采用d15剪切模式的压电驱动器及精密微动台的制作方法与工艺

本发明涉及精密驱动技术领域，特别是指一种采用d15剪切模式的压电驱动器及包括该压电驱动器的精密微动台。

背景技术：
1998年，日本Kurosawa等人提出了一种高速、大推力V形直线超声电机，如图1所示，其压电驱动器包括两个结构对称的兰杰文振子6，两个兰杰文振子6同时做同向的伸缩运动时，形成对称模态，此时，在压电驱动器的驱动端上形成竖直方向的振动，如图2所示；两个兰杰文振子6同时做互为反向的伸缩运动时，形成反对称模态，此时，在压电驱动器的驱动端上形成水平方向的直线运动，如图3所示。压电驱动器的端面运动上由于这两种振动的作用形成在空间上为π/2的相位差，只要激发出这两种振动模态在端面上的时间响应具有π/2的相位差，就可以在压电驱动器的驱动端上形成椭圆运动轨迹。如果在压电驱动器和动子(如滑条)之间施加适当的预压力，使动子和压电驱动器的驱动端接触，通过摩擦力作用，压电驱动器的驱动端就可以驱动动子做直线运动。另一种压电驱动器如图4所示，四个正方形截面的柱形结构在端头被一个方锥形部分连接，每个方柱朝外的两个面上粘贴有压电陶瓷片7，用于激励方柱部分的弯曲振动。四个方柱由一个薄板8连接，用于支撑压电驱动器。压电驱动器在x方向与y方向具有相同的结构尺寸，理论上具有相同的动态特性。压电驱动器柱形部分在压电陶瓷片作用下可以产生形如图5所示的对称弯曲振动模态，和如图6所示的反对称弯曲振动模态。在这两个模态下，压电驱动器的驱动端9的振动不同：当以对称弯曲振动模态振动时，压电驱动器的驱动端9仅产生z方向的振动；当以反对称弯曲振动模态振动时，压电驱动器的驱动端9产生x方向的振动。若对称弯曲振动模态和反对称弯曲振动模态的振动同时进行，且具有π/2相位差，压电驱动器的驱动端9就能形成一个椭圆运动，这个椭圆运动可推动压在其上的动子沿x轴运动，若相位差为-π/2，动子沿x轴反向运动。由于压电驱动器在yz平面内具有与xz平面相同的结构，可以同样的激励方式实现动子沿y轴的正、负方向运动。因此，具有这种结构形式的压电驱动器可驱动动子实现两个自由度的直线运动。上述两种方案都存在以下缺点：(1)压电驱动器通过利用两种振动模态的共振来放大振幅获取轨迹椭圆，共振的方式会使得压电驱动器的尺寸变大，并且尺寸稍小时，振动的频率非常大，实现比较困难；(2)第一种压电驱动器采用d31模式变形，第二种压电驱动器采用d33模式变形，两种模式变形的变形量小，压电驱动器输出力低。

技术实现要素：
本发明提供一种采用d15剪切模式的压电驱动器及包括该压电驱动器的精密微动台，该压电驱动器具有尺寸小；变形量大，输出力高的优点。为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：一种采用d15剪切模式的压电驱动器，包括压电陶瓷主体，所述压电陶瓷主体包括基板和位于所述基板上并可以产生d15剪切模式变形的第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁，所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁竖向设置并沿所述基板长度方向排布；所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的顶端连接有用于与动子连接的第一柔性倒V形架，所述第一柔性倒V形架将所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的d15剪切模式变形转换成椭圆运动轨迹。进一步的，所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的形状均为柱形长方体，其极化方向相同，均为竖直方向或水平方向；所述第一压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：在与所述基板的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面连接有第一驱动信号，另一个侧面接地；所述第二压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：在与所述第一压电陶瓷悬臂梁相同的两个侧面上对应分别连接有第二驱动信号和接地。进一步的，所述第一驱动信号和第二驱动信号均为正弦信号且相位差为π/2。进一步的，所述压电陶瓷主体还包括与所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁材质、结构和极化方向完全相同的第三压电陶瓷悬臂梁和第四压电陶瓷悬臂梁，所述第一压电陶瓷悬臂梁、第二压电陶瓷悬臂梁、第三压电陶瓷悬臂梁和第四压电陶瓷悬臂梁呈矩形排布，所述第三压电陶瓷悬臂梁和第四压电陶瓷悬臂梁的顶端连接有第二柔性倒V形架，所述第二柔性倒V形架与所述第一柔性倒V形架的材质和结构完全相同。进一步的，所述第三压电陶瓷悬臂梁、第四压电陶瓷悬臂梁与所述第一压电陶瓷悬臂梁、第二压电陶瓷悬臂梁的加电方式相反。