CN214591208U - 压电陶瓷致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压电陶瓷致动器。本实用新型中，压电陶瓷致动器包括：外壳，外壳内具有一端开口的放置腔；且外壳包括点接触部，点接触部设置在放置腔内的另一端；压电陶瓷组件包括压电陶瓷件、弹性件和第一接触部件；弹性件与外壳的内底面相对设置，且弹性件至少部分与外壳相连；压电陶瓷件的一端固定至弹性件背离外壳的内底面的一侧；第一接触部件固定至弹性件朝向外壳的内底面的一侧，并与压电陶瓷件相对设置，第一接触部件部分呈穹顶形，第一接触部件部分呈穹顶形，第一接触部件呈穹顶形的部分抵接点接触部，形成点接触。与现有技术相比，可以避免致动器在使用过程中的切向受力，延长使用寿命，且在受到应力作用压电陶瓷件不易损坏。

Description

压电陶瓷致动器

技术领域

本实用新型涉及微驱动应用技术领域，特别涉及一种压电陶瓷致动器。

背景技术

随着各种仪器设备对高精度位移的控制要求越来越高，微纳精度的执行器需求也随之越来越多，比如高精密光学检测设备、变形镜、电子显微镜扫描运动台、膜厚检测设备、压电点胶设备等。

压电陶瓷致动器是近几年发展起来的新型微位移器件。中国专利CN111365621A提出了电触电接通的压电致动器，原理上是利用压电陶瓷的加电物理形变的特性，通过多层陶瓷片叠堆，实现变形量累积。但是该类型的压电陶瓷致动器在使用过程中可能会受到切向力，压电陶瓷件在运动时如果受到切向力或扭矩力，容易发生断裂，同时该类的压电陶瓷致动器在受到应力作用内部的压电陶瓷件也易断裂损坏。因此该方案只能在特定的环境中使用，使用条件受到了限制，并且该机构及其脆弱，无法承受一定的扭矩力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种压电陶瓷致动器，可以避免致动器在使用过程中的切向受力，压电陶瓷致动器进而可以承受较高负载，延长使用寿命，且在受到应力作用压电陶瓷件不易损坏。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种压电陶瓷致动器，包括：

外壳，所述外壳内具有一端开口的放置腔；且所述外壳包括点接触部，所述点接触部设置在所述放置腔内的另一端；

压电陶瓷组件，设置在所述放置腔内，位于所述点接触部朝向所述放置腔开口的一侧，包括压电陶瓷件、弹性件和第一接触部件；其中，所述弹性件与所述外壳的内底面相对设置，且所述弹性件至少部分与所述外壳相连；所述压电陶瓷件的一端固定至所述弹性件背离所述外壳的内底面的一侧，所述压电陶瓷件在通电后沿所述外壳的内底面到所述放置腔具有开口的一端的方向上可活动的伸缩形变；所述第一接触部件固定至所述弹性件朝向所述外壳的内底面的一侧，并与所述压电陶瓷件相对设置，所述第一接触部件部分呈穹顶形，所述第一接触部件呈穹顶形的部分抵接所述点接触部，形成点接触。

在一实施例中，所述第一接触部件为第一半球体件，包括半球面和连接面，所述半球面抵接所述点接触部，所述连接面固定至所述弹性件朝向所述外壳的内底面的一侧。

在一实施例中，所述外壳包括：壳体和基座；

所述壳体为两端开口的管状结构；

所述基座上开设有朝上敞口的容纳腔，所述基座的敞口端连接至所述壳体的一端，且所述基座封闭所述壳体的一端敞口，形成所述放置腔，所述容纳腔的腔底面形成所述外壳的内底面，所述弹性件设置在所述容纳腔内；所述点接触部设置在所述容纳腔内，且所述第一接触部件设置在所述弹性件和所述点接触部之间。

在一实施例中，所述点接触部为所述容纳腔的腔底面；

所述容纳腔具有由上至下排列的第一腔室和第二腔室，且所述第一腔室和第二腔室相连通；所述第一腔室的横截面大于所述第二腔室的横截面，并在所述第二腔室的顶部形成台肩；

其中，所述弹性件放置在所述台肩上，并与所述容纳腔的腔底面相对隔开；且所述壳体插入所述第一腔室中，并与所述台肩相抵。

在一实施例中，所述点接触部为第一偏压件；

所述第一偏压件设置在所述容纳腔内，且所述第一偏压件的至少部分与所述容纳腔的腔底面相对隔开。

在一实施例中，所述容纳腔具有由上至下排列的第一腔室和第二腔室，且所述第一腔室和第二腔室相连通；所述第一腔室的横截面大于所述第二腔室的横截面，并在所述第二腔室的顶部形成台肩；

