CN103580531A - 压电振动单元及其压电式振动器 - Google Patents

Abstract

一种压电振动单元，包括压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)，其特征在于：所述的压电陶瓷片(13)的上端设有U型槽(26)，所述的压电陶瓷片(13)的中部的正反面设有压电片正极(2)和压电片负极(23)，压电片正极(2)和压电片负极(23)上均设有与电源相连接的导线，所述的压电陶瓷片(13)下端设有螺丝孔(27)，所述的U型弹簧片(14)上下两端均设有螺丝孔(27)。本发明中的压电陶瓷片(13)上部采用U型槽(26)，安装和调整十分方便；由于U型弹簧片(14)的中部采用U形设计，可对振动进行进一步增幅和扩大。

Description

压电振动单元及其压电式振动器

技术领域

本发明涉及振动装置领域，具体为一种压电振动单元，以及一种压电式振动器。

背景技术

目前，公知的振动器是电磁式振动器，其由电磁铁作为动力，将电能转换为机械动能，高频高振幅，在使用过程中生产噪音大；电磁式振动器的装配方式采用板簧连接，在使用过程中需要根据产品大小来调节弹簧片的数量，调节费时费力，同时，在生产小物件、薄物件时，由于本体的高频振动而使用物件跳动造成排序混乱、分布不均，影响生产质量。

众所周知，在电场作用下，可以引起电介质中带电粒子的相对位移而发生极化。但在某些电介质晶体中，也可以通过纯粹的机械作用，例如：拉压力、压应力、切应力等而发生极化，并导致介质两端表面内出现符号相反的束缚电荷，其电荷密度与外力成比例。

压电效应是指某些介质在力的作用下，产生形变，引起介质表面带电，这是正压电效应。反之，施加激励电场，介质将产生机械变形，称逆压电效应。因此，在对要求使用低频振动时，可利用压电效应进行振动，其机理图如图4所示。

发明内容

本申请的目的在于提供一种压电振动单元及其压电式振动器，以解决振动器的高频率高振幅、能耗大、噪音大、调节难、产热量高、生产精度低的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种压电振动单元，包括压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)，其特征在于：所述的压电陶瓷片(13)的上端设有U型槽(26)，所述的压电陶瓷片(13)的中部的正反面设有压电片正极(2)和压电片负极(23)，压电片正极(2)和压电片负极(23)上均设有与电源相连接的导线，所述的压电陶瓷片(13)下端设有螺丝孔(27)，所述的U型弹簧片(14)上下两端均设有螺丝孔(27)。

进一步，所述的U型弹簧片(14)中间设有弹性U形口(28)。

进一步，所述的压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接部的外侧设有两个垫片(10)，在压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接处中间设有内片(25)。

另外，本发明还提供一种压电式振动器，其技术方案如下：

一种压电式振动器，包括底座(8)、顶座(17)、弹性单元(19)和压电片振动单元(24)，其特征在于：所述的底座(8)和顶座(17)上设有凸台(16)，所述的压电片振动单元(24)和弹性单元(19)安装在凸台(16)上，通过压电片振动单元(24)和弹性单元(19)将底座(8)和顶座(17)连接在一起，所述的弹性单元(19)与压电片振动单元(24)成对设置，且弹性单元(19)和压电片振动单元(24)呈间隔顺序排列。

进一步，所述的底座(8)底部设有支脚(12)，所述的支脚(12)上设有脚垫(20)，所述的脚垫(20)与支脚(12)活动连接，在脚垫(20)上设有长孔(21)，所述的支脚(12)通过固定螺丝(22)与底座(8)固定。

进一步，所述的顶座(17)上部设有顶盖(3)，在顶盖(3)的外围设有固定块(4)，所述的固定块(4)通过固定块螺丝(1)与顶盖(3)相固定。

进一步，所述的底座(8)的边缘设有台阶，在底座(8)与顶盖(3)之间包裹有罩体(11)，所述的罩体(11)包裹在底座(8)的台阶边缘处，所述的罩体(11)外围设有罩体收紧箍(15)。

进一步，所述的弹性单元(19)包括弹簧钢片(6)和U型弹簧片(14)，所述的弹簧钢片(6)通过凸台(16)连接在底座(8)上，所述的U型弹簧片(14)通过凸台(16)连接在顶座(17)上。

进一步，所述的弹簧钢片(6)上设有垫片(10)，平台固定螺丝(7)顺序通过垫片(10)、弹簧钢片(6)再与底座(8)上的凸台(16)相紧固，所述的弹簧钢片(6)与U型弹簧片(14)通过两个垫片(10)相夹紧，再用垫片夹紧螺丝(9)进行紧固，所述的U型弹簧片(14)上设有垫片(10)，平台固定螺丝(7)顺序通过垫片(10)、U型弹簧片(14)再与顶座(17)上的凸台(16)相紧固。

