表面和第二表面，其中，其第一表面朝向上述的旋转轴(即该第一表面的法线方向指向该旋转轴)，其第二表面背向上述的旋转轴(即该第二表面的法线方向背向该旋转轴)。另外，第一压电片121具有第一表面和第二表面，其中，其第一表面朝向上述的旋转轴，其第二表面背向上述的旋转轴；第二压电片122也具有第一表面和第二表面，其中，其第一表面朝向上述的旋转轴，其第二表面背向上述的旋转轴。
[0032]如图4所示，其中，第一压电片121的第一表面和第二压电片122的第一表面皆与金属片110的第二表面接合。第一压电片121和第二压电片122之间具有绝缘结构130，以使第一压电片121和第二压电片122彼此绝缘地相连。此处的相连是间接地相连，其可以是采用绝缘材料制作的绝缘结构130将第一压电片121和第二压电片122连接，也可以是采用空隙作为绝缘结构130，而第一压电片121和第二压电片122通过金属片110相连。
[0033]金属片110具有宽度b和厚度hl，本实施例中第一压电片121和第二压电片122具有相同的宽度l/2b和厚度h2，绝缘结构130的宽度相对于第一压电片121和第二压电片122的宽度可以忽略(小于第一压电片121和第二压电片122的宽度的1/10)，其厚度等于第一压电片121和第二压电片122的厚度h2。本实施例中，金属片110的宽度b为0.6mm，厚度hi为0.5mm，第一压电片121和第二压电片122的宽度为0.3mm，厚度h2为0.1mm，绝缘结构130的厚度为0.1mm0
[0034]本实施例中，金属片110接地，第一压电片121的第二表面上具有第一电极，第二压电122片的第二表面上具有第二电极，第一电极和第二电极用于加载驱动电压。在本发明的其他实施例中，也可以将驱动电压加载到金属片上，而将第一压电片和第二压电片不与金属片接合的表面接地。
[0035]本实施例中，第一压电片121的极化方向为沿其第一表面的法线方向，第二压电片122的极化方向为沿与其第一表面的法线方向相反的方向，第一电极和第二电极皆为正极。这样，第一电极和第二电极加载正的驱动电压U时，第一压电片121在其长度方向上发生伸长，第二压电片122在其长度方向上发生缩短。由此压电驱动器100的第二端部向上弹起，发生远离第一端部的运动，由此带动触点200，触点200从孔300中凸出于面板400，以被使用者感知。当撤销加载在第一电极和第二电极上的驱动电压U后，第一压电片121和第二压电片122回复其原有长度，由此压电驱动器100的第二端部向下移动回复到其初始位置，由此带动触点200，触点200从孔300向下回到面板400之下，不再被使用者感知。本实施例中，加载的驱动电压U为25V时，触点200从其初始位置向上移动约0.545mm。
[0036]另外，还可以采用极化方向相同的第一压电片121和第二压电片122，即第一压电片121的极化方向为沿其第一表面的法线方向，第二压电片122的极化方向也为沿其第一表面的法线方向，这时，设定第一电极为正极而第二电极为负极也可以使压电驱动器100在驱动电压的作用下实现上述的运动。
[0037]本领域的技术人员可以理解，本发明的压电驱动器还可以不使用金属片，仅采用上述构型的第一和第二压电片，在它们的第一及第二表面以上述描述相似的方式布置电极也能够使压电驱动器在驱动电压的作用下发生上述的运动。
[0038]在制作本发明的压电驱动器时，可以采用以下的步骤(以压电驱动器100为例进行说明):
[0039]制作上述螺旋结构的金属片110;在金属片110的第二表面的上半部分制作第一压电片121，这里可以采用直接喷涂压电陶瓷材料的方式，或采用先制作掩膜遮挡金属片110的表面上不需要制作第一压电片121的部分再喷涂、蒸发、溅射或沉积压电陶瓷薄膜再去除掩膜的方式实现；在金属片110的第二表面的中间、第一压电片121的下方制作绝缘结构130，这里采用的方式与制作第一压电片121的方式可以相同；最后，金属片110的第二表面的下半部分制作第二压电片122，这采用的方式与制作第一压电片121的方式可以相同。
