RU2822349C1 - Piezoelectric actuator manufacturing method - Google Patents
Piezoelectric actuator manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2822349C1 RU2822349C1 RU2024102308A RU2024102308A RU2822349C1 RU 2822349 C1 RU2822349 C1 RU 2822349C1 RU 2024102308 A RU2024102308 A RU 2024102308A RU 2024102308 A RU2024102308 A RU 2024102308A RU 2822349 C1 RU2822349 C1 RU 2822349C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric
- polymer
- piezoelectric layer
- electrodes
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 38
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 5
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к способам изготовления устройств на основе пьезоматериалов, а именно пьезоэлектрических актюаторов мембранного типа для использования в микромеханике, управляемой оптике, сенсорной технике, акустике, в частности, при изготовлении пьезоэлектрических акустических элементов - датчиков и излучателей.The invention relates to methods for manufacturing devices based on piezomaterials, namely piezoelectric membrane-type actuators for use in micromechanics, controlled optics, sensor technology, acoustics, in particular, in the manufacture of piezoelectric acoustic elements - sensors and emitters.
Наиболее близким способом того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является способ изготовления мембранного пьезоэлектрического актюатора (патент RU №2803015 от 05.09.2023г.), включающий в себя изготовление пластинчатого пьезоэлектрического слоя, размещение токопроводящей линии в виде одной или двух противолежащих друг другу двойных спиралей электродов, расположенных соответственно на одной или обеих сторонах пьезоэлектрического слоя, при этом для случая двухстороннего размещения токопроводящей линии однополярные с положительным или отрицательным потенциалом электроды верхней и нижней двойных спиралей расположены друг напротив друга. Данный способ принят за прототип.The closest method of the same purpose to the claimed invention in terms of the set of characteristics is the method of manufacturing a membrane piezoelectric actuator (RU patent No. 2803015 dated 09/05/2023), which includes the manufacture of a plate-like piezoelectric layer, the placement of a conductive line in the form of one or two opposing double spirals of electrodes located respectively on one or both sides of the piezoelectric layer, while for the case of double-sided placement of the current-carrying line, unipolar electrodes of the upper and lower double spirals with positive or negative potential are located opposite each other. This method is adopted as a prototype.
Недостатком известного способа изготовления, принятого за прототип, является сниженная эффективность - отношение величины (амплитуды) осевых радиальных пьезодеформаций (перемещений) пьезоэлектрического актюатора, получаемого этим способом, к значениям приложенного управляющего напряжения вследствие наличия «паразитного» влияния на эти значения «противофазных» (т.е. со знаком, противоположным знаку «рабочих» осевых радиальных пьезомодулей) «поперечных» окружных пьезомодулей (пьезодеформаций) пьезоэлектрического актюатора.The disadvantage of the known manufacturing method, adopted as a prototype, is the reduced efficiency - the ratio of the magnitude (amplitude) of the axial radial piezodeformations (displacements) of the piezoelectric actuator obtained by this method to the values of the applied control voltage due to the presence of a “parasitic” influence on these values of “antiphase” (t .e. with a sign opposite to the sign of the “working” axial radial piezomodules) of the “transverse” circumferential piezomodules (piezodeformations) of the piezoelectric actuator.
Признаки прототипа, совпадающие с существенными признаками заявляемого изобретения, - изготовление пластинчатого пьезоэлектрического слоя, размещение токопроводящей линии в виде одной или двух противолежащих друг другу двойных спиралей электродов, расположенных соответственно на одной или обеих сторонах пьезоэлектрического слоя, при этом для случая двухстороннего размещения токопроводящей линии однополярные с положительным или отрицательным потенциалом электроды верхней и нижней двойных спиралей расположены друг напротив друга.The features of the prototype, which coincide with the essential features of the claimed invention, are the manufacture of a plate-like piezoelectric layer, the placement of a conductive line in the form of one or two opposing double spirals of electrodes located respectively on one or both sides of the piezoelectric layer, while for the case of double-sided placement of the conductive line, unipolar With positive or negative potential, the electrodes of the upper and lower double helices are located opposite each other.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка способа изготовления пьезоэлектрического актюатора с повышенной эффективностью.The problem to be solved by the invention is the development of a method for manufacturing a piezoelectric actuator with increased efficiency.
