一种压电马达、摄像模组和电子设备的制作方法

专利检索2025-05-20  16


本技术实施例涉及摄像头马达,尤其涉及一种压电马达、摄像模组和电子设备。


背景技术:

1、随着摄像技术的提升,摄像模组中的图像传感器越来越大,镜头也越来越重,自动对焦(automatic focus,af)行程越来越大。目前,用于驱动镜头沿光轴移动完成对焦的马达主要有音圈马达(voice coil motor,vcm)和压电马达,压电马达又称为超声波马达(ultrasonic motor,usm)。音圈马达包括磁石和线圈,线圈绕设在镜头的外周,在磁石的磁场下,通电线圈产生电磁力以推动镜头直线运动。压电马达利用压电体在电压作用下发生振动,驱动镜头直线运动。然而,常规的音圈马达和压电马达难以兼具对镜头的大行程驱动以及马达较小的高度尺寸。


技术实现思路

1、本技术实施例提供一种压电马达、摄像模组和电子设备,解决了常规的马达难以兼具对镜头的大行程驱动以及马达较小高度尺寸的问题。

2、本技术实施例采用如下技术方案:

3、第一方面,本技术实施例提供一种压电马达,包括:基座、载体、谐振子组件和弹性预压件。载体沿光轴方向滑动安装于基座上。谐振子组件为梁式结构,谐振子组件沿基座的一长边方向设于基座的一侧面,谐振子组件的一短边方向和光轴方向相平行,基座的一长边方向为第一方向;谐振子组件具有用于驱动载体沿光轴方向移动的驱动部。弹性预压件设于基座上,弹性预压件沿第二方向作用于谐振子组件,以使驱动部沿第二方向推顶于载体上。第一方向和第二方向相交,第一方向和第二方向形成的平面与光轴方向相交。

4、本技术实施例提供的压电马达,将梁式结构的谐振子组件沿基座的长边方向布置在基座的侧面,谐振子组件的一短边方向和光轴方向相平行,使得压电马达整体具有较小的高度尺寸,整体结构紧凑。弹性预压件提供谐振子组件驱动载体所需要的预压力,使谐振子组件的驱动部推顶于载体上,驱动部形成的摩擦力作为驱动力,去驱动载体沿光轴方向相对基座直线移动,从而带动载体上的镜头移动完成对焦。在载体全行程运动过程中,弹性预压件作用于谐振子组件的相同位置,预压力基本保持恒定,使得驱动部的摩擦驱动力基本不变,可实现马达的全行程驱动性能一致性,驱动力与行程位置无关,马达能实现大行程驱动,还能抵抗外部震颤。

5、在一种可选实现方式中,载体面向谐振子组件的一侧上设有摩擦层,驱动部沿第二方向抵设于摩擦层。使驱动部抵设于摩擦层,增加驱动部和载体的使用寿命,提升马达的可靠性。

6、在一种可选实现方式中,基座和载体之间设有导向机构,导向机构用于导引载体沿光轴方向在基座上滑动。在弹性预压件的作用力下,导向机构夹设在载体和基座之间。使载体更平稳地相对基座沿光轴方向来回移动,降低载体绕着第一方向的倾翻发生。

7、在一种可选实现方式中,导向机构和谐振子组件位于载体的同一侧。能减小驱动力的力臂以减小绕x轴的倾翻力矩,提升马达的稳定性。

8、在一种可选实现方式中,基座具有沿第一方向成对分布的第一定位部,载体具有沿第一方向成对分布的第二定位部,第一定位部和第二定位部对应设置;导向机构包括沿第一方向成对分布的导向部,每个导向部沿第二方向夹设于和导向部对应的第一定位部和第二定位部之间。使得载体较平稳地相对基座直线移动,可降低载体和基座之间的摩擦力。

9、在一种可选实现方式中,第一定位部可设置用于对导向部限位的定位槽,第二定位部可设置用于对导向部限位的定位槽,使导向部保持在第一定位部和第二定位部之间。

10、在一种可选实现方式中,导向部为滚珠组,滚珠组中的多个滚珠沿光轴方向分布。在第一定位部和滚珠组之间,在第二定位部和滚珠组之间为滚动摩擦,摩擦力较小,将驱动力更好地传递至载体以提升驱动性能。

11、在一种可选实现方式中,导向部为第一滑轴,第一滑轴沿光轴方向延伸。将驱动力更好地传递至载体以提升驱动性能。

12、在一种可选实现方式中,第二方向和成对分布的导向部所在平面相互垂直。第二定位部沿第二方向将对应导向部压紧在第一定位部上,使载体沿预定方向滑动在基座上而降低载体偏斜或倾翻运动。

