CN116261826A - 压电驱动装置和具有其的压电驱动系统 - Google Patents

Abstract

一种压电驱动装置，包括：壳体，壳体限定腔体并具有封闭端；支架，支架设置在腔体中，并且具有联接到壳体的封闭端的第一端和面向壳体的敞开端的第二端，支架的第二端在其端面中具有凹部，凹部包括第一侧壁、第二侧壁和连接于两者之间的底部，第一侧壁和第二侧壁从底部向外倾斜延伸；分别设置在凹部的第一侧壁和第二侧壁上的第一压电元件和第二压电元件；以及分别固定在第一压电元件和第二压电元件上并且面向彼此的第一致动件和第二致动件。

Description

压电驱动装置和具有其的压电驱动系统

技术领域

本公开涉及压电驱动技术领域，并且具体涉及压电驱动装置及具有其的压电驱动系统。

背景技术

在相关技术中，压电驱动系统通常有两种类型。一种是USM型，另一种是SIDM型。USM型压电驱动系统复杂且昂贵，产生的行程很小。另一方面，SIDM型压电驱动系统需要配重和轴，因此结构复杂。此外，SIDM型压电驱动系统的控制方法非常困难，因为需要精确控制压电元件的形变速度。

发明内容

因此，有必要提出一种压电驱动装置和一种压电驱动系统，以解决相关技术中的上述技术问题中的至少一个。

为此，本公开第一方面实施例提供一种压电驱动装置，包括：壳体，所述壳体在其中限定腔体，所述壳体具有封闭端和敞开端；支架，所述支架设置在所述腔体中，并且具有联接到所述壳体的封闭端的第一端和面向所述壳体的敞开端的第二端，所述支架的第二端在其端面中具有凹部，所述凹部包括第一侧壁、第二侧壁以及连接在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的底部，所述第一侧壁和所述第二侧壁从所述底部向外倾斜延伸；第一压电元件和第二压电元件，所述第一压电元件和所述第二压电元件分别设置在所述凹部的第一侧壁和第二侧壁上，所述第一压电元件构造为在通电或断电时沿垂直于所述凹部的第一侧壁的方向膨胀或收缩，所述第二压电元件构造为在通电或断电时沿垂直于所述凹部的第二侧壁的方向膨胀或收缩；以及第一致动件和第二致动件，所述第一致动件和所述第二致动件分别固定于所述第一压电元件和所述第二压电元件，并且面向彼此。

在一些实施例中，压电驱动装置还包括：保持件，所述保持件设置在所述腔体中，并且具有抵靠所述壳体的封闭端的第一端和与第一端相对的第二端；以及轴，所述轴设置在所述腔体中并与所述保持件的第二端配合，所述轴构造为在所述保持件的作用下移动。所述支架的第一端固定至所述轴并抵靠所述保持件的第二端。

在一些实施例中，所述壳体至少包括两个相对的侧壁，每个侧壁具有开口，所述壳体的两个相对的侧壁的开口相互对准，所述轴的两个端部分别收容在所述壳体的两个相对的侧壁的开口中，并且所述轴构造为在所述保持件的作用下在所述开口内移动。

在一些实施例中，所述轴的两个端部的端面分别与所述壳体的两个相对的侧壁的外表面平齐。

在一些实施例中，每个开口具有两个与所述轴的端部的形状相匹配的弧形端部，所述弧形端部构造为与所述轴的端部配合。

在一些实施例中，所述保持件的第二端具有第一凹槽，所述轴至少部分地配合在所述第一凹槽中。

在一些实施例中，所述支架的第一端具有第二凹槽，所述轴至少部分地配合且固定在所述第二凹槽中。

在一些实施例中，所述第一凹槽、所述轴和所述第二凹槽在从所述壳体的封闭端到敞开端的方向上彼此对准，所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每个具有与所述轴匹配的弧形形状的横截面，所述第一凹槽和所述第二凹槽包围所述轴的外周。

在一些实施例中，所述凹部的底部包括第一段、第二段和第三段，所述第一段与所述第一侧壁连接，所述第二段与所述第二侧壁连接，所述第三段连接在所述第一段和所述第二段之间，所述第一段与所述第一压电元件配合，所述第二段与所述第二压电元件配合，所述第一压电元件分别与所述凹部的所述第一侧壁和所述第一段在形状和定向上相匹配，所述第二压电元件分别与所述凹部的所述第二侧壁和所述第二段在形状和定向上相匹配。

在一些实施例中，所述第一压电元件和所述第二压电元件中的每个均具有长方体形状，所述凹部的所述第三段平行于所述支架的第一端的端面，垂直于所述凹部的第一侧壁的方向与垂直于所述凹部的第一段的方向正交，垂直于所述凹部的第二侧壁的方向与垂直于所述凹部的第二段的方向正交。

