TWM570535U - 壓電驅動裝置 - Google Patents

Abstract

一種壓電驅動裝置，包括一致動單元、一壓電元件、一訊號傳導層及一平面單元。壓電元件包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極。訊號傳導層包括一第一傳導區及一第二傳導區，壓電元件的第一電極導通於訊號傳導層的第一傳導區，壓電元件的第二電極導通於訊號傳導層的第二傳導區。平面單元具有至少一孔。壓電元件、訊號傳導層及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。

Description

壓電驅動裝置

本新型是有關於一種壓電驅動裝置，特別是指一種電性連接至壓電元件的訊號傳導層具有較佳的被保護性的壓電驅動裝置。

壓電泵是一種新型的流體驅動器，其無需附加驅動電機，僅透過電陶瓷的逆壓電效應便能使壓電振子產生變形，再依據前述變形產生泵腔的容積變化以實現流體輸出，或者透過壓電振子產生波動來傳輸流體，因此壓電泵已逐漸取代傳統泵而廣泛地應用於電子、生醫、航太、汽車以及石化等產業。

一般來說，壓電泵是由壓電元件以及泵體所組成，其中當通電至壓電元件時，壓電元件會在電場作用下徑向壓縮，並於其內部產生拉應力而彎曲變形。當壓電元件正向彎曲時，泵體的腔室(以下稱泵腔)的容積便會增大，使得泵腔內的壓力減小，以令流體自入口流入泵腔。另一方面，當壓電元件向反向彎曲時，泵腔的容積減小，使得泵腔內的壓力增大，以令泵腔內的流體被擠壓而自出口排出。目前，用來供電至壓電元件的訊號傳導層通常為多層結構，且位於泵體外部，整體體積較大且較容易受損。

本新型提供一種壓電驅動裝置，其用以電性連接至壓電元件的訊號傳導層，具有較佳的被保護性。

本新型的一種壓電驅動裝置，包括一致動單元、一壓電元件、一訊號傳導層及一平面單元。壓電元件包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極。訊號傳導層包括一第一傳導區及一第二傳導區，壓電元件的第一電極導通於訊號傳導層的第一傳導區，壓電元件的第二電極導通於訊號傳導層的第二傳導區。平面單元具有至少一孔。壓電元件、訊號傳導層及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。

在本新型的一實施例中，上述的壓電元件具有相對的一第一面與一第二面，第一電極及第二電極分別位於第一面與第二面，壓電元件的第一面朝向致動單元，致動單元為導體，壓電元件的第一電極透過致動單元導通於訊號傳導層的第一傳導區。

在本新型的一實施例中，上述的壓電驅動裝置更包括一框體，致動單元包括一第一中央區、一第一周圍區及連接於第一中央區及第一周圍區的多個第一連接區，壓電元件固定於致動單元的第一中央區，框體固定於致動單元的第一周圍區。

在本新型的一實施例中，上述的框體在朝向於平面單元的一表面與壓電元件在朝向於平面單元的一表面為同一高度。

在本新型的一實施例中，上述的致動單元包括一第一中央區、一第一周圍區及連接於第一中央區及第一周圍區的多個第一連接區，第一周圍區的高度與第一中央區的高度不相同。

在本新型的一實施例中，上述的第一周圍區在朝向於平面單元的一表面與壓電元件在朝向於平面單元的一表面為同一高度。

在本新型的一實施例中，上述的壓電驅動裝置更包括一傳導單元，傳導單元位於壓電元件與平面單元之間，傳導單元係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。

在本新型的一實施例中，上述的傳導單元包括對應於壓電元件的一第二中央區及位於第二中央區之外的一第二周圍區，第二傳導區形成於傳導單元的第二中央區，第一傳導區形成於傳導單元的第二周圍區。

在本新型的一實施例中，傳導單元包括位於第二中央區的一凸出部，凸出部對應於孔且朝向孔凸出，傳導單元的第二周圍區在朝向於平面單元的一表面共平面於凸出部在朝向於平面單元的一表面。

