CN217641399U - 压电致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种压电致动器，包括：一基板，基板包括一外框、一悬浮板、至少一连接部、至少一间隙；一压电元件，包括压电陶瓷片，压电陶瓷片背对悬浮板的表面上设有第一电极层、第二电极层和绝缘带；压电元件面对悬浮板的一面上设有第三电极层，第三电极层与第二电极层电连接；一导电连接件，包括一绝缘框，绝缘框的外侧上设有一第一引脚和一第二引脚，绝缘框上背对外框的表面上设有一第一导电体和一第二导电体；绝缘框的内侧设有至少一第一引线力臂和至少一第二引线力臂，绝缘框内设有一第一连接片和一第二连接片。本实用新型中的压电元件同一面出正负极，简化产品结构，提高装配效率。

Description

压电致动器

技术领域

本实用新型涉及压电陶瓷技术领域，特别是一种压电致动器。

背景技术

目前于各领域中无论是医药、电脑科技、打印、能源等工业，产品均朝精致化及微小化方向发展，其中微帮浦、喷雾器、喷墨头、工业打印装置等产品所包含的流体输送结构为其关键技术，是以，如何借创新结构突破其技术瓶颈，为发展的重要内容。

举例来说，于医药产业中，许多需要采用气压动力驱动的仪器或设备，采用以压电气泵来达成其气体输送的目的。而常规压电气泵的陶瓷驱动单元由压电陶瓷，振动基板，上下电极引出板组成，在生产过程中各零件之间都用胶水粘接。零件数量多，工艺难；另外因为电极板的焊接产生的高温，会降低压电陶瓷的性能，且高温也会使零件平整度发生变化，影响气泵的气流量和气压最值。

公开号为CN111692085A的中国发明专利申请公开了一种微型泵，包括依序堆叠的设置的进气板、共振片、压电致动器、绝缘片及导电片。进气板具有进气孔、汇流排孔及汇流腔室。共振片具有中空孔。压电致动器与共振片之间定义腔室空间，压电致动器包含悬浮板、外框、连接部及压电元件，连接部连接于悬浮板及外框之间，并定义间隙以供气体流通。导电片具有多个接触导电端，用以电连接压电元件。当压电致动器受驱动时，气体由进气孔导入，流经汇流腔室、中空孔导入腔室空间内，再经由间隙排出，以实现气体的传输。上述微型泵中两个引脚分布在不同的部件上，因此加工工艺相对复杂。

针对上述情况，期望提供一种压电致动器。

实用新型内容

为达到上述实用新型的目的，本实用新型提供了一种压电致动器，压电元件由传统的正反面分别为正负电极更改为同一面出正负电极，简化产品结构，提高装配效率。

一种压电致动器，包括：

一基板，所述基板包括一外框、一悬浮板、至少一连接部、至少一间隙；至少一所述连接部连接于所述悬浮板及所述外框之间，提供弹性支撑；至少一所述间隙设置于所述悬浮板及所述外框之间，提供气体流通；

一压电元件，包括一压电陶瓷片，所述压电陶瓷片贴合于所述悬浮板的一侧表面；所述压电陶瓷片背对所述悬浮板的表面上设有第一电极层、第二电极层和绝缘带，所述第一电极层和所述第二电极层通过所述绝缘带隔开；所述压电陶瓷片面对所述悬浮板的一面上设有第三电极层，所述第三电极层与所述第二电极层电连接；

一导电连接件，包括一绝缘框，所述绝缘框贴合在所述外框上，且与所述压电元件位于外框的同一侧；所述绝缘框的外侧上设有一第一引脚和一第二引脚，所述绝缘框上背对外框的表面上设有一第一导电体和一第二导电体，所述第一导电体和第二导电体分隔开，所述第一导电体与所述第一引脚电连接，所述第二导电体与所述第二引脚电连接；所述绝缘框的内侧设有至少一第一引线力臂和至少一第二引线力臂，所述绝缘框内设有一第一连接片和一第二连接片；至少一所述第一引线力臂的一端与所述第一导电体电连接，另一端与所述第一连接片电连接；至少一所述第二引线力臂的一端与所述第二导电体电连接，另一端与所述第二连接片电连接；所述第一连接片与所述第一电极层电连接；所述第二连接片与所述第二电极层电连接。