在一些实施例中，在所述凹部的所述第一侧壁和所述第一段的连接处设置第一过渡部，在所述凹部的所述第二侧壁和所述第二段的连接处设置第二过渡部。

在一些实施例中，垂直于所述凹部的第一侧壁的方向与所述支架的第一端的端面所在的平面具有第一夹角，并且垂直于所述凹部的第二侧壁的方向与所述支架的第一端的端面所在的平面具有第二夹角。

在一些实施例中，所述第一夹角的范围为24度至25度，所述第二夹角的范围为24度至26度。

在一些实施例中，所述第一压电元件与所述第二压电元件对称，并且所述第一夹角与所述第二夹角相等。

在一些实施例中，所述第一致动件和所述第二致动件中的每个具有邻近所述支架的第一端和远离所述支架的第二端，所述第一致动件的第一端与所述第二致动件的第一端间隔开，所述第一致动件的第二端在背离所述支架的方向上突出超过所述第一压电元件，而所述第二致动件的第二端在背离所述支架的方向上突出超过所述第二压电元件。

在一些实施例中，压电驱动装置还包括柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板与所述第一压电元件和所述第二压电元件电连接，并构造为对所述第一压电元件和所述第二压电元件进行通电和断电。所述柔性印刷电路板设置在所述壳体的所述腔体中，并夹持在所述壳体的侧壁和所述支架之间。

在一些实施例中，所述柔性印刷电路板具有第一端和第二端，所述柔性印刷电路板的第一端容纳在所述壳体的所述腔体内，所述柔性印刷电路板的第二端突出于所述壳体的所述腔体之外，所述柔性印刷电路板的第一端与所述支架的第一端平齐，并具有与所述轴配合的第一缺口，所述柔性印刷电路板的第二端包括两个腿部，所述两个腿部彼此间隔开以暴露所述凹部的至少一部分。

在一些实施例中，压电驱动装置还包括垫，所述垫设置在所述壳体的所述腔体中并夹持在所述柔性印刷电路板与所述壳体的侧壁之间。

在一些实施例中，所述垫具有与所述支架的第一端平齐的端部，所述垫的所述端部具有与所述轴配合的第二缺口。

本公开第二方面实施例还提供一种压电驱动系统，包括：根据上述实施例中任一个所述的压电驱动装置；和可移动件，所述可移动件设置在所述压电驱动装置下方，并构造为与所述压电驱动装置的第一致动件或第二致动件配合。所述保持件构造为抵靠所述可移动件保持所述第一致动件或所述第二致动件，并且所述可移动件构造为在所述第一致动件或所述第二致动件的驱动下移动。

在根据本公开实施例的压电驱动装置和压电驱动系统中，当第一压电元件或第二压电元件通电时，第一压电元件或第二压电元件将在垂直于凹部的第一侧壁或第二侧壁的方向上膨胀，以驱动第一致动件或第二致动件沿相同方向移动，从而第一致动件或第二致动件能够与压电驱动系统的可移动件配合，以驱动可移动件沿预期方向移动。进一步，当第一压电元件或第二压电元件断电时，第一压电元件或第二压电元件将在垂直于凹部的第一侧壁或第二侧壁的方向上收缩，因此第一致动件或第二致动件也将恢复到其初始位置，而不会对可移动件产生任何影响。如此重复，可移动件能够在预期方向上连续移动。

因此，根据本公开实施例的压电驱动装置和压电驱动系统具有结构简单、控制方便、驱动行程精确、驱动力强、能量转换效率高等优点。

本公开中描述的圆柱形柜式室内机的旋转刀片结构的其他优点、目的和特征将由下面的描述部分地呈现，并且也将由本领域技术人员根据本公开的研究和实践而部分地理解。

附图说明

本公开的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解。

图1是根据本公开实施例的压电驱动装置的示意图。

图2是根据本公开实施例的压电驱动装置的分解图。

图3是根据本公开实施例的压电驱动装置的前视图。

图4是根据本公开实施例的压电驱动装置的剖视图。

图5是根据本公开实施例的压电驱动装置的支架的示意图。

图6是根据本公开实施例的压电驱动装置的示意图。

图7是根据本公开实施例的压电驱动装置的仰视图。

图8是根据本公开实施例的压电驱动装置的柔性印刷电路板的示意图。

图9是根据本公开实施例的压电驱动系统的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”和“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

将参考附图描述根据本公开实施例的压电驱动装置100和压电驱动系统1000。压电驱动装置100可以用在压电驱动系统1000中。

如图1-4所示，压电驱动装置100包括壳体1、支架4、第一压电元件5、第二压电元件6、第一致动件7和第二致动件8。壳体1在其中限定腔体13，并且壳体1具有封闭端和敞开端。支架4设置于腔体13中，并具有第一端和第二端。支架4的第一端联接至壳体1的封闭端，支架4的第二端面向壳体1的敞开端，并且支架4的第二端在其端面中具有凹部。凹部包括第一侧壁41、第二侧壁42以及连接在第一侧壁41和第二侧壁42之间的底部43。第一侧壁41和第二侧壁42从底部43向外倾斜延伸。第一压电元件5和第二压电元件6分别设置在凹部的第一侧壁41和第二侧壁42上。第一压电元件5构造为在通电或断电时沿垂直于凹部的第一侧壁41的方向膨胀或收缩，第二压电元件6构造为在通电或断电时沿垂直于凹部的第二侧壁42的方向膨胀或收缩。第一致动件7和第二致动件8分别固定至第一压电元件5和第二压电元件6，并且面向彼此。

