專利名稱：壓電金屬?gòu)?fù)合梁及驅(qū)動(dòng)該壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電超聲驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓電超聲驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，在彈性體中激勵(lì)出超聲頻段內(nèi)的振動(dòng)，在彈性體表面特定點(diǎn)或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點(diǎn)的微觀運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運(yùn)動(dòng)的技術(shù)。壓電超聲驅(qū)動(dòng)器具有低速大轉(zhuǎn)矩、無(wú)需變速機(jī)構(gòu)、無(wú)電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷電自鎖等優(yōu)點(diǎn)。壓電金屬?gòu)?fù)合梁的彎曲振動(dòng)是壓電超聲驅(qū)動(dòng)器普遍采用的一種振動(dòng)模態(tài)，例如
公開(kāi)日為2010年I月13日、公開(kāi)號(hào)為CN101626203A、發(fā)明名稱為“彎振模態(tài)梁式直線超聲 電機(jī)振子”的專利申請(qǐng)，它首次提出了一種采用同型正交彎振模態(tài)實(shí)現(xiàn)雙驅(qū)動(dòng)足直線驅(qū)動(dòng)的壓電超聲電機(jī)新構(gòu)型，成功的避免了設(shè)計(jì)過(guò)程中的模態(tài)簡(jiǎn)并問(wèn)題，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、可系列化生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)；但是，該振子采用了兩個(gè)極化方向相反的半片陶瓷片組合的形式實(shí)現(xiàn)彎曲振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，而半片陶瓷片的加工一般是通過(guò)整片陶瓷切割而成，對(duì)切割精度要求很高、加工難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)所采用的半片陶瓷片驅(qū)動(dòng)方式所存在的加工難度大的問(wèn)題，從而本發(fā)明提供了壓電金屬?gòu)?fù)合梁及驅(qū)動(dòng)該壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法。壓電金屬?gòu)?fù)合梁，包括兩個(gè)端蓋、兩片壓電陶瓷片和四個(gè)電極片，所述兩片壓電陶瓷片固定連接在兩個(gè)端蓋之間，每個(gè)端蓋與其相鄰的壓電陶瓷片之間均設(shè)置有一個(gè)電極片；兩片壓電陶瓷片之間設(shè)置有兩個(gè)電極片，所述的兩個(gè)電極片位于同一平面上，且所述的兩個(gè)電極片之間留有間隙；所述兩片壓電陶瓷片均沿厚度方向極化，且二者極化方向相反。驅(qū)動(dòng)上述壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法為采用兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述壓電金屬?gòu)?fù)合梁，將每個(gè)端蓋和壓電陶瓷片之間的電極片均與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片之間的兩片電極片分別與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端連接；所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)均是交流電壓信號(hào)，并且所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上具有180度的相位差。本發(fā)明所述驅(qū)動(dòng)該壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方法的最大不同在于采用整片壓電陶瓷片配合兩個(gè)電極片的結(jié)構(gòu)形式，施加時(shí)間上具有180度的相位差的交流驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電金屬?gòu)?fù)合梁的彎曲振動(dòng)。兩片壓電陶瓷片中間的兩個(gè)電極片中間有一定的間隙，保證了兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的絕緣，成功的避免了切分成半片壓電陶瓷片所存在的對(duì)切割精度要求很高、加工難度較大等問(wèn)題。本發(fā)明充分的簡(jiǎn)化了壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)以及壓電陶瓷的加工工藝，廣泛適用于制作各種基于壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)工作的壓電驅(qū)動(dòng)器。


