壓電振子及包括該壓電振子的精密位移平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種壓電振子及包括該壓電振子的精密位移平臺，屬于壓電【技術(shù)領(lǐng)域】，所述壓電振子的上下兩個(gè)表面上分別設(shè)置有多層壓電陶瓷，壓電振子的一側(cè)設(shè)置有陶瓷觸頭，多層壓電陶瓷的每層之間及最內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)電極，最外表面上設(shè)置有外電極，多層壓電陶瓷的內(nèi)電極采用并聯(lián)的方式連接，與外電極相連；壓電振子的上下兩表面上的多層壓電陶瓷分別分為四個(gè)電極區(qū)，沿厚度方向極化，相鄰兩個(gè)電極區(qū)的極化方向相反；壓電振子的上下兩個(gè)表面的四個(gè)電極區(qū)對稱且連線和加電方式一致，位于同一面內(nèi)的相鄰兩個(gè)電極區(qū)的加電方式相反。本發(fā)明采用多層壓電陶瓷，使用較小的驅(qū)動(dòng)電壓就能提供較大的驅(qū)動(dòng)力，并且能夠提高驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性。
【專利說明】壓電振子及包括該壓電振子的精密位移平臺

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及壓電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是指一種壓電振子及包括該壓電振子的精密位移 平臺。

【背景技術(shù)】
[0002] 壓電驅(qū)動(dòng)器是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，激發(fā)彈性體產(chǎn)生超聲頻段的微幅振 動(dòng)，迫使接觸面的質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生類似橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)，并通過定、動(dòng)子之間的摩擦將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)子 的旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)。壓電驅(qū)動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)形式多樣、位置精度高、慣性小、低噪聲運(yùn)行、響應(yīng) 快、斷電自鎖、不產(chǎn)生磁場亦不受電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)。由于具有以上諸多優(yōu)點(diǎn)，壓電驅(qū)動(dòng)器在 工業(yè)自動(dòng)化、航空航天、醫(yī)療、生物工程等領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用，并發(fā)揮了巨大的作用。
[0003] 南京航空航天大學(xué)提出的CN102664552A專利申請，名稱為"一種雙驅(qū)動(dòng)足矩形壓 電板式直線超聲電機(jī)"，其包括基座、定子和動(dòng)子，其中定子包括一個(gè)矩形板壓電陶瓷和兩 個(gè)陶瓷驅(qū)動(dòng)足，矩形板壓電陶瓷的頂面、底面均被銀作為電極層；所述兩個(gè)陶瓷驅(qū)動(dòng)足分別 粘接在矩形板壓電陶瓷側(cè)面2階彎振的波峰和波谷處；動(dòng)子包括滑塊和氧化鋁陶瓷條，且 所述氧化鋁陶瓷條粘接在滑塊的一側(cè)；基座的頂面形成容置腔，該容置腔的一側(cè)設(shè)有軌道， 動(dòng)子可滑動(dòng)地設(shè)于軌道上；定子設(shè)于容置腔內(nèi)，并使定子上的兩個(gè)陶瓷驅(qū)動(dòng)足與動(dòng)子上的 氧化鋁陶瓷條接觸。
[0004] 清華大學(xué)周鐵英等人提出的CN100514832C專利，名稱為"壓電陶瓷金屬復(fù)合板 面內(nèi)振動(dòng)直線超聲電機(jī)"，該電機(jī)由定子、輸出力矩的動(dòng)子以及給動(dòng)子加壓的預(yù)壓力機(jī)構(gòu)組 成，定子由八片壓電陶瓷片以及金屬板構(gòu)成，金屬板的側(cè)面上設(shè)有驅(qū)動(dòng)足。該各壓電陶瓷片 對稱粘貼在金屬板的兩表面上，且均沿著定子的厚度方向極化，該壓電陶瓷片接激勵(lì)電極 的表面涂有外電極，用于沿與壓電陶瓷極化方向垂直的方向施加電場，利用壓電陶瓷的d 31 效應(yīng)在定子上激勵(lì)出彎振和縱振的復(fù)合振動(dòng)，該技術(shù)是通過多片壓電陶瓷協(xié)同工作來達(dá)到 驅(qū)動(dòng)效果。
