的影响就越大。
谐振器或臂的刚性越小，这个影响就越不严重，但是预应力就必 需越大，用于保证最佳的面压力。
如果点的作用力正好高到它不引起磨损，则保证最佳的面压力。 如果点的负荷太大，则限制使用寿命，如果点的负荷太低，则实际上 没有完全利用电机的最大水平。
图2示出每个臂具有对应两个压电元件的驱动单元，两个固定在 同一臂6上的压电元件4最好通过同一电源控制，但是这样接通，使 得一个压电元件向收缩，而另一压电元件伸长。由此支持臂的弯曲。 在这种实施方式的另一变型中这样控制压电元件4，使得对应地同时收 缩或伸长。在这种情况下压电元件4初始起到在运动方向上延长或缩 短相应的扁平段9的作用，并且只有通过臂端部上的非对称质量分布 才引起垂直于臂平面的接触区运动。
图3示出具有两个指向相同方向的臂副5的驱动单元，它们围绕 运动轴线以90°相互旋转。臂6由唯一的十字形板件通过折弯在同一 方向上变形。每个臂6配有激励机构4。臂6在机械上相同地构成，激 励机构4电并联地接通。在运行中每个臂点在垂直于相应扁平臂段9 的平面中振动。每个臂例如以至少接近45度的角度相对于从动部件1 延伸。
图4以俯视图和在运动轴线11方向上的视图示出每个臂6具有两 个在同一平面中并排设置的压电元件4的驱动单元。通过两个并排的 压电元件4的相位移控制使臂6的运动分量在XZ平面内部激励。这一 点在图5中表示。由此激励从动部件1围绕运动轴线的旋转。
在此在同一臂6上的压电元件4最好
-或者在同一方向上极化并且以不同极化的信号控制，
-或者以相同的驱动信号控制，但是相反极化地设置在扁平段9 上。
在臂副5的两个臂6上的压电元件4最好这样设置和/或控制，当 一个臂6在正的Z向上折弯时，另一臂6在负的Z向上折弯。
代替按照图4和5的非对称控制，图6示出具有在臂平面中非对 称的驱动单元。在臂平面上看去时、即在XZ平面中臂非对称地成形。 这一点在按照附图的本发明实施方式中通过切口或通过在这个臂平面 中的缝隙49实现。也可以选择通过臂6成形、尤其是在自由端部处、 在臂平面和Z向上实现这一点。通过这种非对称也可以激励在臂平面 内部的接触区7的振动，这导致接触区7的各个点在YZ平面中旋转， 如同结合图32所解释的那样。
图7示出一种驱动单元，其中从动部件1扁平的且基本矩形地成 形。由此只能实现平移的运动。类似地也可以实现从动部件1的任意 其它棱柱形或圆柱形和非旋转对称的横截面。在此相应圆柱轴线平行 于运动轴线11并且最好与谐振器3的对称轴线重合。
图8示出具有管形从动部件的驱动单元。该从动部件1例如是光 学元件的载体，例如一个照相机透镜48，由此可以用于自动聚焦或变 焦功能的驱动单元。该从动部件1也可以具有光导体如光导纤维并因 此定位。
图9以俯视图和在运动轴线方向的视图示出驱动单元，其中主动 部件是内转子。工作原理基本与目前所示的实施方式相同，只是预应 力和驱动力向外指向，并且从动部件1至少部分地包围主动部件2。在 这里也可以实现旋转的、平移的和集成的、螺旋形的运动。代替圆的、 圆管的从动部件1也可以使从动部件具有其它空心轮廓如矩形轮廓或 敞开的轮廓、如U形轮廓。这能够实现没有旋转分量的纯粹直线运动。 对于敞开的轮廓如U形轮廓也可以使主动部件2固定并且使从动部件1 用作转子。
图10至12示出用于固定主动部件2的不同变型。主动部件2应该 固定在一个基准体、例如一个机械设备上，驱动单元构成该机械设备 的一部分。或者主动部件2应该固定在要被运动的另一部件上。为此 固定分别设置在谐振器3的空间振动的节点上。由此使振动较少受影 响并且通过固定失去少量能量，并且通过固定也产生微少的干扰的声 学反射。节点例如通过主动部件2振动特性的有限元(FEM)分析、 最好在使用驱动频率时求得。