在本新型的一實施例中，上述的壓電驅動裝置更包括一承載件，包括一第三中央區與一第三周圍區，承載件的第三中央區配置於壓電元件與平面單元之間，而形成對應於孔且朝向孔凸出的一凸出部，承載件的第三周圍區配置於致動單元的一第一周圍區與平面單元之間。

在本新型的一實施例中，上述的承載件配置於傳導單元與平面單元之間。

在本新型的一實施例中，上述的壓電驅動裝置更包括一導流件，平面單元位於壓電元件與導流件之間，導流件包括至少一貫孔。

基於上述，本新型的壓電驅動裝置的壓電元件、訊號傳導層及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。由於用以電性連接於壓電元件的第一電極與第二電極的訊號傳導層位於致動單元與平面單元之間，訊號傳導層形成在壓電驅動裝置的內部而具有較佳的被保護性。

為讓本新型的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依照本新型的一實施例的一種壓電驅動裝置的示意圖。圖2是圖1的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。圖3是圖1的壓電驅動裝置的爆炸示意圖。圖4是圖3的另一視角的示意圖。圖5是圖1的壓電驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖1至圖5，本實施例的壓電驅動裝置100包括一致動單元110、一壓電元件130、一訊號傳導層145及一平面單元160。下面對壓電驅動裝置100進行詳細地說明。

請參閱圖3與圖4，在本實施例中，致動單元110包括一第一中央區112、一第一周圍區114及連接於第一中央區112及第一周圍區114的多個第一連接區116。第一中央區112可相對於第一周圍區114運動。此外，在本實施例中，致動單元110的材質可為金屬材質，但致動單元110的材質不以此為限制。

在本實施例中，壓電元件130具有相對的一第一面132與一第二面136，且包括電性隔絕的一第一電極134(標示於圖3)及一第二電極138(標示於圖4)。第一電極134及第二電極138分別位於第一面132與第二面136。第一電極134及第二電極138的其中一者為正極，另一者為負極。

在本實施例中，壓電元件130的第一面132朝向致動單元110。更明確地說，在本實施例中，壓電元件130固定於致動單元110的第一中央區112，當壓電元件130被通電時會運動，而可帶動致動單元110的第一中央區112運動。此外，在本實施例中，壓電元件130的形狀可為片狀或任意幾何外形，且壓電元件130的外輪廓可為弧形、多角形、矩形、多邊形等，壓電元件130的形狀並不以此為限制。

在本實施例中，訊號傳導層145包括電性隔絕的一第一傳導區149及一第二傳導區148。更明確地說，在本實施例中，壓電驅動裝置100更包括一傳導單元140，傳導單元140位於壓電元件130與平面單元160之間。傳導單元140係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。傳導單元140包括由多個穿槽142圍繞出且對應於壓電元件130的一第二中央區141及位於第二中央區141之外的一第二周圍區143。第一傳導區149與第二傳導區148分別形成於傳導單元140上。傳導單元140上之第一傳導區149與第二傳導區148係互相電性隔離絕緣，不會電性連接。更明確地說，第二傳導區148形成於傳導單元140的第二中央區141，第一傳導區149形成於傳導單元140的第二周圍區143。

在本實施例中，壓電元件130的第一電極134導通於訊號傳導層145的第一傳導區149，壓電元件130的第二電極138導通於訊號傳導層145的第二傳導區148。如圖4與圖5所示，在本實施例中，第二傳導區148透過一第二導電區146導通於壓電元件130的第二電極138。此外，如圖3與圖5所示，在本實施例中，致動單元110為導體，壓電元件130的第一電極134透過致動單元110導通於訊號傳導層145的第一傳導區149。