在本公开的一些实施例中，如图1和2所示，壳体1的上端封闭，壳体1的下端敞开，使得其他部件可以通过壳体1的敞开下端安装到壳体1的腔体13中。支架4的上端与壳体1的上端联接，支架4的下端面向壳体1的下端，并且在其端面上具有凹部。第一侧壁41设置在底部43的左侧，第二侧壁42设置在底部43的右侧。第一侧壁41和第二侧壁42从底部43向外倾斜延伸。换言之，第一侧壁41从底部43向左且向下延伸，第二侧壁42从底部43向右且向下延伸。进一步，第一压电元件5的左端通过硬胶粘接在凹部的第一侧壁41上，第二压电元件6的右端通过硬胶粘接在凹部的第二侧壁42上。因此，第一压电元件5构造为在通电或断电时沿向右且向下的方向膨胀或沿向左且向上的方向收缩，而第二压电元件6构造为在通电或断电时沿向左且向下的方向膨胀或沿向右且向上的方向收缩。第一致动件7的左端通过硬胶粘接至第一压电元件5的右端，第二致动件8的右端通过硬胶粘接至第二压电元件6的左端，并且第一致动件7的右端与第二致动件8的左端面向彼此，使得第一致动件7的右端面向向右且向下的方向，而第二致动件8的左端面向向左且向下的方向。

需要说明的是，此处使用的“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”表示附图中的方位，是为了便于理解本公开，但不应理解为对本公开的限制。

在根据本公开实施例的压电驱动装置中，当第一压电元件5或第二压电元件6通电时，第一压电元件5或第二压电元件6将在垂直于凹部的第一侧壁41或第二侧壁42的方向上膨胀，以驱动第一致动件7或第二致动件8沿相同方向移动，从而第一致动件7或第二致动件8能够与压电驱动系统1000的可移动件200配合，以驱动可移动件200沿预期方向移动。进一步，当第一压电元件5或第二压电元件6断电时，第一压电元件5或第二压电元件6将在垂直于凹部的第一侧壁41或第二侧壁42的方向上收缩，因此第一致动件7或第二致动件8也将恢复到其初始位置，而不会对可移动件200产生任何影响。如此重复，可移动件200能够在预期方向上连续移动。

因此，根据本公开实施例的压电驱动装置100具有结构简单、驱动行程精确、驱动力强、能量转换效率高等优点。

进一步，由于第一压电元件5通过硬胶粘接在凹部的第一侧壁41和第一致动件7上，第二压电元件6通过硬胶粘接在凹部的第二侧壁42和第二致动件8上，第一压电元件5与凹部的第一侧壁41的连接、第一压电元件5与第一致动件7的连接、第二压电元件6与凹部的第二侧壁42的连接和第二压电元件6与第二致动件8的连接牢固且稳定，并且硬胶不易吸收第一压电元件5和第二压电元件6的膨胀，使得第一压电元件5和第二压电元件6能够膨胀以驱动第一致动件7和第二致动件8可靠且高效地运动。

另外，由于第一压电元件5通过硬胶粘接在凹部的第一侧壁41上，而第二压电元件6通过硬胶粘接在凹部的第二侧壁42上，当第一压电元件5通电以沿垂直于凹部的第一侧壁41的方向膨胀时，凹部的第一侧壁41将限制第一压电元件5的左端的运动，使得第一压电元件5的右端将沿垂直于凹部的第一侧壁41的方向膨胀，从而驱动第一致动件7相应地移动。类似地，当第二压电元件6通电以沿垂直于凹部的第二侧壁42的方向膨胀时，凹部的第二侧壁42将限制第二压电元件6的右端的运动，使得第二压电元件6的左端沿垂直于凹部的第二侧壁42的方向膨胀，从而驱动第二致动件8相应地移动。

在本公开的一些实施例中，压电驱动装置100还包括保持件2和轴3。保持件2设置在腔体13中，并具有第一端和第二端。保持件2的第一端抵靠壳体1的封闭端，并且保持件2的第二端与第一端相对。轴3设置在腔体13中并且与保持件2的第二端配合，轴3构造为在保持件2的作用下移动。支架4的第一端固定至轴3并且抵靠保持件2的第二端。

具体地，如图1和图2所示，保持件2的上端抵靠壳体1的封闭上端，轴3与保持件2的下端配合，并且轴3构造为在保持件2的作用下上下移动。支架4的上端通过硬胶粘接至轴3，并且抵靠保持件2的下端。

在本公开的一些实施例中，壳体1至少包括两个相对的侧壁，每个侧壁具有开口11，壳体1的两个相对的侧壁的开口11相互对准，轴3的两个端部分别收容在壳体1的两个相对的侧壁的开口11中，并且轴3构造为在保持件2的作用下在开口11内移动。