Поставленная задача была решена за счет того, что в известном способе изготовления пьезоэлектрического актюатора, включающем изготовление пластинчатого пьезоэлектрического слоя, размещение токопроводящей линии в виде одной или двух противолежащих друг другу двойных спиралей электродов, расположенных соответственно на одной или обеих сторонах пьезоэлектрического слоя, при этом для случая двухстороннего размещения токопроводящей линии однополярные с положительным или отрицательным потенциалом электроды верхней и нижней двойных спиралей расположены друг напротив друга, согласно изобретению пьезоэлектрический слой изготавливают композитным анизотропным типа «полимер/пьезоэлектрик» при меньшей его жесткости в окружном направлении по отношению к жесткости в радиальном направлении.The problem was solved due to the fact that in the known method of manufacturing a piezoelectric actuator, including the manufacture of a plate-like piezoelectric layer, placing a current-conducting line in the form of one or two opposing double spirals of electrodes located respectively on one or both sides of the piezoelectric layer, while for In the case of double-sided placement of the current-carrying line, unipolar electrodes of the upper and lower double spirals with a positive or negative potential are located opposite each other; according to the invention , the piezoelectric layer is made of a composite anisotropic “polymer/piezoelectric” type with lower rigidity in the circumferential direction relative to the rigidity in the radial direction.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» может изготавливаться посредством плотного размещения в полимерном связующем ориентированных по радиусу пьезоэлектрических волокон.The polymer/piezoelectric piezoelectric layer can be made by densely placing radially oriented piezoelectric fibers within a polymer binder.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» (в частности, эллипсоидальной или круговой формы и цилиндрической ортотропией жесткости) может изготавливаться из первоначально сплошного (эллипсоидального или кругового) пьезоэлектрического слоя посредством выполнения множества линейных лучеобразных перфораций различной длины вдоль радиальной оси полярной системы координат при различных значениях их окружной координаты и последующим заполнением перфораций связующим полимером.A polymer/piezoelectric piezoelectric layer (in particular, an ellipsoidal or circular shape and a cylindrical stiffness orthotropy) can be produced from an initially continuous (ellipsoidal or circular) piezoelectric layer by performing a plurality of linear beam-shaped perforations of various lengths along the radial axis of the polar coordinate system at different values of their circumferential coordinates and subsequent filling of perforations with a binder polymer.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» может изготавливаться посредством плотного размещения однотипных пьезоэлектрических элементов, в частности, в виде (как можно большего числа при постоянстве относительной объемной доли эллипсоидальных или круговых) пьезоэлектрических секторов с общим центром и малым расстоянием между боковыми сторонами соседних секторов с образованием гибкой композитной пластины типа «полимер/пьезосекторы», в частности, посредством выполнения линейных сквозных перфораций (в частности, периодических по окружной координате) сплошного (эллипсоидального или кругового) пьезоэлектрического слоя по радиальной координате от его центра до внешнего (эллиптического или окружного) периметра с заполнением перфораций связующим полимером.The “polymer/piezoelectric” piezoelectric layer can be manufactured by densely placing similar piezoelectric elements, in particular, in the form of (as many as possible, with a constant relative volume fraction of ellipsoidal or circular) piezoelectric sectors with a common center and a small distance between the lateral sides of adjacent sectors to form flexible composite plate of the “polymer/piezosectors” type, in particular, by performing linear through perforations (in particular, periodic along the circumferential coordinate) of a continuous (ellipsoidal or circular) piezoelectric layer along the radial coordinate from its center to the outer (elliptical or circumferential) perimeter with filling the perforations with a binder polymer.