进一步的，所述第一柔性倒V形架和第二柔性倒V形架的上端连接在一起成一体结构；所述第一压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：在与所述基板的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面连接有第一驱动信号，在与所述基板的宽度方向垂直的两个侧面中，一个侧面连接有第四驱动信号，其他侧面接地；所述第二压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第二驱动信号，与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第四驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第四驱动信号，其他侧面接地；所述第三压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第一驱动信号，与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第四驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第三驱动信号，其他侧面接地；所述第四压电陶瓷悬臂梁的加电方式为：与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第二驱动信号，与所述第一压电陶瓷悬臂梁连接有第四驱动信号的侧面方向相同的侧面连接有第三驱动信号，其他侧面接地。进一步的，所述第一驱动信号和第二驱动信号均为正弦信号且相位差为π/2；所述第三驱动信号和第四驱动信号均为正弦信号且相位差为π/2；在同一时间内只能导通所述第一驱动信号和第二驱动信号或者所述第三驱动信号和第四驱动信号。进一步的，所述第一柔性倒V形架包括第一支撑脚、第二支撑脚和连接所述第一支撑脚和第二支撑脚的驱动端面，所述第一支撑脚的底端与所述第一压电陶瓷悬臂梁的顶端连接，所述第二支撑脚的底端与所述第二压电陶瓷悬臂梁的顶端连接，所述驱动端面上设置有用于与动子连接的触点。进一步的，所述触点的数量为1个，位于所述驱动端面的顶端，其形状为半球形或长条形；或者，所述触点的数量为2个，所述驱动端面顶端设置有凹槽，两个触点分别位于所述凹槽的两边，所述触点的形状为半球形或长条形。进一步的，所述压电陶瓷主体通过将整块压电陶瓷块极化后切割制得，所述触点的材料为结构陶瓷，所述第一柔性倒V形架的材料为金属材料，所述第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁通过环氧胶与所述第一柔性倒V形架连接，所述第三压电陶瓷悬臂梁和第四压电陶瓷悬臂梁通过环氧胶与所述第二柔性倒V形架连接。一种精密微动台，包括上述采用d15剪切模式的压电驱动器以及与该压电驱动器连接的动子。本发明具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器利用第一柔性倒V形架将第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的d15剪切模式变形转换成两个正交方向的变形来获得轨迹椭圆，不需要共振即可获得很大的椭圆，压电驱动器尺寸小；本发明的压电驱动器采用d15剪切模式，由于压电常数d15通常是d33的两倍，是d31的四倍，所以相对而言，同种情况下压电陶瓷具有更大的变形，压电驱动器具有更高的输出力；故本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器具有尺寸小；变形量大，输出力高的优点。同时，申请人发现本发明还具有以下优点：(1)本发明的压电驱动器不需要共振即可获得轨迹椭圆，可在一定频率范围内任意频率点工作且工作频率可调，避免了压电驱动器只能在共振频率附近工作的局限性，消除了共振频率温度漂移对压电驱动器性能的影响；(2)本发明的压电陶瓷主体包括基板和位于基板上的第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁，工作时，只有第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁振动变形，基板不变形，并且第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的振动变形不受基板的影响，因此可以直接通过固定基板来固定该压电驱动器，固定方法多样而且简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；(3)本发明的压电驱动器结构简单，加工工艺简便，第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的材质全部为压电陶瓷，不用额外粘贴压电陶瓷片，可以以较简单的工艺做到完全一致，并且第一压电陶瓷悬臂梁和第二压电陶瓷悬臂梁的变形为剪切变形，变形稳定性好；故本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器还具有工作频率范围宽，共振频率温度漂移不会对压电驱动器的性能产生影响；加持固定简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；结构简单，工艺简便，稳定性高的优点。