如图1-3所示，壳体1的前侧壁和后侧壁具有开口11，开口11竖直延伸，并且壳体1的前侧壁和后侧壁的开口11相互对准，使得在保持件2被放入壳体1的腔体13中之后，轴3能够通过开口11插入壳体1。当安装到位时，轴3的前端和后端分别配合并容纳在开口11中。因此，当可移动件200的位置竖直地变化时，轴3能够在保持件2的作用下在开口11内移动。

例如，保持件2可以由诸如橡胶的弹性材料制成，并且应该以压缩状态安装在壳体1的腔体13中，使得当轴3通过开口11插入壳体1并与保持件2配合时，保持件2能够向轴3施加约200mN的弹性力。进一步，由于支架4固定到轴3并且支架4的上端抵靠保持件2的下端，所以支架4也受到保持件2的弹力。这样，当可移动件200趋向于向下移动时，保持件2将推动轴3和支架4沿着开口11向下移动，因此第一压电元件5和第二压电元件6以及第一致动件7和第二致动件8也将向下移动，使得第一致动件7和第二致动件8能够与可移动件200保持接触并配合。

类似地，由于保持件2具有弹性，并且可以进一步压缩，当可移动件200向上移动时，第一压电元件5和第二压电元件6以及第一致动件7和第二致动件8将被可移动件200驱动以向上移动，因此轴3和支架4也将沿开口11向上移动。在此过程中，第一致动件7和第二致动件8与可移动件200保持接触并配合。

因此，根据本公开实施例的压电驱动装置100可以适应可移动件200的各种竖直位置变化，从而与可移动件200稳定地配合，由此驱动可移动件200平滑且可靠地移动。

另外，开口11可以水平地居中，即定位在壳体1的前侧壁或后侧壁的水平中心，使得穿过开口11的轴3和固定到轴3的支架4也可以水平地居中。

进一步，轴3的两个端部的端面分别与壳体1的两个相对的侧壁的外表面平齐。具体地，如图1和图2所示，轴3的前端和后端的端面分别与壳体1的前侧壁和后侧壁的外表面平齐。因此，当轴3安装在壳体1中时，壳体1具有平坦的表面，这提供了整洁的外观并且避免与其他外部部件的干涉。

在本公开的一些实施例中，每个开口11具有两个与轴3的端部形状相匹配的弧形端部，弧形端部构造为与轴3的端部配合。例如，如图1和图2所示，开口11的上端和下端均具有与轴3的前端或后端的形状相匹配的弧形，使得当轴3移动到开口11的上端或下端时，轴3的前端或后端可以配合在开口11的上端或下端中。因此，轴3可以平滑地移动并且稳定地定位在位。

此外，保持件2的第二端具有与轴3平行的第一凹槽21，轴3至少部分地配合在第一凹槽21中。例如，如图1和2所示，第一凹槽21形成在保持件2的下端中，而轴3的一部分配合在第一凹槽21中。

进一步，支架4的第一端具有与轴3平行的第二凹槽46，轴3至少部分地配合且固定在第二凹槽46中。例如，如图1-2结合图5所示，第二凹槽46形成在支架4的上端中，而轴3的另一部分配合且固定在第二凹槽46中。

第一凹槽21、轴3和第二凹槽46在从壳体1的封闭端到敞开端的方向上相互对准，第一凹槽21和第二凹槽46中的每个具有与轴3相匹配的弧形形状的横截面，并且第一凹槽21和第二凹槽46包围轴3的外周。

具体地，如图1-2结合图4-5所示，第一凹槽21、轴3和第二凹槽46竖直地相互对准，第一凹槽21和第二凹槽46均具有弧形横截面，弧形横截面的形状与轴3相匹配，因此第一凹槽21和第二凹槽46整体围绕轴3的外周。

这样，轴3可以稳定地夹持在保持件2和支架4之间，并且保持件2能够与支架4具有相对大的接触面积，使得保持件2能够驱动轴3和支架4平滑地移动。

在本公开的一些其他实施例中，在壳体1的前侧壁和后侧壁中可以不设置开口11。相反，可以在壳体1的前侧壁和后侧壁的内表面中分别形成狭槽，狭槽延伸至壳体1的下端，使得轴3能够通过狭槽安装到壳体1中，配合在狭槽中，甚至在狭槽内移动。因此，保持件2能够驱动轴3和支架4在狭槽内上下移动，如上所述。

在本公开的一些其他实施例中，也可以不设置轴3和开口11，而仅在壳体1的上端与支架4之间夹持保持件2。在这种情况中，保持件2可以是处于压缩状态的橡胶块或弹簧，使得它能够驱动支架4上下移动，如上所述。

在本公开的一些其他实施例中，可以不设置保持件2、轴3和开口11，支架4直接抵靠壳体1的上端，而壳体1本身具有一定弹性。例如，壳体1的上端被弹性地变形，从而始终对支架4施加向下的力，使得支架4能够被驱动以上下移动，如上所述。