更明確地說，請回到圖3，在本實施例中，壓電驅動裝置100更包括一框體120，框體120位在致動單元110的第一周圍區114與傳導單元140的第二周圍區143之間。在本實施例中，壓電元件130的第一電極134接觸到具有導電性的致動單元110的第一中央區112，框體120固定於致動單元110的第一周圍區114，傳導單元140的一第一導電區147位於傳導單元140的第二周圍區143，第一導電區147連接於傳導區149。框體120例如是金屬材質。

上述配置使得壓電元件130的第一電極134、致動單元110的第一中央區112、第一連接區116、第一周圍區114、框體120、第一導電區147及第一傳導區149之間形成一導通路徑。因此，壓電元件130的第一電極134可導通於傳導單元140的第一傳導區149。

當然，在其他實施例中，第一傳導區149與第二傳導區148也可以是兩條一般形式的導線，也可以直接連接壓電元件130的第一電極134與第二電極138，第一傳導區149與第二傳導區148並不一定要形成在傳導單元140上，第一傳導區149與第二傳導區148也不一定要形成在同一層，壓電元件130的第一電極134與第一傳導區149之間也不一定要透過致動單元110與框體120來導通，結構上只要第一傳導區149與第二傳導區148導通於壓電元件130的第一電極134與第二電極138即可。

在本實施例中，平面單元160為一閥片，但平面單元160的形式不以此為限制。平面單元160包括三個形狀為弧形的穿槽163，這些圍繞出圓形的第四中央區162並區分出位在第四中央區162之外的第四周圍區164，平面單元160還包括形成於第四中央區162的一孔166。在本實施例中，第四中央區162的位置對應於壓電元件130的位置。在其他實施例中，平面單元160的穿槽163的數量以及形狀並不以此為限制。此外，平面單元160的材質可為金屬材質或非導電性材質，但平面單元160的材質並不以此為限制。

另外，如圖3所示，在本實施例中，壓電驅動裝置100更包括一導流件170，平面單元160位於壓電元件130與導流件170之間。在本實施例中，導流件170包括由多個凹槽175圍繞出且對應於壓電元件130的一第五中央區172、位於第五中央區172之外的一第五周圍區174、貫穿導流件170的三個貫孔176及分別連通於這三個貫孔176的三個流道178。當然，導流件170的貫孔176與流道178的數量並不以此為限制。

在本實施例中，導流件170的第五周圍區174貼附至平面單元160的第四周圍區164，平面單元160的第四中央區162可相對於第四周圍區164運動。此外，在本實施例中，導流件170的材質可為金屬材質，但導流件170的材質並不以此為限制。

值得一提的是，在本實施例中，壓電元件130、訊號傳導層145及平面單元160分別位於致動單元110的同一側且依序堆疊。換句話說，在本實施例中，壓電元件130與訊號傳導層145會位於致動單元110與平面單元160之間。由於訊號傳導層145主要是形成在壓電驅動裝置100的內部。如此，本實施例的壓電驅動裝置100可對訊號傳導層145具有較佳的保護性。

此外，由圖5可見，在本實施例中，框體120在朝向於平面單元160的一表面共平面於壓電元件130在朝向於平面單元160的一表面。由於框體120的下表面與壓電元件130的下表面齊平，在組裝的時候，操作者可一次性地將傳導單元140貼在框體120的下表面與壓電元件130的下表面上，而無需分段進行，組裝上較為方便，且可確保傳導單元140的平整度。

另外，由圖5可見，在本實施例中，傳導單元140包括位於第二中央區141的一凸出部144，傳導單元140的凸出部144對應於孔166且朝向孔166凸出。在本實施例中，傳導單元140具有不同的厚度，而使得傳導單元140的第二周圍區143在朝向於平面單元160的一表面(下表面)共平面於凸出部144在朝向於平面單元160的一表面(下表面)。如此，當壓電驅動裝置100組裝完成之後，傳導單元140的凸出部144可抵住平面單元160在靠近孔166處的部位，而可確保在某一個作動的時刻(例如是圖5的時刻)，凸出部144抵住孔166，而使流體(未繪示)不通過孔166。由於傳導單元140的凸出部144與第二周圍區143可在同一製程階段製作，可確保傳導單元140在凸出部144與第二周圍區143的厚度一致，而降低公差。

