CN203813693U - 一种多工作方式的压电双晶片执行器 - Google Patents

Abstract

一种多工作方式的压电双晶片执行器，包括由第一、二压电元件以及导电中间基片组成的三叠结构，导电中间基片夹设在第一、二压电元件之间，三叠结构的一端是用于产生形变弯曲的自由端，三叠结构的另一端为夹持端；其中，三叠结构的另一端中导电中间基片与外部驱动信号电路相连，第一压电元件和/或第二压电元件与外部驱动信号电路相连。本实用新型能够使三叠层结构的自由端按照设定的方向移动设定的距离。同时，由于三叠层结构与外部驱动信号电路的连接方式多种多样，因此，本实用新型的工作方式也是多样化的，仅仅通过三叠结构与外部驱动信号电路的连接即可实现压电双晶片执行器的工作方式。

Description

一种多工作方式的压电双晶片执行器

技术领域

本实用新型属于机电领域，尤其涉及一种多工作方式的压电双晶片执行器。

背景技术

在人们发现电气石的压电效应以后，便开始了压电学的历史。随着现代科学技术的进步，近年来各种压电材料性能有了质的进步，逐渐进入相关的工业领域，压电陶瓷执行器是新型的微位移器件，在精密定位、微机电系统、微纳米制造技术、纳米生物工程等领域中得到了广泛应用。

目前，作为压电执行器都是利用压电材料的逆压电效应，即给压电元件通电，晶体在外电场激励下，晶体在某个方向将产生变形(应变)，电能转化为机械能。随着各种压电材料的发展，压电执行器凭借其体积小、功耗低、响应快、噪声污染小等优点，在一些行业中逐渐替代传统的电磁类执行器，如电磁铁类执行器、电机类(如步进电机、伺服电机)、气动液压类的汽缸液压缸等等。现有的压电双晶片执行器不仅结构复杂，而且工作方式单一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于一种结构简单的多工作方式的压电双晶片执行器。

为了达到如上目的，本实用新型采用的技术方案是：包括由第一、二压电元件以及导电中间基片组成的三叠结构，导电中间基片夹设在第一、二压电元件之间，三叠结构的一端是用于产生形变弯曲的自由端，三叠结构的另一端为夹持端；其中，三叠结构的另一端中导电中间基片与外部驱动信号电路相连，第一压电元件和/或第二压电元件与外部驱动信号电路相连。

所述的外部驱动信号电路的正极与导电中间基片相连，外部驱动信号电路的负极与第一压电元件和/或第二压电元件相连。

所述的外部驱动信号电路的负极分别与第一压电元件的正极和/或第二压电元件的负极相连。

所述的第一、二压电元件的另一端与外部驱动信号电路相连时，外部驱动信号电路由第一外部驱动信号电路和第二外部驱动信号电路组成，第一、二外部驱动信号电路的负极均与导电中间基片相连，第一外部驱动信号电路的正极与第一压电元件相连，第二外部驱动信号电路的正极与第二压电元件相连。

所述的第一外部驱动信号电路的正极与第一压电元件的正极相连，第二外部驱动信号电路的正极与第二压电元件的正极相连。

所述的第一外部驱动信号电路的正极与第一压电元件的负极相连，第二外部驱动信号电路的正极与第二压电元件的负极相连。

所述的第一、二压电元件采用含单层压电晶体的压电元件或多层压电叠片，第一、二压电元件的形状为片状、条状、薄膜或半柱状。

所述的导电中间基片分别与第一、二压电元件通过导电粘胶粘接在一起；或者导电中间基片分别与第一、二压电元件通过金属凸起筋嵌合在一起。

所述的外部驱动信号电路设置在封装管或壳体中，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与导电中间基片相连，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与第一压电元件和/或第二压电元件相连。