附图说明图1为现有技术中的第一种压电驱动器的结构示意图；图2为现有技术中的第一种压电驱动器的对称模态示意图；图3为现有技术中的第一种压电驱动器的反对称模态示意图；图4为现有技术中的第二种压电驱动器的结构示意图；图5为现有技术中的第二种压电驱动器的对称弯曲振动模态示意图；图6为现有技术中的第二种压电驱动器的反对称弯曲振动模态示意图；图7为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的结构示意图；图8为本发明中的压电陶瓷主体的结构示意图；图9为本发明中的第一柔性倒V形架的第一种结构示意图；图10为本发明中的第一柔性倒V形架的第二种结构示意图；图11为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的工作状态示意图；图12为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的工作状态分解示意图；图13为本发明中的第一驱动信号和第二驱动信号的波形图；图14为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的第一种极化方式和加电方式示意图；图15为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的第二种极化方式和加电方式示意图；图16为本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器的变形示意图；图17为本发明中的第一柔性倒V形架的第一种结构的简化图；图18为本发明中的第一柔性倒V形架的第二种结构的简化图；图19为本发明的第一种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的结构示意图；图20为本发明的第一种改进的压电陶瓷主体的结构示意图；图21为本发明的第一种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的工作状态分解示意图；图22为本发明的第二种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的结构示意图；图23为本发明的第二种改进的压电陶瓷主体的结构示意图；图24为本发明的第二种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的加电方式示意图；图25为本发明中的第三驱动信号和第四驱动信号的波形图；图26为本发明的第二种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的第一种工作状态示意图；图27为本发明的第二种改进的采用d15剪切模式的压电驱动器的第二种工作状态示意图。具体实施方式为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。一方面，本发明提供一种采用d15剪切模式的压电驱动器，如图7至图15所示，包括压电陶瓷主体1，压电陶瓷主体1包括基板11和位于基板11上并可以产生d15剪切模式变形的第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13竖向设置并沿基板11长度方向排布；第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的顶端连接有用于与动子4连接的第一柔性倒V形架2，第一柔性倒V形架2将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的d15剪切模式变形转换成椭圆运动轨迹。工作过程中，将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13极化和加电，可以使得第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13在水平方向上产生微米级振动变形，第一柔性倒V形架2将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13在水平方向上产生的振动转换成椭圆轨迹运动。当给压电驱动器一个向上的预紧力使得压电驱动器与动子4发生接触，第一柔性倒V形架2的椭圆运动所形成的摩擦力推动动子4运动。与现有技术相比，本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器利用第一柔性倒V形架2将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的d15剪切模式变形转换成两个正交方向的变形来获得轨迹椭圆，不需要共振即可获得很大的椭圆，压电驱动器尺寸小；本发明的压电驱动器采用d15剪切模式，由于压电常数d15通常是d33的两倍，是d31的四倍，所以相对而言，同种情况下压电陶瓷具有更大的变形，压电驱动器具有更高的输出力；故本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器具有尺寸小；变形量大，输出力高的优点。