CN207234689U - 一种压电陶瓷驱动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及压电陶瓷器件技术领域，具体涉及一种压电陶瓷驱动器，包括夹持座、夹持盖和多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片形成若干层压电陶瓷片叠加于夹持座和夹持盖之间，压电陶瓷片与夹持座、夹持盖通过螺杆连接，每层压电陶瓷片包括并排的、极性相反的两个压电陶瓷片，相邻的两个压电陶瓷片的极性均相反，相邻的两层压电陶瓷片之间均设置有电极片，多个压电陶瓷片通过结构串联、电学并联的方式连接。本实用新型利用夹持座和夹持盖将多个压电陶瓷层夹持在中间，从而很好地避免了高温烧结、胶水粘接方式带来的弊端，大幅提升驱动器的可靠性；并且本实用新型采用结构串联、电性并联的方式，在保证大形变量的同时降低了驱动电压。

Description

一种压电陶瓷驱动器

技术领域

本实用新型涉及压电陶瓷器件技术领域，具体涉及一种压电陶瓷驱动器。

背景技术

随着驱动器技术的发展，压电驱动器技术得到迅速发展。目前普遍采用的压电驱动器为多层共烧压电陶瓷驱动器。

相对于传统的电磁驱动器，多层共烧压电陶瓷驱动器具有诸多优点：1，响应速度快，压电驱动器响应时间为0.01-0.1ms，电磁驱动器响应时间为2-5ms；2，频率高，压电驱动器可达每秒1000HZ，而电磁驱动器只能达到每秒100HZ；3，驱动电压低，有利于器件小型化。

然而，现有的压电驱动器也存在明显的弊端：1，制造成本高、整条生产线的设备十分昂贵，生产周期长、产量低、工艺复杂；目前仅有少数几家企业能够生产；2，内电极可靠性低，内电极引出和内电极封装工艺复杂，容易出现电极断裂、击穿；3，压电陶瓷材料的耐张强度（3×107N/m2）仅为耐压强度的十分之一，在大功率状态下容易损坏。

主要原因在于：现有的多层共烧压电驱动器是先将陶瓷膜片印刷上内电极然后叠加很多层后高温烧结，再将数个烧结好的压电陶瓷叠堆用胶水粘接在一起，烧结过程中侧边电极受材料烧结收缩的影响容易断裂，而且粘接多个叠堆的胶水老化后也会产生断裂现象，影响其寿命，而且由于现有压电驱动器采用在陶瓷膜片印制电极的方式，电极非常薄，在烧制过程和使用过程中十分容易断裂。

发明内容

本实用新型的目的在于解决现有技术中的不足之处而提供一种压电陶瓷驱动器，本实用新型利用压电陶瓷层夹叠的夹心结构可以很好地避免高温烧结、胶水粘接方式，提高驱动器的可靠性，同时提高了产品合格率，大幅降低生产成本。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现。

一种压电陶瓷驱动器，包括夹持座、夹持盖和多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片形成若干层压电陶瓷片叠加于夹持座和夹持盖之间，压电陶瓷片与夹持座、夹持盖通过螺杆连接，每层压电陶瓷片包括并排的、极性相反的两个压电陶瓷片，相邻的两个压电陶瓷片的极性均相反，相邻的两层压电陶瓷片之间均设置有电极片，多个压电陶瓷片通过结构串联、电性并联的方式连接。

优选地，所述电极片为铜电极片。

进一步地，所述电极片厚度为0.05mm-0.3mm。

另外，相邻的电极片的一端向相反方向延伸，间隔的电极片的延伸端均引出并相连接，以分别连接电源的正负极。

进一步地，所述夹持座设有安装孔，以便将夹持座固定安装。

此外，所述夹持盖为金属盖，所述夹持座为金属座；采用上下金属盖夹持的方式，可以大大提高驱动器的可靠性。

本实用新型的有益效果：本实用新型利用夹持座和夹持盖将多个压电陶瓷层夹持在中间，从而很好地避免了高温烧结、胶水粘接方式带来的弊端，大大提高了驱动器的可靠性；并且本实用新型采用结构串联、电性并联的方式，在保证大形变量的同时还降低了驱动电压。

附图说明

利用附图对本实用新型做进一步说明，但附图中的内容不构成对本实用新型的任何限制。

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供的压电陶瓷驱动器，包括夹持座5、夹持盖2和多个压电陶瓷片3，多个压电陶瓷片3形成若干层压电陶瓷片3叠加于夹持座5和夹持盖2之间，压电陶瓷片3与夹持座5、夹持盖2通过螺杆1连接，每层压电陶瓷片3包括并排的、极性相反的两个压电陶瓷片3，相邻的两个压电陶瓷片3的极性均相反，相邻的两层压电陶瓷片3之间均设置有电极片4，多个压电陶瓷片3通过结构串联、电性并联的方式连接。

