CN110821796B - 压电驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种压电驱动装置，包括一致动单元、一压电元件、一信号传导层及一平面单元。压电元件包括电性隔绝的一第一电极及一第二电极。信号传导层包括一第一传导区及一第二传导区，压电元件的第一电极导通于信号传导层的第一传导区，压电元件的第二电极导通于信号传导层的第二传导区。平面单元具有至少一孔。压电元件、信号传导层及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。

Description

压电驱动装置

技术领域

本发明涉及一种压电驱动装置，尤其涉及一种电性连接至压电元件的信号传导层具有较佳的被保护性的压电驱动装置。

背景技术

压电泵是一种新型的流体驱动器，其无需附加驱动电机，仅通过电陶瓷的逆压电效应便能使压电振子产生变形，再依据前述变形产生泵腔的容积变化以实现流体输出，或者通过压电振子产生波动来传输流体，因此压电泵已逐渐取代传统泵而广泛地应用于电子、生医、航太、汽车以及石化等产业。

一般来说，压电泵是由压电元件以及泵体所组成，其中当通电至压电元件时，压电元件会在电场作用下径向压缩，并于其内部产生拉应力而弯曲变形。当压电元件正向弯曲时，泵体的腔室(以下称泵腔)的容积便会增大，使得泵腔内的压力减小，以令流体自入口流入泵腔。另一方面，当压电元件向反向弯曲时，泵腔的容积减小，使得泵腔内的压力增大，以令泵腔内的流体被挤压而自出口排出。目前，用来供电至压电元件的信号传导层通常为多层结构，且位于泵体外部，整体体积较大且较容易受损。

发明内容

本发明提供一种压电驱动装置，其用以电性连接至压电元件的信号传导层，具有较佳的被保护性。

本发明的一种压电驱动装置，包括一致动单元、一压电元件、一信号传导层及一平面单元。压电元件包括电性隔绝的一第一电极及一第二电极。信号传导层包括一第一传导区及一第二传导区，压电元件的第一电极导通于信号传导层的第一传导区，压电元件的第二电极导通于信号传导层的第二传导区。平面单元具有至少一孔。压电元件、信号传导层及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。

在本发明的一实施例中，上述的压电元件具有相对的一第一面与一第二面，第一电极及第二电极分别位于第一面与第二面，压电元件的第一面朝向致动单元，致动单元为导体，压电元件的第一电极通过致动单元导通于信号传导层的第一传导区。

在本发明的一实施例中，上述的压电驱动装置还包括一框体，致动单元包括一第一中央区、一第一周围区及连接于第一中央区及第一周围区的多个第一连接区，压电元件固定于致动单元的第一中央区，框体固定于致动单元的第一周围区。

在本发明的一实施例中，上述的框体在朝向于平面单元的一表面与压电元件在朝向于平面单元的一表面为同一高度。

在本发明的一实施例中，上述的致动单元包括一第一中央区、一第一周围区及连接于第一中央区及第一周围区的多个第一连接区，第一周围区的高度与第一中央区的高度不相同。

在本发明的一实施例中，上述的第一周围区在朝向于平面单元的一表面与压电元件在朝向于平面单元的一表面为同一高度。

在本发明的一实施例中，上述的压电驱动装置还包括一传导单元，传导单元位于压电元件与平面单元之间，传导单元选用可挠性或软性印刷电路板(Flexible PrintedCircuit Board，FPCB)。

在本发明的一实施例中，上述的传导单元包括对应于压电元件的一第二中央区及位于第二中央区之外的一第二周围区，第二传导区形成于传导单元的第二中央区，第一传导区形成于传导单元的第二周围区。

在本发明的一实施例中，传导单元包括位于第二中央区的一凸出部，凸出部对应于孔且朝向孔凸出，传导单元的第二周围区在朝向于平面单元的一表面共平面于凸出部在朝向于平面单元的一表面。

在本发明的一实施例中，上述的压电驱动装置还包括一承载件，包括一第三中央区与一第三周围区，承载件的第三中央区配置于压电元件与平面单元之间，而形成对应于孔且朝向孔凸出的一凸出部，承载件的第三周围区配置于致动单元的一第一周围区与平面单元之间。