同时，申请人发现本发明还具有以下优点：(1)本发明的压电驱动器不需要共振即可获得轨迹椭圆，可在一定频率范围内任意频率点工作且工作频率可调，避免了压电驱动器只能在共振频率附近工作的局限性，消除了共振频率温度漂移对压电驱动器性能的影响；(2)本发明的压电陶瓷主体1包括基板11和位于基板11上的第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13，工作时，只有第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13振动变形，基板11不变形，并且第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的振动变形不受基板11的影响，因此可以直接通过固定基板11来固定该压电驱动器，固定方法多样而且简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；(3)本发明的压电驱动器结构简单，加工工艺简便，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的材质全部为压电陶瓷，不用额外粘贴压电陶瓷片，可以以较简单的工艺做到完全一致，并且第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的变形为剪切变形，变形稳定性好；故本发明的采用d15剪切模式的压电驱动器还具有工作频率范围宽，共振频率温度漂移不会对压电驱动器的性能产生影响；加持固定简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；结构简单，工艺简便，稳定性高的优点。本发明的第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的d15剪切模式变形与第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的形状、极化方式和加电方式有关，可以选用能够产生d15剪切模式变形的各种形状、极化方式和加电方式的组合，优选的，如图14和图15所示，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的形状均为柱形长方体，其极化方向相同，均为竖直方向或水平方向(图中箭头方向)；第一压电陶瓷悬臂梁12的加电方式为：在与基板11的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面连接有第一驱动信号(图中为A1(t))，另一个侧面接地；第二压电陶瓷悬臂梁13的加电方式为：在与第一压电陶瓷悬臂梁12相同的两个侧面上对应分别连接有第二驱动信号(图中为B1(t))和接地；上述连接有驱动信号和接地的侧面上均设置有电极，优选的，电极是涂在侧面上的，下文中连接有驱动信号和接地的侧面上也设置有电极。第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的形状均为柱形长方体，其极化方向均为竖直方向或水平方向，这样的电陶瓷悬臂梁结构简单，加工方便；竖直方向极化时，如图14所示，E1＝0,E2≠0,E3＝0S4＝d15·E2，图中箭头所示为极化方向，加电后在工作平面(即椭圆轨迹平面)内获得相当大的轨迹椭圆，但在非工作平面内影响较大；相对而言，水平方向极化时，E1≠0,E2＝0,E3＝0S5＝d15·E1，S4＝d15·E2，图中箭头所示为极化方向，加电后在工作平面内获得轨迹椭圆稍小，但是在非工作平面内的影响非常小，可以根据需要选择其中的任意一种极化方式。与上述第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的形状和极化方式对应的，第一驱动信号和第二驱动信号可以均为正弦信号且相位差为π/2，下面具体说明轨迹椭圆的产生过程，如图12和图13所示：取第一柔性倒V形架上的Q点来分析它是如何产生椭圆运动的，压电驱动器的第一压电陶瓷悬臂梁12在与基板11的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面(图中为左侧面)连接有第一驱动信号(图中为A1(t))，另一个侧面(图中为右侧面)接地，第二压电陶瓷悬臂梁13在与第一压电陶瓷悬臂梁12相同的两个侧面上对应分别连接有第二驱动信号和接地(图中为左侧面连接B1(t)，右侧面接地)，其中，驱动信号A1(t)和B1(t)如图13所示；根据压电材料的逆压电效应，当驱动信号A1(t)和B1(t)处于图13中的①时，A1(t)和B1(t)都为正，此时第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13都发生向左的剪切变形，压电驱动器向左发生变形，此时Q点在椭圆的最左端，如图12中的①；当驱动信号A1(t)和B1(t)处于图13中的②时，A1(t)为负，B1(t)为正，此时第一压电陶瓷悬臂梁12发生向右的剪切变形，第二压电陶瓷悬臂梁13发生向左的剪切变形，压电驱动器中的第一柔性倒V形架2受到第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13向中间的挤压而向上变形，此时Q点在椭圆的最上端如图12中的②；当驱动信号A1(t)和B1(t)处于图13中的③时，A1(t)和B1(t)都为负，此时第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13都发生向右的剪切变形，压电驱动器向右变形，此时第Q点在椭圆的最右端，如图12中的③；当驱动信号A1(t)和B1(t)处于图13中的④时，A1(t)为正，B1(t)为负，此时第一压电陶瓷悬臂梁12发生向左的剪切变形，第二压电陶瓷悬臂梁13发生向右的剪切变形，压电驱动器中的第一柔性倒V形架2受到第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13向两侧的拉伸而向下变形，此时Q点在椭圆的最下端，如图12中的④；当驱动信号A1(t)和B1(t)以图13中①②③④方式周期性连续变化时，Q点将产生图12中①②③④的连续变形，从而形成Q点的椭圆运动轨迹，当给压电驱动器施加一个适当的预紧力使得第一柔性倒V形架2与动子4始终接触产生摩擦力时，该压电驱动器将可以输出连续的位移。