进一步，所述的弹性单元(19)和压电片振动单元(24)与底座(8)相交处的角度α为45°。

本发明具有以下优点：

压电振动单元中的压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接紧密，振动传递效率高；

压电陶瓷片(13)上部采用U型槽(26)，安装和调整十分方便；

由于U型弹簧片(14)的中部采用U形设计，对振动进行进一步增幅和扩大；

另一方面，压电式振动器和普通电磁式振动器相比克服了普通电磁式板簧连接装置这样操作方便，简化了装配结构；由于压电式振动器本身的压电效应，低频高振幅克服了电磁式振动器抖动大的特点，同时也节省了电能，易于环保，另一方面，采用压电陶瓷抗酸碱强，机电耦合系数高，生产成本低。

附图说明

图1是压电式振动器结构图

图2是图1侧面结构图

图3是图2的俯视图

图4是压电效应原理图

图5是压电片振动单元(24)的结构图

图6是压电片振动单元(24)的分解图

固定块螺丝1；压电片正极2；顶盖3；固定块4；垫片5；弹簧钢片6；平台固定螺丝7；底座8；垫片夹紧螺丝9；垫片10；罩体11；支脚12；压电陶瓷片13；U型弹簧片14；罩体收紧箍15；凸台16；顶座17；扇形孔18；弹性单元19；脚垫20；长孔21；固定螺丝22；压电片负极23；压电片振动单元24；内片25；U型槽26；螺丝孔27；弹性U形口28

具体实施方式

如图1-3所示，压电式振动器包括顶盖(3)、顶座(17)和底座(8)，其中顶座(17)的上面设有顶盖(3)，顶座(17)与底座(8)通过弹性单元(19)和压电片振动单元(24)连接在一起，顶盖(3)和顶座(17)通过固定块(4)以及固定块螺丝(1)紧密连接在一起，在顶盖(3)包裹在顶座(17)的外面，顶盖(3)与底座(8)的边缘设有罩体(11)，从而形成压电式振动器的内部空间，在压电式振动器的内部设有多组弹性单元(19)和压电片振动单元(24)。为了确保罩体(11)与顶盖(3)、底座(8)紧密连接，在罩体(11)上设有罩体收紧箍(15)。为了便于查看压电式振动器内部的运动情况，在顶盖(3)上设有扇形孔(18)，其处于顶盖(3)上与顶座(17)伸展的触角间隙位置中。

底座(8)的形状可为圆柱体、长方体，在底座(8)的底部设有支脚(12)，支脚(12)包括脚垫(20)和长孔(21)，在脚垫(20)上设有长孔(21)，以便于将压电式振动器固定在相应的装置上，固定螺丝(22)将支脚(12)固定在底座(8)上。为了便于压电式振动器的安装，脚垫(20)为绕支脚(12)进行转动。

在底座(8)上设有台阶，用以与罩体(11)相配合，在底座(8)上设有多个凸台(16)，如图1和2所示，凸台(16)以设四个为宜，弹性单元(19)和压电片振动单元(24)安装于凸台(16)之上。顶座(17)上亦设有与底座(8)上相对应的凸台(16)，用以弹性单元(19)和压电片振动单元(24)与顶座(17)的固定和安装。

弹性单元(19)主要包括与凸台(16)连接的平台固定螺丝(7)，以及弹簧钢片(6)、U型弹簧片(14)，在凸台(16)与平台固定螺丝(7)之设有垫片(10)，垫片(10)的作用在于增大平台固定螺丝(7)与凸台(16)或者U型弹簧片(14)的接触面，使其能更好的固定在凸台(16)上。同样，U型弹簧片(14)的顶部与凸台(16)连接也是通过垫片(10)和平台固定螺丝(7)进行连接。在弹簧钢片(6)与U型弹簧片(14)之间通过垫片夹紧螺丝(9)和垫片(10)将其紧密连接在一起。为了确保弹簧钢片(6)与U型弹簧片(14)连接的稳定性，弹簧钢片(6)与U型弹簧片(14)的连接处由两块垫片(10)夹紧，再通过垫片夹紧螺丝(9)进行紧固。

如图5和图6所示，压电片振动单元(24)主要包括压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)，压电陶瓷片(13)的上端设有两个U型槽(26)，由于U型槽(26)为U形，可方便压电片振动单元(24)的安装和调整，大大提高压电片振动单元(24)安装的便捷性，在压电陶瓷片(13)的中部的正反面设有压电片正极(2)和压电片负极(23)，压电片正极(2)和压电片负极(23)上均设有与电源相连接的导线。压电陶瓷片(13)的下端设有两个螺丝孔(27)，用于将压电陶瓷片(13)固定在底座(8)上的凸台(16)上，U型弹簧片(14)的上下两端均设有螺丝孔(27)，中间开有弹性U形口(28)，能够更好的将U型弹簧片(14)的弹性性能发挥出来，对压电陶瓷片(13)传递过来的振动进行进一步增幅和扩大。U型弹簧片(14)上端的螺丝孔(27)用于与顶座(17)上的凸台(16)固定连接，其下端的螺丝孔(27)用于与压电陶瓷片(13)连接。在压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)的连接部设有两个垫片(10)和内片(25)，在它们的中部均开有与压电陶瓷片(13)、U型弹簧片(14)上相对应的螺丝孔(27)，便于通过垫片夹紧螺丝(9)进行连接，压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接时，两个垫片(10)位于压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)的外侧，内片(25)位于压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)之间,内片(25)的作用在于增大压电陶瓷片(13)与U型弹簧片(14)的摩擦力，其连接更紧固，方便压电陶瓷片(13)产生的振动最大程度的传递给U型弹簧片(14)。

