[实用新型]基于镶拼结构的大直径驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及换能器与致动器设计与制造技术领域，尤其是一种基于镶拼结构的大直径驱动器。 

背景技术

高性能的驱动器是机械控制领域和换能器设计制造领域很重要的基础器件，压电元件或组件是目前应用极为普遍的驱动器。 

通常情况下，单片压电元件的驱动能力、最大位移或振动幅度很难满足使用要求，所以将压电陶瓷等压电器件叠堆使用、制成具备大振幅和大位移量的压电驱动器组件的做法较为普遍。目前这种叠堆的柱形驱动器已经成为成熟的商品、并已经得到较广泛的使用。 

在有些换能器和致动器的应用场合，需要用驱动器进行径向驱动。如果驱动器半径不大的话，可以用压电圆片的横向振动模式驱动或单个压电陶瓷圆环的径向振动模式驱动，这些驱动模式均是利用压电陶瓷的横向振动模态，转换效率不高。但如果驱动器的直径较大，比如直径大于100mm的话，采用以上两种结构来制造驱动器则难以实现，因此我们迫切需要开发一种用于换能器或致动器的大直径驱动器。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于镶拼结构的大直径驱动器，能够满足换能器或致动器的径向驱动要求。 

为了解决上述技术问题，本实用新型包括由压电元件和电极片依次粘接而成的压电元件镶拼环，所述压电元件镶拼环外侧包裹有预应力箍。 

优选地，所述压电元件截面为楔形，所述电极片截面为矩形。 

优选地，所述压电元件截面为矩形，所述电极片截面为楔形。 

进一步，所述压电元件镶拼环和预应力箍之间设置有绝缘层。 

本实用新型与独立的压电元件相比，具有以下优势： 

1、能够摆脱独立元件制造尺寸的限制，适应更大尺寸、更低频率发射换能器和致动器的设计需要。

2、驱动器的压电元件使用高效的纵向振动模式，压电常数较横向振动模式提升2倍左右，整体电机性能更加优异。 

3、通过调整单片压电元件的厚度和面积等，能够在一定范围内实现对驱动器的电阻抗和工作电压范围进行调节，这将为驱动圆环功率放大器的设计提供较大便利。 

4、驱动器尽管尺寸很大，但是其内部机械应力相对分散、环境适应能力比大尺寸的独立压电元件显著增强，能为提升致动器和换能器产品的整体可靠性奠定必要的基础。。 

附图说明

图1为本实用新型的机构示意图； 

图2为压电元件镶拼环的第一个实施例；

图3为压电元件镶拼环的第二个实施例。

具体实施方式

本实用新型所列举的实施例，只是用于帮助理解本实用新型，不应理解为对本实用新型保护范围的限定，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型思想的前提下，还可以对本实用新型进行改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求保护的范围内。 

如图1所示，本实用新型包括由压电元件2和电极片3依次粘接而成的压电元件镶拼环，所述压电元件2采用压电陶瓷、压电晶体等材料制成，所述电极片3采用高机械强度的可焊接金属材料或镀银、镀金金属材料制作，而粘接材料可采用环氧树脂等高强度胶黏剂。 

所述压电元件镶拼环外侧包裹有预应力箍1，预应力箍1采用钛合金、黄铜等金属制作，用于为压电元件镶拼环提供足够的预紧力。 

如果压电元件2的电极面在与预应力箍1接触的那一侧处理出足够的留白，这样利用压电陶瓷本身的高绝缘性能就可以实现压电元件镶拼环的绝缘保护。如果压电元件2的电极面在与预应力箍1接触的那一侧没有流出足够的留白，则需要在压电元件镶拼环和预应力箍1之间进行绝缘处理，因此，所述压电元件镶拼环和预应力箍1之间设置有绝缘层4，绝缘层4可采用高弹性模量的绝缘材料，绝缘层的厚度应保证驱动器在最大激励电压下安全工作并不发生电击穿故障，绝缘层建议采用氧化铝陶瓷等高机械强度绝缘材料，为方便制作，绝缘层可采用分段拼接的方式实现。 

本实用新型中，所述压电元件镶拼环有两种镶拼结构。 

第一种：如图2所示，所述压电元件2截面为楔形，所述电极片3截面为矩形，依次交替粘接而成一个环状结构。 

第二种：如图3所示，所述压电元件2截面为矩形，所述电极片3截面为楔形，依次交替粘接而成一个环状结构。