按照图10固定孔17用于使固定部件、例如销子在一个方向上容 纳在臂6的延长体18里面，该方向与相对于连接区10的臂方向对置， 并且垂直于臂6的平面设置。按照图11固定孔17平行连接区10内臂 6的平面并且在孔14的两侧设置。按照图12固定孔17与图11一样地 设置，并且臂突出于连接区10在相反的方向上延长。激励机构4从臂 6延伸到延长的臂18。在此激励机构4例如相对于连接区10至少接近 中心地设置。原则上在延长臂18的振动频率适配时也可以使接触区7 设置在延长的臂18上。
图13示出多层结构的d31模式的具有压电元件4的压电电机。以 横截面单独简示出这种压电元件4的结构和电接通。多层由许多压电 单个元件层组成，由例如银、镍、铂等制成的导电中间层分别位于其 间。中间层错置并且在侧面相互连接，由此例如奇数层具有第一电位， 而偶数层具有第二电位。典型的层厚位于10至20微米范围，这使得 电压与单层相比可以更低，用于产生相同的电场。电场的方向以E表 示，纵向变化的方向以dL表示。
例如0.25mm厚的单层压电元件需要100V，用于使E电场大到使 压电效应最大。因此层厚为12.5微米的20层的多层压电元件可以以 5V电压运行。
图14示出d33模式的具有压电元件4的压电电机，以及多层结构 和这种压电元件4的接通。对于d33模式压电元件的伸长方向dL平行 于所施加的电场E。相应地并排布置多个压电元件并且压电元件的极 化方向平行于相应的扁平段9的平面延伸。压电元件在垂直于扁平段9 或压电元件4的主平面上作为整体也在YZ平面中延伸的表面上具有电 接头46，47。
图15示出以d15模式具有压电元件的压电电机。对于d15模式在 压电元件中产生剪力并引起剪切运动。为了利用这个剪切运动，压电 元件4一方面如上所述分别固定在臂6上，并且通过与相应臂6对置 的外表面固定在公共的固定体19上。图16和17示出按照图15的压电 电机的不同运动状态：通过压电元件4的剪切运动，在此没有明显延 长或缩短臂，使谐振器3沿着运动轴线在X向上往复加速。由此如上 所述使臂6的自由端部置于驱动的振动。为了实现这个振动，臂具有 在压电元件4与接触区7之间的自由部位20，它不与压电元件4连接 并由此加固。
按照该实施方式的变型谐振器3是两体的并且也在左侧代替连接 区10具有能够振动的具有自由部位和自身的接触区7的端部。与图13 类似也可以在谐振器3的两个部件之间设置短臂，由此使这个谐振器 仍然是一体的。
图18示出从动部件1的有利结构方案。在从动部件1的圆周上成 形沟槽21。它们能够从圆周面排出污物和/或磨损颗粒。由此减小驱动 力和速度的振荡。沟槽21最好圆形或螺旋形地在圆周上延伸。
图19示出类似的沟槽21，它们成形在主动部件2的接触区7上。 该沟槽21在本发明的另一优选实施方式中形成微齿并由此改善主动部 件2与从动部件1之间的力传递。
图20示出U形或音叉形的排出器23，它设置在臂副5内部，并且 固定在连接区10上，由此使排出器23不对谐振器3的振动产生明显 影响。该排出器23具有清洁机构24例如毛毡或橡胶带，它们与主动 部件2一起运动同时清洁从动部件1。
图21示出具有磁致伸缩工作原理的驱动单元。通常或者从动部件 1或者主动部件2可以相对于周围固定。如果从动部件1固定，则主动 部件2称为转子。对于较长的平移或持续的旋转运动主动部件2的供 电成为问题。这个问题在按照图21的实施方式中得到解决，通过使与 从动部件1机械连接的用于产生磁场的装置沿着从动部件1设置。这 个装置例如是一个线圈25，其圈数围绕从动部件1和用于主动部件2 的空间延伸。在线圈25中产生磁场。主动部件2具有作为激励机构4 的磁致伸缩部件，例如由特服龙(Terfenol)制成，它根据称为φ的磁 流机械地变形。由此可以激励谐振器3的振动。