在本发明的一实施例中，上述的承载件配置于传导单元与平面单元之间。

在本发明的一实施例中，上述的压电驱动装置还包括一导流件，平面单元位于压电元件与导流件之间，导流件包括至少一贯孔。

基于上述，本发明的压电驱动装置的压电元件、信号传导层及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。由于用以电性连接于压电元件的第一电极与第二电极的信号传导层位于致动单元与平面单元之间，信号传导层形成在压电驱动装置的内部而具有较佳的被保护性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是依照本发明的第一实施例的一种压电驱动装置的示意图；

图2是图1的压电驱动装置的另一视角的示意图；

图3是图1的压电驱动装置的爆炸示意图；

图4是图3的另一视角的示意图；

图5是图1的压电驱动装置的剖面示意图；

图6是依照本发明的第二实施例的一种压电驱动装置的爆炸示意图；

图7是图6的压电驱动装置的另一视角的示意图；

图8是图6的压电驱动装置的剖面示意图；

图9是依照本发明的第三实施例的一种压电驱动装置的爆炸示意图；

图10是图9的压电驱动装置的另一视角的示意图；

图11是图9的压电驱动装置的剖面示意图；

图12是依照本发明的第四实施例的一种压电驱动装置的剖面示意图。

附图标记说明

100、100a、100b、100c：压电驱动装置

110、110c：致动单元

112：第一中央区

114、114c：第一周围区

116：第一连接区

120：框体

130：压电元件

132：第一面

134：第一电极

136：第二面

138：第二电极

140、140a、140b：传导单元

141：第二中央区

142：穿槽

143：第二周围区

144：凸出部

144b：开孔

145：信号传导层

146：第二导电区

147：第一导电区

148：第二传导区

149：第一传导区

150、150b：承载件

152、152b：第三中央区

154、154b：第三周围区

156b：凹陷部

160：平面单元

162：第四中央区

163：穿槽

164：第四周围区

166：孔

170：导流件

172：第五中央区

174：第五周围区

175：凹槽

176：贯孔

178：流道

具体实施方式

图1是依照本发明的一实施例的一种压电驱动装置的示意图。图2是图1的压电驱动装置的另一视角的示意图。图3是图1的压电驱动装置的爆炸示意图。图4是图3的另一视角的示意图。图5是图1的压电驱动装置的剖面示意图。请参阅图1至图5，本实施例的压电驱动装置100包括一致动单元110、一压电元件130、一信号传导层145及一平面单元160。下面对压电驱动装置100进行详细地说明。

请参阅图3与图4，在本实施例中，致动单元110包括一第一中央区112、一第一周围区114及连接于第一中央区112及第一周围区114的多个第一连接区116。第一中央区112可相对于第一周围区114运动。此外，在本实施例中，致动单元110的材质可为金属材质，但致动单元110的材质不以此为限制。

在本实施例中，压电元件130具有相对的一第一面132与一第二面136，且包括电性隔绝的一第一电极134(标示于图3)及一第二电极138(标示于图4)。第一电极134及第二电极138分别位于第一面132与第二面136。第一电极134及第二电极138的其中一者为正极，另一者为负极。

在本实施例中，压电元件130的第一面132朝向致动单元110。更明确地说，在本实施例中，压电元件130固定于致动单元110的第一中央区112，当压电元件130被通电时会运动，而可带动致动单元110的第一中央区112运动。此外，在本实施例中，压电元件130的形状可为片状或任意几何外形，且压电元件130的外轮廓可为弧形、多角形、矩形、多边形等，压电元件130的形状并不以此为限制。

在本实施例中，信号传导层145包括电性隔绝的一第一传导区149及一第二传导区148。更明确地说，在本实施例中，压电驱动装置100还包括一传导单元140，传导单元140位于压电元件130与平面单元160之间。传导单元140选用可挠性或软性印刷电路板(FlexiblePrinted Circuit Board，FPCB)。传导单元140包括由多个穿槽142围绕出且对应于压电元件130的一第二中央区141及位于第二中央区141之外的一第二周围区143。第一传导区149与第二传导区148分别形成于传导单元140上。传导单元140上的第一传导区149与第二传导区148互相电性隔离绝缘，不会电性连接。更明确地说，第二传导区148形成于传导单元140的第二中央区141，第一传导区149形成于传导单元140的第二周围区143。