要說明的是，在本實施例的壓電驅動裝置100中，導通於壓電元件130的訊號傳導層145被設置在位於致動單元110與平面單元160之間的單一件傳導單元140上。由於訊號傳導層145製作在單一件傳導單元140上，相較於習知的壓電驅動裝置具有多層的訊號傳導層，本實施例的壓電驅動裝置100也具有較小的整體厚度，組裝上也較為簡單方便。此外，由於傳導單元140主要是位於壓電驅動裝置100的內部，而提供了訊號傳導層145較佳的保護。

下面將介紹其他形式的壓電驅動裝置100a、100b、100c。與前一實施例相同或相近的元件以相同或相近的符號表示，不再多加贅述，下面僅就不同實施例之間的主要差異之處進行說明。

圖6是依照本新型的另一實施例的一種壓電驅動裝置的爆炸示意圖。圖7是圖6的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。圖8是圖6的壓電驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖6至圖8，本實施例的壓電驅動裝置100a與前一實施例的壓電驅動裝置100的主要差異在於，在前一實施例中，如圖5所示，傳導單元140具有不同的厚度，特別是在傳導單元140的第二中央區141有兩種厚度，用來抵住平面單元160的傳導單元140的凸出部144的厚度大於第二中央區141在其他部位的厚度，且傳導單元140在凸出部144處的厚度相同於第二周圍區143的厚度，而使得傳導單元140在凸出部144的下表面與傳導單元140在第二周圍區143的下表面齊平。

在本實施例中，如圖8所示，傳導單元140a在第二中央區141的厚度相同於第二周圍區143(標示於圖7)的厚度，且壓電驅動裝置100a更包括一承載件150。承載件150配置於傳導單元140a與平面單元160之間。承載件150包括一第三中央區152與一第三周圍區154。承載件150的第三中央區152配置於壓電元件130與平面單元160之間，而形成對應於孔166且朝向孔166凸出的凸出部144。承載件150的第三周圍區154配置於致動單元110的第一周圍區114與平面單元160之間。

在本實施例中，用以抵靠孔166的凸出部144是由承載件150的第三中央區152所提供，並且在本實施例中，由於承載件150的第三中央區152的厚度與第三周圍區154的厚度相同。製造者可使用同一片材料來製作承載件150的第三中央區152與第三周圍區154，製作上較為簡單。此外，在本實施例中，由於傳導單元140a在第二中央區141的厚度相同於第二周圍區143的厚度，傳導單元140a製作上也較為簡單。

圖9是依照本新型的另一實施例的一種壓電驅動裝置的爆炸示意圖。圖10是圖9的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。圖11是圖9的壓電驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖9至圖11，本實施例的壓電驅動裝置100b與圖8的實施例的壓電驅動裝置100a的差異在於，在前一實施例中，傳導單元140a的第二中央區141呈圓盤形而不具有可以讓承載件150的第三中央區152穿過的開孔，且承載件150的第三周圍區154所分布的區域對應於傳導單元140a的第二周圍區143所分布的區域。也就是說，在前一實施例中，承載件150的第三中央區152是疊置於傳導單元140a的第二中央區141，且承載件150的第三周圍區154是疊置於傳導單元140a的第二周圍區143。

在本實施例中，傳導單元140b的第二中央區141具有一開孔144b，開孔144b的孔徑大於或等於(≧)承載件150b的第三中央區152b，而可使承載件150b的第三中央區152b穿過，且傳導單元140b的第二周圍區143外圍孔徑小於承載件150b的第三周圍區154b之內圈孔徑，傳導單元140b可位於承載件150b的第三周圍區154b之內，而在大部分的區域是不交疊的。

