CN102882422B - 夹心式压电金属复合梁及驱动该夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法 - Google Patents

夹心式压电金属复合梁及驱动该夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法 Download PDF

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Abstract

夹心式压电金属复合梁及驱动该夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法，涉及电机领域。为了解决纵振陶瓷和弯振陶瓷共同存在增大了电机振子质量和增长了电机振子长度问题。夹心式压电金属复合梁四个半片压电陶瓷片中两个半片压电陶瓷片组成一个整片压电陶瓷片，另两个半片压电陶瓷片组成一个整片压电陶瓷片，两个整片压电陶瓷片固定连接在两个端盖之间；每个端盖与其相邻的整片压电陶瓷片之间均设置有一个整片电极片；两个整片压电陶瓷片之间设置有两个半片电极片，每两个相邻半片压电陶瓷片之间设置有一个半片电极片，两个半片电极片之间留有间隙；四个半片压电陶瓷片均沿厚度方向极化，位于同一个半片电极片两侧的半片压电陶瓷片极化方向相反。

Description

夹心式压电金属复合梁及驱动该夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法
技术领域
本发明涉及压电超声驱动技术领域。
背景技术
压电超声驱动技术是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动的技术。压电超声驱动器具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点。
传统的压电金属复合梁纵弯复合振动驱动必须采用纵振陶瓷和弯振陶瓷两部分陶瓷，例如公开日为2007年8月22日、公开号为CN101022256、发明名称为“带调频变幅杆的夹心换能器式纵弯直线超声电机”的专利申请，它提出了一种带调频变幅杆的夹心换能器式纵弯直线超声电机，解决了现有的夹心式纵弯复合直线超声电机存在电机效率低下、机械输出能力低的问题，具有效率高、出力大、可系列化生产的优点；但是，该电机依旧采用纵振陶瓷和弯振陶瓷两部分陶瓷分别驱动纵向振动和弯曲振动，两部分陶瓷的共同存在既增大了电机振子的质量，又增长了电机振子的长度。
发明内容
本发明为了解决目前纵振陶瓷和弯振陶瓷两部分陶瓷分别驱动纵向振动和弯曲振动，该两部分陶瓷的共同存在既增大了电机振子的质量，又增长了电机振子的长度的问题，从而提出了夹心式压电金属复合梁及驱动该夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法
夹心式压电金属复合梁，包括两个端盖、四个半片压电陶瓷片、两个整片电极片和两个半片电极片，所述四个半片压电陶瓷片中的两个半片压电陶瓷片组成一个整片压电陶瓷片，另外两个半片压电陶瓷片组成一个整片压电陶瓷片，该两个整片压电陶瓷片固定连接在两个端盖之间；每个端盖与其相邻的整片压电陶瓷片之间均设置有一个整片电极片；两个整片压电陶瓷片之间设置有两个半片电极片，其中每两个相邻的半片压电陶瓷片之间设置有一个半片电极片，该半片电极片与半片压电陶瓷片的接触面小于半片压电陶瓷片的截面面积；所述的两个半片电极片之间留有间隙；所述的四个半片压电陶瓷片均沿厚度方向极化，且位于同一个半片电极片两侧的半片压电陶瓷片极化方向相反。
驱动上述夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法为：采用两相驱动信号驱动所述 夹心式压电金属复合梁，将每个端盖与其相邻的整片压电陶瓷片之间的整片电极片均与两相驱动信号的公共端连接，将两个半片电极片分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有大于0度且小于180度的相位差。
本发明采用四个半片压电陶瓷片配合两个半片电极片的结构形式，施加时间上具有特定相位差大于0度且小于180度的交流驱动电压信号，驱动压电金属复合梁的纵弯复合振动。设置于四个半片压电陶瓷片中间的两个半片电极片中间有一定的间隙，保证了两相驱动信号之间的绝缘。本发明采用四个半片压电陶瓷片替代纵振陶瓷和弯振陶瓷实现了压电金属复合梁纵弯复合振动的驱动，达到了减轻了纵弯复合换能器的质量和缩短了换能器的长度的目的，本发明广泛适用于制作各种基于压电金属复合梁纵弯复合振动工作的压电驱动器。
附图说明
图1是本发明所述的夹心式压电金属复合梁的剖视图；
图2是图1所示夹心式压电金属复合梁的立体结构示意图；
图3是图2所示夹心式压电金属复合梁去除一半后的立体结构示意图；
图4是图1所示的夹心式压电金属复合梁中压电陶瓷极化方向示意图；
图5是图1所示的夹心式压电金属复合梁纵向振动的振型示意图；
图6是图1所示的夹心式压电金属复合梁弯曲振动的振型示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的夹心式压电金属复合梁，包括两个端盖1、四个半片压电陶瓷片2、两个整片电极片3和两个半片电极片4，所述四个半片压电陶瓷片2中的两个半片压电陶瓷片2组成一个整片压电陶瓷片，另外两个半片压电陶瓷片2组成一个整片压电陶瓷片，该两个整片压电陶瓷片固定连接在两个端盖1之间；每个端盖1与其相邻的整片压电陶瓷片之间均设置有一个整片电极片3；两个整片压电陶瓷片之间设置有两个半片电极片4，其中每两个相邻的半片压电陶瓷片2之间设置有一个半片电极片4，该半片电极片4与半片压电陶瓷片2的接触面小于半片压电陶瓷片2的截面面积；所述的两个半片电极片4之间留有间隙；所述的四个半片压电陶瓷片2均沿厚度方向极化，且位于同一个半片电极片4两侧的半片压电陶瓷片2极化方向相反。
本实施方式采用了四个半片压电陶瓷片替代纵振陶瓷和弯振陶瓷实现了压电金属复 合梁纵弯复合振动的驱动。
具体实施方式二、结合图1至图6具体说明本实施方式，驱动具体实施方式一所述的夹心式压电金属复合梁纵弯复合振动的方法为：采用两相驱动信号驱动所述夹心式压电金属复合梁，将每个端盖1与其相邻的整片压电陶瓷片之间的整片电极片3均与两相驱动信号的公共端连接，将两个半片电极片4分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有大于0度且小于180度的相位差。
采用本实施方式所述的方法驱动夹心式压电金属复合梁，通过压电陶瓷片两侧存在大于0度且小于180度的相位差的伸缩振动实现压电金属复合梁纵弯复合振动的驱动，此时，所述的夹心式压电金属复合梁的状态参见图5和图6所示。本实施方式采用四个半片压电陶瓷片配合两个半片电极片的结构形式，施加时间上具有特定相位差大于0度且小于180度的交流驱动电压信号，驱动压电金属复合梁的纵弯复合振动。设置于四个半片压电陶瓷片中间的两个半片电极片中间有一定的间隙，保证了两相驱动信号之间的绝缘。

