[發明專利]一種利用逆壓電效應輸出位移的裝置及其方法

無效

• 申請號: 200610086859.4
• 申請日: 2006-06-21
• 公開（公告）號: CN101093965A
• 公開（公告）日: 2007-12-26
• 發明（設計）人: 曹凱
• 申請（專利權）人: 曹凱
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/04;F15B15/00;F15B15/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域??本發明涉及一種利用逆壓電效應輸出位移的裝置及其方法，特別涉及壓電陶瓷在驅動電壓下輸出位移的裝置及其方法。

背景技術??逆壓電效應輸出位移是一種常用的電子設備，但是壓電材料在驅動電壓下的形變量很小，而目前的裝置都是利用壓電材料做線性輸出，因而輸出的位移很小，

發明內容??本發明要解決的問題是：提供一種壓電物質在逆壓電效應下輸出位移的新裝置和方法，加大位移的輸出。

本發明是通過下述裝置加大壓電片的位移輸出：

一種利用逆壓電效應輸出位移的裝置，主要由電源、腔管、壓電片、間隙液體，液壓管、活塞組成，壓電片位于密閉的腔管中，并與外部的電源相連，壓電片與密閉腔管之間充滿液體，液壓管與腔管連通，活塞位于液壓管中，活塞與密閉腔管中的液體接觸，利用壓電材料在驅動電壓下的伸縮變形的特性，通過驅動電壓使壓電片瞬間產生伸張，擠壓腔管中的間隙液體，將液體擠入液壓管，從而推動液壓管中的活塞，由該活塞輸出位移。

上述腔管的一部分也可以是壓電材料制成，并與電源連接，電源加載驅動電壓，使該密閉腔管的內壁或內壁的一部分向腔室內部擠壓，同時腔管內的壓電片膨脹，對其中間隙液體產生雙向擠壓作用。上述活塞可以接合一個連接桿，該連接桿在液壓管的外部，由活塞推動連接桿輸出位移。

上述電源輸出是的直流電，并且可以調節輸出電壓和電流的極性；由于壓電片的形變量和電壓的大小相關，因此，可以通過調節電壓的大小調節壓電片的形變量，從而可以通過調節進入液壓管的間隙液體的量來調節活塞的位移量。

上述壓電片是一組壓電陶瓷片，間隙液體采用絕緣油。

本發明的上述裝置，利用下述方法實現位移輸出：

給壓電片施加驅動電壓，施加的方向使得壓電片在厚度方向上有最大的伸張，加電后陶瓷片的平面整體向外伸張，擠壓腔管中的間隙液體，將間隙液體擠入液壓管，從而推動液壓管中的活塞，由該活塞的運動輸出位移。當上述裝置外部附加一個連接桿與活塞接合，由活塞帶動連接桿輸出位移。

具體實施方式

一種利用逆壓電效應輸出位移的裝置，由電源、腔管、一組壓電陶瓷片、間隙液體，液壓管、活塞組成，電源是可調大小和極性的直流電源，輸出電壓在-100～100V，采用PZT-5型鋯鈦酸鹽系壓電陶瓷片，20片一組，單片規格(長×寬×厚)100×20×2mm，設定驅動電壓施加方向，使該壓電陶瓷片沿厚度方向有最大伸張。壓電陶瓷片位于密閉的腔管中，并與外部的電源相連，壓電片與密閉腔管之間充滿液壓油，液壓管內腔直徑0.8mm與腔管連通，活塞位于液壓管中，活塞與密閉腔管中的液體接觸，

調節電壓至50V，接通電源，壓電陶瓷片瞬間伸張。根據壓電方程ΔL＝n?d₃₃V，壓電陶瓷PZT-5的壓電常數d₃₃＝600pC/N，當施加電壓為50V時，理論計算該組壓電陶瓷片沿壓電陶瓷片厚度方向總伸長0.6微米，膨脹體積為1.2mm³，向液壓管擠壓的液體量約為1.2微升，活塞理論位移約為2.38mm。

本發明的上述實施例與以往的設計比較有如下優點：

由于本設計利用液壓裝置，將壓電陶瓷的線性伸縮(本例中為0.6微米)變為體積的伸縮(本例中為1.2微升)，再轉換為活塞的線性位移(本例中為2.38mm)，該線性位移輸出是單純的壓電陶瓷線性伸張位移的3900多倍。

由于壓電材料的形變和電壓的大小相關，因此，可以通過調節電壓來調節壓電片的形變量，進而改變進入液壓管的間隙液體的量，從而方便地調節活塞的位移量。