具体地，所述连接部的个数为四，所述间隙的个数为四，四个所述连接部和四个所述间隙分别均匀分布在所述悬浮板和外框之间。

具体地，所述悬浮板上背对所述压电元件的表面中心位置具有凸起部。

进一步地，所述凸起部的横截面为圆形。

优选地，所述压电陶瓷片上设有电极过孔，所述电极过孔内填充有导电填充物，所述第二电极层和第三电极层通过电极过孔内的所述导电填充物电连接。

进一步地，所述导电填充物为导电银浆。

优选地，所述绝缘带为弧形。

优选地，所述压电陶瓷片的横截面为圆形或方形。

具体地，所述第二电极层的面积为2.7～3.7mm²。

进一步地，所述导电连接件为电路板。

更进一步地，所述电路板为柔性电路板。

优选地，所述第一引线力臂和所述第二引线力臂的数量均为二个以上。

可选地，所述第一连接片和第二连接片呈对角分布在所述绝缘框内。

可选地，所述第一连接片和第二连接片分布在所述绝缘框内的中间两侧位置。

具体地，所述第一连接片通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第一电极层上，所述第二连接片通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第二电极层上。

进一步地，所述第一连接片和第二连接片上均设有连接通孔。

本实用新型压电致动器，具有下述有益效果：

(1)电极引出全部从压电元件同一面引出，减少上下电极，简化了装配工序，同时可以简化产品结构，提高装配效率，工艺评估装配效率可以提高15％；

(2)导电连接件采用柔性电路板FPC，替代上下电极，减少装配零件数量,且因柔性线路板异形排布设计,有效降低了因温度变化材料鼓胀系数不同引起的关键尺寸的变异；

(3)结构简单，使用方便。

附图说明

图1为本实施例的压电致动器的爆炸图；

图2为本实施例中的基板与压电元件连接的结构示意图；

图3为本实施例中的压电元件的主视图；

图4为本实施例中的压电元件的侧视图；

图5为本实施例中的第一连接片和第二连接片呈对角分布的电路板的结构示意图；

图6为本实施例中的第一连接片和第二连接片呈中间分布的电路板的结构示意图；

图7为本实施例中组装好的压电致动器的结构示意图。

附图标记说明：

1-基板；

101-外框；2-悬浮板；103-连接部；104-间隙；105-凸起部；

2-压电元件；

201-压电陶瓷片；202-第一电极层；203-第二电极层；204-绝缘带；205-第三电极层；206-电极过孔；207-导电填充物；

3-导电连接件；

301-绝缘框；302-第一引脚；303-第二引脚；304-第一导电体；305-第二导电体；306-第一引线力臂；307第二引线力臂；308-第一连接片；309-第二连接片；310-连接通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1所示，一种压电致动器，包括一基板1，所述基板1包括一外框101、一悬浮板102、至少一连接部103、至少一间隙104；至少一所述连接部103连接于所述悬浮板102及所述外框101之间，提供弹性支撑，使悬浮板102可相对于所述外框101进行振动；至少一所述间隙104设置于所述悬浮板102及所述外框101之间，提供气体流通。在本实施例中，如图2所示，所述连接部103的个数为四，所述间隙104的个数为四，四个所述连接部103和四个所述间隙104分别均匀分布在所述悬浮板102和外框101之间，四个所述连接部103充分保证了悬浮板102与外框101连接的可靠性，四个间隙104也保证足够多的通道供气体流通。

进一步地，如图7所示，所述悬浮板102上背对所述压电元件2的表面中心位置具有凸起部105，在压电元件2向下振动时，悬浮板102上的凸起部105可以有效堵住外部的共振片上的中空孔，防止气体回流，起到单向阀的作用。在本实施例中，所述凸起部105的横截面为圆形。