[0040]以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域的技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种压电致动器，包括第一端部和第二端部；所述压电致动器被施加驱动电压后，所述第二端部沿第一方向远离所述第一端部；所述压电致动器被撤销所述驱动电压后，所述第二端部沿与所述第一方向相反的方向回复其初始位置；其特征在于，包括条状的第一压电片和第二压电片，所述第一压电片与所述第二压电片彼此绝缘地相连且呈螺旋状延伸，所述第一压电片指向所述第二压电片的方向平行于所述第一方向。
2.如权利要求1所述的压电致动器，其中所述第一压电片与所述第二压电片沿圆柱螺旋线延伸，所述圆柱螺旋线的旋转轴沿所述第一方向。
3.如权利要求2所述的压电致动器，其中所述第一压电片的第一表面朝向所述圆柱螺旋线的旋转轴，所述第一压电片的第二表面背向所述圆柱螺旋线的旋转轴；所述第二压电片的第一表面朝向所述圆柱螺旋线的旋转轴，所述第二压电片的第二表面背向所述圆柱螺旋线的旋转轴；所述第一压电片的第一表面和所述第二压电片的第一表面接地，所述第一压电片的第二表面上具有第一电极，所述第二压电片的第二表面上具有第二电极。
4.如权利要求3所述的压电致动器，其中所述第一压电片的极化方向为沿所述第一压电片的第一表面的法线方向，所述第二压电片的极化方向为沿与所述第二压电片的第一表面的法线方向相反的方向，所述第一电极为正极，所述第二电极为正极。
5.如权利要求3所述的压电致动器，其中所述第一压电片的极化方向为沿所述第一压电片的第一表面的法线方向，所述第二压电片的极化方向为沿所述第二压电片的第一表面的法线方向，所述第一电极为正极，所述第二电极为负极。
6.如权利要求4或5所述的压电致动器，其中所述第一压电片的一端和所述第二压电片的一端形成所述第一端部，所述第一压电片的另一端和所述第二压电片的另一端形成所述第二端部。
7.如权利要求4或5所述的压电致动器，其中还包括条状的金属片，所述金属片的第一表面朝向所述圆柱螺旋线的旋转轴，所述金属片的第二表面背向所述圆柱螺旋线的旋转轴，所述金属片的第二表面与所述第一压电片的第一表面和所述第二压电片的第一表面接合，所述金属片接地。
8.如权利要求7所述的压电致动器，其中所述第一压电片的一端、所述第二压电片的一端和所述金属片的一端形成所述第一端部，所述第一压电片的另一端、所述第二压电片的另一端和所述金属片的另一端形成所述第二端部。
9.一种盲文显示器，由前面任何一个权利要求所述的压电致动器构造，其特征在于，包括点字阵列，所述点字阵列中的每一个点字包括面板，所述面板具有多个孔，在所述面板下方对应每个所述孔布置有一个所述压电致动器，所述压电致动器的所述第一端部被固定，所述第二端部上设置有触点，所述压电致动器被施加驱动电压后，所述触点从所述孔凸出于所述面板；所述压电致动器被撤销所述驱动电压后，所述触点从所述孔回到所述面板下方。
10.如权利要求9所述的盲文显示器，其中所述多个孔排布成3行2列的阵列。
【专利摘要】本发明公开了一种压电致动器及其构造的盲文显示器，其中盲文显示器的点字阵列中的每一个点字的面板具有6个孔，在面板下方对应每个孔布置有一个压电致动器。压电致动器包括沿圆柱螺旋线延伸的条状的金属片、第一压电片和第二压电片，第一压电片的第一表面和第二压电片的第一表面皆与金属片的背向圆柱螺旋线的旋转轴的第二表面接合。金属片接地，第一压电片和第二压电片的第二表面上分别具有用于加载驱动电压的第一电极和第二电极。本发明的压电致动器采用螺旋结构，其占用空间较小；本发明的盲文显示器能够实现密集排列点阵，且结构简单、紧凑，响应较快。
【IPC分类】H02N2-00
【公开号】CN104638973
【申请号】CN201410664275
【发明人】鹿存跃, 黄整章, 王俊璞, 奚方舟
【申请人】上海交通大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年11月19日