Claims (1)

1.夹心式压电金属复合梁，包括两个端盖(1)、四个半片压电陶瓷片(2)、两个整片电极片(3)和两个半片电极片(4)，其特征在于：所述四个半片压电陶瓷片(2)中的两个半片压电陶瓷片(2)组成一个整片压电陶瓷片，另外两个半片压电陶瓷片(2)组成一个整片压电陶瓷片，该两个整片压电陶瓷片固定连接在两个端盖(1)之间；每个端盖(1)与其相邻的整片压电陶瓷片之间均设置有一个整片电极片(3)；两个整片压电陶瓷片之间设置有两个半片电极片(4)，其中每两个相邻的半片压电陶瓷片(2)之间设置有一个半片电极片(4)，该半片电极片(4)与半片压电陶瓷片(2)的接触面小于半片压电陶瓷片(2)的截面面积；所述的两个半片电极片(4)之间留有间隙；所述的四个半片压电陶瓷片(2)均沿厚度方向极化，且位于同一个半片电极片(4)两侧的半片压电陶瓷片(2)极化方向相反；
采用两相驱动信号驱动所述夹心式压电金属复合梁，每个端盖(1)与其相邻的整片压电陶瓷片之间的整片电极片(3)均与两相驱动信号的公共端连接，两个半片电极片(4)分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有大于0度且小于180度的相位差；
采用四个半片压电陶瓷片实现了纵弯复合振动的驱动。
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