Двойная спираль электродов может быть устанавлена на поверхности пьезоэлектрического слоя с использованием вспомогательной полимерной пленки между ними с высокой адгезией и диэлектрической проницаемостью.Double helix electrodes can be mounted on the surface of the piezoelectric layer using an auxiliary polymer film between them with high adhesion and dielectric constant.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» и актюатор в целом могут быть изготовлены эллиптической или круговой формы, при этом двухпроводная токопроводящая линия выполнена в виде эллиптической или круговой двойной спирали соответственно.The polymer/piezoelectric piezoelectric layer and the actuator as a whole can be made of an elliptical or circular shape, with the two-wire conductive line made in the form of an elliptical or circular double helix, respectively.
Поляризация пьезоэлектрического слоя «полимер/пьезоэлектрик» может осуществляться посредством приложения соответствующего поляризующего электрического напряжения к электродам токопроводящей линии.Polarization of the polymer/piezoelectric piezoelectric layer can be accomplished by applying an appropriate polarizing electrical voltage to the conductive line electrodes.
Целесообразно нанесение внешнего защитного электроизоляционного покрытия на поверхность пьезоэлектрического актюатора.It is advisable to apply an external protective electrical insulating coating to the surface of the piezoelectric actuator.
Признаки заявляемого технического решения, отличительные от прототипа, - пьезоэлектрический слой изготавливают композитным анизотропным типа «полимер/пьезоэлектрик» при меньшей его жесткости в окружном направлении по отношению к жесткости в радиальном направлении; пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» изготавливают посредством плотного размещения в полимерном связующем ориентированных по радиусу пьезоэлектрических волокон; пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» (в частности, эллипсоидальной или круговой формы и цилиндрической ортотропией жесткости) изготавливают из первоначально сплошного (эллипсоидального или кругового) пьезоэлектрического слоя посредством выполнения множества линейных лучеобразных перфораций различной длины вдоль радиальной оси полярной системы координат при различных значениях их окружной координаты и последующим заполнением перфораций связующим полимером; пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» изготавливают посредством плотного размещения однотипных пьезоэлектрических элементов, в частности, в виде (как можно большего числа при постоянстве относительной объемной доли эллипсоидальных или круговых) пьезоэлектрических секторов с общим центром и малым расстоянием между боковыми сторонами соседних секторов с образованием гибкой композитной пластины типа «полимер/пьезосекторы», в частности, посредством выполнения линейных сквозных перфораций (в частности, периодических по окружной координате) сплошного (эллипсоидального или кругового) пьезоэлектрического слоя по радиальной координате от его центра до внешнего (эллиптического или окружного) периметра с заполнением перфораций связующим полимером; двойную спираль электродов устанавливают на поверхности пьезоэлектрического слоя с использованием вспомогательной полимерной пленки между ними с высокой адгезией и диэлектрической проницаемостью; пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» и актюатор в целом изготавливаются эллиптической или круговой формы, при этом двухпроводная токопроводящая линия выполнена в виде эллиптической или круговой двойной спирали соответственно; поляризация пьезоэлектрического слоя «полимер/пьезоэлектрик» осуществляется посредством приложения соответствующего поляризующего электрического напряжения к электродам токопроводящей линии; наносят внешнее защитное электроизоляционное покрытие.Features of the proposed technical solution that are distinctive from the prototype are that the piezoelectric layer is made of a composite anisotropic “polymer/piezoelectric” type with less rigidity in the circumferential direction relative to rigidity in the radial direction; the piezoelectric polymer/piezoelectric layer is made by densely placing radially oriented piezoelectric fibers in a polymer binder; piezoelectric layer "polymer/piezoelectric" (in particular, ellipsoidal or circular shape and cylindrical orthotropic stiffness) is made from an initially continuous (ellipsoidal or circular) piezoelectric layer by performing a plurality of linear beam-shaped perforations of various lengths along the radial axis of the polar coordinate system at different values of their circumferential coordinates and subsequent filling of perforations with a binder polymer; The piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” is made by densely placing similar piezoelectric elements, in particular, in the form (as many as possible, with a constant relative volume fraction of ellipsoidal or circular) piezoelectric sectors with a common center and a small distance between the lateral sides of adjacent sectors to form a flexible composite plate of the “polymer/piezosectors” type, in particular, by performing linear through perforations (in particular, periodic along the circumferential coordinate) of a continuous (ellipsoidal or circular) piezoelectric layer along the radial coordinate from its center to the outer (elliptical or circumferential) perimeter with filling perforations with a binder polymer; a double spiral of electrodes is installed on the surface of the piezoelectric layer using an auxiliary polymer film between them with high adhesion and dielectric constant; the piezoelectric polymer/piezoelectric layer and the actuator as a whole are made of an elliptical or circular shape, while the two-wire conductive line is made in the form of an elliptical or circular double helix, respectively; polarization of the piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” is carried out by applying an appropriate polarizing electrical voltage to the electrodes of the conductive line; an external protective electrical insulating coating is applied.
