CN112769349A - 一种钹型压电单晶驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种钹型压电单晶驱动器，包括金属端帽和压电单晶堆，金属端帽设置有两个，分别设置在压电单晶堆的上下表面；所述压电单晶堆包括多个单晶片，多个单晶片采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0‑11>方向；本发明该三维定向下的单晶片，其横向压电系数为2000pC/N以上，纵向压电系数为1200pC/N以上，使得其在驱动电压相同情况下，具有层数少，输出形变大、工作频率高等特点；同时，在压电单晶堆的上下表面增加的金属端帽，能够同时利用横向压电系数和纵向压电系数，使得输出形变进一步放大。
Description
技术领域
本发明属于精密驱动元件技术领域，具体涉及一种钹型压电单晶驱动器。
背景技术
压电驱动器是材料的压电性能，在一定的电压驱动下，输出相应的位移，一般使用材料为压电陶瓷材料。钹型压电驱动器是一种较为常见的驱动器形式，一般使用压电陶瓷作为驱动元件，常用的压电陶瓷的纵向压电系数d33约为750pC/N，横向压电系数d31约为240pC/N。由于压电陶瓷材料的压电系数较小，限制了驱动器的位移输出，而目前为了获取足够的位移输出，通常采用增加驱动电压或者增大器件尺寸的方法获得，而这一做法限制了该类驱动器的使用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钹型压电单晶驱动器，解决了现有的该类驱动器存在位移输出不够、或驱动电压、器件尺寸较大的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提供的一种钹型压电单晶驱动器，包括金属端帽和压电单晶堆，金属端帽设置有两个，分别设置在压电单晶堆的上下表面；所述压电单晶堆包括多个单晶片，多个单晶片采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向。
优选地，所述金属端帽和压电单晶堆之间粘接连接。
优选地，所述两个相邻的单晶片之间通过环氧树脂之间连接。
优选地，所述单晶片为PIMNT压电单晶材料。
优选地，包括金属端帽和压电单晶堆，金属端帽设置有两个，分别设置在压电单晶堆的上下表面；所述压电单晶堆包括多个单晶片，多个单晶片采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向；
所述金属端帽和压电单晶堆之间粘接连接；
所述两个相邻的单晶片之间通过环氧树脂连接。
优选地，包括金属端帽和压电单晶堆，金属端帽设置有两个，分别设置在压电单晶堆的上下表面；所述压电单晶堆包括多个单晶片，多个单晶片采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向；
所述金属端帽和压电单晶堆之间粘接连接；
所述两个相邻的单晶片之间通过环氧树脂之间连接；所述单晶片为PIMNT压电单晶材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种钹型压电单晶驱动器，该三维定向下的单晶片，其横向压电系数为2000pC/N以上，纵向压电系数为1200pC/N以上，使得其在驱动电压相同情况下，具有层数少，输出形变大、工作频率高等特点；同时，在压电单晶堆的上下表面增加的金属端帽，能够同时利用横向压电系数和纵向压电系数，使得输出形变进一步放大；同时，采用堆叠方式布置单晶片，主要是为了降低驱动电压；由驱动器的输出位移公式可以看出，在压电系数d32和长度确定的情况下，减小单晶片的厚度，能够在相同电压下，获得更大的位移输出；同时，叠层和单层在长度方向上输出的位移量是相等的，堆叠后的单晶堆，具有更高的机械强度和驱动力。
附图说明
图1是压电单晶堆的结构示意图；
图2是压电单晶驱动器的结构示意图；
图3是本发明单晶片在20kHz电压下，获得的位移输出；
图4是压电陶瓷在20kHz电压下，获得的位移输出。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进一步详细说明。
如图1、图2所示，本发明提供的一种钹型压电单晶驱动器，包括金属端帽1和压电单晶堆2，金属端帽1设置有两个，分别设置在压电单晶堆2的上下表面。
所述金属端帽1和压电单晶堆2之间粘接连接。
所述压电单晶堆2包括多个单晶片201，多个单晶片201采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠。
所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向。
所述两个相邻的单晶片之间通过环氧树脂之间连接。
所述单晶片为PIMNT压电单晶材料。
所述金属端帽1为桥型结构。
这种材料在横向获得2000pC/N以上横向d32压电系数的同时，纵向压电系数也达到1200pC/N以上，是一种优异的制备钹型驱动器的压电材料。使用PIMNT压电单晶制备的压电堆作为驱动元件，制作的钹型压电单晶驱动器，具有驱动电压小、输出形变大，工作频率高等特点。
Claims (6)
1.一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，包括金属端帽(1)和压电单晶堆(2)，金属端帽(1)设置有两个，分别设置在压电单晶堆(2)的上下表面；所述压电单晶堆(2)包括多个单晶片(201)，多个单晶片(201)采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向。
2.根据权利要求1所述的一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，所述金属端帽(1)和压电单晶堆(2)之间粘接连接。
3.根据权利要求1所述的一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，所述两个相邻的单晶片(201)之间通过环氧树脂连接。
4.根据权利要求1所述的一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，所述单晶片为PIMNT压电单晶材料。
5.根据权利要求1所述的一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，包括金属端帽(1)和压电单晶堆(2)，金属端帽(1)设置有两个，分别设置在压电单晶堆(2)的上下表面；所述压电单晶堆(2)包括多个单晶片(201)，多个单晶片(201)采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向；
所述金属端帽(1)和压电单晶堆(2)之间粘接连接；
所述两个相邻的单晶片(201)之间通过环氧树脂连接。
6.根据权利要求1所述的一种钹型压电单晶驱动器，其特征在于，包括金属端帽(1)和压电单晶堆(2)，金属端帽(1)设置有两个，分别设置在压电单晶堆(2)的上下表面；所述压电单晶堆(2)包括多个单晶片(201)，多个单晶片(201)采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合堆叠；所述单晶片为长方体结构，所述长方体结构的厚度方向为<011>方向、长度方向为<100>方向、宽度方向选取<0-11>方向；
所述金属端帽(1)和压电单晶堆(2)之间粘接连接；
所述两个相邻的单晶片(201)之间通过环氧树脂连接；所述单晶片为PIMNT压电单晶材料。
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