如图1所示，夹持座5和夹持盖2中间叠加的若干层压电陶瓷片3中，每层压电陶瓷片3均包括两个单体压电陶瓷片3，两个压电陶瓷片3左右并排设置于同一层，并且，这两个单体压电陶瓷片3的极性相反，此外，若干层压电陶瓷片中，任何相邻的压电陶瓷片3的极性均相反。如此设置，可以使得当给压电陶瓷驱动器施加正电压时，以图1的正视方向为参考方向，左边的所有压电陶瓷片3均沿厚度方向伸长（如图1左边陶瓷片中的小箭头所示），右边的所有压电陶瓷片3均沿厚度方向缩短（如图1右边陶瓷片中的小箭头所示），从而使得压电驱动器整体往右弯曲变形。当施加负电压时，则相反，压电驱动器整体往左弯曲变形；产生的形变量即为驱动器的位移量。

因为压电陶瓷片的厚度方向形变量仅为厚度的千分之一，因此本实施例采用多个压电陶瓷片结构串联，从而可以增大形变量。本领域技术人员可知，可以根据实际应用需求，通过调节压电陶瓷片的层数可以获得不同的形变量。

另外，压电陶瓷的驱动电压为200V/mm，压电陶瓷片的厚度越厚则所需的驱动电压越高；本实施例中的多个压电陶瓷片采用电性并联连接，可以降低驱动电压。而且，压电陶瓷的厚度方向形变量与施加电压的大小成正比例，在允许的电压范围内，施加电压越大，形变量也越大，从而得到的位移量也越大。

综上，本实施例的多个压电陶瓷片采用结构串联、电性并联的方式连接，在增加形变量的同时还可以降低驱动电压。

通过本实施例提供的压电驱动器可以获得不同的位移量，将其广泛应用于精密位移平台、光学控制、压电喷油嘴、压电点胶喷射阀等精密控制领域，可实现驱动器的精密控制。为了方便与其它部件配合，夹持座5还设置有安装孔，例如，可以在夹持座5的两端分别设置安装孔（图1中未示出），以便将压电驱动器固定安装于应用设备中，从而实现更精准的控制。

在本实施例中，将若干层压电陶瓷片3叠加在夹持座5和夹持盖2之间，并通过螺杆1连接在一起；相比于现有的多层共烧压电驱动器采用胶水将多个叠堆粘接的方式，本实施例提供的这种夹心式结构可以使压电陶瓷片3在大功率状态下不容易损坏，大幅提升驱动器的可靠性。

本实施例提供的压电驱动器通过施加正负电压来获得位移量，但考虑到电极片非常薄，为了避免施加过大的电压而导致电极片过度弯曲变形甚至断裂，作为优选实施例，夹持座5和夹持盖2可以选用金属夹持座和金属夹持盖；采用上下金属盖夹持的方式，加上金属的稳固性，可以使得电极片只能在一定范围内形变，从而避免过度变形，进而大大提高压电驱动器的可靠性。

如图1所示，在压电陶瓷层与层之间放置有电极片4，相邻的电极片4的一端向相反方向（如图1所示，向左右方向）延伸，间隔的电极片4的延伸端均引出并相连接，左右两端分别连接电源的正负极；在本实施例中，优先采用铜电极片，铜电极片的厚度可以为0.05~0.3mm，优选为0.2mm，相比于现有的多层共烧压电驱动器中的内电极（厚度仅为0.01mm），本实施例的铜电极片的厚度明显增强，避免了容易断裂的问题，从而进一步提高压电驱动器的可靠性。

本实施例采用的这种多个单体压电陶瓷片夹心式结构串联、电性并联的压电驱动器，充分利用了压电陶瓷材料响应速度快、频率高、驱动电压低等优点，而规避了压电陶瓷材料的不耐张和多层共烧压电驱动器内电极容易断裂、击穿等缺点，大幅提高了驱动器的可靠性，并且工艺简单、生产设备比多层共烧的压电驱动器的生产设备便宜，易于实现。

最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种压电陶瓷驱动器，其特征在于，包括夹持座、夹持盖和多个压电陶瓷片，多个压电陶瓷片形成若干层压电陶瓷片叠加于夹持座和夹持盖之间，压电陶瓷片与夹持座、夹持盖通过螺杆连接，每层压电陶瓷片包括并排的、极性相反的两个压电陶瓷片，相邻的两个压电陶瓷片的极性均相反，相邻的两层压电陶瓷片之间均设置有电极片，多个压电陶瓷片通过结构串联、电性并联的方式连接。

2.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷驱动器，其特征在于：所述电极片为铜电极片。

3.根据权利要求2所述的一种压电陶瓷驱动器，其特征在于：所述电极片厚度为0.05mm-0.3mm。

4.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷驱动器，其特征在于：相邻的电极片的一端向相反方向延伸，间隔的电极片的延伸端均引出并相连接，以分别连接电源的正负极。

5.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷驱动器，其特征在于：所述夹持座设有安装孔。

6.根据权利要求1所述的一种压电陶瓷驱动器，其特征在于：所述夹持盖为金属盖，所述夹持座为金属座。