Отличительные признаки, в совокупности с известными, позволяют разработать способ изготовления пьезоэлектрического актюатора с повышенной эффективностью.The distinctive features, in combination with the known ones, make it possible to develop a method for manufacturing a piezoelectric actuator with increased efficiency.
Заявителю неизвестно использование в науке и технике отличительных признаков заявленного способа изготовления такого пьезоэлектрического актюатора с получением указанного технического результата.The applicant is not aware of the use in science and technology of the distinctive features of the claimed method for manufacturing such a piezoelectric actuator to obtain the specified technical result.
Предлагаемый способ изготовления пьезоэлектрического актюатора иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1-4.The proposed method for manufacturing a piezoelectric actuator is illustrated by the drawings shown in Fig. 1-4.
На фиг.1 изображен пьезоэлектрический слой в виде пьезоэлектрического диска с множеством линейных лучеобразных перфораций.Figure 1 shows a piezoelectric layer in the form of a piezoelectric disk with many linear radial perforations.
На фиг.2 изображен пьезоэлектрический слой «полимер/пьезосекторы» в виде множества отдельных пьезоэлектрических секторов в полимерном связующем.Figure 2 shows the piezoelectric layer “polymer/piezoelectric sectors” in the form of many individual piezoelectric sectors in a polymer binder.
На фиг.3 изображена двойная (двухзаходная) спираль электродов, установленная на полимерной подложке (пленке).Figure 3 shows a double (two-way) spiral of electrodes mounted on a polymer substrate (film).
На фиг.4 изображен пьезоэлектрический актюатор с установленными на верхней и нижней поверхностях двойными спиралями электродов с подключением управляющего электрического напряжения U упр.Figure 4 shows a piezoelectric actuator with double spirals of electrodes installed on the upper and lower surfaces with the connection of the control electrical voltage U control .
Способ изготовления пьезоэлектрического актюатора включает в себяA method for manufacturing a piezoelectric actuator includes
изготовление композитного типа «полимер/пьезоэлектрик» (фиг.1,2) анизотропного пьезоэлектрического слоя в виде диска, в частности, эллипсоидальной или круговой формы с цилиндрической или эллипсоидальной ортотропией эффективных упругих свойств соответственно при как можно меньшей жесткости композита в окружном направлении по отношению к жесткости в радиальном направлении пьезоэлектрического слоя.production of a polymer/piezoelectric composite type (Fig. 1, 2) of an anisotropic piezoelectric layer in the form of a disk, in particular, an ellipsoidal or circular shape with a cylindrical or ellipsoidal orthotropy of effective elastic properties, respectively, with the least possible rigidity of the composite in the circumferential direction relative to rigidity in the radial direction of the piezoelectric layer.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» может изготавливаться посредством выполнения (фиг.1) в пьезоэлектрическом диске 1 множества линейных лучеобразных сквозных перфораций 2 различной длины вдоль радиальной оси полярной системы координат при различных значениях их окружной координаты и последующим заполнением перфораций связующим полимером.The piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” can be manufactured by making (Fig. 1) in the piezoelectric disk 1 a plurality of linear beam-shaped through perforations 2 of various lengths along the radial axis of the polar coordinate system at different values of their circumferential coordinates and subsequent filling of the perforations with a binder polymer.