图22示出类似于图3的具有一体折弯的谐振器3的驱动单元，但 是只具有两个臂6。该谐振器3由唯一扁平的长形薄板件在两个弹性区 8折弯。在弹性区8之间的部位是连接区10，在其上谐振器3固定在 另一物体上。在弹性区8与板端部之间的两个部位形成具有扁平段9 的臂6。臂6例如以相对于连接区10约45度的角度延伸并且配有激励 机构4或压电元件4。在臂6的自由端上板略微折弯，由此一方面得到 接触区7并且另一方面得到垂直于臂平面的上述非对称。接触区7最 好适配于从动部件1的圆周形状，如图24所示的那样。所示的本发明 实施方式设计用于从动部件1的有限直线运动。对于较大的运动在连 接区10可以设有孔14。
图23示出只具有激励机构4的驱动单元。该驱动单元与图3的驱 动单元类似地成形，但是只具有一个设置在连接区10的压电元件4， 以及较宽的臂。四个臂6具有相对于运动轴线相同的取向并且最好机 械相同地构成。因为没有主动部件安置在振动的臂上，可以非常精确 地调整其固有频率。对于与在图3和22中所示的相同的主动臂，在激 励机构4电并联控制时每个臂6强制接受相同的频率。而主动臂与图 23和24一样自由振动。因此对于从动部件通常产生更微小的能量需 求。在实际中从动部件6分别具有自身的、易于相互偏离的谐振频率。 这个偏差或者以可容忍的大小或者通过微调降低。微调例如通过臂材 料的腐蚀，例如通过激光实现。
图24示出与图23类似的驱动单元，但是具有两个臂副，它们指 向相反的方向并且以90度围绕运动轴线11相互旋转。臂7的固有频率 和振型这样相互协调，使得在第一频率、例如200kHz时上臂副5执行 牵引的运动而下臂副5执行撞击运动，并由此使主动部件2向上运动。 在第二频率例如300kHz时下臂副5执行牵引运动而上臂副5执行撞击 运动，并且使主动部件2向下运动。
该驱动单元最好由唯一的十字形薄板件成形，由该薄板件通过在 第一方向由薄板平面折弯十字形的两个臂产生第一臂副5并且通过在 相反方向折弯其它臂产生第二臂副5。
在图24的细节图中示出接触区7的圆形成形。这个成形形成圆柱 体内表面的一部分并且由此对应于圆柱形从动部件1的形状。相应的 成形也可以在按照其它附图的实施方式上构成。
图25至27分别以不同的视图示出由折弯的薄板件制成的主动部 件。谐振器3可以分别作为冲压件和折弯件经济地加工。
图25以不同的视图示出驱动单元，其谐振器3由两个长形薄板组 成，它们在连接区10内相互固定，例如焊接。在连接区10两个薄板 相互平行地延伸并且平行于谐振器3的对称平面。接着薄板分别通过 第一弯曲26相互离开地折弯并且接着通过第二弯曲27再相互靠近地 折弯。不仅第一弯曲而且第二弯曲和位于其间的薄板段都起到弹性区8 的作用。接着第二弯曲27扁平段9与固定在其上的激励机构4基本相 互平行。接着扁平段9薄板相对于相应扁平段9的平面非对称地从这 个平面相互靠近地折弯并形成两个相互拱曲的具有接触区7的接触段 28。在这个接触段28处薄板最好宽于扁平段9。由此使接触段28在扁 平段9的平面以外具有相对较大的质量，这在本发明的意义上改善特 征性振动。通过磨动接触段28侧面突出部分29可以调谐臂6的振动 频率。
臂例如大约4mm长并且由CuBe板冲压，其中运行频率例如位于 50kHz至300kHz。压电元件4一方面通过臂6另一方面通过(未示出 的)导线接通。对于下面按照图26和27的两个实施方式也是这种情 况。
在本发明的优选实施方式中接触段的侧面突出部分29是不同长度 的。由此在扁平段9平面上的俯视图中呈现臂6的非对称，由此可以 产生用于激励旋转运动的振动，如同结合图5和6所解释的那样。
图26示出驱动单元，其中臂6在自由端与上述实施方式类似地构 成。但是作为连接区10规定另一物体，在其上分别单个地固定臂6。 为了减小臂6与连接区10之间的刚性臂6在连接区10附近以较小的横 截面面积成形，由此形成弹性区8。例如在臂上设有空隙30，或者使 臂更薄或更窄地成形。