圖I是本發(fā)明所述的壓電金屬?gòu)?fù)合梁的剖視圖；圖2是圖I所示壓電金屬?gòu)?fù)合梁的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示壓電金屬?gòu)?fù)合梁去除一半后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I 所示的壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的振型示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖I至圖3具體說(shuō)明本實(shí)施方式所述的壓電金屬?gòu)?fù)合梁，包括兩個(gè)端蓋I、兩片壓電陶瓷片2和四個(gè)電極片3，所述兩片壓電陶瓷片2固定連接在兩個(gè)端蓋I之間，每個(gè)端蓋I與其相鄰的壓電陶瓷片2之間均設(shè)置有一個(gè)電極片3 ;兩片壓電陶瓷片2之間設(shè)置有兩個(gè)電極片3，所述的兩個(gè)電極片3位于同一平面上，且所述的兩個(gè)電極片3之間留有間隙參見(jiàn)圖3所示；所述兩片壓電陶瓷片2均沿厚度方向極化，且二者極化方向相反。本實(shí)施方式所述的兩片壓電陶瓷片中間的兩個(gè)電極片中間有一定的間隙，保證了兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)之間的絕緣，成功的避免了切分成半片壓電陶瓷片所存在的對(duì)切割精度要求很高、加工難度較大等問(wèn)題。
具體實(shí)施方式
二、結(jié)合圖I至圖4具體說(shuō)明本實(shí)施方式，驅(qū)動(dòng)具體實(shí)施方式
一所述的壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法為采用兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述壓電金屬?gòu)?fù)合梁，將每個(gè)端蓋I和壓電陶瓷片2之間的電極片3均與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片2之間的兩片電極片3分別與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端連接；所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)均是交流電壓信號(hào)，并且所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上具有180度的相位差。采用本實(shí)施方式所述的方法驅(qū)動(dòng)壓電金屬?gòu)?fù)合梁，通過(guò)壓電陶瓷片兩側(cè)交替的伸縮振動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，此時(shí)，所述壓電金屬?gòu)?fù)合梁完全的狀態(tài)參見(jiàn)圖4所示。本實(shí)施方式采用整片壓電陶瓷片配合兩個(gè)電極片的結(jié)構(gòu)形式，施加時(shí)間上具有180度相位差的交流驅(qū)動(dòng)電壓信號(hào)，驅(qū)動(dòng)壓電金屬?gòu)?fù)合梁的彎曲振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.壓電金屬?gòu)?fù)合梁，包括兩個(gè)端蓋(I)、兩片壓電陶瓷片(2)和四個(gè)電極片(3)，其特征在于所述兩片壓電陶瓷片(2)固定連接在兩個(gè)端蓋(I)之間，每個(gè)端蓋(I)與其相鄰的壓電陶瓷片(2)之間均設(shè)置有一個(gè)電極片(3);兩片壓電陶瓷片(2)之間設(shè)置有兩個(gè)電極片(3)，所述的兩個(gè)電極片(3)位于同一平面上，且所述的兩個(gè)電極片(3)之間留有間隙；所述兩片壓電陶瓷片(2)均沿厚度方向極化，且二者極化方向相反。
2.驅(qū)動(dòng)權(quán)利要求I所述的壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法，其特征在于所述方法是采用兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述壓電金屬?gòu)?fù)合梁，將每個(gè)端蓋(I)和壓電陶瓷片(2)之間的電極片(3)均與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片(2)之間的兩片電極片(3)分別與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端連接；所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)均是交流電壓信號(hào)，并且所述兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上具有180度的相位差。
全文摘要
壓電金屬?gòu)?fù)合梁及驅(qū)動(dòng)該壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法，涉及壓電金屬?gòu)?fù)合梁及驅(qū)動(dòng)該壓電金屬?gòu)?fù)合梁彎曲振動(dòng)的方法。為了解決采用半片陶瓷片驅(qū)動(dòng)方式所存在加工難度大的問(wèn)題。壓電金屬?gòu)?fù)合梁兩片壓電陶瓷片固定連接在兩個(gè)端蓋之間，每個(gè)端蓋與其相鄰壓電陶瓷片之間均設(shè)置有一個(gè)電極片；兩片壓電陶瓷片之間設(shè)置有兩個(gè)電極片位于同一平面上且之間留有間隙；兩片壓電陶瓷片均沿厚度方向極化且極化方向相反。驅(qū)動(dòng)方法將每個(gè)端蓋和壓電陶瓷片之間的電極片均與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片之間的兩片電極片分別與兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)端連接；兩相驅(qū)動(dòng)信號(hào)均是交流電壓信號(hào)且在時(shí)間上具有180度相位差。本發(fā)明應(yīng)用到超聲電機(jī)制作領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H02N2/04GK102868317SQ20121040107
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者劉英想, 楊小輝, 陳維山, 劉軍考, 石勝君 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)