13、在一种可选实现方式中,驱动部位于成对分布的导向部的中间位置。使得两个第二定位部相对于对应导向部的作用力接近,利于载体沿预定方向滑动在基座上而降低载体偏斜运动。

14、在一种可选实现方式中,基座和载体上设有磁吸组件。磁吸组件包括设于第一定位部上的第一磁吸件,以及设于第二定位部上的第二磁吸件;第一磁吸件和第二磁吸件沿第二方向磁性吸附,以使导向部沿第二方向夹紧在和导向部对应的第一定位部和第二定位部之间。设置磁吸力可以分担以一部分预压力,减小驱动部的推顶力,降低谐振子驱动部和接触部位的磨损,提升马达使用寿命。

15、在一种可选实现方式中,基座上设有限位组件,谐振子组件通过限位组件沿光轴方向限位在基座上。限制谐振子组件沿光轴方向的自由度,使谐振子组件没有倾翻运动或在可接受范围内倾翻运动,有利于驱动部的振动位移输出。

16、在一种可选实现方式中,限位组件包括一个或多个第一限位部和一个或多个第二限位部,一个或多个第一限位部和一个或多个第二限位部分别位于谐振子组件沿光轴方向上的相对两侧外。可较好地对谐振子组件沿光轴方向进行限位。

17、在一种可选实现方式中,限位组件还包括弹性限位件,弹性限位件安装于基座上并沿光轴方向抵设于一个或多个第一限位部上,一个或多个第二限位部沿光轴方向抵设于基座上。使谐振子组件较好地被第一限位部和第二限位部沿光轴方向限位,降低各个零件沿光轴方向的活动间隙。

18、在一种可选实现方式中,第一限位部和第二限位部均为滚动轴,滚动轴沿第一方向延伸。位于谐振子组件两侧的滚动轴能对谐振子组件沿光轴方向限位。

19、在一种可选实现方式中,第一限位部和第二限位部均为滚珠组。能对谐振子组件沿光轴方向限位。

20、在一种可选实现方式中,第一限位部为滚动轴,滚动轴沿第一方向延伸;第二限位部为第二滑轴,第二滑轴沿第二方向延伸。滚动轴和第二滑轴的延伸方向不同。滚动轴和第二滑轴配合,能对谐振子组件沿光轴方向限位。

21、在一种可选实现方式中,第一限位部和第二限位部均为压块。压块和谐振子组件的表面之间为面面接触的滑动摩擦,也能对谐振子组件沿光轴方向限位。

22、在一种可选实现方式中,第一限位部和第二限位部为相互磁吸的磁吸部。在谐振子组件的两侧设置相互磁吸的磁吸部,能对谐振子组件沿光轴方向限位。

23、在一种可选实现方式中,弹性限位件包括固定臂、连接臂和弹性臂,两个固定臂分别连接在连接臂的两端,连接臂的中部连接有两个呈v型排布的弹性臂,两个固定臂固定在基座上,两个弹性臂的端部沿光轴方向抵设于第一限位部,在第一限位部为滚动轴、滚珠组或压块时都能适用。

24、在一种可选实现方式中,谐振子组件包括谐振子本体和安装架,驱动部形成于谐振子本体上,谐振子本体设于安装架内,谐振子本体的振动节点固定于安装架。谐振子本体在接入驱动信号后,谐振子本体会产生预定形态的振动,驱动部会产生预定形状的运动。将振动节点固定在安装架,可降低安装架对谐振子本体振动变形的影响,利于驱动部更好地输出运动。

25、在一种可选实现方式中,第一限位部和第二限位部设于安装架沿光轴方向的两侧,第一限位部和第二限位部对安装架进行刚性限位,降低外部对谐振子本体振动变形的影响,利于驱动部更好地输出运动。

26、在一种可选实现方式中,安装架靠近于驱动部的壁面上设有集尘件。通过在安装架上设置集尘件,收集在谐振子组件振动过程中产生的磨屑,降低磨屑掉入图像传感器。

27、在一种可选实现方式中,基座在靠近图像传感器处具有第一挡墙,载体在靠近图像传感器处具有第二挡墙,第一挡墙和第二挡墙相套设。能增长驱动部至图像传感器之间的路线长度,降低驱动部处的磨屑掉入图像传感器。