图27以两个不同的视图和一个横截面图示出另一具有类似端部部 位的谐振器3。但是该谐振器3由唯一的薄板冲压和折弯。由连接区10 的平面伸出两个臂相互靠近地折弯并且相互平行地延伸到接触段28。 这些平行段9用于固定激励机构4(未示出)。接着连接区10臂6具有 加固板31，它们分别向着对置的臂6折弯并与对置的加固板31固定连 接。通过这样折叠的且相互连接的加固板31使谐振器3在固定端部上 加固。
由连接区10的平面中伸出最好两个固定板在与臂6相反的方向上 折弯。
图28示出具有垂直于臂副对称轴线设置的圆柱体作为从动部件的 驱动单元。对于完全对称的臂6和在相同的控制时例如接触区7在左 臂上顺时针旋转而接触区7在右臂上逆时针旋转。这对于按照图29的 实施方式是期望的，但是对于本实施方式是不期望的。因此通过略微 非对称的臂形状，如在图28中所示那样，产生臂6的不同振动特性。 在弹性区8上所示的加厚缩短臂长度并且由此提高固有频率，并且由 此改变垂直于或平行于臂平面的振动之间的相位移并由此也改变接触 区7的旋转方向。也可以选择或附加地独立地控制压电元件4，用于实 现臂6的强化运动。
图29示出驱动单元，其中从动部件具有两个相向可旋转的圆柱体 作为转子15。两个转子15具有相同或不同的直径并且分别通过固定部 件16支承。转子15分别具有旋转轴线，它垂直于臂6方向(X向)并 平行于臂6平面(XZ平面)延伸。转子15通过接触区7相互夹紧并 且在电机运行中通过接触区7驱动。为此臂6基本相互镜像对称地成 形，由此使它们同样对称地相互振动并因此起到使转子15相向旋转的 作用，其中转子15在其公共接触点上相互滚动。调整转子15的一个 或两个轴用于驱动另一设备。
图35以俯视图和侧视图示出本发明的另一优选实施方式，它具有 特别扁平的结构。主动部件2具有扁平臂6，其平面相互平行并且位于 相同的平面里面。平行于这个平面或者在这个平面本身中设置具有激 励机构4的谐振器3的扁平段9。接触区7的可驱动运动同样平行于这 个平面发生。谐振器3通过过渡区51过渡到Y形固定体53的两个弹 性臂。那里有谐振器3振动的节点52，并且固定体53的臂汇合。谐振 器3和固定体53最好由唯一的扁平薄板件成形。
从动部件1是长形的并且沿着其主伸长方向或者运动轴线11相对 于主动部件2活动地设置。为了导引，该从动部件1有选择地具有相 互对置的长槽54用于容纳主动部件2的接触区7。
从动部件1最好自身弹性地构成，由此可以使与主动部件2接触 区7接触的部位相互间弹性地活动。由此可以使臂6在臂平面中具有 相对较大的刚性。
弹性也可以用于补偿接触区7和从动部件1的磨损。
臂副5的臂6相互间相对于从动部件2在偏离从动部件2的允许运 动方向的方向上反作用并且在运动方向上相互作用，即强化其在运动 方向上的作用。接触区7也可以按照激励频率的比例也在扁平臂6或 谐振器3平面以外运动，即执行三维延伸的振动。为了对于驱动单元 利用这个振型，从动部件1最好没有在图35中所示的槽，例如具有扁 平板，它们是相互弹性的。板的平面、也包括其运动方向在静止状态 最好垂直于接触区7之间的连接直线延伸。运动方向最好也平行于臂 板的平面，但是也可以垂直或与这个平面成角度地延伸。经常存在许 多振型，它们给出平行于臂的平面的向前或向后的运动。对于运行选 择一对相应的相互靠近的激励频率，一个用于向前，一个用于向后。 其优点是，对于两个频率为了提高电压可以使用相同的线圈。
如图36所示对此也可以选择，使臂6弹性地成形并且为此使从动 部件1没有弹性地构成。在这个实施方式中臂6、具有压电元件4的扁 平段9以及固定体53最好在唯一的部件上构成。也可以没有Y形臂地 使固定体直接连接在扁平段9的与臂6对置的侧面上。
为了在按照图35和36的实施方式中激励振动、所述激励机构4 通过其伸长方向平行于谐振器3的平面设置。也可以只有唯一的压电 元件4位于谐振器3侧面上。对于足够高的激励频率首先激励在谐振 器或臂平面中的振动，并且不明显地激励谐振器3的低频弯曲振动。