其中，所述第一偏压件放置在所述台肩上，并与所述容纳腔的腔底面相对隔开；所述台肩上设置有压持所述第一偏压件的压持件，所述弹性件放置在所述压持件的顶部，且所述壳体插入所述第一腔室中，并与所述压持件相抵。

在一实施例中，所述压电陶瓷组件还包括输出轴，所述输出轴的第一端连接至所述压电陶瓷件背离所述弹性件的一端，且所述输出轴可活动地设置在所述放置腔的开口处。

在一实施例中，所述输出轴的第二端端开设有安装孔。

在一实施例中，还包括盖体，所述盖体设置在所述外壳的开口端，与所述外壳相连，并盖住所述外壳的开口端；

所述盖体上设有通孔，所述输出轴穿设于所述通孔内，且所述输出轴在所述通孔内活动。

在一实施例中，所述输出轴连接所述压电陶瓷件的一端至少部分朝向所述外壳的侧壁方向延伸，形成支撑部，且所述支撑部与所述盖体相隔开；所述支撑部与所述盖体之间设置有第二偏压件，所述第二偏压件的一端抵接所述支撑部，所述第二偏压件的另一端抵接所述盖体。

在一实施例中，所述盖体与所述外壳可拆卸连接。

在一实施例中，所述输出轴的第二端端设有第二接触部件，所述第二接触部件至少部分为穹顶形。

在一实施例中，所述弹性件包括对接部以及设置在所述对接部周边的弹性部，且所述压电陶瓷件和所述第一接触部件压持所述对接部，所述弹性部与所述外壳相连；其中，所述对接部的厚度不小于所述弹性部的厚度。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，区别点如下：所述弹性件的上表面与所述压电陶瓷件相抵，所述第一接触部件与所述弹性件相抵，所述第一接触部件部分呈穹顶形，所述第一接触部件与点接触部点接触，所述弹性件至少部分与所述外壳相连；本实用新型的上述区别点带来如下好处：借助所述外壳对所述弹性件的形变力，可抵消所述压电陶瓷件传输到所述弹性件上的切向力，进而消除切向力对所述压电陶瓷件的干扰，同时可以避免所述压电陶瓷件在切向力的作用下折断损坏，使得所述压电陶瓷致动器可承受较高负载，进而延长了所述压电陶瓷致动器的使用寿命，并使其能够应用于更多的环境中。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本实用新型第一实施例中压电陶瓷致动器的结构示意图；

图2是根据本实用新型第一实施例中压电陶瓷致动器的基座的结构示意图；

图3是根据本实用新型第一实施例中第一接触部件的结构示意图；

图4是根据本实用新型第一实施例中压电陶瓷致动器中有第二接触部件的结构示意图；

图5是根据本实用新型第一实施例中弹性件的结构示意图；

图6是根据本实用新型第一实施例中压电陶瓷致动器的壳体结构示意图；

图7是根据本实用新型第二实施例中压电陶瓷致动器的结构示意图；

其中，1、外壳；10、放置腔；11、盖体；12、壳体；13、基座；131、内底面；132、第一偏压件；120、安装口；14、容纳腔；141、第一腔室；142、第二腔室；143、台肩；15、压持件；3、压电陶瓷组件；31、压电陶瓷件；32、第一接触部件；321、半球面；322、连接面；33、输出轴；330、安装孔；331、支撑部；34、第二偏压件；35、第二接触部件；36、弹性件；361、弹性部；362、对接部；7、外螺纹；8、螺母。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本实用新型的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