[0005] 上述兩種方案，均使用單層壓電陶瓷，要達(dá)到較高的輸出力，所需驅(qū)動(dòng)電壓較大， 同時(shí)外力增大會(huì)導(dǎo)致壓電振子（即定子）振動(dòng)模態(tài)發(fā)生變化，從而使得壓電振子的工作性 能變差，驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種驅(qū)動(dòng)電壓小、驅(qū)動(dòng)力大、驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性高的壓 電振子及包括該壓電振子的精密位移平臺。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：
[0008] 本發(fā)明提供一種壓電振子及包括該壓電振子的精密位移平臺，所述壓電振子的上 下兩個(gè)表面上分別設(shè)置有多層壓電陶瓷，所述壓電振子的一側(cè)設(shè)置有陶瓷觸頭，其中：
[0009] 所述多層壓電陶瓷的每層之間及最內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)電極，所述多層壓電陶瓷的 最外表面上設(shè)置有外電極，所述多層壓電陶瓷的內(nèi)電極采用并聯(lián)的方式連接，與所述外電 極相連；
[0010] 所述壓電振子的上下兩表面上的所述多層壓電陶瓷分別分為四個(gè)電極區(qū)，沿厚度 方向極化，相鄰兩個(gè)電極區(qū)的極化方向相反；
[0011] 所述壓電振子的上下兩個(gè)表面的四個(gè)電極區(qū)對稱且連線和加電方式一致，位于同 一面內(nèi)的相鄰兩個(gè)電極區(qū)的加電方式相反。
[0012] 進(jìn)一步的，所述壓電振子的上下兩個(gè)表面的多層壓電陶瓷為管狀一體結(jié)構(gòu)，由事 先被好多個(gè)電極區(qū)的帶狀壓電陶瓷膜連續(xù)卷曲且高溫?zé)Y(jié)而成。
[0013] 進(jìn)一步的，所述壓電振子還包括上下兩個(gè)表面為平面的金屬圓管，所述多層壓電 陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置在所述金屬圓管的上下兩個(gè)表面上；
[0014] 或者，所述壓電振子還包括金屬矩形殼，所述多層壓電陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置在 所述金屬矩形殼的上下兩個(gè)表面上。
[0015] 進(jìn)一步的，所述多層壓電陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)，所述壓電振子由兩片所述多層壓電陶 瓷連接形成。
[0016] 進(jìn)一步的，所述多層壓電陶瓷的四個(gè)電極區(qū)按田字格方式均勻分布，所述多層壓 電陶瓷的層數(shù)為至少5層，所述陶瓷觸頭的數(shù)量為2個(gè)且布置在所述壓電振子的兩個(gè)端部。
[0017] 進(jìn)一步的，所述壓電振子為權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的壓電振子；所述 精密位移平臺包括上臺體和下臺體，其中：
[0018] 所述上臺體和下臺體通過交叉滾子導(dǎo)軌連接；
[0019] 所述上臺體的一側(cè)設(shè)置有氧化鋁陶瓷條，所述下臺體的相同一側(cè)設(shè)置有容置殼， 所述壓電振子位于所述容置殼內(nèi)，所述壓電振子的陶瓷觸頭與所述氧化鋁陶瓷條相接觸。
[0020] 進(jìn)一步的，所述容置殼內(nèi)設(shè)置有沿長度方向夾持所述壓電振子的彈性夾子，所述 彈性夾子的長度方向兩端設(shè)置有碟簧。
[0021] 進(jìn)一步的，所述彈性夾子的長邊一側(cè)與所述容置殼之間設(shè)置有彈簧。
[0022] 進(jìn)一步的，所述容置殼上設(shè)置有用于調(diào)節(jié)對所述壓電振子的縱向預(yù)緊力和/或橫 向預(yù)緊力的調(diào)節(jié)裝置。
[0023] 進(jìn)一步的，所述壓電振子在與所述陶瓷觸頭相反的一側(cè)設(shè)置有定位柱，所述彈性 夾子在與所述定位柱相對應(yīng)的位置設(shè)置有定位孔。
[0024] 工作時(shí)，對壓電振子的任一表面上的多層壓電陶瓷的電極區(qū)加載一定頻率的正弦 電壓信號，會(huì)同時(shí)激發(fā)出多層壓電陶瓷的一階縱振和二階彎振，兩種振動(dòng)會(huì)在陶瓷觸頭處 耦合成橢圓振動(dòng)。如果壓電振子的上下兩個(gè)表面的多層壓電陶瓷同時(shí)加電，會(huì)成倍增強(qiáng)陶 瓷觸頭處所耦合成的橢圓振動(dòng)，增加驅(qū)動(dòng)力。陶瓷觸頭處形成的橢圓振動(dòng)，通過摩擦作用于 精密位移平臺的上臺體的氧化鋁陶瓷條，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)精密位移平臺進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
[0025] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多層壓電陶瓷，每一層壓電陶瓷的厚度相對較小，需 要的驅(qū)動(dòng)電壓較小，將多層壓電陶瓷并聯(lián)，可以在總的電壓幅值較小的情況下產(chǎn)生較大的 驅(qū)動(dòng)力，這較傳統(tǒng)的使用單層壓電陶瓷的方案來說，使用較小的驅(qū)動(dòng)電壓就能提供較大的 驅(qū)動(dòng)力。