在本公开的一些实施例中，凹部的底部43包括第一段431、第二段432和第三段433，第一段431连接到第一侧壁41，第二段432连接到第二侧壁42，第三段433连接在第一段431和第二段432之间。例如，如图2和图5所示，第一段431、第三段433和第二段432依次连接，第一段431设置在第三段433的左侧，第二段432设置在第三段433的右侧。

进一步，第一段431与第一压电元件5配合，第二段432与第二压电元件6配合。换言之，第一压电元件5与第一段431接触，但不固定至第一段431，第二压电元件6与第二段432接触，但不固定至第二段432。这样，当第一压电元件5或第二压电元件6膨胀或收缩时，第一压电元件5或第二压电元件6不会与第一段431或第二段432干涉，使得第一压电元件5或第二压电元件6能够平滑地膨胀或收缩。

进一步，第一压电元件5与凹部的第一侧壁41和第一段431在形状和定向上分别匹配，第二压电元件6与凹部的第二侧壁42和第二段432在形状和定向上分别匹配。例如，第一压电元件5具有与第一侧壁41的平坦表面平行的平坦表面和与第一段431的平坦表面平行的另一平坦表面，第二压电元件6具有与第二侧壁42的平坦表面平行的平坦表面和与第二段432的平坦表面平行的另一平坦表面。

这样，第一压电元件5既可以与第一侧壁41稳定连接，又可以与第一段431平滑配合，而第二压电元件6既可以与第二侧壁42稳定连接，又可以与第二段432平滑配合。因此，第一压电元件5可以在垂直于第一侧壁41的方向上稳定且平滑地膨胀或收缩，第二压电元件6可以在垂直于第二侧壁42的方向上稳定且平滑地膨胀或收缩。

例如，如图1-4所示，第一压电元件5和第二压电元件6中的每个均具有长方体形状，凹部的第三段433平行于支架4的第一端(即上端)的端面，垂直于凹部的第一侧壁41的方向与垂直于凹部的第一段431的方向正交，垂直于凹部的第二侧壁42的方向与垂直于凹部的第二段432的方向正交。

换言之，第一压电元件5具有两个正交表面，两个正交表面分别固定至第一侧壁41并与第一段431配合，第二压电元件6具有两个正交表面，两个正交表面分别固定至第二侧壁42并与第二段432配合。

这样，第一压电元件5能够在第一段431的引导下在垂直于第一侧壁41的方向上稳定且平滑地膨胀或收缩，第二压电元件6能够在第二段432的引导下在垂直于第二侧壁42的方向稳定且平滑地膨胀或收缩。

在本公开的一些实施例中，在凹部的第一侧壁41与第一段431的连接处设置第一过渡部44，在凹部的第二侧壁42和第二段432的连接处设置第二过渡部45。例如，第一过渡部44和第二过渡部45中的每个都可以是具有弧形横截面的凹槽，以避免局部应力集中。需要说明的是，凹槽在垂直于图5的纸面的方向上延伸，即在图1和2中的前后方向上。

此外，支架4可以是实心的也可以是空心的，在此不作限定，只要支架4具有上述结构并提供所需的刚性即可。例如，在本公开的一些实施例中，支架4为空心的，即支架4通过将单个片折弯并将其头尾相连而形成，或者通过将多个片首尾相连而形成。

在本公开的一些实施例中，如图3所示，垂直于凹部的第一侧壁41的方向与支架4的第一端(即上端)的端面所在的平面具有第一夹角α，垂直于凹部的第二侧壁42的方向与支架4的第一端(即上端)的端面所在的平面具有第二夹角β。

进一步，第一夹角α的范围为24度至25度，而第二夹角β的范围为24度至26度。

例如，第一夹角α可以为24度、24.5度、25度、25.5度或26度，第二夹角β可以为24度、24.5度、25度、25.5度或26度。

优选地，第一夹角α为25度，第二夹角β为25度。

由于第一夹角α和第二夹角β的范围为24度至26度，因此压电驱动系统1000的可移动件200能够稳定且平滑地移动，并且压电驱动装置100能够实现高驱动效率。

此外，第一压电元件5与第二压电元件6对称，并且第一夹角α等于第二夹角β。

由此，压电驱动装置100的整体结构稳定且强度高，从而能够驱动压电驱动系统1000的可移动件200平滑且稳定地移动。

在本公开的一些实施例中，第一压电元件5和第二压电元件6构造为以d33模式工作，以提供较大的膨胀力，例如约500mN。在此，d33模式是指压电材料具有相同的极化方向和变形方向。换言之，第一压电元件5的极化方向与第一压电元件5的变形方向一致，且两个方向均垂直于凹部的第一侧壁41。类似地，第二压电元件5的极化方向与第二压电元件5的变形方向一致，且两个方向均垂直于凹部的第二侧壁42。