实施例一

下文参照附图描述本实用新型的第一实施例。如图1所示，压电陶瓷致动器包括：外壳1和压电陶瓷组件3，外壳1内具有一端开口的放置腔10，该图1中，放置腔10的顶端开口，放置腔10的底部为外壳1的内底面131，且外壳1包括点接触部，点接触部设置在放置腔10内的另一端，即放置腔10底端。在本实施例中，点接触部即为内底面131。压电陶瓷组件3设置在放置腔10内，该压电陶瓷组件3包括压电陶瓷件31、弹性件36和第一接触部件32，弹性件36与内底面131相对设置，且弹性件36至少部分与外壳1相连。压电陶瓷件31的一端固定至弹性件36朝向放置腔10开口的一侧，即图中所示的弹性件36的上表面，且压电陶瓷件31在通电时和停止通电时沿放置腔10底端到放置腔10顶端的方向上可活动的伸缩形变，即压电陶瓷件31沿其轴线方向上形变。进一步的，可通过外接线穿过外壳1与压电陶瓷件31实现电连接。当通电时，压电陶瓷件31发生物理变形延伸，进而沿其轴线方向上输出位移。第一接触部件32固定至弹性件36背向放置腔10开口端的一侧，即图中所示的弹性件36的下表面，并与压电陶瓷件31相对设置，第一接触部件32部分呈穹顶形，该穹顶形的外表面抵接点接触部，形成点接触，即第一接触部件32与内底面131之间形成点接触。

压电陶瓷件31和弹性件36、第一接触部件32在竖直方向的中心线重合。

第一接触部件32与弹性件36的接触面的横截面称为第一横截面，压电陶瓷件31与弹性件36的接触面的横截面称为第二横截面。本实施例中，第一横截面和第二横截面相等。在其他实施例中，第一横截面和第二横截面也可以不相等，本实施例不对其进行限定。

在具体实施中，如图1所示，压电陶瓷件31可为陶瓷堆叠体，也可为陶瓷整体件。放置腔10的顶端具有开口，在压电陶瓷件31通电膨胀时，压电陶瓷组件3升高，压电陶瓷组件3可部分从放置腔10中伸出推动压电陶瓷致动器外部的平台或承载装置等，以改变该平台或承载装置等的高度，进而可实现平台或承载装置等的纵向移动。

本实用新型实施例相对于现有技术而言，区别点如下：弹性件36的上表面与压电陶瓷件31相抵，第一接触部件32与弹性件36相抵，第一接触部件32部分呈穹顶形，第一接触部件32与点接触部点接触(本实施例点接触部为内底面131)，弹性件36至少部分与外壳1相连；本实用新型的上述区别点带来如下好处：借助外壳对弹性件的形变力，可抵消压电陶瓷件可能受到的切向力，进而消除切向力对压电陶瓷件的干扰，同时可以避免压电陶瓷件在切向力的作用下折断损坏，使得压电陶瓷致动器可承受较高负载，进而延长了压电陶瓷致动器的使用寿命，并使其能够应用于更多的环境中。例如，当压电陶瓷致动器遇到碰撞、掉落等情况时，会受到弯曲应力，弹性件可减小或避免弯曲应力对压电陶瓷件的影响，使得压电陶瓷件不易损坏。

如图1和图2所示，外壳1包括：壳体12和基座13，壳体12为两端开口的管状结构。基座13上开设有朝上敞口的容纳腔14，基座13的敞口端连接至壳体12的一端，且基座13封闭壳体12的一端开口形成上述的放置腔10，容纳腔14的腔底面形成外壳1的内底面131，即点接触部为容纳腔14的腔底面。弹性件2设置在容纳腔14内，且第一接触部件32设置在弹性件2和点接触部之间。

进一步地，压电陶瓷致动器还包括盖体11，盖体11设置在外壳1的开口端，与外壳1相连，并盖住外壳1的开口端。如图1所示，本实施例中，壳体12的顶部具有安装口120，壳体12的顶部设有与之相连的盖体11，盖体11盖住安装口120即外壳1的开口端，基座13连接至壳体12的底部。盖体11与壳体12可拆卸连接，从而可将盖体11拆卸下来，方便压电陶瓷致动器内的部件检修，降低成本。在具体实施中，盖体11与壳体12可为螺纹旋合，也可为卡箍连接等可拆卸的连接方式。

另外，如图1和图2所示，基座13与壳体12连接处的结构形状相匹配，基座13与壳体12可拆卸连接，从而可将基座13与壳体12分开，便于维修和更换部件，解决了现有技术中致动器不可维修的问题，进一步可以降低成本。

