[实用新型]四足压电振子、压电陶瓷驱动器及微动台

说明书

本实用新型四足压电振子、压电陶瓷驱动器及微动台，四足压电振子的底座上并排布置有四个独立的陶瓷柱，相互间隔的两个陶瓷柱为一组且驱动信号、动作一致，陶瓷柱由多层压电陶瓷自上而下堆叠而成且相邻压电陶瓷层的极化方向相反，陶瓷柱前侧表面上左右间隔设置有电极正极A、B，后侧表面上设置有与底座处负电极连通的电极负极C，顶部居中设陶瓷触点且陶瓷触点位于电极正极A、B之间。本实用新型还提供了配设四足压电振子的压电陶瓷驱动器及微动台。其目的是为了提供一种驱动电压小、稳定性高、寿命长、灵活性好、结构简单、能量利用率高的四足压电振子、压电陶瓷驱动器及微动台。

技术领域

本实用新型涉及利用压电效应、电致伸缩或磁致伸缩的电动机或发电机，例如通过驱动电路或控制装置产生运动的致动器，特别涉及四足压电振子、压电陶瓷驱动器及微动台。

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。

现在实用以及科研研究的压电驱动器采用单层的压电陶瓷，为了能够产生较大的振动位移和驱动力，需要很大的驱动电压，电源开发难度大，且相应的驱动电源体积也较大。然而，有些压电驱动器为了能够产生较大的振动位移和驱动力，需要压电陶瓷工作在谐振频率下，而谐振频率受陶瓷的几何尺寸的影响较大，由于加工误差所造成的尺寸偏差会影响压电陶瓷的谐振频率，从而会影响压电振子的整体驱动性能，造成压电振子的驱动不稳定。同时，为了使压电驱动器工作在谐振状态下，还需要使用专用的超声电源，电源通常体积较大，不利于实现驱动器整个系统的微型化。而且，对于刚体来说，工作在谐振状态会加快刚体振动破损，缩短驱动器的寿命。此外，工作在谐振状态下的压电陶瓷的发热比较严重，温度过高易导致压电陶瓷退极化、损坏或工作不稳定，持久疲劳极易导致驱动器失效。并且，为了使得压电驱动器工作在合适的谐振状态下，需要采用合适的尺寸才能够达到要求，这样在很大程度上限制了驱动器设计的灵活性，限制了其微型化和不同场合的适用性。另外，现有技术中的压电驱动器，多使用压电陶瓷的d₃₁工作模式，该工作模式的机电耦合系数要明显小于d₃₃工作模式。这导致传统的压电驱动器的电转化效率较低，驱动器能量利用不足。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种驱动电压小、稳定性高、寿命长、灵活性好、结构简单、能量利用率高的四足压电振子、压电陶瓷驱动器及微动台。

为了解决上述问题，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型四足压电振子，包括底座，所述底座上并排布置有四个独立的陶瓷柱，相互间隔的两个陶瓷柱为一组且驱动信号、动作一致，所述陶瓷柱由多层压电陶瓷自上而下堆叠而成且相邻压电陶瓷层的极化方向相反，所述陶瓷柱沿自身宽度方向的前侧表面上左右间隔设置有电极正极A、电极正极B，与前侧相对的后侧表面上设置有电极负极C，所述电极负极C与所述底座处负电极连通，所述陶瓷柱顶部居中设置有陶瓷触点，所述陶瓷触点位于电极正极A、电极正极B之间。

本实用新型四足压电振子，所述陶瓷柱上的电极正极A、电极正极B之间为未刷电极区域，所述陶瓷触点位于未刷电极区域的上方。

本实用新型四足压电振子，所述电极正极A、电极正极B与电极负极C形成插指结构。

本实用新型四足压电振子，当对任一组内的两个陶瓷柱的电极正极A施加正向电压，电极正极B和电极负极C施加零电压时，所述电极正极A所在区域的压电陶瓷发生d₃₃形式的变形，导致陶瓷触点产生倾斜；当对任一组的两个陶瓷柱的电极正极A和电极正极B施加相位差90°的正弦信号时，所述陶瓷触点产生连续的倾斜运动，进而通过所述陶瓷触点与外部的动子之间的摩擦力产生驱动力。