专利名称：压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法
技术领域：
本发明涉及压电超声驱动技术领域。
背景技术：
压电超声驱动技术是一种利用压电陶瓷的逆压电效应，在弹性体中激励出超声频段内的振动，在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动，进而通过定子、转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动的技术。压电超声驱动器具有低速大转矩、无需变速机构、无电磁干扰、响应速度快和断电自锁等优点。压电金属复合梁的弯曲振动是压电超声驱动器普遍采用的一种振动模态，例如
公开日为2010年I月13日、公开号为CN101626203A、发明名称为“弯振模态梁式直线超声 电机振子”的专利申请，它首次提出了一种采用同型正交弯振模态实现双驱动足直线驱动的压电超声电机新构型，成功的避免了设计过程中的模态简并问题，具有结构简单、设计灵活、可系列化生产等优点；但是，该振子采用了两个极化方向相反的半片陶瓷片组合的形式实现弯曲振动的驱动，而半片陶瓷片的加工一般是通过整片陶瓷切割而成，对切割精度要求很高、加工难度较大。
发明内容
本发明为了解决现有驱动压电金属复合梁弯曲振动所采用的半片陶瓷片驱动方式所存在的加工难度大的问题，从而本发明提供了压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法。压电金属复合梁，包括两个端盖、两片压电陶瓷片和四个电极片，所述两片压电陶瓷片固定连接在两个端盖之间，每个端盖与其相邻的压电陶瓷片之间均设置有一个电极片；两片压电陶瓷片之间设置有两个电极片，所述的两个电极片位于同一平面上，且所述的两个电极片之间留有间隙；所述两片压电陶瓷片均沿厚度方向极化，且二者极化方向相反。驱动上述压电金属复合梁弯曲振动的方法为采用两相驱动信号驱动所述压电金属复合梁，将每个端盖和压电陶瓷片之间的电极片均与两相驱动信号的公共端连接，将两片压电陶瓷片之间的两片电极片分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有180度的相位差。本发明所述驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法与传统驱动方法的最大不同在于采用整片压电陶瓷片配合两个电极片的结构形式，施加时间上具有180度的相位差的交流驱动电压信号，驱动压电金属复合梁的弯曲振动。两片压电陶瓷片中间的两个电极片中间有一定的间隙，保证了两相驱动信号之间的绝缘，成功的避免了切分成半片压电陶瓷片所存在的对切割精度要求很高、加工难度较大等问题。本发明充分的简化了压电陶瓷的结构以及压电陶瓷的加工工艺，广泛适用于制作各种基于压电金属复合梁弯曲振动工作的压电驱动器。
图I是本发明所述的压电金属复合梁的剖视图；图2是图I所示压电金属复合梁的立体结构示意图；图3是图2所示压电金属复合梁去除一半后的立体结构示意图；图4是图I 所示的压电金属复合梁弯曲振动的振型示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图I至图3具体说明本实施方式所述的压电金属复合梁，包括两个端盖I、两片压电陶瓷片2和四个电极片3，所述两片压电陶瓷片2固定连接在两个端盖I之间，每个端盖I与其相邻的压电陶瓷片2之间均设置有一个电极片3 ;两片压电陶瓷片2之间设置有两个电极片3，所述的两个电极片3位于同一平面上，且所述的两个电极片3之间留有间隙参见图3所示；所述两片压电陶瓷片2均沿厚度方向极化，且二者极化方向相反。本实施方式所述的两片压电陶瓷片中间的两个电极片中间有一定的间隙，保证了两相驱动信号之间的绝缘，成功的避免了切分成半片压电陶瓷片所存在的对切割精度要求很高、加工难度较大等问题。
具体实施方式
二、结合图I至图4具体说明本实施方式，驱动具体实施方式
一所述的压电金属复合梁弯曲振动的方法为采用两相驱动信号驱动所述压电金属复合梁，将每个端盖I和压电陶瓷片2之间的电极片3均与两相驱动信号的公共端连接，将两片压电陶瓷片2之间的两片电极片3分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有180度的相位差。采用本实施方式所述的方法驱动压电金属复合梁，通过压电陶瓷片两侧交替的伸缩振动实现对压电金属复合梁弯曲振动的驱动，此时，所述压电金属复合梁完全的状态参见图4所示。本实施方式采用整片压电陶瓷片配合两个电极片的结构形式，施加时间上具有180度相位差的交流驱动电压信号，驱动压电金属复合梁的弯曲振动。
权利要求
1.压电金属复合梁，包括两个端盖(I)、两片压电陶瓷片(2)和四个电极片(3)，其特征在于所述两片压电陶瓷片(2)固定连接在两个端盖(I)之间，每个端盖(I)与其相邻的压电陶瓷片(2)之间均设置有一个电极片(3);两片压电陶瓷片(2)之间设置有两个电极片(3)，所述的两个电极片(3)位于同一平面上，且所述的两个电极片(3)之间留有间隙；所述两片压电陶瓷片(2)均沿厚度方向极化，且二者极化方向相反。
2.驱动权利要求I所述的压电金属复合梁弯曲振动的方法，其特征在于所述方法是采用两相驱动信号驱动所述压电金属复合梁，将每个端盖(I)和压电陶瓷片(2)之间的电极片(3)均与两相驱动信号的公共端连接，将两片压电陶瓷片(2)之间的两片电极片(3)分别与两相驱动信号的驱动端连接；所述两相驱动信号均是交流电压信号，并且所述两相驱动信号在时间上具有180度的相位差。
全文摘要
压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法，涉及压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法。为了解决采用半片陶瓷片驱动方式所存在加工难度大的问题。压电金属复合梁两片压电陶瓷片固定连接在两个端盖之间，每个端盖与其相邻压电陶瓷片之间均设置有一个电极片；两片压电陶瓷片之间设置有两个电极片位于同一平面上且之间留有间隙；两片压电陶瓷片均沿厚度方向极化且极化方向相反。驱动方法将每个端盖和压电陶瓷片之间的电极片均与两相驱动信号的公共端连接，将两片压电陶瓷片之间的两片电极片分别与两相驱动信号的驱动端连接；两相驱动信号均是交流电压信号且在时间上具有180度相位差。本发明应用到超声电机制作领域。
文档编号H02N2/04GK102868317SQ20121040107
公开日2013年1月9日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者刘英想, 杨小辉, 陈维山, 刘军考, 石胜君 申请人:哈尔滨工业大学