具体的说，在本实施例中，如图1和图2所示，容纳腔14具有由上至下排列的第一腔室141和第二腔室142，且第一腔室141和第二腔室142相连通，第一腔室141的横截面大于第二腔室142的横截面，并在第二腔室142的顶部形成台肩143。其中弹性件36放置在台肩143上，并与腔底相对隔开，且壳体12插入第一腔室141中，并与台肩143相抵，台肩143支撑住弹性件36。且壳体12插入到第一腔室141中，台肩143对壳体12形成限位，与壳体12的底部相抵，壳体12与台肩143相配合夹持住弹性件36，从而可实现弹性件36的固定。

如图1所示，当基座13与壳体12可拆卸连接，壳体12与第一腔室141的侧壁螺纹连接，即基座13螺纹连接在壳体12上。外壳1内形成安全空间，让压电陶瓷件31封闭在外壳1里，保护压电陶瓷件31不受外界影响，保证其使用寿命。另外，基座13与壳体12可拆卸连接，压电陶瓷致动器内不会形成完全密封的空腔，因此，压电陶瓷致动器可运用在真空环境中，不会受因真空环境所产生的压力差的影响，当然也可运用在普通环境中。

可以理解的，如图1和图2所示，壳体12与第一腔室141的侧壁也可是卡接固定。或者在壳体12与基座13不可拆卸时，直接胶粘固定，又或者是，壳体12与基座13采用一体结构。壳体12与基座13的固定不局限于上述壳体12插入到基座13中的形式，也可是基座13插入到壳体12中，壳体12的内壁设有螺纹，基座13的外壁设有螺纹，壳体12与基座13通过螺纹旋合固定，此时弹性件36可直接胶粘或卡接固定在基座13内。壳体12与基座13的连接形式有多种，在此不再一一举例。

另外，如图1所示，压电陶瓷件31背离弹性件36的一端设置有输出轴33，盖体11上设有通孔，输出轴33穿设于该通孔内，且输出轴33可在该通孔内自由伸缩。输出轴33沿轴方向的两端定义为第一端和第二端，其中，输出轴33的第一端连接至压电陶瓷件31背离第一偏压件2的一端，且输出轴33可活动地设置在放置腔10的开口处，输出轴33的第二端即输出端，输出轴33的第二端开设有安装孔330。通过安装孔330，可插入安装件，进而连接输出轴33和外部的平台或承载装置等。输出轴33与压电陶瓷件31可粘贴固定或者通过卡接固定、锁紧件固定在压电陶瓷件31上。可理解的，壳体1的高度也可高于盖体11的顶部所在位置，此时输出轴33穿出盖体11，但输出轴33整体还在壳体1中，可在输出轴33上再连接延伸轴，进而支撑平台。

具体的说，如图1和图2所示，输出轴33的第一端至少部分朝向壳体12的侧壁方向延伸，形成支撑部331，且支撑部331与盖体11相隔开。为了让压电陶瓷件31预紧，支撑部331与盖体11之间设置有第二偏压件34，第二偏压件34的一端抵接支撑部331，第二偏压件34的另一端抵接盖体11，保证压电陶瓷件31能够整个设置在放置腔10内并对其提供预紧力。放置腔10为圆柱形腔室，支撑部331的外部形状与放置腔10的截面形状相匹配，且与放置腔10的壁面相抵触，压电陶瓷件31形变时推动输出轴33运动进而输出位移，支撑部331沿放置腔10的壁面滑动。可以理解的是，放置腔10也可以是其他形状的腔室，只要其能够为外壳内的部件提供足够的空间即可。可以理解的，外壳1的顶部为开口端，开口端处可盖有盖体，也可无盖体。在无盖体时，输出轴33支撑贯穿外壳1顶部的开口端。且开口端的开口大小与输出轴33相匹配。

如图1所示，第二偏压件34可为碟形弹簧(下称碟簧)，该碟簧位于输出轴33的支撑部331和盖体11之间，在盖体11利用螺纹向下拧紧时，盖体11和支撑部331之间的距离缩短，碟簧被压缩，同时碟簧输出一定量的弹性力。碟簧的弹性力和碟簧被压缩形变量形成的关系曲线在一定压缩形变量后趋于稳定，即碟簧在一定的压缩形变量之后，输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。这样可以保证在该机构使用过程中压电陶瓷件31输出位移，进一步压缩碟簧时，碟簧输出的弹性力恒定不变。第一接触部件32又与内底面131点接触，碟簧设置的状态处于对外输出的弹性力达到稳定。从而可让输出轴33与压电陶瓷件31运动频率相同，碟簧的弹性力让压电陶瓷件31归位时可带动输出轴33一起同步归位，压电陶瓷致动器的精度更高。可理解的，第二偏压件34可为橡胶弹性块或多个碟形弹簧的组合，只要第二偏压件34在一定的压缩形变量之后，第二偏压件34输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。