[0027] 而且，采用單層壓電陶瓷，為了能夠產(chǎn)生較大的振動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)力，需要壓電陶瓷 工作在諧振頻率下，而諧振頻率受陶瓷的幾何尺寸的影響較大，由于加工誤差所造成的尺 寸偏差會(huì)影響壓電陶瓷的諧振頻率，從而會(huì)影響壓電振子的整體驅(qū)動(dòng)性能，造成壓電振子 的驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定，本發(fā)明使用多層壓電陶瓷可以避免這個(gè)問題，使得驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定性提高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1為本發(fā)明的壓電振子的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明的壓電振子的另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030] 圖3為本發(fā)明的壓電振子的再一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖4為本發(fā)明的壓電振子的又一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖5為本發(fā)明的壓電振子的多層壓電陶瓷的電極引出方式示意圖；
[0033] 圖6為本發(fā)明的精密位移平臺的一種實(shí)施方式的爆炸示意圖；
[0034] 圖7為本發(fā)明的精密位移平臺的另一種實(shí)施方式的裝配示意圖；
[0035] 圖8為本發(fā)明的精密位移平臺的再一種實(shí)施方式的裝配示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0037] -方面，本發(fā)明提供一種壓電振子，如圖1-5所示，壓電振子的上下兩個(gè)表面上分 別設(shè)置有多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'，壓電振子的一側(cè)設(shè)置有陶瓷觸頭11、11'、11"、 1Γ"。需要說明的是，為了清楚的顯示壓電振子的結(jié)構(gòu)，圖1-4中將壓電振子側(cè)立放置，即 圖1-4中看到的壓電振子的前后兩面即為其正常放置時(shí)的上下兩個(gè)表面。并且，圖1同時(shí) 顯示出了壓電振子的前后兩面的結(jié)構(gòu)。
[0038] 多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的每層之間及多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的 最內(nèi)表面設(shè)置有內(nèi)電極，多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的最外表面上設(shè)置有外電極12、 12'、12"、12"'，多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的內(nèi)電極采用并聯(lián)的方式連接，與外電極 12、12'、12"、12"'相連（電極引出方式可以參考圖5中的14a-14e);
[0039] 壓電振子的上下兩個(gè)表面的多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'分別分為四個(gè)電極 區(qū)，沿厚度方向極化，相鄰兩個(gè)電極區(qū)的極化方向13、13'、13"、13"'相反；
[0040] 壓電振子的上下兩個(gè)表面的四個(gè)電極區(qū)對稱且連線和加電方式一致，位于同一面 內(nèi)的相鄰兩個(gè)電極區(qū)的加電方式相反。
[0041] 工作時(shí)，對壓電振子的任一表面上的多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的電極區(qū)加 載一定頻率的正弦電壓信號，會(huì)同時(shí)激發(fā)出多層壓電陶瓷的一階縱振和二階彎振，兩種振 動(dòng)會(huì)在陶瓷觸頭11、11'、11"、11"'處耦合成橢圓振動(dòng)。如果壓電振子的上下兩個(gè)表面的多 層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'同時(shí)加電，會(huì)成倍增強(qiáng)陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"處所耦合 成的橢圓振動(dòng)，增加驅(qū)動(dòng)力。
