[发明专利]压电双晶片式惯性压电马达

说明书

技术领域

本发明属于压电元器件技术领域，具体涉及一种压电双晶片式惯性压电马达。

背景技术

随着纳米技术的发展，使得以纳米精度著称的压电马达应用日益广泛，它具有控 制精度高、响应速度快和运行噪音低等优点，可在扫描探针显微镜（SPM）的扫描中作探针驱 动，也可作为微纳米作业及定位系统的驱动元件，在高科技领域具有广泛的应用。压电马达 的种类有很多种，但它们通常具有利用高压驱动、需要多个压电片和使用价格昂贵的压电 管等缺点，因此限制了压电马达的大量普及，并制约了纳米科技的发展。在项目批准号为： 11304082的国家自然科学基金“超快速扫描隧道显微镜的改进与应用”的支持下，本专利提 出了一种新型压电双晶片式惯性压电马达。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种可由低电压驱动、更加安全且成本很低、性 能优良的压电双晶片式惯性压电马达。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，压电双晶片式惯性压电马达，其 特征在于包括基座、两个压电片和导轨，其中两个压电片相互平行设置于基座和导轨之间， 压电片的一端通过胶体垂直固定于基座上，压电片的另一端通过胶体固定有导轨，该压电 片为厚度方向或径向极化的压电片，导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。

进一步优选，所述压电片与基座和导轨的接触部位分别设有未涂电极部位。

本发明所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于包括基座、压电双晶片和 导轨，其中压电双晶片由两个平行设置的底片及设置于两底片之间的两个压电片构成，两 个压电片通过胶体垂直固定于两底片之间并且两个压电片相互平行，该压电片为厚度方向 或径向极化的压电片，压电双晶片一端的底片固定于基座上，压电双晶片另一端的底片上 固定有导轨，该导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。

进一步优选，所述压电片与两底片的接触部位分别设有未涂电极部位。

进一步优选，所述底片的材质为蓝宝石、钨、钛、不锈钢、玻璃或铝镁合金。

进一步优选，所述基座和导轨的材质均为蓝宝石、钨、钛、陶瓷或不锈钢。

进一步优选，所述胶体为环氧树脂胶、丙烯酸酯胶、α-氰基丙烯酸乙酯胶或氯丁橡 胶。

进一步优选，所述压电马达的驱动信号为不对称的周期性信号。

进一步优选，所述压电马达的驱动信号为不对称的锯齿波。

本发明的工作原理为：当分别给两个压电片施加与其极化方向相同和相反的驱动 信号时，两个压电片将分别发生伸长和收缩形变；如果将该两个压电片的两端通过底片或 与导轨和基座固定在一起，那么该两个压电片将均不能自由地伸长或收缩，伸长的压电片 将在收缩的压电片的拉力作用下被拉弯，收缩的压电片将在伸长的压电片的拉力作用下被 顶弯，进而发生弯曲形变，因此在压电片上施加不对称的周期性锯齿波信号时，能够利用惯 性力驱动位于导轨上的物体移动，实现与现有压电马达同样的功能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：（1）借助于压电片较大的长度、厚度比，因 此较小的驱动电压也能够使得压电片发生较明显的弯曲形变；（2）在锯齿波的作用下，只要 压电片的形变速度发生较陡的改变，就像锯齿波信号斜率的陡变一样，即使压电片没有很 大的形变量，也能够产生足够大的惯性力；（3）由于驱动信号为斜率不相等的锯齿波，因此 当调换压电片正负电极上的驱动信号时，压电片驱动力的方向也将发生变化。结合以上三 点，压电双晶片式惯性压电马达将能够在安全电压范围内工作，这样既避免了高压控制器 的高成本，也避免了高压操作的危险性。而且，本发明用两个压电片替换了现有压电马达必 须要用到的多个压电片或价格昂贵的压电管，将现在至少数千元压电马达的成本，降到了 不足50元，极大的降低了压电马达的制作成本。总之，本发明易于制作，结构稳定且多样，在 降低成本的同时节省材料，因此具有极大的开发应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的主视图；

图2是本发明实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的侧视图；

图3是本发明实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的俯视图；

图4是本发明实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的主视图；

图5是本发明实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的侧视图；

图6是本发明实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的俯视图；