在通电前，第二偏压件34对压电陶瓷件31预紧力达到恒定值，在对压电陶瓷件31加电时，压电陶瓷件31在轴向方向上膨胀延伸，第二偏压件34被压电陶瓷件31推动发生形变，第二偏压件34对压电陶瓷件31压力不变，压电陶瓷件31的形变完全转化为压电陶瓷组件3的位移输出。

在某些实施例中，如图4所示，输出轴33的第二端具有第二接触部件35，第二接触部件35至少部分为穹顶形，第二接触部件35可以为球缺，此时第二接触部件35的外表面为球冠。优选的，第二接触部件35是第二半球体件，第二半球体件为钨钢半球或陶瓷半球。可以理解的，第二接触部件35可以是上部分为球缺，下部分为柱体。第二接触部件35可粘贴固定在输出轴33上，或者通过卡接固定、锁紧件固定锁在输出轴33上。可以理解的，第二接触部件35也可以为半椭圆形件、或者其他不规则件代替，原则上第二接触部件35可与外部的平台或承载装置等形成点接触即可。第二接触部件35的设置，更加能保证压电陶瓷件31所受力只有压电陶瓷件31的轴线方向，保证压电陶瓷件31的正常使用，不受切向力影响。需要说明的是，在图4中，输出轴33的第二端设有安装孔330，第二接触部件35设置在安装孔330的上方，此时，第二接触部件35部件与输出轴33可以采用可拆卸连接的方式，在实际应用中，可以根据不同场景进行选择输出轴33与外部装置的连接方式，即通过安装孔330连接或者通过第二接触部件35连接；在一些实施方式中，输出轴33上也可不设置安装孔330，第二接触部件35固定至输出轴33的第二端。

另外，如图3所示，第一接触部件32为第一半球体件，包括半球面321和连接面322，半球面321抵接内底面131，连接面322固定至弹性件36的朝向内底面131的一侧。

可以理解的，第一接触部件32也可以为球缺，此时第一接触部件32的外表面为球冠。球缺的高度大于其所在球形的半径，或小于其所在球形的半径。另外，第一接触部件32也可以是上部分为柱体，下部分为球缺，柱体连接至弹性件36。

进一步的，如图5所示，弹性件36包括对接部362以及设置在对接部362周边的弹性部361，且压电陶瓷件31和第一接触部件32压持对接部362，弹性部361与外壳1相连。且弹性部361可围绕对接部362设置。其中，对接部362的厚度不小于弹性部361的厚度。如图5所示，对接部362的厚度均大于弹性部361的厚度，此时弹性部361为具有弹性的薄片状，对接部362可以为无弹性材料，也可以为有弹性的材料。如图1和图4中所示的弹性件36，对接部361的厚度均等于弹性部361的厚度，此时弹性件36整体可为弹片，即金属片或塑料片。对接部362的横截面称为第三横截面。在一些实施例中，第一横截面、第二横截面、第三横截面均相等，这样的设计更容易进行定位装配；在其他实施例中，第一横截面、第二恒截面、第三横截面也可以不相等，本实用新型不对其进行限定。

为了让压电陶瓷致动器便于安装拆卸在需要使用的设备上，外壳上设有连接部，连接部设于外壳外壁面上，用于将外壳固定至该设备上。如图6所示，连接部处设有外螺纹7，该外螺纹7开设在壳体12的外壁面上。如图1所示，压电陶瓷致动器100还具有套设在外壳上螺母8。压电陶瓷致动器安装在设备上时，与设备螺纹连接，再通过螺母反向加压锁紧，将压电陶瓷致动器固定在需要固定的位置上。压电陶瓷致动器也可拆卸下安装到其他设备上，循环使用，也便于对压电陶瓷致动器进行检修。同时使用螺母固定还可以调节压电陶瓷致动器的伸出量，使其可以在需要伸出位置固定。可以理解的，连接部处也可设置有卡槽等其他部件实现连接，只要其能够达到将外壳可拆卸地固定至压电陶瓷致动器需要使用的设备上即可。