进一步，以d33模式工作的第一压电元件5和第二压电元件6能够具有高能量转换效率。

可选地，在垂直于图3和图4的纸面的方向上，即在图1和图2中的前后方向上，第一压电元件5包括多个叠层且第二压电元件6包括多个叠层。第一压电元件5的叠层的数量与第二压电元件6的叠层的数量相同。第一压电元件5的每层均粘接至第一侧壁41和第一致动件7，第二压电元件6的每层均粘接至第二侧壁42和第二致动件8。例如，第一压电元件5的叠层的数量和第二压电元件6的叠层的数量为15。但是，本公开不限于此。

在本公开的一些实施例中，第一致动件7和第二致动件8中的每个都具有邻近支架4的第一端和远离支架4的第二端。第一致动件7的第一端与第二致动件8的第一端间隔开，第一致动件7的第二端在背离支架4的方向上突出超过第一压电元件5，第二致动件8的第二端在背离支架4的方向上突出超过第二压电元件6。

例如，如图1-4所示，第一致动件7和第二致动件8均具有邻近支架4的上端和远离支架4的下端。第一致动件7的上端与第二致动件8的上端间隔开一定距离，使得第一致动件7在被第一压电元件5驱动以移动时不会与第二致动件8发生干涉，反之亦然。第一致动件7的下端向右且向下突出超过第一压电元件5，第二致动件8的下端向左且向下突出超过第二压电元件6，从而便于第一致动件7和第二致动件8与可移动件200配合。

在本公开的一些实施例中，第一致动件7的下端和第二致动件8的下端均具有球缺形状，使得第一致动件7和第二致动件8能够与可移动件200稳定接触，从而保证可移动件200的稳定运动。

在本公开的一些实施例中，压电驱动装置100还包括柔性印刷电路板9，柔性印刷电路板9与第一压电元件5和第二压电元件6电连接，并构造为对第一压电元件5和第二压电元件6进行通电或断电。进一步，柔性印刷电路板9设置在壳体1的腔体13中并夹持在壳体1的侧壁和支架4之间。

例如，如图6和图7所示，设置两个柔性印刷电路板9，两个柔性印刷电路板9中的一个夹持在壳体1的前侧壁与支架4之间，而两个柔性印刷电路板9中的另一个夹持在壳体1的后侧壁和支架4之间。然而，本公开不限于此。在本公开的一些其他实施例中，也可以仅设置一个柔性印刷电路板9，并将其夹持在壳体1的前侧壁或后侧壁与支架4之间。

当设置两个柔性印刷电路板9时，两个柔性印刷电路板9构造为独立地对第一压电元件5和第二压电元件6进行通电或断电。当仅设置一个柔性印刷电路板9时，该仅一个柔性印刷电路板9构造为独立地对第一压电元件5和第二压电元件6进行通电或断电。

此外，柔性印刷电路板9具有第一端和第二端，柔性印刷电路板9的第一端容纳在壳体1的腔体13内，柔性印刷电路板9的第二端突出于壳体1的腔体13之外。柔性印刷电路板9的第一端与支架4的第一端平齐，并具有与轴3配合的第一缺口91。柔性印刷电路板9的第二端包括两个腿部92，两个腿部92彼此间隔开以暴露凹部的至少一部分。

例如，如图6结合图8所示，柔性印刷电路板9的上端收容在壳体1的腔体13内，柔性印刷电路板9的下端向下延伸并突出于壳体1的腔体13之外。柔性印刷电路板9的上端与支架4的上端平齐，第一缺口91与支架4的第二凹槽46对准，使得轴3配合在第二凹槽46和第一缺口91中。柔性印刷电路板9的下端包括分别设置在左右两侧的两个腿部92，两个腿部92彼此间隔开以暴露出凹部的至少一部分，使得柔性印刷电路板9的下端不会与压电元件和致动件干涉，从而方便压电元件和致动件工作。

此外，柔性印刷电路板9的腿部92在突出于壳体1的腔体13之外后可以弯折成水平的，以与外部电源连接，从而为第一压电元件5和第二压电元件6供电。

在本公开的一些实施例中，压电驱动装置100还包括垫10，垫10设置在壳体1的腔体13中并夹持在柔性印刷电路板9和壳体1的侧壁之间。

例如，如图7结合图8所示，垫10夹持在柔性印刷电路板9与壳体1的前侧壁或后侧壁之间。需要说明的是，根据柔性印刷电路板9的数量，可以设置一个或两个垫10。换言之，垫10与柔性印刷电路板9一一对应。

进一步，垫10具有与支架4的第一端平齐的端部，并且垫10的端部具有与轴3配合的第二缺口101。

例如，如图8所示，垫10的上端与支架4的上端平齐，第二缺口101与第一缺口91和支架4的第二凹槽46对准，使得轴3配合在第二凹槽46、第一缺口91和第二缺口101中。