作为本发明的一种改进，如图19和图20所示，压电陶瓷主体1还包括与第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13材质、结构和极化方向完全相同的第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15，第一压电陶瓷悬臂梁12、第二压电陶瓷悬臂梁13、第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15呈矩形排布，第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15的顶端连接有第二柔性倒V形架3，第二柔性倒V形架3与第一柔性倒V形架2的材质和结构完全相同。增加了第二柔性倒V形架3，第二柔性倒V形架3的触点与第一柔性倒V形架2的触点相互配合，可以增大压电驱动器的输出力；并且两组触点对称运动可以使压电驱动器输出连续平滑的位移运动。相对应的，如图21所示，第三压电陶瓷悬臂梁14、第四压电陶瓷悬臂梁15与第一压电陶瓷悬臂梁12、第二压电陶瓷悬臂梁13的加电方式相反。具体的，第一压电陶瓷悬臂梁12在与基板11的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面(图中为左侧面)连接有第一驱动信号(图中为A1(t))，另一个侧面(图中为右侧面)接地，第二压电陶瓷悬臂梁13在与第一压电陶瓷悬臂梁12相同的两个侧面上对应分别连接有第二驱动信号和接地(图中为左侧面连接B1(t)，右侧面接地)，第三压电陶瓷悬臂梁14、第四压电陶瓷悬臂梁15与第一压电陶瓷悬臂梁12、第二压电陶瓷悬臂梁13的加电方式相反(图中第三压电陶瓷悬臂梁14的左侧面接地，右侧面连接A1(t)，第四压电陶瓷悬臂梁15的左侧面接地，右侧面连接B1(t))，其中，驱动信号A1(t)和B1(t)如图13所示；下面具体说明轨迹椭圆的产生过程，为了清楚地说明工作原理，将图19画成展开图形式，如图21所示：取第一柔性倒V形架的触点上的Q1点，第二柔性倒V形架的触点上的Q2点来分析它们是如何产生椭圆运动的，根据压电材料的逆压电效应，当驱动信号A1(t)与B1(t)处于图13中的①时，驱动信号A1(t)与B1(t)都为正，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13都发生向左的剪切变形，Q1点向左运动，此时Q1点位于椭圆的最左端，第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15都发生向右的剪切变形，Q2点向右运动，此时Q2点位于椭圆的最右端，如图21中的①；当驱动信号A1(t)与B1(t)处于图13中的②时，A1(t)为负，B1(t)为正，此时第一压电陶瓷悬臂梁12发生向右的剪切变形，第二压电陶瓷悬臂梁13发生向左的剪切变形，Q1点向上变形，此时Q1点位于椭圆的最上端，第三压电陶瓷悬臂梁14发生向左的剪切变形，第四压电陶瓷悬臂梁15发生向右的剪切变形，Q2点向上变形，此时Q2点位于椭圆的最上端，如图21中的②；当驱动信号A1(t)与B1(t)处于图13中的③时，驱动信号A1(t)与B1(t)都为负，此时第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13都发生向右的剪切变形，Q1点向右运动，此时Q1点位于椭圆的最右端，第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15都发生向左的剪切变形，Q2点向左运动，此时Q2点位于椭圆的最左端，如图21中的③；当驱动信号A1(t)与B1(t)处于图13中的④时，A1(t)为正，B1(t)为负，此时第一压电陶瓷悬臂梁12发生向左的剪切变形，第二压电陶瓷悬臂梁13发生向右的剪切变形，Q1点向下变形，此时Q1点位于椭圆的最下端，第三压电陶瓷悬臂梁14发生向右的剪切变形，第四压电陶瓷悬臂梁15发生向左的剪切变形，Q2点向下变形，此时Q2点位于椭圆的最下端，如图21中的④；当驱动信号A1(t)与B1(t)以图13中①②③④方式周期性连续变化时，Q1点和Q2点将产生图21中①②③④的连续变形，从而形成两组触点的椭圆运动轨迹，由于两组触点形成的椭圆为对称的椭圆，当给压电驱动器施加一个适当的预紧力使得触点与动子4始终接触产生摩擦力时，该压电驱动器将可以输出连续的位移。