[0042] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'，每一層壓電陶瓷的 厚度相對較小，需要的驅(qū)動(dòng)電壓較小，將多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'并聯(lián)，可以在總的 電壓幅值較小的情況下產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力，這較傳統(tǒng)的使用單層壓電陶瓷的方案來說，使 用較小的驅(qū)動(dòng)電壓就能提供較大的驅(qū)動(dòng)力。
[0043] 傳統(tǒng)上，采用單層壓電陶瓷，為了能夠產(chǎn)生較大的振動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)力，需要壓電陶 瓷工作在諧振頻率下，而諧振頻率受陶瓷的幾何尺寸的影響較大，由于加工誤差所造成的 尺寸偏差會(huì)影響壓電陶瓷的諧振頻率，從而會(huì)影響壓電振子的整體驅(qū)動(dòng)性能，造成壓電振 子的驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定，本發(fā)明使用多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'可以避免這個(gè)問題，使得驅(qū)動(dòng) 穩(wěn)定性提1?。
[0044] 進(jìn)一步的，在上述原理的基礎(chǔ)上，本發(fā)明的壓電振子可以采用多種結(jié)構(gòu)形式，下面 僅列舉四種比較容易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)形式予以說明。
[0045] 結(jié)構(gòu)形式一：
[0046] 如圖1所示，壓電振子的上下兩個(gè)表面的多層壓電陶瓷14為管狀一體結(jié)構(gòu)，由事 先被好多個(gè)電極區(qū)的帶狀壓電陶瓷膜連續(xù)卷曲且高溫?zé)Y(jié)而成。這種結(jié)構(gòu)便于壓電振子的 制作與加工。
[0047] 結(jié)構(gòu)形式二：
[0048] 如圖2所示，壓電振子包括上下兩個(gè)表面為平面的金屬圓管15,多層壓電陶瓷14' 為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置（可以粘貼設(shè)置）在金屬圓管15的上下兩個(gè)表面上。而且，金屬圓管15 的側(cè)面上可以設(shè)置有開槽，以減小金屬基體的剛性。該結(jié)構(gòu)形式的好處是克服了由于壓電 陶瓷脆性較大，導(dǎo)致壓電陶瓷易碎的缺點(diǎn)。
[0049] 結(jié)構(gòu)形式三：
[0050] 如圖3所示，壓電振子包括金屬矩形殼16,多層壓電陶瓷14"為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置在 金屬矩形殼16的上下兩個(gè)表面上。在該實(shí)施例中，采用金屬矩形殼16結(jié)構(gòu)，對結(jié)構(gòu)的對稱 性實(shí)現(xiàn)有利，便于結(jié)構(gòu)對稱性的工藝實(shí)現(xiàn)；同時(shí)由于金屬矩形殼16的壁厚均勻，可以使粘 貼在上面的壓電陶瓷14"受力比較均勻，減小了對壓電陶瓷振動(dòng)模態(tài)的影響，在實(shí)際運(yùn)行時(shí) 可以更加貼近于設(shè)計(jì)時(shí)的要求，更加滿足使用要求。
[0051] 結(jié)構(gòu)形式四：
[0052] 如圖4所示，多層壓電陶瓷14"'為片狀結(jié)構(gòu)，壓電振子由兩片所述多層壓電陶瓷 14"'連接形成。在該實(shí)施例中，直接將兩片多層壓電陶瓷14"'上下布置連接在一起，形成 壓電振子，加工方便快捷。
[0053] 應(yīng)當(dāng)理解的是，圖1-4所示實(shí)施例中僅示出了壓電振子優(yōu)選的四種不同的結(jié)構(gòu)形 式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改變和調(diào)整，以形成更多不同的結(jié)構(gòu)形式，均屬于 本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0054] 在上述實(shí)施例中，多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的四個(gè)電極區(qū)優(yōu)選按田字格方 式均勻分布，并且為了提高輸出力，多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'的層數(shù)優(yōu)選為至少5 層，另外，陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"的數(shù)量優(yōu)選為2個(gè)，最好布置在壓電振子的兩個(gè)端部， 從而可以有效的利用壓電陶瓷在兩個(gè)端部產(chǎn)生的橢圓振動(dòng)，相比現(xiàn)有的一些只使用一個(gè)陶 瓷觸頭的方案，可以更好的利用輸入的電能，利于降低能耗。
[0055] 另一方面，與上述的壓電振子相對應(yīng)，本發(fā)明提供一種精密位移平臺，其上設(shè)置有 壓電振子，精密位移平臺包括上臺體9、9'、9"和下臺體10、10'、10"，其中：