28、在一种可选实现方式中,弹性预压件沿第一方向延伸设置,弹性预压件的两端固定于基座的侧面,弹性预压件的中部抵设于谐振子组件上。可将马达的高度尺寸做小,并对谐振子组件提供沿第二方向较大的预压力。

29、在一种可选实现方式中,弹性预压件包括连接部和两个悬丝部,两个悬丝部分别连接于连接部的两端。连接部和谐振子组件连接,悬丝部远离连接部的位置和基座连接。采用具有悬丝部的弹性预压件,其刚度较低,在有装配公差的情况下,允许弹性预压件有一定的位移偏差,弹性预压件对谐振子组件的预压力变化较小。

30、在一种可选实现方式中,弹性预压件为沿第一方向延伸的完整弹性片,该弹性预压件也能形成对谐振子组件沿第二方向的预压力。

31、在一种可选实现方式中,弹性预压件包括支撑件和弹性件,支撑件固定于基座上,弹性件的一端安装于支撑件上,弹性件的另一端抵设于谐振子组件上。能对谐振子组件提供沿第二方向的预压,使驱动部沿第二方向推顶于载体。

32、在一种可选实现方式中,谐振子组件和基座之间设置有一个或多个阻尼件。在不影响弹性预压件的预压力施加的情况下,将共振频率在20khz以下的振动能量耗散,降低共振产生的机械噪音。

33、在一种可选实现方式中,谐振子组件包括沿光轴方向依次堆叠的第一压电体、弹性体和第二压电体,第一压电体、弹性体和第二压电体均沿第一方向延伸,驱动部形成于弹性体面向载体的一侧;在第一压电体和第二压电体接入驱动信号时,第一压电体和第二压电体能带动弹性体振动变形,以使驱动部在第二方向和光轴方向形成的平面上作椭圆运动。

34、在弹性预压件的作用下,驱动部沿第二方向推顶于载体上。对第一压电体和第二压电体接入驱动信号,第一压电体和第二压电体能带动弹性体振动变形,驱动部在第二方向和光轴方向形成的平面上作椭圆运动。驱动部和接触部位接触产生摩擦驱动力,以驱动载体沿光轴方向移动。

35、在一种可选实现方式中,第一压电体包括在第二方向相邻排布的第一压电区和第二压电区;第二压电体包括在第二方向相邻排布的第三压电区和第四压电区;在光轴方向上,第一压电区和第三压电区对应分布,第二压电区和第四压电区对应分布;第一压电区、第二压电区、第三压电区和第四压电区均沿光轴方向极化。

36、这种压电体方案容易成型,对第一压电体和第二压电体接入驱动信号后,第一压电体和第二压电体能带动弹性体振动变形,驱动部能驱动载体直线运动。

37、在一种可选实现方式中,第一压电区、第二压电区、第三压电区和第四压电区均包括多个沿光轴方向依次堆叠的压电层;在第一压电区、第二压电区、第三压电区或第四压电区中,各个压电层之间均布置有一个内电极,内电极分为内正电极和内负电极,内正电极和内负电极依次交错布置,多个内正电极和预定外正电极导通,多个内负电极和预定外负电极导通。

38、预定外正电极和预定外负电极可接入较低的驱动电压,就能实现第一压电体和第二压电体按预定形状的振动,利用驱动芯片的输出电压即可驱动第一压电体和第二压电体。

39、在一种可选实现方式中,第一压电体具有第一压电区和第二压电区,第二压电体具有第三压电区和第四压电区,每个压电区有相对设置的外正电极和外负电极。第一压电区具有第一外正电极和第一外负电极,第二压电区具有第二外正电极和第二外负电极,第三压电区具有第三外正电极和第三外负电极,第四压电区具有第四外正电极和第四外负电极。在谐振子组件的一个横向面中,在光轴方向上,第一外正电极和第三外负电极相对设置,第二外正电极和第四外负电极相对设置;在谐振子组件的另一个横向面中,在光轴方向上,第一外负电极和第三外正电极相对设置,第二外负电极和第四外正电极相对设置。第一外正电极和第四外负电极导通形成第一输入端,第一外负电极和第四外正电极导通形成第二输入端,第一输入端和第二输入端构成第一相。第二外正电极和第三外负电极导通形成第三输入端,第二外负电极和第三外正电极导通形成第四输入端,第三输入端和第四输入端构成第二相。

40、在对第一相和第二相输入同相的驱动信号时,可激发出谐振子组件在xy面上的弯曲振动(第一振动模态),以使弹性体的驱动部产生在光轴方向的振动位移。在对第一相和第二相输入反相的驱动信号时,可激发出谐振子组件在xz面上的弯曲振动(第二振动模态),以使弹性体的驱动部产生在第二方向的振动位移。