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» может изготавливаться (фиг.2) посредством плотного размещения однотипных пьезоэлектрических элементов, в частности, в виде (как можно большего числа при постоянстве относительной объемной доли эллипсоидальных или круговых) пьезоэлектрических секторов 3 с общим центром и малым расстоянием между боковыми сторонами соседних секторов с образованием гибкой композитной пластины типа «полимер/пьезосекторы». В частности, пьезоэлектрические секторы 3 (фиг.2) могут быть получены посредством выполнения в сплошном (эллипсоидальном или круговом) пьезоэлектрическом диске 1 (периодических по окружной координате) линейных сквозных перфораций 4 (фиг.1) от его центра до внешнего (эллиптического или окружного) периметра с последующим заполнением перфораций полимером.The piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” can be manufactured (Fig. 2) by densely placing similar piezoelectric elements, in particular, in the form (as many as possible, with a constant relative volume fraction of ellipsoidal or circular) piezoelectric sectors 3 with a common center and a small distance between the lateral sides of adjacent sectors to form a flexible composite plate of the “polymer/piezosectors” type. In particular, piezoelectric sectors 3 (Fig. 2) can be obtained by performing in a solid (ellipsoidal or circular) piezoelectric disk 1 (periodic along the circumferential coordinate) linear through perforations 4 (Fig. 1) from its center to the outer (elliptical or circumferential) ) perimeter, followed by filling the perforations with polymer.
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» можно изготавливать посредством плотного размещения в полимерном связующем ориентированных по радиусу пьезоэлектрических волокон (на фиг.1-4 не изображены).The piezoelectric polymer/piezoelectric layer can be produced by densely placing radially oriented piezoelectric fibers (not shown in FIGS. 1-4) in a polymer binder.
Затем размещают токопроводящую линию в виде одной или двух противолежащих друг другу двойных спиралей электродов 5, расположенных соответственно на одной или обеих сторонах пьезоэлектрического слоя. При этом для случая двухстороннего размещения токопроводящей линии однополярные с положительным или отрицательным потенциалом электроды верхней и нижней двойных спиралей расположены друг напротив друга.Then a conductive line is placed in the form of one or two opposing double spirals of electrodes 5, respectively located on one or both sides of the piezoelectric layer. In this case, for the case of double-sided placement of the current-carrying line, the unipolar electrodes of the upper and lower double spirals with positive or negative potential are located opposite each other.
Двойную спираль электродов 5 с выходами 6 для подключения управляющего электрического напряжения U упр можно устанавливать на поверхности пьезоэлектрического слоя с использованием вспомогательной подложки - полимерной пленки 7 между ними с высокой адгезией и диэлектрической проницаемостью с образованием пьезоэлектрического актюатора (фиг.4) мембранного типа.A double spiral of electrodes 5 with outputs 6 for connecting the control electrical voltage U control can be installed on the surface of the piezoelectric layer using an auxiliary substrate - a polymer film 7 between them with high adhesion and dielectric constant to form a membrane-type piezoelectric actuator (Fig. 4).
Пьезоэлектрический слой «полимер/пьезоэлектрик» и актюатор в целом могут быть изготовлены эллиптической или круговой (фиг.1,2,4) формы, при этом двухпроводная токопроводящая линия выполнена в виде эллиптической или круговой (фиг.3) двойной спирали соответственно.The piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” and the actuator as a whole can be made of an elliptical or circular (Fig. 1, 2, 4) shape, while the two-wire conductive line is made in the form of an elliptical or circular (Fig. 3) double helix, respectively.
Поляризация пьезоэлектрического слоя «полимер/пьезоэлектрик» (фиг.1,2), в частности, пьезоэлектрических секторов 3 (фиг.2) осуществляется посредством приложения соответствующего поляризующего электрического напряжения к выходам 6 двойной спирали электродов 5 токопроводящей линии пьезоэлектрического актюатора (фиг.4).Polarization of the piezoelectric layer “polymer/piezoelectric” (Fig. 1, 2), in particular, the piezoelectric sectors 3 (Fig. 2) is carried out by applying an appropriate polarizing electrical voltage to the outputs 6 of the double helix electrodes 5 of the conductive line of the piezoelectric actuator (Fig. 4) .