[0056] 上臺體9、9'、9"和下臺體10、10'、10"通過交叉滾子導(dǎo)軌8、8'、8"連接；
[0057] 上臺體9、9'、9"的一側(cè)設(shè)置有氧化鋁陶瓷條7、7'、7"，下臺體10、10'、10"的相 同一側(cè)設(shè)置有容置殼4、4'、4"，壓電振子位于容置殼4、4'、4"內(nèi)，壓電振子的陶瓷觸頭11、 1Γ、11"、1Γ"與氧化鋁陶瓷條7、7'、7"相接觸。
[0058] 工作時(shí)，壓電振子本身產(chǎn)生的一階縱振和二階彎振，在陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ" 處耦合成橢圓振動(dòng)，橢圓振動(dòng)通過陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"與在上臺體9、9'、9"上粘貼 的氧化鋁陶瓷條7、7'、7"之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)上臺體9、9'、9"做亞微米至納米級步距的運(yùn) 動(dòng)。氧化鋁陶瓷條7、7'、7"的使用能夠減小壓電振子與上臺體9、9'、9"之間的磨損，提高 精密位移平臺運(yùn)行的穩(wěn)定性和精度保持性。
[0059] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中容置殼4、4'、4"內(nèi)可以設(shè)置有沿長度方向夾持壓電振子的彈 性夾子2、2'、2"，該彈性夾子的長度方向兩端可以設(shè)置有碟簧1、1'、1"。彈性夾子2、2'、2" 優(yōu)選使用工程塑料為材料加工，其優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)對壓電振子的彈性夾持，同時(shí)實(shí)現(xiàn)絕緣， 這利于壓電振子在兩端被電極，實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)。
[0060] 并且，彈性夾子2、2'、2"的長邊一側(cè)優(yōu)選與容置殼4、4'、4"之間設(shè)置有彈簧3、3'、 3"，以實(shí)現(xiàn)對壓電振子的橫向預(yù)緊力的調(diào)整。
[0061] 為了便于調(diào)節(jié)對壓電振子的縱向預(yù)緊力和/或橫向預(yù)緊力的調(diào)節(jié)，容置殼上優(yōu)選 設(shè)置有調(diào)節(jié)裝置。具體的，容置殼4、4'、4"上可以設(shè)置有容置殼前蓋5、5'、5"，容置殼前蓋 5、5'、5"通過半圓柱銷6、6'、6"連接在容置殼4、4'、4"上，以用于改變橫向預(yù)緊力；或者， 容置殼與下臺體1〇、1〇'、1〇"之間可以使用螺栓連接，以用于改變縱向預(yù)緊力大小。
[0062] 另外，壓電振子在與陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"相反的一側(cè)優(yōu)選設(shè)置有定位柱 15,彈性夾子2、2'、2"在與定位柱相對應(yīng)的位置設(shè)置有定位孔16。安裝時(shí)，定位柱與定位孔 配合，約束了壓電振子的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠提高壓電振子工作的穩(wěn)定性。
[0063] 綜上，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0064] 1、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'，每一層壓電陶瓷 的厚度相對較小，需要的驅(qū)動(dòng)電壓較小，將多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'并聯(lián)，可以在總 的電壓幅值較小的情況下產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力；采用單層壓電陶瓷，為了能夠產(chǎn)生較大的振 動(dòng)位移和驅(qū)動(dòng)力，需要壓電陶瓷工作在諧振頻率下，而諧振頻率受陶瓷的幾何尺寸的影響 較大，由于加工誤差所造成的尺寸偏差會(huì)影響壓電陶瓷的諧振頻率，從而會(huì)影響壓電振子 的整體驅(qū)動(dòng)性能，造成壓電振子的驅(qū)動(dòng)不穩(wěn)定，本發(fā)明使用多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"' 可以避免這個(gè)問題，使得壓電振子穩(wěn)定性提高，利于從兩個(gè)驅(qū)動(dòng)頭到多個(gè)驅(qū)動(dòng)頭的轉(zhuǎn)化。 [0065] 2、多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'在加正弦電壓信號后同時(shí)形成一階縱振和二階 彎振，在陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"處形成橢圓振動(dòng)，橢圓振動(dòng)通過陶瓷觸頭11、11'、11"、 1Γ"與在上臺體上粘貼的氧化鋁陶瓷之間的摩擦來驅(qū)動(dòng)上臺體9、9'、9"做亞微米至納米級 步距的運(yùn)動(dòng)，使用氧化鋁陶瓷條7、7'、7"減小了壓電振子與上臺體9、9'、9"之間的磨損，提 高了精密位移平臺運(yùn)行的穩(wěn)定性和精度保持性。