41、对第一相和第二相的两端输入具有一定相位差的驱动信号,使谐振子组件的第一振动模态和第二工作模态被同时激发,就能使驱动部耦合出椭圆运动。在弹性预压件的作用下,驱动部的椭圆运动产生摩擦驱动力,去驱动载体运动。

42、在一种可选实现方式中,弹性体在第一方向的尺寸与弹性体在第二方向的尺寸的比值大于或等于3,弹性体在第二方向的尺寸与弹性体在光轴方向的尺寸的比值范围是[0.5,1.5]。有利于弹性体的第一振动模态和第二工作模态被同时激发,通过弹性体的两种弯曲变形的耦合作用,带动驱动部在第二方向和光轴方向形成的平面上作椭圆运动。

43、在一种可选实现方式中,谐振子组件包括第三压电体,驱动部设于第三压电体面向载体的一侧;在第三压电体接入驱动信号时,第三压电体能振动变形,以使驱动部在第二方向和光轴方向形成的平面上作椭圆运动。

44、在弹性预压件的作用下,驱动部沿第二方向推顶于载体上。对第三压电体接入驱动信号,第三压电体能振动变形,驱动部在第二方向和光轴方向形成的平面上作椭圆运动。驱动部和接触部位接触产生摩擦驱动力,以驱动载体沿光轴方向移动。

45、第二方面,本技术实施例提供一种摄像模组,包括镜头、图像传感器和上述的压电马达,镜头安装于载体上,图像传感器安装于基座上,图像传感器和镜头相对设置。

46、本技术实施例提供的摄像模组,采用上述压电马达,使摄像模组具有较小的高度尺寸,整体结构紧凑。压电马达中的载体可沿光轴方向运动,以带动镜头移动完成对焦,可实现马达的全行程驱动性能一致性,马达能实现大行程驱动,还能抵抗外部震颤。

47、第三方面,本技术实施例提供一种电子设备,包括壳体和上述的摄像模组,摄像模组安装于壳体上。

48、本技术实施例提供的电子设备,采用上述摄像模组,摄像模组具有较小的高度尺寸,整体结构紧凑。摄像模组中的压电马达的全行程驱动性能一致性,压电马达能实现大行程驱动,还能抵抗外部震颤。


技术特征:

1.一种压电马达,其特征在于,包括:基座(10)、载体(20)、谐振子组件(30)和弹性预压件(40);

2.根据权利要求1所述的压电马达,其特征在于,所述基座(10)和所述载体(20)之间设有导向机构(50),所述导向机构(50)用于导引所述载体(20)沿所述光轴方向(z)在所述基座(10)上滑动;

3.根据权利要求2所述的压电马达,其特征在于,所述导向机构(50)和所述谐振子组件(30)位于所述载体(20)的同一侧。

4.根据权利要求2或3所述的压电马达,其特征在于,所述基座(10)具有沿所述第一方向(x)成对分布的第一定位部(15),所述载体(20)具有沿所述第一方向(x)成对分布的第二定位部(23),所述第一定位部(15)和所述第二定位部(23)对应设置;

5.根据权利要求4所述的压电马达,其特征在于,所述导向部(51)为滚珠组(51a),所述滚珠组(51a)中的多个滚珠沿所述光轴方向(z)分布;

6.根据权利要求4或5所述的压电马达,其特征在于,所述第二方向(y)和成对分布的所述导向部(51)所在平面相互垂直;

7.根据权利要求4至6任一项所述的压电马达,其特征在于,所述基座(10)和所述载体(20)上设有磁吸组件(60);

8.根据权利要求1至7任一项所述的压电马达,其特征在于,所述基座(10)上设有限位组件(70),所述谐振子组件(30)通过所述限位组件(70)沿所述光轴方向(z)限位在所述基座(10)上。

9.根据权利要求8所述的压电马达,其特征在于,所述限位组件(70)包括一个或多个第一限位部(71)和一个或多个第二限位部(72),所述一个或多个第一限位部(71)和所述一个或多个第二限位部(72)分别位于所述谐振子组件(30)沿所述光轴方向(z)上的相对两侧外。

10.根据权利要求9所述的压电马达,其特征在于,所述限位组件(70)还包括弹性限位件(73),所述弹性限位件(73)安装于所述基座(10)上并沿所述光轴方向(z)抵设于一个或多个所述第一限位部(71)上,一个或多个所述第二限位部(72)沿所述光轴方向(z)抵设于所述基座(10)上。

