一种预应力梁压电振子的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微小机械与精密机械领域，具体涉及一种预应力梁压电振子。
【背景技术】
[0002]压电振子是一种由压电材料构成的致动器，在交变电压作用下可发生往复的弯曲变形。利用压电技术形成的致动器，广泛应用于微小机械与精密机械领域。传统的单悬臂梁压电振子，通过悬臂的一阶弯曲形成位移输出力，其运动比较简单，振动形式比较单一，存在输出力与输出位移较小、振幅和频率范围小的问题。
【发明内容】
[0003]为了解决目前压电振子存在的问题，提出了一种预应力梁压电振子，该压电振子包括主悬臂、副悬臂和基座，通过布置悬臂的位置产生预应力及预变形，在压电振子通电振动时，主悬臂的凹凸方向产生改变，副悬臂的凹凸方向与主悬臂一致，该压电振子与传统压电振子比较，具有共振频率范围大，振动时振幅大的优点。
[0004]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种预应力梁压电振子，包括弹性基板、压电陶瓷和基座，其特征在于:弹性基板为薄片型结构，所述弹性基板包括悬臂连接区、至少一个主悬臂和至少两个副悬臂即第一副悬臂与第二副悬臂，所述第一副悬臂和第二副悬臂尺寸相同且关于悬臂连接区中轴线对称布置，所述主悬臂与副悬臂交错布置在所述悬臂连接区的同侧；所述基座包括下基座和上基座，所述下基座中与前侧面垂直的上表面布置有沉槽，即主悬臂安装槽和副悬臂安装槽，所述副悬臂安装槽包括第一副悬臂安装槽和第二副悬臂安装槽，所述主悬臂安装槽和副悬臂安装槽与所述前侧面贯通且交错布置，所述第一副悬臂安装槽和第二副悬臂安装槽尺寸相同且关于下基座中轴线对称布置，所述第一副悬臂安装槽和第二副悬臂安装槽的间距与所述第一副悬臂和第二副悬臂的间距相等，所述副悬臂安装槽为矩形且宽度和所述副悬臂宽度相等，所述主悬臂安装槽为矩形且宽度与所述主悬臂宽度相等，所述副悬臂安装槽中与所述前侧面平行的侧面称为副悬臂定位面，所述主悬臂安装槽中与所述前侧面平行的侧面称为主悬臂定位面，所述主悬臂定位面和副悬臂定位面之间的距离不等于所述主悬臂和副悬臂的长度差，形成预应力及预变形；所述主悬臂布置在所述主悬臂安装槽内，主悬臂伸出末端面和主悬臂定位面配合，所述主悬臂的下表面和主悬臂安装槽的底面配合连接，所述副悬臂布置在副悬臂安装槽内，副悬臂伸出末端面和副悬臂定位面配合，所述副悬臂的下表面和副悬臂安装槽的底面配合连接；所述上基座为薄片型结构，所述上基座的上表面为矩形且其中第一组对边的间距大于所述弹性基板的宽度，所述上基座上表面第二组对边之一所在的侧面与下基座的前侧面对齐布置；所述压电陶瓷为薄片型结构，所述压电陶瓷布置在所述主悬臂表面上，或者布置在副悬臂表面上，或同时布置在所述主悬臂和副悬臂表面上，一片所述压电陶瓷与悬臂形成单晶片结构，或同时在悬臂的另一侧布置另一片压电陶瓷形成双晶片结构。
[0006]工作时，压电振子在交变电压的作用下发生往复弯曲变形，压电振子运动到上极限位置，电压正负变化后，在预应力和压电效应的共同作用下压电振子会运动到下极限位置，悬臂的凹凸方向发生改变，由于主悬臂和副悬臂的共同作用，压电振子的振幅增大，共振频率范围增大。
【附图说明】
[0007]图1是本发明一种预应力梁压电振子装配关系示意图。
[0008]图2是本发明悬臂未固定时的预应力梁压电振子轴测图。
[0009]图3是本发明一种预应力梁压电振子侧视图。
[0010]图4是本发明下基座的轴测图。
【具体实施方式】
[0011]参照图1、图2、图3和图4，本发明一种预应力梁压电振子包括弹性基板1、压电陶瓷2和基座3，其特征在于:
[0012]所述弹性基板I为薄片型结构，所述弹性基板I包括悬臂连接区13、至少一个主悬臂11和至少两个副悬臂12即第一副悬臂121与第二副悬臂122，所述第一副悬臂121和第二副悬臂122尺寸相同且关于悬臂连接区中轴线131对称布置，所述主悬臂11与副悬臂12交错布置在所述悬臂连接区13的同侧；所述基座3包括下基座31和上基座32，所述下基座31中与前侧面315垂直的上表面布置有沉槽，即主悬臂安装槽312和副悬臂安装槽311，所述副悬臂安装槽311包括第一副悬臂安装槽3111和第二副悬臂安装槽3112，所述主悬臂安装槽312和副悬臂安装槽311与所述前侧面315贯通且交错布置，所述第一副悬臂安装槽3111和第二副悬臂安装槽3112尺寸相同且关于下基座中轴线316对称布置，所述第一副悬臂安装槽3111和第二副悬臂安装槽3112的间距与所述第一副悬臂121和第二副悬臂122的间距相等，所述副悬臂安装槽311为矩形且宽度和所述副悬臂12宽度相等，所述主悬臂安装槽312为矩形且宽度与所述主悬臂11宽度相等，所述副悬臂安装槽311中与所述前侧面315平行的侧面称为副悬臂定位面314，所述主悬臂安装槽