[0066] 3、陶瓷觸頭11、1Γ、11"、1Γ"優(yōu)選為2個(gè)且布置在壓電振子的兩個(gè)端部，可以有 效的利用多層壓電陶瓷14、14'、14"、14"'在壓電振子兩個(gè)端部產(chǎn)生的橢圓振動(dòng)，相比現(xiàn)有 的一些只使用一個(gè)陶瓷觸頭的方案，可以更好的利用輸入的電能，利于降低能耗。
[0067] 以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種壓電振子，其特征在于，所述壓電振子的上下兩個(gè)表面上分別設(shè)置有多層壓電 陶瓷，所述壓電振子的一側(cè)設(shè)置有陶瓷觸頭，其中 ： 所述多層壓電陶瓷的每層之間及最內(nèi)表面上設(shè)置有內(nèi)電極，所述多層壓電陶瓷的最外 表面上設(shè)置有外電極，所述多層壓電陶瓷的內(nèi)電極采用并聯(lián)的方式連接，與所述外電極相 連； 所述壓電振子的上下兩表面上的所述多層壓電陶瓷分別分為四個(gè)電極區(qū)，沿厚度方向 極化，相鄰兩個(gè)電極區(qū)的極化方向相反； 所述壓電振子的上下兩個(gè)表面的四個(gè)電極區(qū)對稱且連線和加電方式一致，位于同一面 內(nèi)的相鄰兩個(gè)電極區(qū)的加電方式相反。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振子，其特征在于，所述壓電振子的上下兩個(gè)表面的多 層壓電陶瓷為管狀一體結(jié)構(gòu)，由事先被好多個(gè)電極區(qū)的帶狀壓電陶瓷膜連續(xù)卷曲且高溫?zé)?結(jié)而成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振子，其特征在于，所述壓電振子還包括上下兩個(gè)表面 為平面的金屬圓管，所述多層壓電陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置在所述金屬圓管的上下兩個(gè)表面 上； 或者，所述壓電振子還包括金屬矩形殼，所述多層壓電陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)且設(shè)置在所述 金屬矩形殼的上下兩個(gè)表面上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電振子，其特征在于，所述多層壓電陶瓷為片狀結(jié)構(gòu)，所述 壓電振子由兩片所述多層壓電陶瓷連接形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的壓電振子，其特征在于，所述多層壓電陶 瓷的四個(gè)電極區(qū)按田字格方式均勻分布，所述多層壓電陶瓷的層數(shù)為至少5層，所述陶瓷 觸頭的數(shù)量為2個(gè)且布置在所述壓電振子的兩個(gè)端部。
6. -種精密位移平臺，其上設(shè)置有壓電振子，其特征在于，所述壓電振子為權(quán)利要求1 至5中任一權(quán)利要求所述的壓電振子；所述精密位移平臺包括上臺體和下臺體，其中 ： 所述上臺體和下臺體通過交叉滾子導(dǎo)軌連接； 所述上臺體的一側(cè)設(shè)置有氧化鋁陶瓷條，所述下臺體的相同一側(cè)設(shè)置有容置殼，所述 壓電振子位于所述容置殼內(nèi)，所述壓電振子的陶瓷觸頭與所述氧化鋁陶瓷條相接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的精密位移平臺，其特征在于，所述容置殼內(nèi)設(shè)置有沿長度方 向夾持所述壓電振子的彈性夾子，所述彈性夾子的長度方向兩端設(shè)置有碟簧。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的精密位移平臺，其特征在于，所述彈性夾子的長邊一側(cè)與所 述容置殼之間設(shè)置有彈簧。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的精密位移平臺，其特征在于，所述容置殼上設(shè)置有用于調(diào)節(jié) 對所述壓電振子的縱向預(yù)緊力和/或橫向預(yù)緊力的調(diào)節(jié)裝置。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一權(quán)利要求所述的精密位移平臺，其特征在于，所述壓電 振子在與所述陶瓷觸頭相反的一側(cè)設(shè)置有定位柱，所述彈性夾子在與所述定位柱相對應(yīng)的 位置設(shè)置有定位孔。
【文檔編號】H02N2/00GK104124891SQ201410361061
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月25日
【發(fā)明者】趙艷強(qiáng), 崔宏超, 褚祥誠 申請人:北京派和科技股份有限公司