專利名稱：壓電金屬復(fù)合梁及驅(qū)動該壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及壓電超聲驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
壓電超聲驅(qū)動技術(shù)是一種利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，在彈性體中激勵出超聲頻段內(nèi)的振動，在彈性體表面特定點或特定區(qū)域形成具有特定軌跡的質(zhì)點運動，進(jìn)而通過定子、轉(zhuǎn)子之間的摩擦耦合將質(zhì)點的微觀運動轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)子的宏觀運動的技術(shù)。壓電超聲驅(qū)動器具有低速大轉(zhuǎn)矩、無需變速機構(gòu)、無電磁干擾、響應(yīng)速度快和斷電自鎖等優(yōu)點。壓電金屬復(fù)合梁的彎曲振動是壓電超聲驅(qū)動器普遍采用的一種振動模態(tài)，例如
公開日為2010年I月13日、公開號為CN101626203A、發(fā)明名稱為“彎振模態(tài)梁式直線超聲 電機振子”的專利申請，它首次提出了一種采用同型正交彎振模態(tài)實現(xiàn)雙驅(qū)動足直線驅(qū)動的壓電超聲電機新構(gòu)型，成功的避免了設(shè)計過程中的模態(tài)簡并問題，具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計靈活、可系列化生產(chǎn)等優(yōu)點；但是，該振子采用了兩個極化方向相反的半片陶瓷片組合的形式實現(xiàn)彎曲振動的驅(qū)動，而半片陶瓷片的加工一般是通過整片陶瓷切割而成，對切割精度要求很高、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)動壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動所采用的半片陶瓷片驅(qū)動方式所存在的加工難度大的問題，從而本發(fā)明提供了壓電金屬復(fù)合梁及驅(qū)動該壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法。壓電金屬復(fù)合梁，包括兩個端蓋、兩片壓電陶瓷片和四個電極片，所述兩片壓電陶瓷片固定連接在兩個端蓋之間，每個端蓋與其相鄰的壓電陶瓷片之間均設(shè)置有一個電極片；兩片壓電陶瓷片之間設(shè)置有兩個電極片，所述的兩個電極片位于同一平面上，且所述的兩個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)動上述壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法為采用兩相驅(qū)動信號驅(qū)動所述壓電金屬復(fù)合梁，將每個端蓋和壓電陶瓷片之間的電極片均與兩相驅(qū)動信號的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片之間的兩片電極片分別與兩相驅(qū)動信號的驅(qū)動端連接；所述兩相驅(qū)動信號均是交流電壓信號，并且所述兩相驅(qū)動信號在時間上具有180度的相位差。本發(fā)明所述驅(qū)動該壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法與傳統(tǒng)驅(qū)動方法的最大不同在于采用整片壓電陶瓷片配合兩個電極片的結(jié)構(gòu)形式，施加時間上具有180度的相位差的交流驅(qū)動電壓信號，驅(qū)動壓電金屬復(fù)合梁的彎曲振動。兩片壓電陶瓷片中間的兩個電極片中間有一定的間隙，保證了兩相驅(qū)動信號之間的絕緣，成功的避免了切分成半片壓電陶瓷片所存在的對切割精度要求很高、加工難度較大等問題。本發(fā)明充分的簡化了壓電陶瓷的結(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復(fù)合梁彎曲振動工作的壓電驅(qū)動器。


圖I是本發(fā)明所述的壓電金屬復(fù)合梁的剖視圖；圖2是圖I所示壓電金屬復(fù)合梁的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示壓電金屬復(fù)合梁去除一半后的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖I 所示的壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的振型示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖I至圖3具體說明本實施方式所述的壓電金屬復(fù)合梁，包括兩個端蓋I、兩片壓電陶瓷片2和四個電極片3，所述兩片壓電陶瓷片2固定連接在兩個端蓋I之間，每個端蓋I與其相鄰的壓電陶瓷片2之間均設(shè)置有一個電極片3 ;兩片壓電陶瓷片2之間設(shè)置有兩個電極片3，所述的兩個電極片3位于同一平面上，且所述的兩個電極片3之間留有間隙參見圖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。本實施方式所述的兩片壓電陶瓷片中間的兩個電極片中間有一定的間隙，保證了兩相驅(qū)動信號之間的絕緣，成功的避免了切分成半片壓電陶瓷片所存在的對切割精度要求很高、加工難度較大等問題。
具體實施方式
二、結(jié)合圖I至圖4具體說明本實施方式，驅(qū)動具體實施方式
一所述的壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法為采用兩相驅(qū)動信號驅(qū)動所述壓電金屬復(fù)合梁，將每個端蓋I和壓電陶瓷片2之間的電極片3均與兩相驅(qū)動信號的公共端連接，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)動信號的驅(qū)動端連接；所述兩相驅(qū)動信號均是交流電壓信號，并且所述兩相驅(qū)動信號在時間上具有180度的相位差。采用本實施方式所述的方法驅(qū)動壓電金屬復(fù)合梁，通過壓電陶瓷片兩側(cè)交替的伸縮振動實現(xiàn)對壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的驅(qū)動，此時，所述壓電金屬復(fù)合梁完全的狀態(tài)參見圖4所示。本實施方式采用整片壓電陶瓷片配合兩個電極片的結(jié)構(gòu)形式，施加時間上具有180度相位差的交流驅(qū)動電壓信號，驅(qū)動壓電金屬復(fù)合梁的彎曲振動。
權(quán)利要求
1.壓電金屬復(fù)合梁，包括兩個端蓋(I)、兩片壓電陶瓷片(2)和四個電極片(3)，其特征在于所述兩片壓電陶瓷片(2)固定連接在兩個端蓋(I)之間，每個端蓋(I)與其相鄰的壓電陶瓷片(2)之間均設(shè)置有一個電極片(3);兩片壓電陶瓷片(2)之間設(shè)置有兩個電極片(3)，所述的兩個電極片(3)位于同一平面上，且所述的兩個電極片(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)動權(quán)利要求I所述的壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法，其特征在于所述方法是采用兩相驅(qū)動信號驅(qū)動所述壓電金屬復(fù)合梁，將每個端蓋(I)和壓電陶瓷片(2)之間的電極片(3)均與兩相驅(qū)動信號的公共端連接，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)動信號的驅(qū)動端連接；所述兩相驅(qū)動信號均是交流電壓信號，并且所述兩相驅(qū)動信號在時間上具有180度的相位差。
全文摘要
壓電金屬復(fù)合梁及驅(qū)動該壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法，涉及壓電金屬復(fù)合梁及驅(qū)動該壓電金屬復(fù)合梁彎曲振動的方法。為了解決采用半片陶瓷片驅(qū)動方式所存在加工難度大的問題。壓電金屬復(fù)合梁兩片壓電陶瓷片固定連接在兩個端蓋之間，每個端蓋與其相鄰壓電陶瓷片之間均設(shè)置有一個電極片；兩片壓電陶瓷片之間設(shè)置有兩個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)動方法將每個端蓋和壓電陶瓷片之間的電極片均與兩相驅(qū)動信號的公共端連接，將兩片壓電陶瓷片之間的兩片電極片分別與兩相驅(qū)動信號的驅(qū)動端連接；兩相驅(qū)動信號均是交流電壓信號且在時間上具有180度相位差。本發(fā)明應(yīng)用到超聲電機制作領(lǐng)域。
文檔編號H02N2/04GK102868317SQ20121040107
公開日2013年1月9日 申請日期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 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)