[發明專利]一種多層陶瓷共燒壓電驅動器、壓電馬達及其制備方法

有效

• 申請號: 202010095835.5
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111313747B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 董蜀湘;李占淼;高翔宇;辛旭東;楊繼昆;羅亮
• 申請（專利權）人: 北京大學;北京航天芯智匯物聯科技有限公司
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00;H02N2/02;H02N2/04;H02N2/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種壓電驅動器，為多層陶瓷共燒壓電驅動器，其特征在于，所述壓電驅動器為矩形結構，由（2×2）矩陣序構的四個致動基元構成；每個致動基元均為厚度型多層壓電陶瓷片疊層結構，每個致動基元中各陶瓷片疊層采用厚度方向頭對頭交替極化方式，電學上為并聯連接，每層陶瓷片的極化電極同時也是其驅動電壓的施加電極；四個致動基元中位于上層的兩個致動基元按從左到右的順序依次編號為1-A₁₁、1-A₁₂，位于下層的兩個致動基元按從左到右的順序依次編號為1-A₂₁和1-A₂₂，若致動基元1-A₁₁、1-A₂₂的驅動電場方向與致動基元1-A₁₂、1-A₂₁的驅動電場方向反平行，在壓電陶瓷片的d₃₃縱應變效應和d₃₁橫應變效應協同作用下，該矩形壓電驅動器將沿對角線i-i方向伸長或縮短，同時沿另一個對角線ii-ii方向縮短或伸長；或者，驅動電場只施加在一個對角線上的兩個致動基元上，也將造成該壓電驅動器沿對角線的不對稱應變；兩對角線上不對稱應變效應激發壓電驅動器產生面內d₃₄準切變模態振動；所述壓電驅動器的固定面在xy面，既可產生橫向切向位移δy，也能產生豎直方向位移δz。

2.一種壓電馬達，為d₃₄準切變模態非諧振式納米步進壓電馬達，包括權利要求1所述的壓電驅動器和固定基板、摩擦頭和摩擦片，其中所述壓電驅動器的底面固定在固定基板上，摩擦頭固定在壓電驅動器的上表面，摩擦頭和摩擦片彈性接觸；所述壓電驅動器帶動摩擦頭產生傾斜的、方向可控的周期性非諧振動和位移輸出，摩擦頭再通過摩擦力的作用推動與之摩擦接觸的摩擦片移動，從而使與摩擦片粘接的部件沿導軌產生直線運動。

3.如權利要求2所述的壓電馬達，其特征在于，所述壓電馬達包括權利要求1所述的壓電驅動器、摩擦頭、固定組件、滑動組件和預緊力組件，其中，所述固定組件包括固定基板和基座，所述滑動組件包括摩擦片、滑塊和導軌；所述壓電驅動器底面粘接在固定基板上，摩擦頭粘接在壓電驅動器上表面；摩擦片粘接在滑塊上，滑塊可沿導軌滑動；預緊力組件將固定基板與基座連接，同時，在預緊力組件提供的預緊力作用下所述摩擦頭與摩擦片彈性接觸。

4.如權利要求2所述的壓電馬達，其特征在于，所述摩擦頭為圓柱狀、球形或梯形結構；所述摩擦頭位于所述壓電驅動器上表面的中部區域和/或兩端區域，一個或多個摩擦頭與所述摩擦片有一個或多個接觸區域。

5.如權利要求2所述的壓電馬達，其特征在于，所述壓電驅動器的上表面與一薄板固定連接，一個或多個摩擦頭固定于該薄板上。

6.權利要求1所述壓電驅動器的制備方法，利用流延制片、印刷電極、疊片的方法將印刷有電極圖案的陶瓷片有序排列，然后利用低溫共燒法將它們燒結在一起，獲得多層陶瓷結構的所述壓電驅動器。