[發(fā)明專利]一種基于壓電疊堆的激振器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310322086.5
• 申請(qǐng)日: 2013-07-29
• 公開（公告）號(hào): CN103414371A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季宏麗;裘進(jìn)浩;鄧文;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/04
• 分類號(hào): H02N2/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種激振器，尤其涉及一種基于壓電材料的激振器，屬于精密機(jī)械與儀器技術(shù)領(lǐng)域。

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背景技術(shù)

傳統(tǒng)的激振器驅(qū)動(dòng)裝置為電機(jī)，其振動(dòng)輸出力大，但是輸出頻帶窄，不能滿足高頻、微小位移激勵(lì)的要求。如在對(duì)壓電傳感器進(jìn)行標(biāo)定工作時(shí)，需要產(chǎn)生準(zhǔn)確的高頻激勵(lì)信號(hào)，要求激勵(lì)頻率達(dá)到15KHz～20KHz，而市場(chǎng)上的激振器一般激勵(lì)頻率達(dá)不到10KHz；且如果輸出位移過大，被激振器件將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，導(dǎo)致采集信號(hào)的失真或噪聲過大。壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器可用于精密機(jī)械與儀器中實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的位移、力、加速度驅(qū)動(dòng)，且壓電材料具有很大的工作頻率范圍，常見的壓電疊堆是未封裝的，在應(yīng)用時(shí)通常一端粘貼于固定件上，另一端粘貼于驅(qū)動(dòng)件，裝配不靈活，拆卸過程中容易損壞壓電疊堆，且預(yù)緊力施加困難。

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發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于壓電疊堆元件的微型激振器，滿足可輸出高頻、微小位移激勵(lì)信號(hào)的要求。

技術(shù)方案

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的基于壓電疊堆的激振器，包括壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器、振動(dòng)機(jī)構(gòu)、封裝結(jié)構(gòu)，其中，所述的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器固定設(shè)置于封裝結(jié)構(gòu)中，外界輸入信號(hào)通過穿過封裝結(jié)構(gòu)的連接線輸入壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)其中的壓電疊堆振動(dòng)；本發(fā)明的技術(shù)方案中，驅(qū)動(dòng)器采用壓電疊堆，其驅(qū)動(dòng)力大且輸出位移小，最大輸出頻率大于15KHz。根據(jù)逆壓電效應(yīng)，當(dāng)給疊堆加載正弦交流電壓，疊堆將隨著電壓變化周期性的振動(dòng)，即產(chǎn)生一個(gè)軸向微小位移，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能輸出。

所述的振動(dòng)機(jī)構(gòu)包括蝶形彈簧和振動(dòng)桿；振動(dòng)桿上端可開有外螺紋，被激勵(lì)器件固定在振動(dòng)桿上端的臺(tái)階和擰緊在外螺紋的螺母之間，壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的激勵(lì)使振動(dòng)桿和蝶形彈簧同時(shí)振動(dòng)，從而將激勵(lì)信號(hào)傳遞給振動(dòng)桿上的被激振器件；

所述的封裝結(jié)構(gòu)包括基座、套筒、頂蓋，所述的頂蓋與套筒通過預(yù)緊螺栓連接，所述的基座與套筒通過螺栓連接；因壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器容易損壞，不能承受任何彎曲載荷，只能承受軸向載荷，因此將其容納于封裝結(jié)構(gòu)中，對(duì)其進(jìn)行封裝和預(yù)緊。

所述的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器一端固定于封裝結(jié)構(gòu)的基座上，另一端緊固于輸出振動(dòng)桿朝向基座的一端上；保證壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器只承受來(lái)自于軸向的載荷，并且能夠避免彎曲載荷的輸入和裝配誤差導(dǎo)致的彎矩直接作用于壓電疊堆上。

所述蝶形彈簧被壓縮地設(shè)置于封裝結(jié)構(gòu)的頂蓋和振動(dòng)機(jī)構(gòu)的振動(dòng)桿之間。振動(dòng)機(jī)構(gòu)和壓電疊堆在軸向具有一定的柔性，本技術(shù)方案采用剛度大的蝶形彈簧，提高系統(tǒng)共振頻率，當(dāng)預(yù)緊螺釘施加預(yù)緊力時(shí)變形量小，結(jié)構(gòu)緊湊且節(jié)省設(shè)計(jì)空間。在振動(dòng)機(jī)構(gòu)隨著壓電疊堆伸縮的過程中，其變形量在封裝固定結(jié)構(gòu)的可承受范圍內(nèi)。

更進(jìn)一步地，所述的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器一端固定于基座的凹槽中，另一端緊固于輸出振動(dòng)桿朝向基座的一端上；輸出振動(dòng)桿朝向基座的一端位于封裝結(jié)構(gòu)中，另一端延伸出頂蓋。

更進(jìn)一步地，所述的蝶形彈簧外徑小于套筒的內(nèi)徑，振動(dòng)桿與頂蓋之間無(wú)接觸，以盡量減小振動(dòng)機(jī)構(gòu)與其他部分的接觸，減小摩擦因素的影響。

更進(jìn)一步地，所述壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的連接線從基座的連通槽中引出，連通激勵(lì)信號(hào)。

有益效果

本發(fā)明的基于壓電疊堆的激振器，零部件簡(jiǎn)單且數(shù)量少，節(jié)省設(shè)計(jì)所需空間，結(jié)構(gòu)非常緊湊，加工裝配簡(jiǎn)單。驅(qū)動(dòng)器采用壓電疊堆，有效提高了輸出頻率，最高輸出頻率大于15KHz，且輸出振動(dòng)位移小。該激振器在避免使用粘貼固定壓電疊堆的基礎(chǔ)上，具有很好的軸向柔性，可以對(duì)壓電疊堆施加預(yù)加載荷，提高了壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器的重復(fù)性和可靠性。綜合本發(fā)明的輸出頻率大、振動(dòng)位移小、體積小、裝配簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明的激振器適用于高精度驅(qū)動(dòng)、高頻譜諧振驅(qū)動(dòng)和高精密度檢測(cè)系統(tǒng)中。

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附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2是本發(fā)明的圖1中A-A方向的剖視圖；

圖3是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的外形結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的基座結(jié)構(gòu)示意圖。

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具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。