312中与所述前侧面315平行的侧面称为主悬臂定位面313，所述主悬臂定位面313和副悬臂定位面314之间的距离不等于所述主悬臂11和副悬臂12的长度差，形成预应力和预变形；所述主悬臂11焊接布置在所述主悬臂安装槽312内，主悬臂伸出末端面111和主悬臂定位面313配合，所述主悬臂11的下表面和主悬臂安装槽312的底面配合连接，所述副悬臂12焊接布置在副悬臂安装槽311内，副悬臂伸出末端面123和副悬臂定位面314配合，所述副悬臂12的下表面和副悬臂安装槽311的底面配合连接；所述上基座32为薄片型结构，所述上基座32的上表面为矩形且其中第一组对边的间距大于所述弹性基板I的宽度，所述上基座32上表面第二组对边之一所在的侧面与下基座31的前侧面315对齐布置；所述压电陶瓷2为薄片型结构，所述压电陶瓷2粘接布置在所述主悬臂11表面上。
【主权项】
1.一种预应力梁压电振子，包括弹性基板(I)、压电陶瓷(2)和基座(3)，其特征在于:所述弹性基板(I)为薄片型结构，所述弹性基板(I)包括悬臂连接区(13)、至少一个主悬臂(11)和至少两个副悬臂(12)即第一副悬臂(121)与第二副悬臂(122)，所述第一副悬臂(121)和第二副悬臂(122)尺寸相同且关于悬臂连接区中轴线(131)对称布置，所述主悬臂(11)与副悬臂(12)交错布置在所述悬臂连接区(13)的同侧；所述基座(3)包括下基座(31)和上基座(32)，所述下基座(31)中与前侧面(315)垂直的上表面布置有沉槽，即主悬臂安装槽(312)和副悬臂安装槽(311)，所述副悬臂安装槽(311)包括第一副悬臂安装槽(3111)和第二副悬臂安装槽(3112)，所述主悬臂安装槽(312)和副悬臂安装槽(311)与所述前侧面(315)贯通且交错布置，所述第一副悬臂安装槽(3111)和第二副悬臂安装槽(3112)尺寸相同且关于下基座中轴线(316)对称布置，所述第一副悬臂安装槽(3111)和第二副悬臂安装槽(3112)的间距与所述第一副悬臂(121)和第二副悬臂(122)的间距相等，所述副悬臂安装槽(311)为矩形且宽度和所述副悬臂(12)宽度相等，所述主悬臂安装槽(312)为矩形且宽度与所述主悬臂(11)宽度相等，所述副悬臂安装槽(311)中与所述前侧面(315)平行的侧面称为副悬臂定位面(314)，所述主悬臂安装槽(312)中与所述前侧面(315)平行的侧面称为主悬臂定位面(313)，所述主悬臂定位面(313)和副悬臂定位面(314)之间的距离不等于所述主悬臂(11)和副悬臂(12)的长度差；所述主悬臂(11)布置在所述主悬臂安装槽(312)内，主悬臂伸出末端面(111)和主悬臂定位面(313)配合，所述主悬臂(11)的下表面和主悬臂安装槽(312)的底面配合连接，所述副悬臂(12)布置在副悬臂安装槽(311)内，副悬臂伸出末端面(123)和副悬臂定位面(314)配合，所述副悬臂(12)的下表面和副悬臂安装槽(311)的底面配合连接；所述上基座(32)为薄片型结构，所述上基座(32)的上表面为矩形且其中第一组对边的间距大于所述弹性基板(I)的宽度，所述上基座(32)上表面第二组对边之一所在的侧面与下基座(31)的前侧面(315)对齐布置；所述压电陶瓷(2)为薄片型结构，所述压电陶瓷(2)布置在所述主悬臂(11)表面上。
2.根据权利要求1所述一种预应力梁压电振子，其特征在于:所述压电陶瓷(2)可以布置在所述主悬臂(11)表面上，或布置在所述第一副悬臂(121)和第二副悬臂(122)表面上，或同时布置在所述主悬臂(11)、第一副悬臂(121)和第二副悬臂(122)表面上。
3.根据权利要求1所述一种预应力梁压电振子，其特征在于:所述压电陶瓷(2)与主悬臂(11)的布置方式采用一片压电陶瓷(2)与主悬臂(11)粘接构成的单晶片结构，或同时在所述主悬臂(11)的第二面粘接第二片压电陶瓷(2)构成双晶片结构。
【专利摘要】本发明涉及一种预应力梁压电振子，包括：弹性基板、压电陶瓷和基座，弹性基板包括悬臂连接区、至少一个主悬臂和至少两个副悬臂即第一副悬臂与第二副悬臂，第一副悬臂和第二副悬臂尺寸相同且关于悬臂连接区中轴线对称布置，主悬臂和副悬臂交错布置在悬臂连接区的同侧，压电陶瓷布置在主悬臂表面上，基座包括下基座和上基座，下基座包括主悬臂安装槽和副悬臂安装槽，主悬臂布置在主悬臂安装槽内，副悬臂布置在副悬臂安装槽内，下基座和上基座相对应布置，本发明在微小机械与精密机械中有广泛的应用，相比于传统悬臂梁压电振子来说，振幅更大，共振频率范围更大。
【IPC分类】H02N2-00, H01L41-09
【公开号】CN104821737
【申请号】CN201510275295
【发明人】吴越, 王旭, 涂前进
【申请人】吉林大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月26日