在本公开的一些实施例中，第一致动件7和第二致动件8中的每个都可以由陶瓷材料制成。陶瓷材料具有很好的耐磨性，使得第一致动件7和第二致动件8的使用寿命长。

在本公开的一些实施例中，壳体1根据实际需要进行固定。例如，壳体1可以设有围绕其外周表面的至少一部分的法兰，并且法兰通过螺钉或螺栓固定到固定的外部部件。

本公开实施例还提供了一种压电驱动系统1000，如图9所示。压电驱动系统1000包括根据上述实施例中任一个的压电驱动装置100和可移动件200。可移动件200设置在压电驱动装置100下方，并构造为与压电驱动装置100的第一致动件7或第二致动件8配合。保持件2构造为抵靠可移动件200保持第一致动件7或第二致动件8。可移动件200构造为在第一致动件7或第二致动件8的驱动下移动。

在本公开的一些实施例中，当可移动件200的外周面平坦时，第一致动件7和第二致动件8将驱动可移动件200平移；当可移动件200的外周面弯曲时，第一致动件7和第二致动件8将驱动可移动件200转动。

下面以第一压电元件5为例，简要说明压电驱动系统1000的工作过程。

当通电时，第一压电元件5沿垂直于凹部的第一侧壁41的方向膨胀。在膨胀过程中，由于第一压电元件5的左端被凹部的第一侧壁41限制，第一压电元件5的右端向右且向下膨胀，然后驱动第一致动件7向右且向下移动。第一致动件7抵靠可移动件200并向可移动件200施加驱动力。由第一致动件7施加的驱动力具有向右分量和向下分量。因此，可移动件200被驱动以向右移动。例如，可移动件200能够被驱动以一次精确地移动40nm。

当断电时，第一压电元件5收缩，从而驱动第一致动件7向左且向上移动。由于垂直于凹部的第一侧壁41的方向与支架4的上端的端面所在的平面具有24度至26度的第一夹角α，所以向左且向上移动的第一致动件7不能够对可移动件200施加驱动力。从微观上看，向左且向上移动的第一致动件7甚至与可移动件200分离。因此，可移动件200没有与第一致动件7一起移动并且仍然保持在它的位置。这样，压电驱动系统1000就完成了一个运动循环。可以向第一压电元件5施加周期性的脉冲信号，从而第一压电元件5能够交替完成通电时膨胀和断电时收缩的运动。随着运动循环的重复，可移动件200将在第一致动件7的驱动下连续向右移动。

第二压电元件5的工作过程与第一压电元件6的工作过程基本相同，不同之处在于当第一压电元件5工作时可移动件200的移动方向与当第二压电元件6工作时可移动件200的移动方向相反。例如，第一压电元件5驱动可移动件200向右移动，而第二压电元件6驱动可移动件200向左移动。在本公开的一些其他实施例中，第一压电元件5可以驱动可移动件200顺时针移动，而第二压电元件6可以驱动可移动件200逆时针移动。此外，在同一时间段内，只有第一压电元件5和第二压电元件6中的一个工作。换言之，第一压电元件5和第二压电元件6以相互排斥的方式工作。

根据本公开的上述实施例，压电驱动系统1000具有结构简单、驱动行程精确、驱动力强、能量转换效率高等优点。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”和“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

在本说明书中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，本领域的技术人员可以理解的是，在不脱离本公开的原则和目的的情况下，可以在实施例中进行变化、修改、替换和变型。本公开的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种压电驱动装置，包括：

壳体，所述壳体在其中限定腔体，所述壳体具有封闭端和敞开端；

支架，所述支架设置在所述腔体中，并且具有联接到所述壳体的封闭端的第一端和面向所述壳体的敞开端的第二端，所述支架的第二端在其端面中具有凹部，所述凹部包括第一侧壁、第二侧壁以及连接在所述第一侧壁和所述第二侧壁之间的底部，所述第一侧壁和所述第二侧壁从所述底部向外倾斜延伸；

第一压电元件和第二压电元件，所述第一压电元件和所述第二压电元件分别设置在所述凹部的第一侧壁和第二侧壁上，所述第一压电元件构造为在通电或断电时沿垂直于所述凹部的第一侧壁的方向膨胀或收缩，所述第二压电元件构造为在通电或断电时沿垂直于所述凹部的第二侧壁的方向膨胀或收缩；以及

第一致动件和第二致动件，所述第一致动件和所述第二致动件分别固定于所述第一压电元件和所述第二压电元件，并且面向彼此。

2.根据权利要求1所述的压电驱动装置，还包括：

保持件，所述保持件设置在所述腔体中，并且具有抵靠所述壳体的封闭端的第一端和与第一端相对的第二端；以及

轴，所述轴设置在所述腔体中并与所述保持件的第二端配合，所述轴构造为在所述保持件的作用下移动，

其中，所述支架的第一端固定至所述轴并抵靠所述保持件的第二端。

3.根据权利要求2所述的压电驱动装置，其特征在于，所述壳体至少包括两个相对的侧壁，每个侧壁具有开口，所述壳体的两个相对的侧壁的开口相互对准，所述轴的两个端部分别收容在所述壳体的两个相对的侧壁的开口中，并且所述轴构造为在所述保持件的作用下在所述开口内移动。