图34示出用于控制压电电机的电路方框图。该驱动电路具有信号 发生器或多频发生器41用于产生不同频率的信号。多频发生器41为 此具有例如多个单个的频率发生器42，其输出信号中的一个可以通过 变换器43选择。这个信号作为多频发生器41的输出信号输送到放大 器44。通过放大器的输出信号可以控制电机45。为了激励集成的、例 如螺旋形运动也可以使各个频率发生器42产生具有多个叠加的频率分 量的信号。该信号发生器41可以传统的(模拟的)或数字地构成。根 据控制信号的使用、集成和复杂性选择适合的控制器。在此频率、信 号形状和振幅是可以变化的。振幅主要确定移动速度。
放大器44或驱动器使发生器41产生的信号适配于压电电机45。 根据控制信号的形状和大小选择所需的驱动器拓扑逻辑。对于矩形控 制一个桥路就足够了。对于所有其它的信号形状需要直线放大器或数 字放大器，例如用于脉冲宽度调制(PWM)的“D级”放大器。在使 用多层压电元件时可以考虑完全放弃放大器44。
根据控制模式在压电电机45与驱动电路44之间连接电感。在理 想情况下这样设计电感，使得它与压电电机电容在优选的电机运行频 率中形成串联的谐振振动回路。由此通过压电元件4可以提高电压。 对于矩形控制，串联谐振回路还用作滤波器和信号变换器：由矩形信 号供电的压电电机通过中间连接在振幅中增加的正弦信号和电感来路 控制。
由压电模块和线圈组成的振动回路根据其品质能够实现电压倍 增。通过供电电压换极可以使有效电压翻倍。因此总体上可以通过例 如2.5V的供电电压在压电模块上产生20V的电压。
对于不同运动方向的频率最好选择相互靠近，由此使线圈对于两 个频率尽可能有效。在此振动回路的最大电压至少接近两个频率之间 的中心。对于按照图37至44的具有例如3至6mm伸长的谐振器3的 典型频率在400至600kHz之间。
图37示出用于定位透镜的定位单元。在基体83上装配驱动单元 的主动分模块90，它通过驱动单元的从动部件1驱动所驱动的物体 82。被驱动的物体82通过平行机构85装配在基体83上。在被驱动物 体82上面装配作为基体83部分的盖板84。被驱动物体82具有带透镜 的固定体，而基体83支承图形获取芯片，透镜通过被驱动物体82的 运动可以聚焦在芯片上。平行机构85能够实现被驱动物体82与从动 部件1相对于基体83或主动分模块90的基本直线或笔直的运动。严 格地说这个运动是沿着圆弧的平行移动，但是对于实际的目的与驱动 单元结合也可以称为直线运动。
主动分模块90具有两个相互平行设置的谐振器3，3’，它们每一个 基本按照图35的原理起作用。谐振器3，3’的接触区7作用在从动部件1 的接触板72上，它们相互弹性地设置并且通过这个弹性作用压向接触 区7。在激励公共的激励机构4时两个谐振器3，3’的四个接触区7置于 空间的振动，它们驱动接触板72并由此按照激励频率在一个或另一方 向上驱动被驱动物体82。振动通常具有三维分量，如同结合图35的实 施方式所解释的那样。其中最好利用平行于谐振器3，3’平面的向前和向 后运动并且选择相应的用于激励的频率。
借助于下面的图38至40解释主动分模块90的结构：图38示出具 有一体成形的挂钩32的第一谐振器3。该挂钩32使谐振器3导引到基 础部件33和用于电接通的接通板34。上述部件一体地由基本等厚的部 件制成，例如由薄板冲压而成。下面将这个部件称为谐振器板37。具 有第二谐振器3’的第二谐振器板37’最好相同地成形并且与第一谐振 器3镜像对称地设置，如同在图37中所看到的那样。通过相同的结构 减少加工成本，并且可以使两个谐振器3，3’的机械特性保持相互接近。 对应一个连接板38使基础部件33，33’导引到对置的谐振器3，3’并且用 于谐振器3，3’的电连接。