作为本发明的另一种改进，如图22至图27所示，第一柔性倒V形架2和第二柔性倒V形架3的驱动端面连接在一起成一体结构；第一压电陶瓷悬臂梁12的加电方式为：在与基板11的长度方向垂直的两个侧面中，一个侧面(图中为左侧面)连接有第一驱动信号(图中为A1(t))，在与基板11的宽度方向垂直的两个侧面中，一个侧面(图中为后侧面)连接有第四驱动信号(图中为B2(t))，其他侧面接地；第二压电陶瓷悬臂梁13的加电方式为：在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面(图中为左侧面)连接有第二驱动信号(图中为B1(t))，在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第四驱动信号的侧面方向相同的侧面(图中为后侧面)连接有第四驱动信号(图中为B2(t))，其他侧面接地；第三压电陶瓷悬臂梁14的加电方式为：在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面(图中为左侧面)连接有第一驱动信号(图中为A1(t))，在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第四驱动信号的侧面(图中为后侧面)方向相同的侧面连接有第三驱动信号(图中为B1(t))，其他侧面接地；第四压电陶瓷悬臂梁15的加电方式为：在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第一驱动信号的侧面方向相同的侧面(图中为左侧面)连接有第二驱动信号(图中为B1(t))，在与第一压电陶瓷悬臂梁12连接有第四驱动信号的侧面(图中为后侧面)方向相同的侧面连接有第三驱动信号(图中为B1(t))，其他侧面接地；上述压电驱动器中，基板11可以为长方形或正方形，为正方形时，任选一个方向当做长度方向。上述压电驱动器是一个二自由度压电驱动器，触点可以在YZ平面内运动，触点在YZ平面内运动分为两种状态，一种是触点在YZ平面内沿Y轴运动，对应的就是图27所示的状态，另一种是触点在YZ平面内沿Z轴运动，对应的就是图26所示的状态，触点每次运动时只能选择图26或图27中的一种状态，另外一种状态处于停止状态，要想使触点从YZ平面内的一点运动到另一点，可以通过切换图26和图27两种状态来实现，状态的切换靠驱动信号A1(t)，B1(t)和A2(t)，B2(t)的通断来实现；该压电驱动器的优点在于只用一个压电驱动器就可以实现一个二维的运动，完全对称的结构避免了温度等外界因素对压电驱动器性能的影响，并且四个压电陶瓷悬臂梁同时工作可以增大压电驱动器的输出力。对应的，如图13和图25所示，第一驱动信号和第二驱动信号均为正弦信号且相位差为π/2；第三驱动信号和第四驱动信号均为正弦信号且相位差为π/2；在同一时间内只能导通所述第一驱动信号和第二驱动信号或者所述第三驱动信号和第四驱动信号，轨迹椭圆的产生过程与本发明的第一种改进一致，不再赘述。第一柔性倒V形架2将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的d15剪切模式变形转换成椭圆运动轨迹，其结构有多种，优选的，如图9和图10所示，包括第一支撑脚21、第二支撑脚22和连接第一支撑脚21和第二支撑脚22的驱动端面23，第一支撑脚21的底端与第一压电陶瓷悬臂梁12的顶端连接，第二支撑脚22的底端与第二压电陶瓷悬臂梁13的顶端连接，驱动端面23上设置有用于与动子4连接的触点24。这种结构的第一柔性倒V形架2结构简单，加工方便。触点24的结构和数量有多种组合方式，例如触点24的数量为1个，该触点241位于驱动端面23的顶端，其形状为半球形或长条形，如图10所示；或者，触点24的数量为2个，驱动端面23顶端设置有凹槽25，两个触点242和243分别位于凹槽25的两边，触点24的形状为半球形或长条形，如图9所示。触点24的数量为1个时，输出力大，触点24的数量为2个时，工作效率高，因此可以根据实际需要任意选择两种方案中的一种，下面进行具体推导：由于第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的竖直方向和水平方向的极化方式和加电方式产生椭圆运动的分析方法类似，这里取竖直方向的极化方式，即S4＝d15·E2，并且第一驱动信号和第二驱动信号如图13所示；触点24的数量为2个时，如图16和17所示，取第一柔性倒V形架2上的触点242上的P点和触点243上的Q点来分析它是如何产生椭圆运动的：其中令则有y1(t)＝Asinωt；同理可得y2(t)＝Acosωt；基于d15的压电驱动器中压电陶瓷发生剪切变形时，会使第一柔性倒V形架2发生弹性变形，下面为了分析方便，假设第一柔性倒V形架2中的两根杆是通过机械铰链连接的，当第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13发生剪切变形时，第一柔性倒V形架2上的两根连杆只是发生位置的变化，并不发生变形，由于只是要对第一柔性倒V形架2的结构尺寸对触点轨迹椭圆的影响进行定性分析，这样假设不影响结果，简化后的第一柔性倒V形架2如图17所示，其中，PA＝QC＝a,AC＝b，MA＝MC，PQ＝c；分析可以得到P点的轨迹坐标：P点的轨迹:同理Q点的轨迹：由于第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的尺寸、加电与极化条件都不变，所以第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的剪切变形量是一定的，导致P点和Q点X轴方向的位移量是不变的，即P点和Q点轨迹椭圆的长轴不变；分析可以知道，当b，c不变，a增大时，P点和Q点轨迹椭圆的短轴减小；当a，c不变，b增大时，P点和Q点轨迹椭圆的短轴增大；当a，b不变，c增大时，P点和Q点轨迹椭圆的短轴变小；因此，图17中等腰梯形底边对应的顶角越大，并且P点和Q点之间的距离越小，P点和Q点轨迹椭圆的短轴越大；故该压电驱动器P点和Q点轨迹椭圆的长轴只与第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的剪切变形有关，短轴只与第一柔性倒V形架2的尺寸有关，因此可以非常容易地通过结构设计获取理想的电机输出力和输出速度。