Целесообразно нанесение на пьезоэлектрический актюатор (фиг.4) внешнего защитного электроизоляционного покрытия (на фиг. 1 - 4 не изображено).It is advisable to apply an external protective electrical insulating coating to the piezoelectric actuator (Fig. 4) (not shown in Fig. 1 - 4).
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Мембранный пьезоэлектрический актюатор (фиг.4) устанавливается (приклеивается) на одной (например, верхней) или обеих (верхней и нижней) поверхностях упругой мембраны. Осуществляется подключение управляющего постоянного или переменного (в зависимости от назначения пьезоэлектрического актюатора) электрического напряжения U упр к выходам 6 двойной спирали электродов 5 токопроводящей линии пьезоэлектрического актюатора (фиг.4).The membrane piezoelectric actuator (Fig. 4) is installed (glued) on one (for example, upper) or both (upper and lower) surfaces of the elastic membrane. A control constant or alternating (depending on the purpose of the piezoelectric actuator) electrical voltage U control is connected to the outputs 6 of the double helix electrodes 5 of the conductive line of the piezoelectric actuator (Fig. 4).
Силовые линии электрического поля имеют взаимообратную периодическую направленность по радиальной координате пьезоэлектрического слоя, в частности, внутри пьезоэлектрических секторов 3 при этом силовые линии сонаправлены или противоположно направлены соответствующим взаимообратным (по или против положительного направления радиальной координаты) направлениям поляризаций пьезоэлектрических секторов 3 в зависимости от знака подключенного управляющего электрического напряжения U упр. The electric field lines have a reciprocal periodic direction along the radial coordinate of the piezoelectric layer, in particular, inside the piezoelectric sectors 3, while the force lines are co-directed or oppositely directed to the corresponding reciprocal (along or against the positive direction of the radial coordinate) polarization directions of the piezoelectric sectors 3, depending on the sign of the connected control electrical voltage U control.
В пьзоэлектрических слоях, в частности, внутри пьезоэлектрических секторов 3 между соседними взаимодействующими (разно потенциальными) электродами двойной спирали электродов 5 токопроводящей линии пьезоэлектрического актюатора возникают высокие значения напряженности (E 1,2 ≈ U упр /d) электрического поля, что обусловлено малыми (в частности, d < 1 мм) значениями расстояния d между этими электродами и большими (до 1500 В) значениями управляющих напряжений U упр.In the piezoelectric layers, in particular, inside the piezoelectric sectors 3 between adjacent interacting (different potential) electrodes of the double helix electrodes 5 of the current-conducting line of the piezoelectric actuator, high values of intensity ( E 1.2 ≈ U control /d ) of the electric field arise, which is due to small (in in particular, d < 1 mm) values of the distance d between these electrodes and large (up to 1500 V) values of control voltages U control .
В результате обратного пьезоэффекта в пьзоэлектрическом слое внутри пьезоэлектрических секторов 3 между электродами двойной спирали электродов 5 возникают вдоль радиальной оси пьезоэлектрического актюатора высокие значения осевых (сжимающих или растягивающих в зависимости от знака управляющего электрического напряжения U упр) деформации, что обуславливает высокую эффективность созданного предложенным способом пьезоэлектрического актюатора.As a result of the inverse piezoelectric effect in the piezoelectric layer inside the piezoelectric sectors 3 between the electrodes of the double helix of the electrodes 5, high values of axial (compressive or tensile depending on the sign of the control electrical voltage U control ) deformations occur along the radial axis of the piezoelectric actuator, which determines the high efficiency of the piezoelectric created by the proposed method actuator.
Пьезоэлектрический актюатор может функционировать в режиме пьезоэлектрического датчика - электромеханического преобразователя, например, осесимметричных деформаций пьезоэлектрического актюатора, установленного на поверхности изгибаемой упругой мембраны, в информативные электрические сигналы напряжения U инф на выходе спиралей электродов.A piezoelectric actuator can operate in the mode of a piezoelectric sensor - an electromechanical converter, for example, of axisymmetric deformations of a piezoelectric actuator mounted on the surface of a bendable elastic membrane into informative electrical voltage signals U inf at the output of the electrode spirals.