实施例二

本实用新型的第二实施例涉及一种压电陶瓷致动器，第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，点接触部为内底面131。而在本实用新型第二实施方式中，如图7所示，点接触部为设置在基座13中的第一偏压件132。

如图7所示，第一偏压件132放置在台肩143上，并与容纳腔14的腔底面相对隔开，容纳腔为第一偏压件132提供足够的形变空间。台肩143上设置有压持第一偏压件132的压持件15，弹性件36放置在压持件15的顶部，且壳体12插入第一腔室141中，并与压持件15相抵。壳体12与压持件15相配合夹持住弹性件36，从而可实现弹性件36的固定。且第一偏压件132可直接胶粘或卡接固定在基座13内。第一接触部件32与第一偏压件132形成点接触，第一偏压件132沿压电陶瓷件31的轴线方向上抵推压电陶瓷件31，让压电陶瓷件31受到的力的方向始终在压电陶瓷件31的轴线上，因此，即使压电陶瓷件31设置在壳体12外部的输出端受到(切向力)径向力，设置在壳体12内的压电陶瓷件31也仅仅受到沿其轴向的力，这样的结构可以避免压电陶瓷件31在切向力的作用下折断损坏，进而让压电陶瓷件31可承受较高负载，延长了压电陶瓷件31的使用寿命，并可将其运用于更多的环境中。

如图7所示，第二偏压件34可为碟形弹簧(下称碟簧)，该碟簧位于输出轴33的支撑部331和盖体11之间，在盖体11利用螺纹向下拧紧时，盖体11和支撑部331之间的距离缩短，碟簧被压缩，同时碟簧输出一定量的弹性力。碟簧的弹性力和碟簧被压缩形变量形成的关系曲线在一定压缩形变量后趋于稳定，即碟簧在一定的压缩形变量之后，输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。这样可以保证在该机构使用过程中压电陶瓷件31输出位移，进一步压缩碟簧时，碟簧输出的弹性力恒定不变。碟簧设置的状态处于对外输出的弹性力达到稳定。第一偏压件132可以为簧片，此簧片受到大小在前述碟簧的持续稳定弹性力及之内的力作用下，具有有效形变曲线为线性的特性，从而可让输出轴33与压电陶瓷件31运动频率相同，碟簧的弹性力让压电陶瓷件31归位时可带动输出轴33一起同步归位，压电陶瓷致动器的精度更高。可理解的，第二偏压件34可为橡胶弹性块或多个碟形弹簧的组合，只要第二偏压件34在一定的压缩形变量之后，第二偏压件34输出的弹性力达到稳定，持续在某个值。

在通电前，第二偏压件34和第一偏压件132对压电陶瓷件31的预紧力相同，均为F1时，其大小为第二偏压件的弹性形变拐点处的弹性力值(即前述第二偏压件34输出的弹性力达到稳定，持续在某个值)，在该弹性变形拐点处，第二偏压件34即使进一步被压缩形变，但力输出基本不变。而第一偏压件132的有效形变曲线为线性，需要增加压力才会增加形变量，故而由于第二偏压件34施加的弹性力恒定不变则第一偏压件132维持一定的形变量。如此，在对压电陶瓷件31加电时，压电陶瓷件31在轴向方向上膨胀延伸，第二偏压件34被压电陶瓷件31推动发生形变，但第二偏压件34对压电陶瓷件31压力不变，因此，压电陶瓷件31对第一偏压件132的作用力也不会变化，这使第一偏压件132不会发生形变，即压电陶瓷件31的形变完全转化为压电陶瓷组件3的位移输出。

在一些实施方式中，第一偏压件132也可为弹性块或其他弹性组件等，只要第一偏压件132的有效形变曲线为线性(有效形变曲线为线性指本实用新型的压电陶瓷致动器预设位状态的第一偏压件132的形变曲线为线性)。当第一偏压件132为弹性块时，第一偏压件132直接嵌入在基座13的容纳腔14内，第一偏压件132的上表面为弹性面且具有一定强度，第一偏压件132的侧壁或底面与基座13固定，该弹性面可弹性变形且变形时该弹性面与第一接触部件32有且只有一个接触点。可以理解的是，第一偏压件132的结构可为多种，只要其能够达到在第一接触部32与第一偏压件132在接触过程中一直为点接触的目的即可。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (13)

