CN106026762A - 一种压电晶片驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压电晶片驱动器，属压电驱动与控制领域。压电振子两端固定在主体的左右壁板上、中间固定在施力件连接块上，施力件导向杆置于左壁板的导向孔内；压电振子安装前为平直结构、安装后成曲面，压电晶片处于曲面内凹处；压电振子上处于施力件的连接块左右两侧分别构成驱动单元I和II，其驱动电压相位差为180度；一个驱动单元受电压作用伸长量最大时，另一驱动单元受电压作用缩短量达最大，两个驱动单元中压电振子的变形量相互制约。特色与优势：通过安装方法构造伸缩式压电驱动器，制作方法及工艺简单、成本低；压电晶片仅受压应力、且两驱动单元变形量相互制约，可靠性高；易通过压电振子数量和结构尺寸调整获得所需驱动力和位移。
Description
技术领域
本发明属于压电驱动与控制技术领域，具体涉及一种压电晶片驱动器。
背景技术
压电陶瓷具有结构简单，响应快、无电磁干扰、能耗低、易于控制等特点，在航空航天、机械、光学工程、生物医药及流体驱动与控制等领域都有广泛的应用。目前，以压电陶瓷为动力部件实现力和直线位移输出与控制的压电驱动器主要是：基于伸缩变形的叠堆驱动器和基于弯曲变形的晶片驱动器。前者的驱动力大，伸缩变形量极其微小，且成本高；后者的弯曲变形量相对较大、成本低，但驱动力极其微小，且工作时双向变形、承受交替变化的压应力和拉应力，较大变形时易使压电材料因拉应力过大而破碎、可靠性低。显然，现有压电驱动器在应用上均存在一定的局限性，驱动力和位移适中、成本低、可靠性高的压电驱动器依然是很多领域所急需的。
发明内容
针对现有压电叠堆及压电晶片驱动器在应用上的局限性，本发明提出一种压电晶片驱动器。本发明采用的实施方案是：主体上设有左壁板和右壁板，左壁板上设有左凸台和导向孔，右壁板上设有右凸台；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成；压电振子的金属基板的一端经螺钉和压块固定在左凸台上，另一端经螺钉和压块固定在右凸台上，中间经螺钉和压块固定在施力件的连接块上，施力件的导向杆置于左壁板上的导向孔内；压电振子安装到主体之前的自然状态下为平直结构，且金属基板的长度大于左壁板和右壁板之间的距离；压电振子安装到主体之后变成曲面，且压电晶片处于曲面的内凹处、承受压应力，金属基板处于曲面的外凸处、承受拉应力；两个压电振子上处于施力件的连接块左侧的部分构成驱动单元I、右侧的部分构成驱动单元II，驱动单元I和驱动单元II的驱动电压相位差为180度。
在本发明中，通过装配的方法将平直的压电振子变成弯曲型压电振子，从而形成伸缩式压电驱动器；工作过程中，驱动单元I受电压作用伸长时驱动单元II受电压作用缩短，施力件的导向杆向右运动；电压换向后，驱动单元I受电压作用缩短时驱动单元II受电压作用伸长，施力件的导向杆向左运动；驱动电压连续的交替变化时即形成了导向杆的往复伸缩振动。一个驱动单元中的压电振子受电压作用伸长量达最大、即达到平直状态时，另一个驱动单元中压电振子的缩短量达到最大，即两个驱动单元中压电振子的变形量相互制约。
优势与特色：①通过安装的方法将平直压电振子变成弯曲型压电振子，并通过施力杆构成伸缩式压电驱动器，制作方法及工艺简单、成本低；②压电晶片仅工作在压应力状态下、且驱动器的两个驱动单元的变形量相互制约，故可靠性高；③便于通过压电振子的数量和结构尺寸调整获得所需要的驱动力和输出位移，即驱动力与压电振子数量及宽度成正比，输出位移与压电振子的长度成正比。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中驱动器的结构原理简图；
图2是图1的装配过程示意图；
图3是本发明一个较佳实施例中主体的结构图；
图4是本发明两个驱动单元驱动电压的相位关系图。
具体实施方式
主体a上设有左壁板a1和右壁板a3，左壁板a1上设有左凸台a2和导向孔a5，右壁板a3上设有右凸台a4；压电振子b由金属基板b1和压电晶片b2粘接而成；压电振子b的金属基板b1的一端经螺钉和压块d固定在左凸台a2上，另一端经螺钉和压块d固定在右凸台a4上，中间经螺钉和压块d固定在施力件c的连接块c2上，施力件c的导向杆c1置于左壁板a1上的导向孔a5内；压电振子b安装到主体a之前的自然状态下为平直结构，且金属基板b1的长度A大于左壁板a1和右壁板a3之间的距离B；压电振子b安装到主体a之后变成曲面，且压电晶片b2处于曲面的内凹处、承受压应力，金属基板b1处于曲面的外凸处、承受拉应力；压电振子b上处于施力件c的连接块c2左侧的部分构成驱动单元I、右侧的部分构成驱动单元II，驱动单元I和驱动单元II的驱动电压相位差为180度。
工作过程中，驱动单元I受电压作用使压电振子b伸长时驱动单元II受电压作用缩短，施力件c的导向杆c1向右运动；电压换向后，驱动单元I受电压作用缩短时驱动单元II受电压作用使压电振子b伸长，施力件c的导向杆c1向左运动；驱动电压连续的交替变化时即形成了导向杆c1的往复伸缩振动。一个驱动单元中的压电振子受电压作用伸长量达最大、即达到平直状态时，另一个驱动单元中压电振子的缩短量达到最大，即两个驱动单元中压电振子的变形量相互制约。
Claims (1)
1.一种压电晶片驱动器，其特征在于：主体上设有左壁板和右壁板，左壁板上设有左凸台和导向孔，右壁板上设有右凸台；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成；压电振子的金属基板的一端经螺钉和压块固定在左凸台上，另一端经螺钉和压块固定在右凸台上，中间经螺钉和压块固定在施力件的连接块上，施力件的导向杆置于左壁板上的导向孔内；压电振子安装到主体之前的自然状态下为平直结构，且金属基板的长度大于左壁板和右壁板之间的距离；压电振子安装到主体之后变成曲面，且压电晶片处于曲面的内凹处、承受压应力，金属基板处于曲面的外凸处、承受拉应力；两个压电振子上处于施力件的连接块左侧的部分构成驱动单元I、右侧的部分构成驱动单元II，驱动单元I和驱动单元II的驱动电压相位差为180度；驱动单元I受电压作用伸长时驱动单元II受电压作用缩短，导向杆向右运动；电压换向后，驱动单元I受电压作用缩短时驱动单元II受电压作用伸长，导向杆向左运动；驱动电压连续的交替变化时即形成了导向杆的往复伸缩振动；一个驱动单元中的压电振子受电压作用伸长量达最大、即达到平直状态时，另一个驱动单元中压电振子的缩短量达到最大，两个驱动单元中压电振子的变形量相互制约。
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