11.根据权利要求9或10所述的压电马达,其特征在于,所述第一限位部(71)和所述第二限位部(72)均为滚动轴(70a),所述滚动轴(70a)沿所述第一方向(x)延伸;

12.根据权利要求1至11任一项所述的压电马达,其特征在于,所述谐振子组件(30)包括谐振子本体(32)和安装架(33),所述驱动部(31)形成于所述谐振子本体(32)上,所述谐振子本体(32)设于所述安装架(33)内,所述谐振子本体(32)的振动节点(32a)固定于所述安装架(33)。

13.根据权利要求12所述的压电马达,其特征在于,所述安装架(33)靠近于所述驱动部(31)的壁面上设有集尘件(34);

14.根据权利要求1至13任一项所述的压电马达,其特征在于,所述弹性预压件(40)沿所述第一方向(x)延伸设置,所述弹性预压件(40)的两端固定于所述基座(10)的侧面(10a),所述弹性预压件(40)的中部抵设于所述谐振子组件(30)上。

15.根据权利要求1至14任一项所述的压电马达,其特征在于,所述载体(20)面向所述谐振子组件(30)的一侧上设有摩擦层(22),所述驱动部(31)沿所述第二方向(y)抵设于所述摩擦层(22)。

16.根据权利要求1至15任一项所述的压电马达,其特征在于,所述谐振子组件(30)和所述基座(10)之间设置有一个或多个阻尼件(80)。

17.根据权利要求1至16任一项所述的压电马达,其特征在于,所述谐振子组件(30)包括沿所述光轴方向(z)依次堆叠的第一压电体(321)、弹性体(322)和第二压电体(323),所述第一压电体(321)、所述弹性体(322)和所述第二压电体(323)均沿所述第一方向(x)延伸,所述驱动部(31)形成于所述弹性体(322)面向所述载体(20)的一侧;

18.根据权利要求17所述的压电马达,其特征在于,所述第一压电体(321)包括在所述第二方向(y)相邻排布的第一压电区(3211)和第二压电区(3212);所述第二压电体(323)包括在所述第二方向(y)相邻排布的第三压电区(3231)和第四压电区(3232);

19.根据权利要求18所述的压电马达,其特征在于,所述第一压电区(3211)、所述第二压电区(3212)、所述第三压电区(3231)和所述第四压电区(3232)均包括多个沿所述光轴方向(z)依次堆叠的压电层(321a);

20.根据权利要求17至19任一项所述的压电马达,其特征在于,所述弹性体(322)在所述第一方向(x)的尺寸与所述弹性体(322)在所述第二方向(y)的尺寸的比值大于或等于3,所述弹性体(322)在所述第二方向(y)的尺寸与所述弹性体(322)在所述光轴方向(z)的尺寸的比值范围是[0.5,1.5]。

21.根据权利要求1至16任一项所述的压电马达,其特征在于,所述谐振子组件(30)包括第三压电体(324),所述驱动部(31)设于所述第三压电体(324)面向所述载体(20)的一侧;

22.一种摄像模组,其特征在于,包括镜头(200)、图像传感器(300)和如权利要求1至21任一项所述的压电马达(100),所述镜头(200)安装于所述载体(20)上,所述图像传感器(300)安装于所述基座(10)上,所述图像传感器(300)和所述镜头(200)相对设置。

23.一种电子设备,其特征在于,包括壳体(2000)和如权利要求22所述的摄像模组(1000),所述摄像模组(1000)安装于所述壳体(2000)上。


技术总结
本申请实施例提供了一种压电马达、摄像模组和电子设备。压电马达包括基座、载体、谐振子组件和弹性预压件。将梁式结构的谐振子组件沿基座的长边方向布置在基座的侧面,谐振子组件的一短边方向和光轴方向相平行,使得压电马达整体具有较小的高度尺寸,整体结构紧凑。弹性预压件提供谐振子组件驱动载体所需要的预压力,使谐振子组件的驱动部推顶于载体上,驱动部形成的摩擦力作为驱动力,去驱动载体沿光轴方向相对基座直线移动,带动载体上的镜头移动完成对焦。在载体全行程运动过程中,预压力基本保持恒定,使得驱动部的摩擦驱动力基本不变,可实现马达的全行程驱动性能一致性,驱动力与行程位置无关,马达能实现大行程驱动,还能抵抗外部震颤。

技术研发人员:张百亮,边心秀,江原悠介,郑科,刘彬,唐玮
受保护的技术使用者:华为技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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