[發明專利]壓電驅動器及壓電馬達

有效

• 申請號: 201210014777.4
• 申請日: 2012-01-17
• 公開（公告）號: CN102569637A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 董蜀湘;陳治江
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L41/09
• 分類號: H01L41/09;H02N2/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 劉芳

技術領域

本發明涉及壓電馬達技術，尤其涉及一種壓電驅動器及壓電馬達。

背景技術

壓電馬達是利用壓電元件的逆壓電效應和彈性體的超聲振動，通過定子和運動體(動子)之間的摩擦作用，把彈性體的微幅振動轉換成運動體宏觀的直線運動，直接推動負載，而且壓電馬達具有結構緊湊、體積小等優點，得到了廣泛應用。其中，壓電馬達主要包括壓電驅動器和滑動組件，壓電驅動器為定子，滑動組件為動子，通過驅動電路為壓電驅動器提供驅動電壓，就可使壓電驅動器產生一定的運動，進而推動滑動組件運動。

目前，直線壓電馬達普遍采用壓電L1-B2雙振動模式原理工作，壓電馬達工作時，壓電驅動器工作在第一階縱振動模式(L1)和第二階彎曲振動模式(B2)，通過產生的第一階縱振動和第二階彎曲振動合成產生橢圓軌跡運動，從而通過橢圓軌跡運動推動滑動組件做直線運動，可廣泛用于精密的直線定位，超微型鏡頭精密驅動等。但是，現有采用壓電L1-B2雙振動模式原理的直線壓電馬達存在以下問題：(1)為確保壓電驅動器保持工作于第一階縱振動模式和第二階彎曲振動模式，壓電驅動器要具有特定的長寬比和尺寸，使得壓電驅動器的結構復雜，且壓電驅動器結構尺寸控制精度要求極高，導致壓電驅動器制作工藝復雜，不利于壓電驅動器的大規模制作，增加了壓電驅動器的制作成本；(2)壓電驅動器工作在第一階縱振動模式和第二階彎曲振動模式時，兩種工作模式的諧振頻率可能會因外界因素干擾而不同步，從而導致壓電產生的合成橢圓軌跡運動紊亂，使驅動失效；(3)當壓電驅動器微型化至毫米尺寸時，壓電驅動器因工作在的L1模式，其諧振頻率往往過高，這會增加驅動電路的功耗，并為驅動電路的制作帶來一定難度。

綜上，現有壓電馬達采用工作在第一階縱振動模式和第二階彎曲振動模式的壓電驅動馬達中，壓電驅動器結構復雜，制作精度要求高，使得壓電驅動器制作工藝復雜，不利于壓電馬達的大規模制作；同時，壓電驅動器工作于第一階縱振動模式時，諧振頻率過高，導致驅動電路功耗大，且驅動電路制作困難；此外，壓電驅動器工作于兩種模式，容易受外界干擾而造成驅動失效。

發明內容

本發明提供一種壓電驅動器及壓電馬達，可有效克服現有采用兩種工作模式的壓電驅動器存在制作工藝復雜、功耗大以及容易受外界干擾的問題，壓電驅動器結構簡單，制作方便，且可工作于第一階彎曲振動模式。

本發明提供一種壓電驅動器，包括：

壓電本體，所述壓電本體為方形板結構，所述壓電本體沿厚度方向極化；

所述壓電本體在厚度方向上的第一端主平面設置有第一電極層，所述壓電本體在厚度方向上的第二端主平面設置有第二電極層；

所述第一電極層包括電隔離設置的多個電極區域，使得施加在各電極層的預設驅動電壓作用下，所述壓電驅動器同時激發產生兩個相互正交的第一階彎曲振動，所述兩個相互正交的第一階彎曲振動合成產生橢圓軌跡運動。

本發明提供一種壓電馬達，包括壓電驅動器和滑動組件，所述壓電驅動器為采用上述本發明提供的壓電驅動器；

所述滑動組件包括：導軌，以及沿所述導軌滑動設置的滑動部件；

所述壓電驅動器上設置有摩擦頭和彈性壓緊部件，所述摩擦頭在所述彈性壓緊部件提供的壓緊力作用下與所述滑動部件彈性接觸；

所述摩擦頭固設在所述壓電驅動器的壓電本體上未設置電極層的側面上。

本發明提供的壓電驅動器及壓電馬達，通過采用方形板結構的壓電本體，并沿厚度方向極化該壓電本體，壓電驅動器的結構簡單，制作方便，可實現壓電驅動器的大規模生產；通過在壓電本體端部設置多個電極區域，使得壓電驅動器可在預設驅動電壓驅動下激發產生兩個相互正交的第一階彎曲振動，可有效降低壓電驅動器的工作頻率，降低驅動電路制作難度和功耗，且壓電驅動器僅工作于第一階彎曲振動模式，可避免工作于兩種模式時存在的外界干擾而導致的壓電驅動器驅動失效問題。

附圖說明

圖1為本發明提供的壓電馬達的結構示意圖；

圖2A為本發明實施例一提供的壓電驅動器的結構示意圖；

圖2B為圖2A中只有第一電極區域和第三電極區域施加電壓時壓電本體的運動模態示意圖；

圖2C為圖2A中只有第二電極區域和第四電極區域施加電壓時壓電本體的運動模態示意圖；

圖2D為本發明實施例中壓電本體在摩擦頭處產生的合成運動軌跡示意圖；

圖3為本發明實施例二提供的壓電驅動器的結構示意圖；

圖4為本發明實施例三提供的壓電驅動器的結構示意圖；