图39示出定位单元的局部装配的主动分模块90：在谐振器3上安 置支架部件60，并且在支架部件60的开孔中平行于谐振器3的扁平段 设置第一压电板64，在其上设置中间电极62并且在其上再设置第二压 电板64’。压电板64，64’和中间电极62通过间隔钩定心在同一开孔里 面，其中压电板64，64’总是还保持可以振动。支架部件60最好由塑料 并且以压注工艺制成。
图40示出主动分模块的分解图。除了上述的部件以外在这里还示 出第二谐振器板37’，以及线圈35和两个接头板36，36’。第一接头板 36用于电接通中间电极62，第二接头板36’用于电接通线圈35的第一 接头。线圈35的第二接头接通第二谐振器板37’的接通板34’。
主动分模块90也具有振动回路，由线圈35和谐振器3，3’之间的双 压电体构成。激励机构4的结构作为由两个平行板围绕中间电极62组 成的双层压电元件允许构成压电元件外电极的谐振器3，3’在相同的电 位上。这也意味着，使两个谐振器3，3’的接触区7接触的从动部件1是 能够导电的。
因为谐振器3，3’的挂钩32同时是电连接，所以无需导线和接通激 励机构4的连接。挂钩32从谐振器3的平面中导引出来并且离开这个 谐振器，其中这一点最好在谐振器3的一个部位中实现，该部位对应 于驱动单元的优选振动节点。在所示的本发明实施方式中这个部位位 于至少接近压电板64的中心。在本发明的另一实施方式中，例如按照 图43这个部位位于矩形压电板64的侧面中心。因此在两个实施方式 中谐振器3，3’和压电板64，64’的振动与主动分模块90的其余部件去耦 联。为此使中间电极62在过渡区成波浪形且弹性地构成。过渡区从压 电板64，64’导引到支架部件60，在那里中间电极62通过第一连接板36 接通。
谐振器3，3’和压电板64，64’的弹性模量数倍于粘接剂和支架部件 60的弹性模量。因此模式和振动频率基本不受支架部件的影响，而是 可能衰减的。
为了加工主动分模块90最好使下列部件以给定的顺序装配：
·第一谐振器3；
·支架部件60；
·第一压电板64；
·选择中间电极62和第二压电板64’；和
·第二谐振器3’。
在此分别在两个步骤之间至少部分地将导电粘接剂涂覆在上下放 置的部件之间。粘接剂例如是通过加热固化的具有微型镍球标准参数 的粘接剂。粘接剂的导电性只有当两个导体相互顶压时才存在，因此 镍球搭接导体之间的间距。在其它方向上粘接剂保持不导电。因此粘 接剂可以大量地涂覆，例如也围绕压电板64，64’并且进入压电板64，64’ 与支架部件60之间的中间空间，而不产生短路。
上述部件也分别通过其间的粘接剂上下叠摞，然后在使它们向一 起顶压期间加热。在固化时粘接剂消失并且使导体牵引到一起，由此 在镍球上产生持久的压力并由此持久地电连接。
在本发明的另一实施方式中使用具有由导电材料如银制成的絮状 片的粘接剂。这种粘接剂在所有方向上并且也在没有压力的条件下导 电。因此它例如只涂覆在上下装配的部件之间的接触区的中心，并且 分别由具有其它绝缘粘接剂的部位包围。
上述部件例如手动或自动地加入到装配固定体里面。线圈35也可 以在加入第二谐振器3’之前同样加入到固定体里面然后与第二谐振器 3’粘接。最好以另一工作方式首先加工没有线圈的主动分模块90并使 粘接剂固化。然后确定已选择的主动分模块90的机电特性，用于确定 与标准的偏差。例如已知，要使用的振型要对应于一个运动方向位于 确定的理想频率。但是在各个驱动单元中准确的频率由于加工误差是 变化的。有可能的是，以理想频率激励时不是能量有效甚至完全无效 的。因此通过测量确定或者间接推测，谁对于给出的试验是用于所期 望的振型的实际固有频率。对于其它运动方向也是同样。同样测量压 电元件或激励机构4的实际容量。振动回路压电元件-线圈的固有频 率应该位于至少接近必需的激励频率的中心，由此通过振动回路对于 所有的激励频率使电压增加尽可能地高并且平衡。同时确定线圈35的 电感，它相应地调置振动回路的固有频率。具有最接近的电感值的实 际线圈35由处于选择的线圈35集成中选择并且通过例如钎焊或粘接 装配在主动分模块90上。