所述的三叠结构的一端套设有连接三叠结构和负载的连接件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的第一、二压电元件以及夹设在第一、二压电元件之间的导电中间基片构成了三叠结构，利用第一、二压电元件的横向压电效应，当通过外部驱动信号电路在双晶片的两极之间施加电压控制时，能够使第一、二压电元件产生弯曲，从而实现整个三叠层结构自由端的弯曲，使自由端的按照设定的方向移动设定的距离。同时，由于外部驱动信号电路与第一压电元件和/或第二压电元件相连，因此，三叠层结构与外部驱动信号电路的连接方式多种多样，当一个压电元件出现故障时，是不会影响整个执行器的工作的。另外，本实用新型的外部驱动信号电路只要与第一压电元件和/或第二压电元件、导电中间基片连接就能工作，因此，外部驱动信号电路以及第一、二压电元件的正负极连接关系是多种多样，而这种多种多样的连接关系决定了本实用新型的工作方式也是多样化的，最后，本实用新型仅仅通过三叠结构与外部驱动信号电路的连接即可实现压电双晶片的工作，因此，本实用新型结构简单。

附图说明

图1为本实用新型三叠结构的第一种连接结构示意图；

图2为本实用新型第一种技术方案的结构示意图；

图3为本实用新型第二种技术方案的结构示意图；

图4为本实用新型第三种技术方案的结构示意图；

图5为本实用新型第四种技术方案的结构示意图；

图6为本实用新型三叠结构的第二种连接结构示意图；

其中：1、第一压电元件；2、导电中间基片；3、夹持端；4、第二压电元件；5、第一外部驱动信号电路；6、第二外部驱动信号电路；7、自由端。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1-2，本实用新型包括由第一、二压电元件1，4和导电中间基片2构成的三叠结构，且导电中间基片2夹设在第一、二压电元件1，4之间，三叠结构的一端是用于产生形变弯曲的自由端7；三叠结构的另一端是夹持端3，其中，三叠结构另一端中的导电中间基片2与外部驱动信号电路相连，第一压电元件1和/或第二压电元件4与外部驱动信号电路相连，三叠结构的一端套设有连接三叠结构和负载的连接件。

具体的，本实用新型第一、二压电元件1，4的一端和导电中间基片2的一端是用于产生形变弯曲的自由端7，导电中间基片2的另一端与外部驱动信号电路相连，第一压电元件1的另一端和/或第二压电元件4的另一端与外部驱动信号电路相连，因此，三叠层结构与外部驱动信号电路的连接方式多种多样，当一个压电元件出现故障时，是不会影响整个执行器的工作的。

另外，外部驱动信号电路设置在封装管或壳体中，因此，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与导电中间基片2相连，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与第一压电元件1和/或第二压电元件4相连。

具体的，本实用新型的三叠层结构即为压电双晶片执行器。第一、二压电元件1，4压电元件1的形体结构包含但不限于片状，条状，薄膜或半柱状，第一、二压电元件1，4采用一块压电材料制成的多层压电叠片或含单层压电晶体的压电元件，第一、二压电元件1，4选用的压电材料包含且不限于以下几种材料：一是压电晶体，包括压电石英晶体和其他压电单晶体，二是压电陶瓷，三是新型压电聚合物材料，包括压电半导体和有机高分子压电材料等。导电中间基片2为金属类薄片、玻璃纤维薄片或者碳纤维薄片。

参见图1和6，本实用新型的导电中间基片2分别与第一、二压电元件1，4通过导电粘胶如导电环氧树脂粘接在一起；选用金属凸起筋时，导电中间基片2分别与第一、二压电元件1，4通过金属凸起筋嵌合在一起。由于本实用新型不仅能够通过导电粘胶粘合，而且还可以通过金属凸起筋嵌合或者其他如机械方式固定，这样能够使本实用新型在大曲度弯曲，稳定性更好，能大大提高本实用新型的使用寿命。

本实用新型图2到图5提供了多种实现的方式和结构，且图2和图3的连接方式从本质上来讲是相同的；其中“+”为第一、二压电元件1，4的正极(也指第一、二压电元件1，4主体极化方向的正极)，“－”为第一、二压电元件1，4的负极(也指第一、二压电元件1，4主体极化方向的负极)。

第一、二压电元件1，4包含且不限于已极化过和未极化过的单晶体压电元件或多层压电元件，未极化过的第一、二压电元件1，4可以按照应用场合要求后续进行极化。根据使用场合的需要，可以选择并联工作模式或者串联工作模式。也就是电源的叠加情况可以有不同，以实现不同的电压叠加和电压提供。