4.根据权利要求3所述的压电驱动装置，其特征在于，所述轴的两个端部的端面分别与所述壳体的两个相对的侧壁的外表面平齐。

5.根据权利要求3或4所述的压电驱动装置，其特征在于，每个开口具有两个与所述轴的端部的形状相匹配的弧形端部，所述弧形端部构造为与所述轴的端部配合。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，所述保持件的第二端具有第一凹槽，所述轴至少部分地配合在所述第一凹槽中。

7.根据权利要求6所述的压电驱动装置，其特征在于，所述支架的第一端具有第二凹槽，所述轴至少部分地配合且固定在所述第二凹槽中。

8.根据权利要求7所述的压电驱动装置，其特征在于，所述第一凹槽、所述轴和所述第二凹槽在从所述壳体的封闭端到敞开端的方向上彼此对准，

所述第一凹槽和所述第二凹槽中的每个具有与所述轴匹配的弧形形状的横截面，

所述第一凹槽和所述第二凹槽包围所述轴的外周。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，所述凹部的底部包括第一段、第二段和第三段，所述第一段与所述第一侧壁连接，所述第二段与所述第二侧壁连接，所述第三段连接在所述第一段和所述第二段之间，

所述第一段与所述第一压电元件配合，而所述第二段与所述第二压电元件配合，

所述第一压电元件分别与所述凹部的所述第一侧壁和所述第一段在形状和定向上相匹配，所述第二压电元件分别与所述凹部的所述第二侧壁和所述第二段在形状和定向上相匹配。

10.根据权利要求9所述的压电驱动装置，其特征在于，所述第一压电元件和所述第二压电元件中的每个均具有长方体形状，所述凹部的所述第三段平行于所述支架的第一端的端面，垂直于所述凹部的所述第一侧壁的方向与垂直于所述凹部的所述第一段的方向正交，垂直于所述凹部的所述第二侧壁的方向与垂直于所述凹部的所述第二段的方向正交。

11.根据权利要求9或10所述的压电驱动装置，其特征在于，在所述凹部的所述第一侧壁和所述第一段的连接处设置第一过渡部，在所述凹部的所述第二侧壁和所述第二段的连接处设置第二过渡部。

12.根据权利要求1-11中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，垂直于所述凹部的所述第一侧壁的方向与所述支架的第一端的端面所在的平面具有第一夹角，并且垂直于所述凹部的所述第二侧壁的方向与所述支架的第一端的端面所在的平面具有第二夹角。

13.根据权利要求12所述的压电驱动装置，其特征在于，所述第一夹角的范围为24度至25度，所述第二夹角的范围为24度至26度。

14.根据权利要求12或13所述的压电驱动装置，其特征在于，所述第一压电元件与所述第二压电元件对称，并且所述第一夹角与所述第二夹角相等。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的压电驱动装置，其特征在于，所述第一致动件和所述第二致动件中的每个具有邻近所述支架的第一端和远离所述支架的第二端，

所述第一致动件的第一端与所述第二致动件的第一端间隔开，所述第一致动件的第二端在背离所述支架的方向上突出超过所述第一压电元件，而所述第二致动件的第二端在背离所述支架的方向上突出超过所述第二压电元件。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的压电驱动装置，还包括柔性印刷电路板，所述柔性印刷电路板与所述第一压电元件和所述第二压电元件电连接，并构造为对所述第一压电元件和所述第二压电元件进行通电和断电，

其中，所述柔性印刷电路板设置在所述壳体的所述腔体中，并夹持在所述壳体的侧壁和所述支架之间。

17.根据权利要求16所述的压电驱动装置，其特征在于，所述柔性印刷电路板具有第一端和第二端，所述柔性印刷电路板的第一端容纳在所述壳体的所述腔体内，而所述柔性印刷电路板的第二端突出于所述壳体的所述腔体之外，

所述柔性印刷电路板的第一端与所述支架的第一端平齐，并具有与所述轴配合的第一缺口，

所述柔性印刷电路板的第二端包括两个腿部，所述两个腿部彼此间隔开以暴露所述凹部的至少一部分。

18.根据权利要求16或17所述的压电驱动装置，还包括垫，所述垫设置在所述壳体的所述腔体中并夹持在所述柔性印刷电路板与所述壳体的侧壁之间。

19.根据权利要求18所述的压电驱动装置，其特征在于，所述垫具有与所述支架的第一端平齐的端部，所述垫的所述端部具有与所述轴配合的第二缺口。

20.一种压电驱动系统，包括：

根据权利要求1-19中任一项所述的压电驱动装置；和

可移动件，所述可移动件设置在所述压电驱动装置下方，并构造为与所述压电驱动装置的第一致动件或第二致动件配合，

其中，所述保持件构造为抵靠所述可移动件保持所述第一致动件或所述第二致动件，并且所述可移动件构造为在所述第一致动件或所述第二致动件的驱动下移动。

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