图41示出按照本发明的主动部件2。这个部件具有两个平行的接 触部件71，它们分别通过接触臂73与被驱动物体82连接。为了使谐 振器3，3’的接触区7与接触部件71之间的机械接通最佳化，使接触部 件71向着接触区7弹性地设置。为了使它们向着接触区7移动，使接 触臂73相对较长且扁平地构成。接触臂和接触板72的表面在此基本 垂直于谐振器3，3’的表面并平行于驱动单元的运动方向延伸。由此为了 补偿加工误差也可以补偿从动部件1相对于主动部件2的侧面移动， 方法是使接触板72同步且平行地共同移动。在驱动单元本身的运动方 向上接触臂73相对是刚性的，因此能够将作用力传递到被驱动物体82 上。
接触板72也可以略微向接触区7移动。为了相对于接触区7施加 作用力，使用附加的弹簧。这个弹簧可以设置在接触板72之间，在本 发明的所示实施方式中弹簧通过一体的弹性部件74实现，它如同卡箍 一样从外面围绕两个接触板72导引，分别从外面嵌入到接触板72里 面并因此使接触板相互引开。最好使弹性部件74的端部表面分别与相 应接触板72粘接或钎焊。弹性部件74的端部最好分别与对应的固定 部件如接触板72的板钩接。这一点产生附加的冲击保护。
接触臂73到接触板72最好具有扭转区85，它允许接触板72围绕 垂直于作用于接触板72的两个接触区7之间的连接线的轴线旋转。这 种与以接触区7之间的弹性部件74的力作用在接触板72上的事实相 关的运动性起到使接触板72牵引到两个接触区7上的作用，必要时略 微旋转并由此使两个接触区7可靠地接通。
在与接触板72对置的接触臂73的端部上成形一个固定区76，它 插进被驱动物体82的对应开孔里面。接触臂73与接触板72和固定区 76最好一体地且由薄板通过冲压和弯曲成形。
图42示出没有主动分模块并且去除盖板84的定位单元。可以看 出，由弹性部件74、接触板72和具有固定区76的接触臂73构成的从 动部件1如何设置在被驱动物体82上。为了防止冲击和撞击而阻止弹 性接触臂73的过渡运动使接触臂73部分地在缝隙中围绕被驱动物体 82导引，但是是可选择的。在正常运行中接触臂73也不接触缝隙的侧 壁，并且防止接触臂73在撞击时通过行程限制加载或者勾挂或夹紧在 错误的位置上。
此外可以看到，被驱动物体82如何在基体83的两个支座86之间 平行导引。每个支座86具有一个用于驱动固定体87的缝隙。在装配 主动分模块90时分别使主动分模块90的对应部件在这个缝隙中移 动。由此可以补偿由于总的加工误差引起的误差，方法是使主动分模 块90向着基体83移动，直到连接板36，36’接触基体83。
图43-44示出主动分模块的其它实施方式。图43如上所述示出 谐振器3，3’在压电板64，64’侧面中心处的侧面悬挂。在此第一谐振器3 只在一个侧面而第二谐振器3’在两个侧面上分别至少接近中心地悬 挂。支架部件60在这里用于第一连接板36与接通板34或基础部件33 的固定。为此如同也对于第二接头板36’一样使薄板放置在支架部件60 的塑料销上并且与其铆接。图44示出从动部件1的接触板72，它没有 弹性地直接固定在(未示出的)被驱动物体82上，还示出中间电极62 的两侧悬挂。为了可以看到内部的结构，未示出妨碍谐振器板37，37’、 中间电极62和接头板36，36’的支架部件60。
图45简示出本发明的另一实施方式，在其中接触区7向外作用。 挂钩32和激励机构4在原理上与上述实施方式相同地构成并且可以相 应地变化。也可以相互平行地设置多个、相同成形的谐振器3。驱动有 效的振动在这里最好也主要在平行于一个或多个谐振器3的平面中延 伸。但是接触区7代替指向内部而指向外部。由此能够使从动部件1 尤其也在激励机构4和挂钩32处包围主动部件2。由此可以实现从动 部件1的较长行程。
从动部件1本身弹性地并且最好也相对于主动部件2弹性地设 置。为此弹性部件71本身在整个长度上弹性地构成或者只具有对应于 接触臂73的弹性区，和/或连接基础部件71的被驱动物体82的一部分 弹性地构成。