参见图2和图3，所述的外部驱动信号电路的正极与导电中间基片2相连，外部驱动信号电路的负极与第一二压电元件1和/或二压电元件4相连。具体的，外部驱动信号电路的负极与第一压电元件1的正极或者第二压电元件4的负极相连，如果第一、二压电元件1，4中的一个出现问题，另一个就作为备用；还可以是外部驱动信号电路的负极分别与第一压电元件的正极和第二压电元件1，4的负极相连，如果第一、二压电元件1，4中的一个出现问题，整个执行器的运行不会受到影响，还是会保持工作。

参见图4和图5，所述的外部驱动信号电路由第一外部驱动信号电路5和第二外部驱动信号电路6组成，第一、二外部驱动信号电路5，6的负极均与导电中间基片2相连。

如图4所示，第一外部驱动信号电路5的正极与第一压电元件1的正极相连，第二外部驱动信号电路6的与第二压电元件4的正极相连。

如图5所示，第一外部驱动信号电路5的正极与第一压电元件1的负极相连，第二外部驱动信号电路6的正极与第二压电元件4的负极相连。

同样，图4和图5所示的结构中，如果第一、二压电元件1，4中的一个出现问题，整个执行器的运行不会受到影响，还是会保持工作。

本实用新型的工作过程如下：

本实用新型所表述的结构即为压电双晶片，在许多应用场合，导电中间基片2可延伸到第一、二压电元件的外面。工作的时候利用第一、二压电元件的横向压电效应，给压电双晶片执行器的夹持端加电压控制信号，第一、二压电元件产生形变弯曲，从而使压本实用新型电双晶片执行器的自由端按照设定的方向移动设定的距离，自由端驱动与之连接的各种类型的装置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：包括由第一、二压电元件(1，4)以及导电中间基片(2)组成的三叠结构，导电中间基片(2)夹设在第一、二压电元件(1，4)之间，三叠结构的一端是用于产生形变弯曲的自由端(7)，三叠结构的另一端为夹持端；其中，三叠结构的另一端中导电中间基片(2)与外部驱动信号电路相连，第一压电元件(1)和/或第二压电元件(4)与外部驱动信号电路相连。

2.根据权利要求1所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的外部驱动信号电路的正极与导电中间基片(2)相连，外部驱动信号电路的负极与第一压电元件(1)和/或第二压电元件(4)相连。

3.根据权利要求2所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的外部驱动信号电路的负极分别与第一压电元件(1)的正极和/或第二压电元件(4)的负极相连。

4.根据权利要求1所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的第一、二压电元件(1，4)的另一端与外部驱动信号电路相连时，外部驱动信号电路由第一外部驱动信号电路(5)和第二外部驱动信号电路(6)组成，第一、二外部驱动信号电路(5，6)的负极均与导电中间基片(2)相连，第一外部驱动信号电路(5)的正极与第一压电元件(1)相连，第二外部驱动信号电路(6)的正极与第二压电元件(4)相连。

5.根据权利要求4所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的第一外部驱动信号电路(5)的正极与第一压电元件(1)的正极相连，第二外部驱动信号电路(6)的正极与第二压电元件(4)的正极相连。

6.根据权利要求4所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的第一外部驱动信号电路(5)的正极与第一压电元件(1)的负极相连，第二外部驱动信号电路(6)的正极与第二压电元件(4)的负极相连。

7.根据权利要求1～6中任意一项权利要求所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的第一、二压电元件(1，4)采用含单层压电晶体的压电元件或多层压电叠片，第一、二压电元件(1，4)的形状为片状、条状、薄膜或半柱状。

8.根据权利要求1所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的导电中间基片(2)分别与第一、二压电元件(1，4)通过导电粘胶粘接在一起；或者导电中间基片(2)分别与第一、二压电元件(1，4)通过金属凸起筋嵌合在一起。

9.根据权利要求1所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的外部驱动信号电路设置在封装管或壳体中，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与导电中间基片(2)相连，外部驱动信号电路通过设置在封装管或壳体上的引线与第一压电元件(1)和/或第二压电元件(4)相连。

10.根据权利要求1所述的多工作方式的压电双晶片执行器，其特征在于：所述的三叠结构的一端套设有连接三叠结构和负载的连接件。