值得一提的是，如圖9所示，在本實施例中，承載件150b的第三周圍區154b具有一凹陷部156b，第三周圍區154b在凹陷部156b的厚度會小於其他部位的厚度，凹陷部156b用來使傳導單元140b的一部分放置於其上。因此，凹陷部156b縮減的厚度實質上相同於傳導單元140b的厚度。當然，在其他實施例中，承載件150b在對應於凹陷部156b的區域也可以完全不設置任何元件，以供傳導單元140b的一部分通過，承載件150b的形式不限於此。

如圖11所示，在本實施例中，用以抵靠孔166的凸出部是由承載件150b的第三中央區152b所提供，並且製造者可使用同一片材料來製作承載件150b的第三中央區152b與第三周圍區154，而確保第三中央區152b與第三周圍區154b的厚度相等。此外，在本實施例中，傳導單元140b在第二中央區141的厚度與第二周圍區143的厚度相同，製作上較為簡單。

圖12是依照本新型的另一實施例的一種壓電驅動裝置的剖面示意圖。請參閱圖12，本實施例的壓電驅動裝置100c與圖5的壓電驅動裝置100的主要差異在於，在圖5中，壓電驅動裝置100具有配置於致動單元110的第一周圍區114的框體120，壓電元件130在朝向於平面單元160的下表面與框體120的下表面齊平。

在本實施例中，致動單元110c類似於將圖5中的致動單元110與框體120製作為一體。因此，在本實施例中，致動單元110c的第一周圍區114c的厚度大於致動單元110c的第一中央區112的厚度。第一周圍區114c在朝向於平面單元160的表面共平面於壓電元件130在朝向於平面單元160的表面。如此，壓電驅動裝置100c可具有較少的構件，組裝上較為簡單，且由於構件數量較少，壓電驅動裝置100c可具有較少的公差。

綜上所述，本新型的壓電驅動裝置的壓電元件、訊號傳導層及平面單元分別位於致動單元的同一側且依序堆疊。由於用以電性連接於壓電元件的第一電極與第二電極的訊號傳導層位於致動單元與平面單元之間，訊號傳導層大部分被形成在壓電驅動裝置的內部而具有較佳的被保護性。此外，在一實施例中，訊號傳導層形成於同一層，例如是可形成於同一片傳導單元，而使得壓電驅動裝置的元件數量較少，壓電驅動裝置的層數也較低，組裝上也較為方便簡單，整體公差也可縮減。

雖然本新型已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本新型，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本新型的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本新型的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100、100a、100b、100c‧‧‧壓電驅動裝置

110、110c‧‧‧致動單元

112‧‧‧第一中央區

114、114c‧‧‧第一周圍區

116‧‧‧第一連接區

120‧‧‧框體

130‧‧‧壓電元件

132‧‧‧第一面

134‧‧‧第一電極

136‧‧‧第二面

138‧‧‧第二電極

140、140a、140b‧‧‧傳導單元

141‧‧‧第二中央區

142‧‧‧穿槽

143‧‧‧第二周圍區

144‧‧‧凸出部

144b‧‧‧開孔

145‧‧‧訊號傳導層

146‧‧‧第二導電區

147‧‧‧第一導電區

148‧‧‧第二傳導區

149‧‧‧第一傳導區

150、150b‧‧‧承載件

152、152b‧‧‧第三中央區

154、154b‧‧‧第三周圍區

156b‧‧‧凹陷部

160‧‧‧平面單元

162‧‧‧第四中央區

163‧‧‧穿槽

164‧‧‧第四周圍區

166‧‧‧孔

170‧‧‧導流件

172‧‧‧第五中央區

174‧‧‧第五周圍區

175‧‧‧凹槽

176‧‧‧貫孔

178‧‧‧流道

圖1是依照本新型的第一實施例的一種壓電驅動裝置的示意圖。 圖2是圖1的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。 圖3是圖1的壓電驅動裝置的爆炸示意圖。 圖4是圖3的另一視角的示意圖。 圖5是圖1的壓電驅動裝置的剖面示意圖。 圖6是依照本新型的第二實施例的一種壓電驅動裝置的爆炸示意圖。 圖7是圖6的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。 圖8是圖6的壓電驅動裝置的剖面示意圖。 圖9是依照本新型的第三實施例的一種壓電驅動裝置的爆炸示意圖。 圖10是圖9的壓電驅動裝置的另一視角的示意圖。 圖11是圖9的壓電驅動裝置的剖面示意圖。 圖12是依照本新型的第四實施例的一種壓電驅動裝置的剖面示意圖。