在本实施例中，压电元件130的第一电极134导通于信号传导层145的第一传导区149，压电元件130的第二电极138导通于信号传导层145的第二传导区148。如图4与图5所示，在本实施例中，第二传导区148通过一第二导电区146导通于压电元件130的第二电极138。此外，如图3与图5所示，在本实施例中，致动单元110为导体，压电元件130的第一电极134通过致动单元110导通于信号传导层145的第一传导区149。

更明确地说，请回到图3，在本实施例中，压电驱动装置100还包括一框体120，框体120位在致动单元110的第一周围区114与传导单元140的第二周围区143之间。在本实施例中，压电元件130的第一电极134接触到具有导电性的致动单元110的第一中央区112，框体120固定于致动单元110的第一周围区114，传导单元140的一第一导电区147位于传导单元140的第二周围区143，第一导电区147连接于传导区149。框体120例如是金属材质。

上述配置使得压电元件130的第一电极134、致动单元110的第一中央区112、第一连接区116、第一周围区114、框体120、第一导电区147及第一传导区149之间形成一导通路径。因此，压电元件130的第一电极134可导通于传导单元140的第一传导区149。

当然，在其他实施例中，第一传导区149与第二传导区148也可以是两条一般形式的导线，也可以直接连接压电元件130的第一电极134与第二电极138，第一传导区149与第二传导区148并不一定要形成在传导单元140上，第一传导区149与第二传导区148也不一定要形成在同一层，压电元件130的第一电极134与第一传导区149之间也不一定要通过致动单元110与框体120来导通，结构上只要第一传导区149与第二传导区148导通于压电元件130的第一电极134与第二电极138即可。

在本实施例中，平面单元160为一阀片，但平面单元160的形式不以此为限制。平面单元160包括三个形状为弧形的穿槽163，这些围绕出圆形的第四中央区162并区分出位在第四中央区162之外的第四周围区164，平面单元160还包括形成于第四中央区162的一孔166。在本实施例中，第四中央区162的位置对应于压电元件130的位置。在其他实施例中，平面单元160的穿槽163的数量以及形状并不以此为限制。此外，平面单元160的材质可为金属材质或非导电性材质，但平面单元160的材质并不以此为限制。

另外，如图3所示，在本实施例中，压电驱动装置100还包括一导流件170，平面单元160位于压电元件130与导流件170之间。在本实施例中，导流件170包括由多个凹槽175围绕出且对应于压电元件130的一第五中央区172、位于第五中央区172之外的一第五周围区174、贯穿导流件170的三个贯孔176及分别连通于这三个贯孔176的三个流道178。当然，导流件170的贯孔176与流道178的数量并不以此为限制。

在本实施例中，导流件170的第五周围区174贴附至平面单元160的第四周围区164，平面单元160的第四中央区162可相对于第四周围区164运动。此外，在本实施例中，导流件170的材质可为金属材质，但导流件170的材质并不以此为限制。

值得一提的是，在本实施例中，压电元件130、信号传导层145及平面单元160分别位于致动单元110的同一侧且依序堆叠。换句话说，在本实施例中，压电元件130与信号传导层145会位于致动单元110与平面单元160之间。由于信号传导层145主要是形成在压电驱动装置100的内部。如此，本实施例的压电驱动装置100可对信号传导层145具有较佳的保护性。

此外，由图5可见，在本实施例中，框体120在朝向于平面单元160的一表面共平面于压电元件130在朝向于平面单元160的一表面。由于框体120的下表面与压电元件130的下表面齐平，在组装的时候，操作者可一次性地将传导单元140贴在框体120的下表面与压电元件130的下表面上，而无需分段进行，组装上较为方便，且可确保传导单元140的平整度。

另外，由图5可见，在本实施例中，传导单元140包括位于第二中央区141的一凸出部144，传导单元140的凸出部144对应于孔166且朝向孔166凸出。在本实施例中，传导单元140具有不同的厚度，而使得传导单元140的第二周围区143在朝向于平面单元160的一表面(下表面)共平面于凸出部144在朝向于平面单元160的一表面(下表面)。如此，当压电驱动装置100组装完成之后，传导单元140的凸出部144可抵住平面单元160在靠近孔166处的部位，而可确保在某一个作动的时刻(例如是图5的时刻)，凸出部144抵住孔166，而使流体(未示出)不通过孔166。由于传导单元140的凸出部144与第二周围区143可在同一制程阶段制作，可确保传导单元140在凸出部144与第二周围区143的厚度一致，而降低公差。