触点24的数量为1个时，如图16和18所示，取第一柔性倒V形架2上的触点241上的P点来分析它是如何产生椭圆运动的：其中令则有y1(t)＝Asinωt；同理可得y2(t)＝Acosωt；基于d15的压电驱动器中压电陶瓷发生剪切变形时，会使第一柔性倒V形架2发生弹性变形，下面为了分析方便，假设第一柔性倒V形架2中的两根杆是通过机械铰链连接的，当压电陶瓷发生剪切变形时，第一柔性倒V形架2上的两根连杆只是发生位置的变化，并不发生变形，由于只是针对第一柔性倒V形架2的结构尺寸对P点轨迹椭圆的影响进行定性分析，这样假设不影响结果，简化后的第一柔性倒V形架2如图18所示，其中，PA＝PC＝a,AC＝b，BA＝BC；分析可以得到P点的轨迹坐标：P点的轨迹:由于第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的尺寸、加电与极化条件都不变，所以第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的剪切变形量是一定的，导致P点X轴方向的位移量是不变的，即P点轨迹椭圆的长轴不变；分析可以知道，当b不变随着a的增加椭圆短轴变小；a不变随b的增加椭圆的短轴变大，即将第一柔性倒V形架看成一个等腰三角形，则等腰三角形底边上的顶角越大，P点轨迹椭圆的短轴越大；故该压电驱动器触点轨迹椭圆的长轴只与第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的剪切变形有关，短轴只与第一柔性倒V形架2的尺寸有关，因此可以非常容易地通过结构设计获取理想的电机输出力和输出速度。通过软件仿真分析可以发现单触点驱动相对双触点驱动具有更大的输出力，但是单触点的效率比双触点低，因此可以根据实际需要任意选择两种方案中的一种。上述压电陶瓷驱动器中，触点24的材料可以为耐磨的氧化铝或氧化锆等结构陶瓷，第一柔性倒V形架2的材料可以为铜、不锈钢、钛合金等金属材料，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13通过环氧胶与第一柔性倒V形架2连接，第三压电陶瓷悬臂梁14和第四压电陶瓷悬臂梁15通过环氧胶与第二柔性倒V形架3连接。另一方面，本发明提供一种精密微动台，包括上述采用d15剪切模式的压电驱动器以及与该压电驱动器连接的动子。与现有技术相比，本发明的精密微动台中的采用d15剪切模式的压电驱动器利用第一柔性倒V形架2将第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的d15剪切模式变形转换成轨迹椭圆，不需要共振即可获得很大的椭圆，压电驱动器尺寸小，致使精密微动台的尺寸小；本发明的压电驱动器采用d15剪切模式，由于压电常数d15通常是d33的两倍，是d31的四倍，所以相对而言，同种情况下压电陶瓷具有更大的变形，压电驱动器具有更高的输出力，致使精密微动台具有更高的输出力；故本发明的精密微动台具有尺寸小；变形量大，输出力高的优点。同时，申请人发现本发明还具有以下优点：(1)本发明的压电驱动器不需要共振即可获得轨迹椭圆，可在一定频率范围内任意频率点工作且工作频率可调，避免了压电驱动器只能在共振频率附近工作的局限性，消除了共振频率温度漂移对压电驱动器性能的影响；(2)本发明的压电陶瓷主体1包括基板11和位于基板11上的第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13，工作时，只有第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13振动变形，基板11不变形，并且第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的振动变形不受基板11的影响，因此可以直接通过固定基板11来固定该压电驱动器，固定方法多样而且简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；(3)本发明的压电驱动器结构简单，加工工艺简便，第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的材质全部为压电陶瓷，不用额外粘贴压电陶瓷片，可以以较简单的工艺做到完全一致，并且第一压电陶瓷悬臂梁12和第二压电陶瓷悬臂梁13的变形为剪切变形，变形稳定性好；故本发明的精密微动台还具有工作频率范围宽，共振频率温度漂移不会对压电驱动器的性能产生影响；加持固定简单，加持固定方式不会对压电驱动器的性能产生影响；结构简单，工艺简便，稳定性高的优点。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。