[发明专利]压电振子及包括该压电振子的精密位移平台

说明书

技术领域

本发明涉及压电技术领域，特别是指一种压电振子及包括该压电振子的精密位移平台。

背景技术

压电驱动器是利用压电材料的逆压电效应，激发弹性体产生超声频段的微幅振动，迫使接触面的质点产生类似椭圆轨迹运动，并通过定、动子之间的摩擦将其转换成动子的旋转或直线运动。压电驱动器具有结构形式多样、位置精度高、惯性小、低噪声运行、响应快、断电自锁、不产生磁场亦不受电磁干扰等优点。由于具有以上诸多优点，压电驱动器在工业自动化、航空航天、医疗、生物工程等领域得到了大量的应用，并发挥了巨大的作用。

南京航空航天大学提出的CN102664552A专利申请，名称为“一种双驱动足矩形压电板式直线超声电机”，其包括基座、定子和动子，其中定子包括一个矩形板压电陶瓷和两个陶瓷驱动足，矩形板压电陶瓷的顶面、底面均被银作为电极层；所述两个陶瓷驱动足分别粘接在矩形板压电陶瓷侧面2阶弯振的波峰和波谷处；动子包括滑块和氧化铝陶瓷条，且所述氧化铝陶瓷条粘接在滑块的一侧；基座的顶面形成容置腔，该容置腔的一侧设有轨道，动子可滑动地设于轨道上；定子设于容置腔内，并使定子上的两个陶瓷驱动足与动子上的氧化铝陶瓷条接触。

清华大学周铁英等人提出的CN100514832C专利，名称为“压电陶瓷金属复合板面内振动直线超声电机”，该电机由定子、输出力矩的动子以及给动子加压的预压力机构组成，定子由八片压电陶瓷片以及金属板构成，金属板的侧面上设有驱动足。该各压电陶瓷片对称粘贴在金属板的两表面上，且均沿着定子的厚度方向极化，该压电陶瓷片接激励电极的表面涂有外电极，用于沿与压电陶瓷极化方向垂直的方向施加电场，利用压电陶瓷的d₃₁效应在定子上激励出弯振和纵振的复合振动，该技术是通过多片压电陶瓷协同工作来达到驱动效果。

上述两种方案，均使用单层压电陶瓷，要达到较高的输出力，所需驱动电压较大，同时外力增大会导致压电振子(即定子)振动模态发生变化，从而使得压电振子的工作性能变差，驱动稳定性下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种驱动电压小、驱动力大、驱动稳定性高的压电振子及包括该压电振子的精密位移平台。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

本发明提供一种压电振子及包括该压电振子的精密位移平台，所述压电振子的上下两个表面上分别设置有多层压电陶瓷，所述压电振子的一侧设置有陶瓷触头，其中：

所述多层压电陶瓷的每层之间及最内表面上设置有内电极，所述多层压电陶瓷的最外表面上设置有外电极，所述多层压电陶瓷的内电极采用并联的方式连接，与所述外电极相连；

所述压电振子的上下两表面上的所述多层压电陶瓷分别分为四个电极区，沿厚度方向极化，相邻两个电极区的极化方向相反；

所述压电振子的上下两个表面的四个电极区对称且连线和加电方式一致，位于同一面内的相邻两个电极区的加电方式相反。

进一步的，所述压电振子的上下两个表面的多层压电陶瓷为管状一体结构，由事先被好多个电极区的带状压电陶瓷膜连续卷曲且高温烧结而成。

进一步的，所述压电振子还包括上下两个表面为平面的金属圆管，所述多层压电陶瓷为片状结构且设置在所述金属圆管的上下两个表面上；

或者，所述压电振子还包括金属矩形壳，所述多层压电陶瓷为片状结构且设置在所述金属矩形壳的上下两个表面上。

进一步的，所述多层压电陶瓷为片状结构，所述压电振子由两片所述多层压电陶瓷连接形成。

进一步的，所述多层压电陶瓷的四个电极区按田字格方式均匀分布，所述多层压电陶瓷的层数为至少5层，所述陶瓷触头的数量为2个且布置在所述压电振子的两个端部。

进一步的，所述压电振子为权利要求1至5中任一权利要求所述的压电振子；所述精密位移平台包括上台体和下台体，其中：

所述上台体和下台体通过交叉滚子导轨连接；

所述上台体的一侧设置有氧化铝陶瓷条，所述下台体的相同一侧设置有容置壳，所述压电振子位于所述容置壳内，所述压电振子的陶瓷触头与所述氧化铝陶瓷条相接触。

进一步的，所述容置壳内设置有沿长度方向夹持所述压电振子的弹性夹子，所述弹性夹子的长度方向两端设置有碟簧。

进一步的，所述弹性夹子的长边一侧与所述容置壳之间设置有弹簧。

进一步的，所述容置壳上设置有用于调节对所述压电振子的纵向预紧力和/或横向预紧力的调节装置。

进一步的，所述压电振子在与所述陶瓷触头相反的一侧设置有定位柱，所述弹性夹子在与所述定位柱相对应的位置设置有定位孔。