[发明专利]多层独石压电陶瓷弯曲致动器

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷致动器。

背景技术

利用压电陶瓷晶片产生弯曲变形时，传统上采用的办法有以下三种：1、把两片厚度相同、背有电极的陶瓷片黏结在一起，通过逆压电效应，上片伸长，下片缩短，或下片伸长，上片缩短，产生弯曲形变。2、把两片极性相反的压电陶瓷片黏合在一薄基片上，产生厚度方向的弯曲变形。3、用一个陶瓷片黏合在一薄基片上产生厚度方向上的弯曲变形。因此，基片、黏合剂以及黏合工艺对元件的性能影响很大。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在基片、黏合剂以及黏结工艺等方面对元件性能有较大影响的弊端，提供一种多层独石压电陶瓷弯曲致动器，该致动器无需粘接即可实现弯曲变形。

实现本发明目的的技术方案是：

一种多层独石压电陶瓷弯曲致动器，其特征是所述致动器由多层压电陶瓷片叠合共烧而成独石结构的晶片，叠合的层数可以是两层或更多层，晶片在极化时可加载不同方向的电压分层极化，在使用时可用一路或多路电压驱动，使晶片的一部分叠层伸长时，另外一部分叠层缩短，晶片整体产生凸型或凹型形变，当加载的电压为交变电压时，晶片产生弯曲振动。

所述的各叠层之间有内电极，根据实际应用需要，可把部分内电极连接在一起。

所述各叠层或部分叠层采用加载不同方向的极化电压分层极化。

实施本发明的多层独石压电陶瓷弯曲致动器，具有以下有益效果：(1)由于致动器采用具有多个内电极层的叠层结构，从而在使用时大大降低了驱动电压；(2)当给致动器施加合适的一路或多路驱动电压，单个晶片即可实现弯曲变形；(3)较之同样厚度的单层陶瓷晶片具有更大的弯曲形变量。

附图说明

图1是本发明第一实施例的结构示意图。

图2是本发明第二实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1所示为本发明多层独石压电陶瓷弯曲致动器第一实施例的结构示意图。如图1所示，在本发明的多层独石压电陶瓷致动器第一实施例中，包括多层独石压电陶瓷晶片10和电极引线20。本实施例中，电极引线20由一路组成，多层独石压电陶瓷晶片10由N层压电陶瓷叠合共烧而成，且N≥2，由上而下每一叠层分别用31、32、33、…、3N表示。晶片10除了具有外电极11和1N1外，相邻叠层之间设有内电极12，13，…，1N，这样各叠层在极化时即可分层极化，极化方向P_n(1≤n≤N)由如下关系式确定：

P₁＝(-1)⁰

P₂＝(-1)¹

P₃＝(-1)^3-1

.

.

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P_k-1＝(-1)^k-2

P_k＝(-1)^k

P_k+1＝(-1)^k+1

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P_N＝(-1)^N

在上式中，当P_n的值为1时，表示极化方向沿z轴的正方向，P_n的值为-1时，表示极化方向沿z轴的负方向。这样，当多层独石压电陶瓷晶片10以图1所示的电极连接方式接入电源时，当上电极为正，下电极为负时，通过逆压电效应，上部叠层31、32、33、…、3k-1在x方向上(晶片长度方向)伸长，下部叠层3k、3k+1，…、3N在x方向上(晶片长度方向)缩短，晶片10产生z方向(晶片厚度方向)的凸型弯曲形变；当上电极为负，下电极为正时，通过逆压电效应，上部叠层31、32、33、…、3k-1在x方向上(晶片长度方向)缩短，下部叠层3k、3k+1，…、3N在x方向上(晶片长度方向)伸长，晶片10产生z方向(晶片厚度方向)的凹型弯曲形变；当外加电压为交变电压时，产生弯曲振动。

图2所示为本发明多层独石压电陶瓷弯曲致动器第二实施例的结构示意图。如图2所示，在本发明的多层独石压电陶瓷弯曲致动器第二实施例中，包括多层独石压电陶瓷晶片10和电极引线20。本实施例中，电极引线20由多路组成，多层独石压电陶瓷晶片10由N层叠合共烧而成，且N≥2，由上而下每一叠层分别用31、32、33、…、3N表示。晶片10除了具有外电极11和1N1外，相邻叠层之间设有内电极12，13，…，1N，这样各电极层在极化时即可分层极化，各层极化方向P_n(1≤n≤N)沿z轴的正方向和负方向均可，只是每路的加载电压应使晶片10的上面n层沿x方向(晶片的长度方向)伸长(缩短)时，下面N-n层沿x方向(晶片的长度方向)缩短(伸长)，这样才能确保晶片10产生z方向(晶片厚度方向)的凸型或凹形弯曲形变。