要说明的是，在本实施例的压电驱动装置100中，导通于压电元件130的信号传导层145被设置在位于致动单元110与平面单元160之间的单一件传导单元140上。由于信号传导层145制作在单一件传导单元140上，相较于现有的压电驱动装置具有多层的信号传导层，本实施例的压电驱动装置100也具有较小的整体厚度，组装上也较为简单方便。此外，由于传导单元140主要是位于压电驱动装置100的内部，而提供了信号传导层145较佳的保护。

下面将介绍其他形式的压电驱动装置100a、100b、100c。与前一实施例相同或相近的元件以相同或相近的符号表示，不再多加赘述，下面仅就不同实施例之间的主要差异之处进行说明。

图6是依照本发明的另一实施例的一种压电驱动装置的爆炸示意图。图7是图6的压电驱动装置的另一视角的示意图。图8是图6的压电驱动装置的剖面示意图。请参阅图6至图8，本实施例的压电驱动装置100a与前一实施例的压电驱动装置100的主要差异在于，在前一实施例中，如图5所示，传导单元140具有不同的厚度，特别是在传导单元140的第二中央区141有两种厚度，用来抵住平面单元160的传导单元140的凸出部144的厚度大于第二中央区141在其他部位的厚度，且传导单元140在凸出部144处的厚度相同于第二周围区143的厚度，而使得传导单元140在凸出部144的下表面与传导单元140在第二周围区143的下表面齐平。

在本实施例中，如图8所示，传导单元140a在第二中央区141的厚度相同于第二周围区143(标示于图7)的厚度，且压电驱动装置100a还包括一承载件150。承载件150配置于传导单元140a与平面单元160之间。承载件150包括一第三中央区152与一第三周围区154。承载件150的第三中央区152配置于压电元件130与平面单元160之间，而形成对应于孔166且朝向孔166凸出的凸出部144。承载件150的第三周围区154配置于致动单元110的第一周围区114与平面单元160之间。

在本实施例中，用以抵靠孔166的凸出部144是由承载件150的第三中央区152所提供，并且在本实施例中，由于承载件150的第三中央区152的厚度与第三周围区154的厚度相同。制造者可使用同一片材料来制作承载件150的第三中央区152与第三周围区154，制作上较为简单。此外，在本实施例中，由于传导单元140a在第二中央区141的厚度相同于第二周围区143的厚度，传导单元140a制作上也较为简单。

图9是依照本发明的另一实施例的一种压电驱动装置的爆炸示意图。图10是图9的压电驱动装置的另一视角的示意图。图11是图9的压电驱动装置的剖面示意图。请参阅图9至图11，本实施例的压电驱动装置100b与图8的实施例的压电驱动装置100a的差异在于，在前一实施例中，传导单元140a的第二中央区141呈圆盘形而不具有可以让承载件150的第三中央区152穿过的开孔，且承载件150的第三周围区154所分布的区域对应于传导单元140a的第二周围区143所分布的区域。也就是说，在前一实施例中，承载件150的第三中央区152是叠置于传导单元140a的第二中央区141，且承载件150的第三周围区154是叠置于传导单元140a的第二周围区143。

在本实施例中，传导单元140b的第二中央区141具有一开孔144b，开孔144b的孔径大于或等于(≧)承载件150b的第三中央区152b，而可使承载件150b的第三中央区152b穿过，且传导单元140b的第二周围区143外围孔径小于承载件150b的第三周围区154b的内圈孔径，传导单元140b可位于承载件150b的第三周围区154b之内，而在大部分的区域是不交叠的。

值得一提的是，如图9所示，在本实施例中，承载件150b的第三周围区154b具有一凹陷部156b，第三周围区154b在凹陷部156b的厚度会小于其他部位的厚度，凹陷部156b用来使传导单元140b的一部分放置于其上。因此，凹陷部156b缩减的厚度实质上相同于传导单元140b的厚度。当然，在其他实施例中，承载件150b在对应于凹陷部156b的区域也可以完全不设置任何元件，以供传导单元140b的一部分通过，承载件150b的形式不限于此。

如图11所示，在本实施例中，用以抵靠孔166的凸出部是由承载件150b的第三中央区152b所提供，并且制造者可使用同一片材料来制作承载件150b的第三中央区152b与第三周围区154，而确保第三中央区152b与第三周围区154b的厚度相等。此外，在本实施例中，传导单元140b在第二中央区141的厚度与第二周围区143的厚度相同，制作上较为简单。