一压电元件2，包括一压电陶瓷片201，所述压电陶瓷片201贴合于所述悬浮板102的一侧表面；所述压电陶瓷片201背对所述悬浮板102的表面上设有第一电极层202、第二电极层203和绝缘带204，所述第一电极层202和所述第二电极层203通过所述绝缘带204隔开；所述压电陶瓷片201面对所述悬浮板102的一面上设有第三电极层205，所述第三电极层205与所述第二电极层203电连接。具体地，如图3和图4所示，所述压电陶瓷片201上设有电极过孔206，所述电极过孔206内填充有导电填充物207，所述第二电极层203和第三电极层205通过电极过孔206内的导电填充物207电连接。在本实施例中，所述导电填充物207为导电银浆。

关于在压电陶瓷片201上制备第一电极层202、第二电极层203和第三电极层205的制备：利用过孔丝印工艺，在印制第一电极层202、第二电极层203和第三电极层205，而后将第二电极层203通过电极过孔206中的导电银浆与第三电极层205连通，从而实现压电陶瓷片201的正、负极层同面，便于安装。压电陶瓷片201的横截面成圆形或方形，但不限定于上述两种图形。由于第二电极层203和第三电极层205同为正极或同为负极，因此在压电陶瓷片201中第二电极层203和第三电极层205重合的区域并不能发生振动，因此，第二电极层203的区域越小越好；同时考虑到需要将第二连接片309与所述第二电极层203通过导电胶水粘接或者焊点连接，第二电极层203的面积太小，不易连接，综合上述两点考虑，所述所述第二电极层的面积为2.7～3.7mm²最佳。另外，压电陶瓷片201上的电极过孔206可以采用过激光打孔的工艺制备，保证精度。

在本实施例中，所述绝缘带204呈弧形结构，可以有效防止应力集中，导致第一电极层202和/或第二电极层203损坏。

一导电连接件3，如图5所示，包括一绝缘框301，所述绝缘框301贴合在所述外框101上，且与所述压电元件2位于外框101的同一侧；所述绝缘框301的外侧上设有一第一引脚302和一第二引脚303，所述绝缘框301上背对外框101的表面上设有一第一导电体304和一第二导电体305，所述第一导电体304和第二导电体305分隔开，所述第一导电体304与所述第一引脚302电连接，所述第二导电体305与所述第二引脚303电连接；所述绝缘框301的内侧设有至少一第一引线力臂306和至少一第二引线力臂307，所述绝缘框301内设有一第一连接片308和一第二连接片309；至少一所述第一引线力臂306的一端与所述第一导电体304电连接，另一端与所述第一连接片308电连接；至少一所述第二引线力臂307的一端与所述第二导电体305电连接，另一端与所述第二连接片309电连接；所述第一连接片308与所述第一电极层202电连接；所述第二连接片309与所述第二电极层203电连接。优选地，导电连接件3可为电路板。更优选地，所述电路板为柔性电路板，上面的部件都可以通过刻蚀工艺制成，然后通过粘贴工艺固定到所述外框101上，从而减少装配零件数量(采用1个预制的导电连接件3，即可完成电路连接)，降低装配难度；因其异形排布设计，有效降低了因温度变化材料鼓胀系数不同引起的关键尺寸的变化。所述第一连接片308通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第一电极层202上，所述第二连接片309通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第二电极层203上，实现其稳固连接，避免传统的高温焊接引起的陶瓷性能退化和金属件的局部变形，可将产品最高气压标准可以将传统的300mmHg提高到350mmHg以上。

如图5或图6所示，所述第一引线力臂306和所述第二引线力臂307的数量均为二个，在某一个第一引线力臂306和/或第二引线力臂307断裂时，另外的第一引线力臂和/或第二引线力臂也可以正常工作。

如图5，第一连接片308和第二连接片309呈对角分布在所述导电连接件3上。另外，如图6所示，第一连接片308和第二连接片309也可以分布在所述绝缘框301内的中间两侧位置。上述两种方式均是均匀连接，可以保证压电元件2受力的均匀性，但是，考虑到压电陶瓷片201的有效振动面积，第一连接片308和第二连接片309呈对角分布在所述绝缘框301内上，压电陶瓷片201的有效振动面积最大。

