[發明專利]低壓驅動的壓電陶瓷振動器

在審

• 申請號: 201310618976.0
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103611671A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 劉國斌;郭明森;王一平;范抗抗;王春華
• 申請（專利權）人: 蘇州衡業新材料科技有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 郭俊玲

技術領域

本發明涉及一種振動器，特別涉及一種低壓驅動的壓電陶瓷振動器。

背景技術

傳統的電磁感應振動器，一般包含轉子和定子。振動器啟動或停止時，轉子在靜止狀態與高速旋轉狀態之間轉換，這一轉換過程通常耗時50-100mS，這一時間即振動器的響應時間。隨著智能電子設備中電子游戲的普及，這一響應時間較長的缺陷慢慢凸顯出來。以壓電陶瓷制作的振動器，很好地解決了這一問題。在壓電陶瓷振動器中，壓電陶瓷僅產生微小的機械振動，通過共振放大和摩擦耦合變換成振動器的振動。由于壓電陶瓷的變形小，響應速度非?？?，僅需50-100μS，因此壓電陶瓷振動器完全克服了傳統電磁感應振動器響應滯后的缺點，有望在智能電子設備中得到廣泛應用。

CN?202435352?U中公開了一種壓電振動器,并提供了一種特殊的機械共振放大結構設計。這種振動器具備快捷的響應時間和較大的輸出力，但驅動電壓很高。眾所周知，驅動壓電材料靠的是電場，壓電陶瓷的驅動電壓與材料厚度密切相關。例如，對于驅動電場是1kV/mm的壓電陶瓷，當材料厚度是1mm時，其驅動電壓高達1000V。對于一般的壓電陶瓷體材料，其厚度通常為0.5mm左右，為了使其產生變形所需施加的電壓高達500V。采用這種體材料制作的壓電陶瓷振動器，其應用的電子電路中必須輔助一個升壓芯片，而這一升壓芯片的成本極其高昂，因此這種壓電振動器，難以真正得到應用。

為了使壓電陶瓷振動器得到普及，必須降低其驅動電壓，從而降低其使用成本。

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發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供了一種使用壓電陶瓷作為振動元件的振動器，其驅動電壓低于50V的低壓驅動的壓電陶瓷振動器。

本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是：一種低壓驅動的壓電陶瓷振動器，包括上蓋、振動片、質量塊和殼體，所述振動片由壓電陶瓷片和金屬梁組成，所述壓電陶瓷片固定在金屬梁上表面，所述金屬梁的兩端與上蓋固定連接，所述質量塊懸掛固定在金屬梁的下方，所述振動片與質量塊固定后置于殼體內，且所述壓電陶瓷片為多層陶瓷壓電薄膜組成。

作為本發明的進一步改進，所述壓電陶瓷片膠粘在金屬梁上表面，所述金屬梁的兩端與上蓋焊接固定，所述質量塊膠粘在金屬梁的下方。

作為本發明的進一步改進，所述金屬梁的兩端與上蓋通過激光焊接固定。

作為本發明的進一步改進，所述上蓋的兩側連接設有若干個鎖環，對應殼體的上表面設有若干螺孔，通過螺栓穿過鎖環和螺孔將上蓋固定在殼體中。

作為本發明的進一步改進，所述殼體上設有一凹槽，所述振動片與質量塊固定后置于凹槽內，且凹槽的深度大于振動片和質量塊疊加后的厚度。

本發明的有益效果是：本發明通過采用多層薄膜壓電陶瓷結構以及機械結構的振動器內部設計，使得振動器的驅動電壓大大降低，將壓電陶瓷片的振動有效轉化成振動器整體的振動，最終成為了響應速度快，驅動電壓低于其他的振動器。

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附圖說明

圖1為本發明結構拆解示意圖；

圖2為本發明結構示意圖；

圖中標示：1-上蓋；2-振動片；3-質量塊；4-殼體；5-鎖環；6-螺孔；7-螺栓；8-凹槽；21-壓電陶瓷片；22-金屬梁。

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具體實施方式

為了加深對本發明的理解，下面將結合實施例和附圖對本發明作進一步詳述，該實施例僅用于解釋本發明，并不構成對本發明保護范圍的限定。

圖1示出了本發明一種低壓驅動的壓電陶瓷振動器的一種實施方式，包括上蓋1、振動片2、質量塊3和殼體4，所述振動片2由壓電陶瓷片21和金屬梁22組成，所述振動片2與質量塊3固定后置于殼體4內，且所述壓電陶瓷片21為多層陶瓷壓電薄膜組成，所述壓電陶瓷片21膠粘或其他方式固定在金屬梁22上表面，所述金屬梁22的兩端與上蓋1通過激光焊接或其他方式固定，所述質量塊3膠粘或其他方式在金屬梁22的下方；壓電陶瓷片21和和金屬梁22組成振動片2結構，作用于壓電陶瓷片21上的電壓導致振動片2產生彎曲變形，振動器工作時振動片處于其第一階彎曲共振狀態，所述上蓋1的兩側連接設有若干個鎖環5，對應殼體4的上表面設有若干螺孔6，通過螺栓7穿過鎖環5和螺孔6將上蓋固定在殼體中，所述殼體4上設有一凹槽8，所述振動片2與質量塊3固定后置于凹槽8內，且凹槽8的深度大于振動片2和質量塊3疊加后的厚度。

普通振動器中的壓電陶瓷片厚度為0.4mm，如果是單層結構，使其產生變形所需施加的電壓達400V，必須輔助升壓芯片，本實施例中的壓電陶瓷片21由多層單片層組成，每個單片層的厚度為40μm，將10片單層陶瓷片通過疊壓、共燒工藝制作而成，芯片所需施加的電壓為40V，從而大大降低了驅動電壓。