[發明專利]壓電雙晶片式慣性壓電馬達

在審

• 申請號: 201610155166.X
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105634326A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 李全鋒;孫涵;崔明煥;付士林;趙雯
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H02N2/04
• 分類號: H02N2/04
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于壓電元器件技術領域，具體涉及一種壓電雙晶片式慣性壓電馬達。

背景技術

隨著納米技術的發展，使得以納米精度著稱的壓電馬達應用日益廣泛，它具有控 制精度高、響應速度快和運行噪音低等優點，可在掃描探針顯微鏡（SPM）的掃描中作探針驅 動，也可作為微納米作業及定位系統的驅動元件，在高科技領域具有廣泛的應用。壓電馬達 的種類有很多種，但它們通常具有利用高壓驅動、需要多個壓電片和使用價格昂貴的壓電 管等缺點，因此限制了壓電馬達的大量普及，并制約了納米科技的發展。在項目批準號為： 11304082的國家自然科學基金“超快速掃描隧道顯微鏡的改進與應用”的支持下，本專利提 出了一種新型壓電雙晶片式慣性壓電馬達。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種可由低電壓驅動、更加安全且成本很低、性 能優良的壓電雙晶片式慣性壓電馬達。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，壓電雙晶片式慣性壓電馬達，其 特征在于包括基座、兩個壓電片和導軌，其中兩個壓電片相互平行設置于基座和導軌之間， 壓電片的一端通過膠體垂直固定于基座上，壓電片的另一端通過膠體固定有導軌，該壓電 片為厚度方向或徑向極化的壓電片，導軌的凹槽方向與壓電片的極化方向一致。

進一步優選，所述壓電片與基座和導軌的接觸部位分別設有未涂電極部位。

本發明所述的壓電雙晶片式慣性壓電馬達，其特征在于包括基座、壓電雙晶片和 導軌，其中壓電雙晶片由兩個平行設置的底片及設置于兩底片之間的兩個壓電片構成，兩 個壓電片通過膠體垂直固定于兩底片之間并且兩個壓電片相互平行，該壓電片為厚度方向 或徑向極化的壓電片，壓電雙晶片一端的底片固定于基座上，壓電雙晶片另一端的底片上 固定有導軌，該導軌的凹槽方向與壓電片的極化方向一致。

進一步優選，所述壓電片與兩底片的接觸部位分別設有未涂電極部位。

進一步優選，所述底片的材質為藍寶石、鎢、鈦、不銹鋼、玻璃或鋁鎂合金。

進一步優選，所述基座和導軌的材質均為藍寶石、鎢、鈦、陶瓷或不銹鋼。

進一步優選，所述膠體為環氧樹脂膠、丙烯酸酯膠、α-氰基丙烯酸乙酯膠或氯丁橡 膠。

進一步優選，所述壓電馬達的驅動信號為不對稱的周期性信號。

進一步優選，所述壓電馬達的驅動信號為不對稱的鋸齒波。

本發明的工作原理為：當分別給兩個壓電片施加與其極化方向相同和相反的驅動 信號時，兩個壓電片將分別發生伸長和收縮形變；如果將該兩個壓電片的兩端通過底片或 與導軌和基座固定在一起，那么該兩個壓電片將均不能自由地伸長或收縮，伸長的壓電片 將在收縮的壓電片的拉力作用下被拉彎，收縮的壓電片將在伸長的壓電片的拉力作用下被 頂彎，進而發生彎曲形變，因此在壓電片上施加不對稱的周期性鋸齒波信號時，能夠利用慣 性力驅動位于導軌上的物體移動，實現與現有壓電馬達同樣的功能。

本發明與現有技術相比具有以下優點：（1）借助于壓電片較大的長度、厚度比，因 此較小的驅動電壓也能夠使得壓電片發生較明顯的彎曲形變；（2）在鋸齒波的作用下，只要 壓電片的形變速度發生較陡的改變，就像鋸齒波信號斜率的陡變一樣，即使壓電片沒有很 大的形變量，也能夠產生足夠大的慣性力；（3）由于驅動信號為斜率不相等的鋸齒波，因此 當調換壓電片正負電極上的驅動信號時，壓電片驅動力的方向也將發生變化。結合以上三 點，壓電雙晶片式慣性壓電馬達將能夠在安全電壓范圍內工作，這樣既避免了高壓控制器 的高成本，也避免了高壓操作的危險性。而且，本發明用兩個壓電片替換了現有壓電馬達必 須要用到的多個壓電片或價格昂貴的壓電管，將現在至少數千元壓電馬達的成本，降到了 不足50元，極大的降低了壓電馬達的制作成本。總之，本發明易于制作，結構穩定且多樣，在 降低成本的同時節省材料，因此具有極大的開發應用前景。

附圖說明

圖1是本發明實施例1中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的主視圖；

圖2是本發明實施例1中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的側視圖；

圖3是本發明實施例1中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的俯視圖；

圖4是本發明實施例2中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的主視圖；

圖5是本發明實施例2中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的側視圖；

圖6是本發明實施例2中壓電雙晶片式慣性壓電馬達的俯視圖；