Claims (12)

1. 一種壓電驅動裝置，包括： 一致動單元； 一壓電元件，包括電性隔絕的一第一電極及一第二電極； 一訊號傳導層，包括一第一傳導區及一第二傳導區，該壓電元件的該第一電極導通於該訊號傳導層的該第一傳導區，該壓電元件的該第二電極導通於該訊號傳導層的該第二傳導區；以及 一平面單元，其中該平面單元具有至少一孔，該壓電元件、該訊號傳導層及該平面單元分別位於該致動單元的同一側且依序堆疊。
2. 如申請專利範圍第1項所述的壓電驅動裝置，其中該壓電元件具有相對的一第一面與一第二面，該第一電極及該第二電極分別位於該第一面與該第二面，該壓電元件的該第一面朝向該致動單元，該致動單元為導體，該壓電元件的該第一電極透過該致動單元導通於該訊號傳導層的該第一傳導區。
3. 如申請專利範圍第1項所述的壓電驅動裝置，更包括： 一框體，該致動單元包括一第一中央區、一第一周圍區及連接於該第一中央區及該第一周圍區的多個第一連接區，該壓電元件固定於該致動單元的該第一中央區，該框體固定於該致動單元的該第一周圍區。
4. 如申請專利範圍第3項所述的壓電驅動裝置，其中該框體在朝向於該平面單元的一表面共平面於該壓電元件在朝向於該平面單元的一表面。
5. 如申請專利範圍第1項所述的壓電驅動裝置，其中該致動單元包括一第一中央區、一第一周圍區及連接於該第一中央區及該第一周圍區的多個第一連接區，該第一周圍區的厚度大於該第一中央區的厚度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的壓電驅動裝置，其中該第一周圍區在朝向於該平面單元的一表面共平面於該壓電元件在朝向於該平面單元的一表面。
7. 如申請專利範圍第1項所述的壓電驅動裝置，更包括： 一傳導單元，該傳導單元位於該壓電元件與該平面單元之間，且該傳導單元係選用可撓性或軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board，FPCB)。
8. 如申請專利範圍第7項所述的壓電驅動裝置，其中該傳導單元包括對應於該壓電元件的一第二中央區及位於該第二中央區之外的一第二周圍區，該第二傳導區形成於該傳導單元的該第二中央區，該第一傳導區形成於該傳導單元的該第二周圍區。
9. 如申請專利範圍第7項所述的壓電驅動裝置，其中該傳導單元包括位於該第二中央區的一凸出部，該凸出部對應於該孔且朝向該孔凸出，該傳導單元的該第二周圍區在朝向於該平面單元的一表面共平面於該凸出部在朝向於該平面單元的一表面。
10. 如申請專利範圍第7項所述的壓電驅動裝置，更包括： 一承載件，包括一第三中央區與一第三周圍區，該承載件的該第三中央區配置於該壓電元件與該平面單元之間，而形成對應於該孔且朝向該孔凸出的一凸出部，該承載件的該第三周圍區配置於該致動單元的一第一周圍區與該平面單元之間。
11. 如申請專利範圍第10項所述的壓電驅動裝置，其中該承載件配置於該傳導單元與該平面單元之間。
12. 如申請專利範圍第1項所述的壓電驅動裝置，更包括： 一導流件，該平面單元位於該壓電元件與該導流件之間，該導流件包括至少一貫孔。