压电双晶片式惯性压电马达的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种压电双晶片式惯性压电马达，属于压电马达技术领域。本实用新型的技术方案要点为：压电双晶片式惯性压电马达，包括基座、两个压电片和导轨，其中两个压电片相互平行设置于基座和导轨之间，压电片的一端通过胶体垂直固定于基座上，压电片的另一端通过胶体固定有导轨，该压电片为厚度方向或径向极化的压电片，导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。本实用新型制作成本较低，工艺简单，易于操作，结构稳定且多样，而且所制成的压电马达可由低电压驱动，更加安全且性能优良，在微纳操纵和控制领域有着广泛的应用前景。
【专利说明】
压电双晶片式惯性压电马达
技术领域
[0001]本实用新型属于压电元器件技术领域，具体涉及一种压电双晶片式惯性压电马达。
【背景技术】
[0002]随着纳米技术的发展，使得以纳米精度著称的压电马达应用日益广泛，它具有控制精度高、响应速度快和运行噪音低等优点，可在扫描探针显微镜(SPM)的扫描中作探针驱动，也可作为微纳米作业及定位系统的驱动元件，在高科技领域具有广泛的应用。压电马达的种类有很多种，但它们通常具有利用高压驱动、需要多个压电片和使用价格昂贵的压电管等缺点，因此限制了压电马达的大量普及，并制约了纳米科技的发展。在项目批准号为:11304082的国家自然科学基金“超快速扫描隧道显微镜的改进与应用”的支持下，本专利提出了一种新型压电双晶片式惯性压电马达。
【发明内容】
[0003]本实用新型解决的技术问题是提供了一种可由低电压驱动、更加安全且成本很低、性能优良的压电双晶片式惯性压电马达。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用如下技术方案，压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于包括基座、两个压电片和导轨，其中两个压电片相互平行设置于基座和导轨之间，压电片的一端通过胶体垂直固定于基座上，压电片的另一端通过胶体固定有导轨，该压电片为厚度方向或径向极化的压电片，导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。
[0005]进一步优选，所述压电片与基座和导轨的接触部位分别设有未涂电极部位。
[0006]本发明所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于包括基座、压电双晶片和导轨，其中压电双晶片由两个平行设置的底片及设置于两底片之间的两个压电片构成，两个压电片通过胶体垂直固定于两底片之间并且两个压电片相互平行，该压电片为厚度方向或径向极化的压电片，压电双晶片一端的底片固定于基座上，压电双晶片另一端的底片上固定有导轨，该导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。
[0007]进一步优选，所述压电片与两底片的接触部位分别设有未涂电极部位。
[0008]进一步优选，所述底片的材质为蓝宝石、钨、钛、不锈钢、玻璃或铝镁合金。
[0009]进一步优选，所述基座和导轨的材质均为蓝宝石、钨、钛、陶瓷或不锈钢。
[0010]进一步优选，所述胶体为环氧树脂胶、丙烯酸酯胶、α-氰基丙烯酸乙酯胶或氯丁橡胶。
[0011]进一步优选，所述压电马达的驱动信号为不对称的周期性信号。
[0012]进一步优选，所述压电马达的驱动信号为不对称的锯齿波。
[0013]本实用新型的工作原理为:当分别给两个压电片施加与其极化方向相同和相反的驱动信号时，两个压电片将分别发生伸长和收缩形变;如果将该两个压电片的两端通过底片或与导轨和基座固定在一起，那么该两个压电片将均不能自由地伸长或收缩，伸长的压电片将在收缩的压电片的拉力作用下被拉弯，收缩的压电片将在伸长的压电片的拉力作用下被顶弯，进而发生弯曲形变，因此在压电片上施加不对称的周期性锯齿波信号时，能够利用惯性力驱动位于导轨上的物体移动，实现与现有压电马达同样的功能。
[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:(I)借助于压电片较大的长度、厚度比，因此较小的驱动电压也能够使得压电片发生较明显的弯曲形变；(2)在锯齿波的作用下，只要压电片的形变速度发生较陡的改变，就像锯齿波信号斜率的陡变一样，即使压电片没有很大的形变量，也能够产生足够大的惯性力；(3)由于驱动信号为斜率不相等的锯齿波，因此当调换压电片正负电极上的驱动信号时，压电片驱动力的方向也将发生变化。结合以上三点，压电双晶片式惯性压电马达将能够在安全电压范围内工作，这样既避免了高压控制器的高成本，也避免了高压操作的危险性。而且，本实用新型用两个压电片替换了现有压电马达必须要用到的多个压电片或价格昂贵的压电管，将现在至少数千元压电马达的成本，降到了不足50元，极大的降低了压电马达的制作成本。总之，本实用新型易于制作，结构稳定且多样，在降低成本的同时节省材料，因此具有极大的开发应用前景。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的主视图；
[0016]图2是本实用新型实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的侧视图；
[0017]图3是本实用新型实施例1中压电双晶片式惯性压电马达的俯视图；
[0018]图4是本实用新型实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的主视图；
[0019]图5是本实用新型实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的侧视图；
[0020]图6是本实用新型实施例2中压电双晶片式惯性压电马达的俯视图；
[0021]图7是本实用新型实施例3中压电双晶片式惯性压电马达的主视图；
[0022]图8是本实用新型实施例3中压电双晶片式惯性压电马达的侧视图。
[0023]图中:1、导轨，2、压电片，3、胶体，4、基座，5、未涂电极部位。
【具体实施方式】