弹性单元(19)和压电片振动单元(24)与底座(8)呈一定角度，该角度α范围为5-85°，其中以45°为宜。由于振动会沿着压电片振动单元(24)的径向方向进行，当压电片振动单元(24)与底座(8)呈一定角度时，压电式振动器产生的振会带动其上的物件沿其振动方向产生位移，从而实现对物件的分配和移动。另一方面，由空气阻力，物件弹跳高度等因素，当压电片振动单元(24)与底座(8)呈45°时，物件沿压电式振动器振动方向的位移最大。

在实际使用过程中，外界对压电式振动器进行供电，在压电陶瓷片(13)上施加与极化方向相同电场。极化强度增大，压电陶瓷片(13)发生伸长形变，反之则发生缩短形变，从而将电能转变为机械能，通过给振子一个电信号，压电振子就会产生一个对应的形变振动，再利用U型弹簧片(14)的增幅和扩大，形成整个顶座(17)的动力源部分，这样无需调节U型弹簧片(14)只需简单调节频率大小就可调节振动速度，从而使压电式振动器具有低频效应，对于小、薄零件特别适合；由于压电素子具有压电效应，相比电磁线圈更加节能，对外产生的热量远少于电磁式振动器。

虽然上面的举例了一些特定实施例来说明和描述本发明，但并不意味着本发明仅局限于其中的各种细节。相反地，在等价于权利要求书的范畴和范围内可以不偏离本发明精神地在各种细节上做出各种修改。说明书中未写明的部分为本领域公知常识，未进行详细述说。

Claims (10)

1.一种压电振动单元，包括压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)，其特征在于：所述的压电陶瓷片(13)的上端设有U型槽(26)，所述的压电陶瓷片(13)的中部的正反面设有压电片正极(2)和压电片负极(23)，压电片正极(2)和压电片负极(23)上均设有与电源相连接的导线，所述的压电陶瓷片(13)下端设有螺丝孔(27)，所述的U型弹簧片(14)上下两端均设有螺丝孔(27)。

2.根据权利要求1所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的U型弹簧片(14)中间设有弹性U形口(28)。

3.根据权利要求1或2所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接部的外侧设有两个垫片(10)，在压电陶瓷片(13)和U型弹簧片(14)连接处中间设有内片(25)。

4.一种压电式振动器，包括底座(8)、顶座(17)和弹性单元(19)，还包括权利要求1-3中所述的压电片振动单元(24)，其特征在于：所述的底座(8)和顶座(17)上设有凸台(16)，所述的压电片振动单元(24)和弹性单元(19)安装在凸台(16)上，通过压电片振动单元(24)和弹性单元(19)将底座(8)和顶座(17)连接在一起，所述的弹性单元(19)与压电片振动单元(24)成对设置，且弹性单元(19)和压电片振动单元(24)呈间隔顺序排列。

5.根据权利要求4所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的底座(8)底部设有支脚(12)，所述的支脚(12)上设有脚垫(20)，所述的脚垫(20)与支脚(12)活动连接，在脚垫(20)上设有长孔(21)，所述的支脚(12)通过固定螺丝(22)与底座(8)固定。

6.根据权利要求5所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的顶座(17)上部设有顶盖(3)，在顶盖(3)的外围设有固定块(4)，所述的固定块(4)通过固定块螺丝(1)与顶盖(3)相固定。

7.根据权利要求6所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的底座(8)的边缘设有台阶，在底座(8)与顶盖(3)之间包裹有罩体(11)，所述的罩体(11)包裹在底座(8)的台阶边缘处，所述的罩体(11)外围设有罩体收紧箍(15)。

8.根据权利要求4-7任一所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的弹性单元(19)包括弹簧钢片(6)和U型弹簧片(14)，所述的弹簧钢片(6)通过凸台(16)连接在底座(8)上，所述的U型弹簧片(14)通过凸台(16)连接在顶座(17)上。

9.根据权利要求8所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的弹簧钢片(6)上设有垫片(10)，平台固定螺丝(7)顺序通过垫片(10)、弹簧钢片(6)再与底座(8)上的凸台(16)相紧固，所述的弹簧钢片(6)与U型弹簧片(14)通过两个垫片(10)相夹紧，再用垫片夹紧螺丝(9)进行紧固，所述的U型弹簧片(14)上设有垫片(10)，平台固定螺丝(7)顺序通过垫片(10)、U型弹簧片(14)再与顶座(17)上的凸台(16)相紧固。

10.根据权利要求9所述的一种压电式振动器，其特征在于：所述的弹性单元(19)和压电片振动单元(24)与底座(8)相交处的角度α为45°。

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