图12是依照本发明的另一实施例的一种压电驱动装置的剖面示意图。请参阅图12，本实施例的压电驱动装置100c与图5的压电驱动装置100的主要差异在于，在图5中，压电驱动装置100具有配置于致动单元110的第一周围区114的框体120，压电元件130在朝向于平面单元160的下表面与框体120的下表面齐平。

在本实施例中，致动单元110c类似于将图5中的致动单元110与框体120制作为一体。因此，在本实施例中，致动单元110c的第一周围区114c的厚度大于致动单元110c的第一中央区112的厚度。第一周围区114c在朝向于平面单元160的表面共平面于压电元件130在朝向于平面单元160的表面。如此，压电驱动装置100c可具有较少的构件，组装上较为简单，且由于构件数量较少，压电驱动装置100c可具有较少的公差。

综上所述，本发明的压电驱动装置的压电元件、信号传导层及平面单元分别位于致动单元的同一侧且依序堆叠。由于用以电性连接于压电元件的第一电极与第二电极的信号传导层位于致动单元与平面单元之间，信号传导层大部分被形成在压电驱动装置的内部而具有较佳的被保护性。此外，在一实施例中，信号传导层形成于同一层，例如是可形成于同一片传导单元，而使得压电驱动装置的元件数量较少，压电驱动装置的层数也较低，组装上也较为方便简单，整体公差也可缩减。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (12)

1.一种压电驱动装置，其特征在于，包括：

致动单元；

压电元件，包括电性隔绝的第一电极及第二电极；

信号传导层，包括第一传导区及第二传导区，所述压电元件的所述第一电极导通于所述信号传导层的所述第一传导区，所述压电元件的所述第二电极导通于所述信号传导层的所述第二传导区；以及

平面单元，其中所述平面单元具有至少一孔，所述压电元件、所述信号传导层及所述平面单元分别位于所述致动单元的同一侧且依序堆叠。

2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述压电元件具有相对的第一面与第二面，所述第一电极及所述第二电极分别位于所述第一面与所述第二面，所述压电元件的所述第一面朝向所述致动单元，所述致动单元为导体，所述压电元件的所述第一电极通过所述致动单元导通于所述信号传导层的所述第一传导区。

3.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，还包括：

框体，所述致动单元包括第一中央区、第一周围区及连接于所述第一中央区及所述第一周围区的多个第一连接区，所述压电元件固定于所述致动单元的所述第一中央区，所述框体固定于所述致动单元的所述第一周围区。

4.根据权利要求3所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述框体在朝向于所述平面单元的表面共平面于所述压电元件在朝向于所述平面单元的表面。

5.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述致动单元包括第一中央区、第一周围区及连接于所述第一中央区及所述第一周围区的多个第一连接区，所述第一周围区的厚度大于所述第一中央区的厚度。

6.根据权利要求5所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述第一周围区在朝向于所述平面单元的表面共平面于所述压电元件在朝向于所述平面单元的表面。

7.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，还包括：

传导单元，所述传导单元位于所述压电元件与所述平面单元之间，且所述传导单元选用可挠性或软性印刷电路板。

8.根据权利要求7所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述传导单元包括对应于所述压电元件的第二中央区及位于所述第二中央区之外的第二周围区，所述第二传导区形成于所述传导单元的所述第二中央区，所述第一传导区形成于所述传导单元的所述第二周围区。

9.根据权利要求8所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述传导单元包括位于所述第二中央区的凸出部，所述凸出部对应于所述孔且朝向所述孔凸出，所述传导单元的所述第二周围区在朝向于所述平面单元的表面共平面于所述凸出部在朝向于所述平面单元的表面。

10.根据权利要求7所述的压电驱动装置，其特征在于，还包括：

承载件，包括第三中央区与第三周围区，所述承载件的所述第三中央区配置于所述压电元件与所述平面单元之间，而形成对应于所述孔且朝向所述孔凸出的凸出部，所述承载件的所述第三周围区配置于所述致动单元的第一周围区与所述平面单元之间。

11.根据权利要求10所述的压电驱动装置，其特征在于，其中所述承载件配置于所述传导单元与所述平面单元之间。

12.根据权利要求1所述的压电驱动装置，其特征在于，还包括：

导流件，所述平面单元位于所述压电元件与所述导流件之间，所述导流件包括至少一贯孔。

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