Таким образом, предложенное техническое решение - способ изготовления мембранного пьезоэлектрического актюатора позволяет создать пьезоэлектрический актюатор с повышенной эффективностью.Thus, the proposed technical solution - a method for manufacturing a membrane piezoelectric actuator - makes it possible to create a piezoelectric actuator with increased efficiency.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2822349C1 true RU2822349C1 (en) | 2024-07-04 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11671072B2 (en) * | 2018-12-26 | 2023-06-06 | Skyworks Solutions, Inc. | Multi-layer piezoelectric substrate with conductive layer |
| RU2803015C1 (en) * | 2023-04-11 | 2023-09-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Piezoelectric actuator |
| US11800808B2 (en) * | 2019-08-02 | 2023-10-24 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Piezoelectric stack, piezoelectric element, and method of manufacturing piezoelectric stack |
| EP4277455A3 (en) * | 2017-11-30 | 2024-01-24 | Jabil Inc. | Apparatus and method for manufacturing piezoelectronics |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4277455A3 (en) * | 2017-11-30 | 2024-01-24 | Jabil Inc. | Apparatus and method for manufacturing piezoelectronics |
| US11671072B2 (en) * | 2018-12-26 | 2023-06-06 | Skyworks Solutions, Inc. | Multi-layer piezoelectric substrate with conductive layer |
| US11800808B2 (en) * | 2019-08-02 | 2023-10-24 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Piezoelectric stack, piezoelectric element, and method of manufacturing piezoelectric stack |
| RU2803015C1 (en) * | 2023-04-11 | 2023-09-05 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Piezoelectric actuator |
| RU2811499C1 (en) * | 2023-06-01 | 2024-01-12 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Piezoelectric actuator |
| RU2811420C1 (en) * | 2023-10-24 | 2024-01-11 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Method for manufacturing piezoelectric actuator |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100664395B1 (en) | Polymer actuator capable of fine control of contractive displacement, and control method thereof | |
| CN107431121B (en) | Electroactive polymer-based actuator or sensor device | |
| JP4069160B2 (en) | Ultrasonic actuator | |
| JP5288419B2 (en) | Gel actuator and gel used therefor | |
| US8072119B2 (en) | Piezoelectric component | |
| US8391520B2 (en) | Flat speaker unit and speaker device therewith | |
| US20100072860A1 (en) | Piezoelectric microspeaker and method of fabricating the same | |
| US3900748A (en) | Torsional ceramic transducer | |
| JP2007306775A (en) | Laminated piezoelectric element, production method and vibration wave driving device | |
| JP2007259663A (en) | Multilayer electrostatic actuator | |
| KR102452984B1 (en) | Capacitive microfabrication ultrasonic transducer with adjustable bending angle and method of fabricating thereof | |
| RU2822349C1 (en) | Piezoelectric actuator manufacturing method | |
| JP2008278712A (en) | Drive device | |
| KR20050074634A (en) | Electro-active actuator | |
| US20120213036A1 (en) | Electroacoustic Transducer, in Particular Transmitting Transducer | |
| US9132263B2 (en) | Flexible ultrasound actuator | |
| JP2009278377A (en) | Sounding body | |
| WO2020026824A1 (en) | Dielectric elastomer transducer system | |
| JP4954783B2 (en) | Piezoelectric element and vibration type actuator | |
| RU2811499C1 (en) | Piezoelectric actuator | |
| RU2803015C1 (en) | Piezoelectric actuator | |
| JP2019080091A (en) | Capacitive sound wave generator and capacitive speaker | |
| RU2811455C1 (en) | Piezoelectric actuator | |
| KR20100034974A (en) | Vibrating element, fabration method thereof and ultrasonic motor having the same | |
| RU2801619C1 (en) | Piezoelectric actuator |