在本实施例中，所述第一连接片308和第二连接片309上均设有连接通孔310，焊料和/或导电胶水可以充分流到两个连接片的背面，使得第一连接片308和第二连接片309牢固地与所对应的电极层连接。

关于上述压电致动器的工作原理，可以参考公开号为CN111692085A的中国发明专利申请，发明人在这里不再详细阐述。

以上已对本实用新型创造的较佳实施例进行了具体说明，但本实用新型创造并不仅限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (16)

1.一种压电致动器，其特征在于，包括：

一基板，所述基板包括一外框、一悬浮板、至少一连接部、至少一间隙；至少一所述连接部连接于所述悬浮板及所述外框之间，提供弹性支撑；至少一所述间隙设置于所述悬浮板及所述外框之间，提供气体流通；

一压电元件，包括一压电陶瓷片，所述压电陶瓷片贴合于所述悬浮板的一侧表面；所述压电陶瓷片背对所述悬浮板的表面上设有第一电极层、第二电极层和绝缘带，所述第一电极层和所述第二电极层通过所述绝缘带隔开；所述压电陶瓷片面对所述悬浮板的一面上设有第三电极层，所述第三电极层与所述第二电极层电连接；

一导电连接件，包括一绝缘框，所述绝缘框贴合在所述外框上，且与所述压电元件位于外框的同一侧；所述绝缘框的外侧上设有一第一引脚和一第二引脚，所述绝缘框上背对外框的表面上设有一第一导电体和一第二导电体，所述第一导电体和第二导电体分隔开，所述第一导电体与所述第一引脚电连接，所述第二导电体与所述第二引脚电连接；所述绝缘框的内侧设有至少一第一引线力臂和至少一第二引线力臂，所述绝缘框内设有一第一连接片和一第二连接片；至少一所述第一引线力臂的一端与所述第一导电体电连接，另一端与所述第一连接片电连接；至少一所述第二引线力臂的一端与所述第二导电体电连接，另一端与所述第二连接片电连接；所述第一连接片与所述第一电极层电连接；所述第二连接片与所述第二电极层电连接。

2.据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述连接部的个数为四，所述间隙的个数为四，四个所述连接部和四个所述间隙分别均匀分布在所述悬浮板和外框之间。

3.据权利要求1或2所述的压电致动器，其特征在于，所述悬浮板上背对所述压电元件的表面中心位置具有凸起部。

4.据权利要求3所述的压电致动器，其特征在于，所述凸起部的横截面为圆形。

5.据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述压电陶瓷片上设有电极过孔，所述电极过孔内填充有导电填充物，所述第二电极层和第三电极层通过电极过孔内的所述导电填充物电连接。

6.据权利要求5所述的压电致动器，其特征在于，所述导电填充物为导电银浆。

7.据权利要求1或5或6所述的压电致动器，其特征在于，所述绝缘带为弧形。

8.据权利要求1或5或6所述的压电致动器，其特征在于，所述压电陶瓷片的横截面为圆形或方形。

9.据权利要求1或5或6所述的压电致动器，其特征在于，所述第二电极层的面积为2.7～3.7mm²。

10.据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述导电连接件为电路板。

11.据权利要求10所述的压电致动器，其特征在于，所述电路板为柔性电路板。

12.据权利要求1或10所述的压电致动器，其特征在于，所述第一引线力臂和所述第二引线力臂的数量均为二个以上。

13.据权利要求1或10或11所述的压电致动器，其特征在于，所述第一连接片和第二连接片呈对角分布在所述绝缘框内。

14.据权利要求1或10或11所述的压电致动器，其特征在于，所述第一连接片和第二连接片分布在所述绝缘框内的中间两侧位置。

15.据权利要求1或10或11所述的压电致动器，其特征在于，所述第一连接片通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第一电极层上，所述第二连接片通过焊点连接或导电胶水粘接在所述第二电极层上。

16.据权利要求15所述的压电致动器，其特征在于，所述第一连接片和第二连接片上均设有连接通孔。

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