压电致动器的制作方法

本发明涉及微驱动，具体而言，涉及一种压电致动器。

背景技术：

1、现有技术中的闭环压电致动器，均是以应变片作为闭环传感器作为反馈信号，虽然应变片具有分辨率高、体积小巧紧凑、接线简便、成本低等优点，但是，在压电致动器的应用中，应变片并非直接测量致动器的实际位移输出，而是测量致动器内部压电陶瓷的局部变形，通过后期电路运算去对应致动器的实际输出位移，这样，会产生信号误差。例如，申请号为201310586696.6的专利申请公开了一种闭环控制的封装型压电陶瓷致动器及电阻应变片固定方法，在该申请的闭环控制的封装型压电陶瓷致动器中，通过应变片检测局部变形量来表征实际位移，实际测试精度在总行程的千分之一左右，精度等级低，且应变片不耐湿热、抗干扰能力弱，带应变片的闭环致动器不适用于湿热工况、强电磁干扰工况。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种压电致动器，以解决现有技术中的压电致动器实际位移测量误差较大的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种压电致动器，包括：外壳，限定出一端开口一端封闭的容置腔；压电组件，设置于容置腔内，压电组件的第一端固定于容置腔的封闭端，压电组件被配置为能够沿自身轴向变形；输出构件，固定于压电组件的第二端，以使输出构件产生位移；位移检测组件，位于容置腔内，位移检测组件包括可动构件和检测构件，输出构件的一端伸出开口，输出构件的另一端设有可动构件，可动构件跟随输出构件位移，检测构件用于将可动构件的机械位移转化为电信号输出。

3、进一步地，可动构件包括铁芯，检测构件包括：初级线圈，被配置为能够通入交流电并激励铁芯产生磁场； 两个次级线圈，两个次级线圈分别位于初级线圈沿轴向的两侧，各次级线圈根据铁芯的移动产生感应电压，且两个次级线圈反串相接，以输出差分电压。

4、进一步地，压电组件为具有通孔的筒状结构，部分输出构件位于通孔内；压电致动器还包括位于容置腔内的支撑筒，压电组件的第二端通过支撑筒固定于容置腔的封闭端，检测构件连接于支撑筒的外周，铁芯在支撑筒内移动。

5、进一步地，检测构件连接于压电组件的外周，压电组件为具有通孔的筒状结构，部分输出构件位于通孔内，铁芯在通孔内可移动地设置。

6、进一步地，检测构件连接于压电组件的外周，铁芯为中空结构且可移动地设置于检测构件的外周。

7、进一步地，输出构件的输出位移s满足公式：

8、；

9、其中，k0、k1、k2、k3为通过实验标定确定的系数；

10、eout为输出的差分电压；

11、e0为输入初级线圈的激励电压。

12、进一步地，当压电致动器还包括位于容置腔内的支撑筒，检测构件连接于支撑筒的外周时，输出构件的输出位移s满足公式：

13、；

14、其中，k为线性系数；

15、为输出的差分电压；

16、为输入初级线圈的激励电压；

17、b为零点偏移系数。

18、进一步地，压电组件的外周设有绝缘层，绝缘层位于压电组件和检测构件之间。

19、进一步地，输出构件包括：基体，位于容置腔内，基体固定于压电组件；输出件，输出件的一端与基体连接，输出件的另一端伸出开口；安装件，连接于基体的背离输出件的一侧，安装件上设有可动构件。

20、进一步地，当压电组件为筒状结构时，安装件为柱状结构且至少部分设置在压电组件内；或者，当压电组件为柱状结构时，至少部分安装件位于压电组件的外周侧。

21、进一步地，压电致动器还包括弹性件，弹性件位于输出构件的背离压电组件的一侧，弹性件的一端与容置腔靠近开口的顶壁抵接，弹性件的另一端与输出构件抵接；或者，压电组件的第二端上设有粘接层，输出构件通过粘接层固定于压电组件。

22、应用本发明的技术方案，相对于现有技术中采用应变片检测局部变形量来表征实际输出位移而导致检测误差较大的问题而言，本发明中，压电组件能够沿轴向产生一定形变，由于压电组件的第一端固定在容置腔的封闭端，压电组件的第二端带着输出构件产生位移，且输出构件发生位移时会带动可动构件一起移动，这样，可动构件产生的位移为输出构件的实际输出位移，即可动构件的位移为压电组件的总变形量，在可动构件发生位移时，检测构件会产生电信号变化，通过对检测构件产生的电信号变化进行计算，可以得到可动构件产生的位移，以得到输出构件产生的实际输出位移，从而避免以应变片检测的局部变形来表征输出构件的实际输出位移，进而解决了现有技术中的压电致动器对实际输出位移检测不准确的问题。

技术特征：

1.一种压电致动器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述可动构件（51）包括铁芯，所述检测构件（52）包括：

3.根据权利要求2所述的压电致动器，其特征在于，所述压电组件（20）为具有通孔的筒状结构，部分所述输出构件（30）位于所述通孔内；

4.根据权利要求2所述的压电致动器，其特征在于，所述检测构件（52）连接于所述压电组件（20）的外周，所述压电组件（20）为具有通孔的筒状结构，部分所述输出构件（30）位于所述通孔内，所述铁芯在所述通孔内可移动地设置。

5.根据权利要求2所述的压电致动器，其特征在于，所述检测构件（52）连接于所述压电组件（20）的外周，所述铁芯为中空结构且可移动地设置于所述检测构件（52）的外周。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的压电致动器，其特征在于，所述输出构件（30）的输出位移s满足公式：

7.根据权利要求6所述的压电致动器，其特征在于，当所述压电致动器还包括位于所述容置腔内的支撑筒（53），所述检测构件（52）连接于所述支撑筒（53）的外周时，所述输出构件（30）的输出位移s满足公式：

8.根据权利要求4或5所述的压电致动器，其特征在于，所述压电组件（20）的外周设有绝缘层，所述绝缘层位于所述压电组件（20）和所述检测构件（52）之间。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的压电致动器，其特征在于，所述输出构件（30）包括：

10.根据权利要求9所述的压电致动器，其特征在于，当所述压电组件（20）为筒状结构时，所述安装件（33）为柱状结构且至少部分设置在所述压电组件（20）内；或者，

11.根据权利要求1至5中任一项所述的压电致动器，其特征在于，所述压电致动器还包括弹性件（55），所述弹性件（55）位于所述输出构件（30）的背离所述压电组件（20）的一侧，所述弹性件（55）的一端与所述容置腔靠近所述开口的顶壁抵接，所述弹性件（55）的另一端与所述输出构件（30）抵接；或者，

技术总结
本发明提供了一种压电致动器。压电致动器包括：外壳，限定出一端开口一端封闭的容置腔；压电组件，设置于容置腔内，压电组件的第一端固定于容置腔的封闭端，压电组件被配置为能够沿自身轴向变形；输出构件，固定于压电组件的第二端，以使输出构件产生位移；位移检测组件，位于容置腔内，位移检测组件包括可动构件和检测构件，输出构件的一端伸出开口，输出构件的另一端设有可动构件，可动构件跟随输出构件位移，检测构件用于将可动构件的机械位移转化为电信号输出。本发明的技术方案解决了现有技术中的压电致动器实际位移测量误差较大的问题。

技术研发人员：朱凯,胡灿然
受保护的技术使用者：上海隐冠半导体技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22