1.一种压电陶瓷致动器，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳内具有一端开口的放置腔；且所述外壳包括点接触部，所述点接触部设置在所述放置腔内的另一端；

压电陶瓷组件，设置在所述放置腔内，位于所述点接触部朝向所述放置腔开口的一侧，包括压电陶瓷件、弹性件和第一接触部件；其中，所述弹性件与所述外壳的内底面相对设置，且所述弹性件至少部分与所述外壳相连；所述压电陶瓷件的一端固定至所述弹性件背离所述外壳的内底面的一侧，所述压电陶瓷件在通电后沿所述外壳的内底面到所述放置腔具有开口的一端的方向上可活动的伸缩形变；所述第一接触部件固定至所述弹性件朝向所述外壳的内底面的一侧，并与所述压电陶瓷件相对设置，所述第一接触部件部分呈穹顶形，所述第一接触部件呈穹顶形的部分抵接所述点接触部，形成点接触。

2.根据权利要求1所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述第一接触部件为第一半球体件，包括半球面和连接面，所述半球面抵接所述点接触部，所述连接面固定至所述弹性件朝向所述外壳的内底面的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述外壳包括：壳体和基座；

所述壳体为两端开口的管状结构；

所述基座上开设有朝上敞口的容纳腔，所述基座的敞口端连接至所述壳体的一端，且所述基座封闭所述壳体的一端敞口，形成所述放置腔，所述容纳腔的腔底面形成所述外壳的内底面，所述弹性件设置在所述容纳腔内；所述点接触部设置在所述容纳腔内，且所述第一接触部件设置在所述弹性件和所述点接触部之间。

4.根据权利要求3所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述点接触部为所述容纳腔的腔底面；

所述容纳腔具有由上至下排列的第一腔室和第二腔室，且所述第一腔室和第二腔室相连通；所述第一腔室的横截面大于所述第二腔室的横截面，并在所述第二腔室的顶部形成台肩；

其中，所述弹性件放置在所述台肩上，并与所述容纳腔的腔底面相对隔开；且所述壳体插入所述第一腔室中，并与所述台肩相抵。

5.根据权利要求3所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述点接触部为第一偏压件；

所述第一偏压件设置在所述容纳腔内，且所述第一偏压件的至少部分与所述容纳腔的腔底面相对隔开。

6.根据权利要求5所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述容纳腔具有由上至下排列的第一腔室和第二腔室，且所述第一腔室和第二腔室相连通；所述第一腔室的横截面大于所述第二腔室的横截面，并在所述第二腔室的顶部形成台肩；

其中，所述第一偏压件放置在所述台肩上，并与所述容纳腔的腔底面相对隔开；所述台肩上设置有压持所述第一偏压件的压持件，所述弹性件放置在所述压持件的顶部，且所述壳体插入所述第一腔室中，并与所述压持件相抵。

7.根据权利要求1所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述压电陶瓷组件还包括输出轴，所述输出轴的第一端连接至所述压电陶瓷件背离所述弹性件的一端，且所述输出轴可活动地设置在所述放置腔的开口处。

8.根据权利要求7所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述输出轴的第二端开设有安装孔。

9.根据权利要求7或8所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，还包括盖体，所述盖体设置在所述外壳的开口端，与所述外壳相连，并盖住所述外壳的开口端；

所述盖体上设有通孔，所述输出轴穿设于所述通孔内，且所述输出轴在所述通孔内活动。

10.根据权利要求9所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述输出轴的第一端至少部分朝向所述外壳的侧壁方向延伸，形成支撑部，且所述支撑部与所述盖体相隔开；所述支撑部与所述盖体之间设置有第二偏压件，所述第二偏压件的一端抵接所述支撑部，所述第二偏压件的另一端抵接所述盖体。

11.根据权利要求10所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述盖体与所述外壳可拆卸连接。

12.根据权利要求7所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述输出轴的第二端设有第二接触部件，所述第二接触部件至少部分为穹顶形。

13.根据权利要求1所述的压电陶瓷致动器，其特征在于，所述弹性件包括对接部以及设置在所述对接部周边的弹性部，且所述压电陶瓷件和所述第一接触部件压持所述对接部，所述弹性部与所述外壳相连；其中，所述对接部的厚度不小于所述弹性部的厚度。

Images