图46示出本发明另一实施方式的主动分模块，在其中接触区7向 外作用。在这里谐振器板37，37’也作为压电元件4的电极设置在压电元 件上并且平行于压电表面延伸。但是驱动有效的振动主要在垂直于薄 板平面的平面中延伸。在两个侧面上在压电元件4的中心垂直于谐振 器3，3’的纵轴线实现谐振器3，3’的悬挂，并且同样导电。挂钩分别导引 到一体成形的接通板34。在使用没有中间电极的唯一压电元件4时两 个谐振器3，3’位于不同的电位上，因此与谐振器接触的从动部件1的两 个部件相互间电绝缘。未示出从动部件1；它从外面包围接触区7。除 了线圈35以外主动分模块90也具有传感器39，它与一个接通板34，34’ 以及其它接头电连接。传感器用于测量(未示出的)被驱动物体82的 位置，例如按照光学、电容或电感等工作原理。
图47示出本发明的另一实施方式，在其中谐振器3由开缝的扁平 薄板件制成。缝隙分开两个平行的、例如基本矩形的臂6，在其间夹紧 从动部件1。为了容纳从动部件1臂6分别在一个位置具有扩展的缝 隙，它与从动部件1的横截面形状对应。在这个扩展部分上构成接触 区7。从动部件1的运动直线和/或旋转地沿着轴线或围绕轴线，它最 好垂直于臂6的平面。
图48示出本发明的另一实施方式，其中谐振器3具有两个独立的 臂6，它们分别仅仅由扁平的无弯曲的最好矩形的块体组成。连接区10 由激励机构4、例如压电元件组成，它以一个或多个压电晶体构成，它 们形成一个六面体形的堆叠。臂6固定在压电元件的对置平行表面上 并且相互平行地在同一方向上延伸。在自由端上从动部件1设置在臂6 之间。从动部件1在附图中由旋转圆柱形物体表示，但是也可以具有 其它的圆柱形或棱柱形形状，并且也可以是扁平的板，它夹紧在臂6 之间。从动部件1的运动平行于臂6的平面，并且最好垂直于这个方 向，在该方向臂从连接区10看去延伸。但是臂也可以平行于或者与这 个方向成角度地延伸。在另一变型中也可以只具有唯一的臂6。
对于按照图47和48的实施方式从动部件1也可以选择是一个盘或 一个环并且可旋转支承地以其周边伸进臂6之间。由此也可以实现非 常简单的旋转驱动单元。
在按照图35至47的本发明实施方式中压电元件最好以d31模式 运行。
附图标记列表
1  从动部件
2  主动部件
3  谐振器
4  激励机构
5  臂副
6  臂
7  接触区
8  弹性区
9  扁平段
10 连接区
11 运动轴线
12 对称轴线
14 孔
15 转子
16 固定部件
17 固定孔
18 延长臂
19 固定体
20 自由区
21 沟槽
22 固定体
23 排出器
24 清洁机构
25 线圈
26 第一弯曲
27 第二弯曲
28 接触段
29 侧面突出部分
30      空隙
31      加固板
32      挂钩
33      基础部件
34      接触板
35      线圈
36      接头板
37      谐振器板
38      连接板
39      传感器
41      多频发生器
42      频率发生器
43      变换器
44      放大器
45      电机
46，47  电连接导线
48      透镜
49      切口
51      过渡区
52      节点
53      固定体
54      长槽
60      支架部件
61      连接面
62      中间电极
64，64’压电板
71      接触部件
72      接触板
73      接触臂
74      弹性部件
75      扭转区
76      固定区
82  被驱动的物体
83  基体
84  盖板
85  平行机构
86  具有平行导向的支座
87  驱动固定体
90  主动的分模块