[0024]结合附图详细描述本实用新型的具体内容。制备压电双晶片式惯性压电马达的制作流程如下:
[0025](I)选取一定结构的压电片2，使其垂直立在基座4和导轨I之间；
[0026](2)在压电片2与不锈钢基座4和导轨I的接触面处涂上一定量合适硬度和强度的胶体3，如环氧树脂胶353ND;
[0027](3)将其烘干，即可得到压电双晶片式惯性压电马达。
[0028]该压电马达的驱动方式为在压电片上施加不对称的周期性锯齿波信号。
[0029]实施例1
[0030]两压电片最宽面完全粘接的压电双晶片制作的惯性压电马达，本实施例中压电陶瓷片最宽面两端各有Imm未涂电极部位5，基座和导轨均为不锈钢。
[0031]本实施例的压电双晶片式惯性压电马的达制作流程如下:
[0032](I)选取两压电陶瓷片最宽面完全粘接的压电双晶片，两压电陶瓷片的尺寸均为30*5*0.5mm且厚度方向极化，使其垂直立在不锈钢基座和导轨之间；
[0033](2)选用环氧树脂AB胶353ND，分别涂在压电双晶片与不锈钢基座和导轨的接触部位；
[0034](3)将其烘干，即可得到该压电双晶片式惯性压电马达。
[0035]实施例2
[0036]两个压电片两端固定在基座和导轨之间制作出的压电双晶片式惯性压电马达，本实施例中压电陶瓷片最宽面两端各有Imm未涂电极部位5，导轨和基座均为不锈钢。
[0037]本实施例的压电双晶片式惯性压电马达的制作流程如下:
[0038](I)准备好尺寸大小均为30*5*0.5mm且厚度方向极化的两片压电陶瓷片，其中压电陶瓷片的两最宽面已镀好电极且两端各有Imm未涂电极部位；
[0039](2)使这两个压电陶瓷片平行放置于不锈钢导轨与基座之间，两个压电陶瓷片分别与基座和导轨垂直设置，两个压电陶瓷片之间的距离为3mm;
[0040](3)选用环氧树脂AB胶353ND，分别涂在压电陶瓷片与不锈钢导轨和基座之间的接触部位；
[0041](4)将其烘干，即可得到压电双晶片式惯性压电马达。
[0042]本实施例的压电双晶片式惯性压电马达，所选压电陶瓷片最宽面两端各有Imm未涂电极部位，以达到绝缘的目的，两压电片之间可为任意距离，而且基座和导轨也可为多种形状，比如在导轨或基座的中部设有中心孔以用于贯穿电极线、通气体或固定其它需要的装置等，以满足特殊条件下的需求。
[0043]实施例3
[0044]两压电片两端用绝缘底片固定的压电双晶片制作出的惯性压电马达，本实施例中，压电陶瓷片两最宽面全部镀有电极，且两端用蓝宝石片固定，导轨和基座为不锈钢。
[0045]本实施例的压电双晶片式惯性压电马达的制备流程如下:
[0046](I)准备好压电陶瓷片两端用蓝宝石片固定的压电双晶片，其中压电陶瓷片尺寸大小为30*5*0.5mm，厚度方向极化，两最宽面全部镀有电极，两个压电陶瓷片垂直固定于蓝宝石片之间并且两压电陶瓷片相互平行设置，两个压电陶瓷片之间的距离为3mm;
[0047](2)将该压电双晶片放置于不锈钢导轨与基座之间；
[0048](3)选用环氧树脂AB胶353ND，将其分别涂在压电双晶片与不锈钢导轨和基座的接触部位；
[0049](4)将其烘干，即可得到该压电双晶片式惯性压电马达。
[0050]本实施例中，选取两压电片两端用绝缘底片固定的压电双晶片，即达到了绝缘的作用，又起到了固定的作用，整体结构美观实用。
[0051]以上实施例中的压电双晶片式惯性压电马达的驱动方式均为在压电片上施加不对称的周期性锯齿波信号。
[0052]以上显示和描述了本实用新型的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围。
【主权项】
1.压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于包括基座、两个压电片和导轨，其中两个压电片相互平行设置于基座和导轨之间，压电片的一端通过胶体垂直固定于基座上，压电片的另一端通过胶体固定有导轨，该压电片为厚度方向或径向极化的压电片，导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。2.根据权利要求1所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述压电片与基座和导轨的接触部位分别设有未涂电极部位。3.压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于包括基座、压电双晶片和导轨，其中压电双晶片由两个平行设置的底片及设置于两底片之间的两个压电片构成，两个压电片通过胶体垂直固定于两底片之间并且两个压电片相互平行，该压电片为厚度方向或径向极化的压电片，压电双晶片一端的底片固定于基座上，压电双晶片另一端的底片上固定有导轨，该导轨的凹槽方向与压电片的极化方向一致。4.根据权利要求3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述压电片与两底片的接触部位分别设有未涂电极部位。5.根据权利要求3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述底片的材质为蓝宝石、妈、钛、不锈钢、玻璃或招镁合金。6.根据权利要求1或3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述基座和导轨的材质均为蓝宝石、钨、钛、陶瓷或不锈钢。7.根据权利要求1或3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述胶体为环氧树脂胶、丙烯酸酯胶、氰基丙烯酸乙酯胶或氯丁橡胶。8.根据权利要求1或3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述压电马达的驱动信号为不对称的周期性信号。9.根据权利要求1或3所述的压电双晶片式惯性压电马达，其特征在于:所述压电马达的驱动信号为不对称的锯齿波。
【文档编号】H02N2/04GK205453551SQ201620209187
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】孙涵, 李全锋, 崔明焕, 付士林, 赵雯
【申请人】河南师范大学