專利名稱：微位移驅(qū)動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種微位移驅(qū)動(dòng)器，它屬于精密驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密微調(diào)技術(shù)中產(chǎn)生所需微米級(jí)和亞微米級(jí)變形量的驅(qū)動(dòng)器。它由壓電陶瓷構(gòu)成。
目前，美國Burleigh公司生產(chǎn)的微位移驅(qū)動(dòng)器，其目的是當(dāng)施加外電壓給驅(qū)動(dòng)器時(shí)，能產(chǎn)生微米級(jí)和亞微米級(jí)的變形量，其結(jié)構(gòu)是采用壓電陶瓷薄壁管狀結(jié)構(gòu)，不足之處是1、強(qiáng)度差，不能承受拉力，使用時(shí)容易損壞，工作壽命短。
2、線性度差、非線性滯后≥5％，產(chǎn)生的變形是單向的，不能產(chǎn)生負(fù)變形，如圖2所示。
3、承載能力差，最大負(fù)載為10Lb(即4.5Kg)。
4、價(jià)格極高，進(jìn)口一個(gè)產(chǎn)品需要600～1500美元。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種高強(qiáng)度、高分辨率、線性度好、承載能力強(qiáng)、工作壽命長、成本低的微位移驅(qū)動(dòng)器。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到采用壓電陶瓷片疊加粘接、正負(fù)極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，經(jīng)密封而成。各片壓電陶瓷之間夾有一銅箔，每一銅箔伸出一凸頭。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到疊加的壓動(dòng)陶瓷片之間選用流動(dòng)性好、膠層薄的導(dǎo)電膠結(jié)劑粘接。壓電陶瓷片的厚度為1毫米，銅箔的厚度為0.01毫米。整個(gè)驅(qū)動(dòng)器用密封膠密封。


圖1、為本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)構(gòu)圖。
圖2、實(shí)測美國Burleigh公司PZ－40驅(qū)動(dòng)器的位移－電壓特性曲線。
圖3、實(shí)測本實(shí)用新型的位移－電壓特性曲線。
本實(shí)用新型下面將結(jié)合附圖作進(jìn)一步說明本實(shí)用新型利用壓電陶瓷片的逆壓電效應(yīng)和可疊加原理，采用壓電陶瓷片粘接、正負(fù)極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，經(jīng)密封而成。當(dāng)施加外電壓時(shí)，每一片壓電陶瓷沿極化方向發(fā)生變形，可以使微位移驅(qū)動(dòng)器的變形量滿足所需要的零點(diǎn)幾微米到幾十微米的變形量范圍，而且可對(duì)稱地產(chǎn)生正變形或負(fù)變形，同時(shí)使其有較好的剛度、線性度和分辨率。當(dāng)要求變形量為±20微米時(shí)，如圖1，選用100片厚度為1毫米，直徑為20毫米的陶瓷片(1)，將其疊加。當(dāng)所要求的變形量不同時(shí)，壓電陶瓷片的數(shù)量可以有不同取值，如當(dāng)所需的變形量為±40微米時(shí)，則壓電陶瓷片的數(shù)量可取為200。疊加的各片壓電陶瓷之間采用流動(dòng)性好、其膠層薄的導(dǎo)電膠結(jié)劑(2)粘接，并可加適當(dāng)溫度使其固化(40℃／小時(shí))，可保證本實(shí)用新型的強(qiáng)度，使其可承受較大的壓力和拉力，可用于承受拉力和壓力的循環(huán)負(fù)載，壽命達(dá)1億次以上。為便于各壓電陶瓷片的并聯(lián)焊接，各片壓電陶瓷之間夾有一片銅箔，并伸出一凸頭(3)，銅箔的厚度為0.01毫米。本實(shí)用新型采用密封膠(4)其密封，從而保證其可靠的絕緣和防潮。
本實(shí)用新型相比已有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)(如圖3)1、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、合理，強(qiáng)度、剛度好，能承受較大的壓力和拉力。在拉力和壓力循環(huán)作用下，工作壽命長達(dá)1億次以上。
2、線性度好、非線性滯后≤4％，能對(duì)稱地產(chǎn)生正變形或負(fù)變形，變形范圍大，分辨率高為0.01微米。
3、承載能力強(qiáng)，一般承載能力均大于6Kg。
4、成本較低，減少外匯進(jìn)口、節(jié)約外匯。
權(quán)利要求1.一種用壓電陶瓷制作的微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于采用壓電陶瓷片疊加粘接、正負(fù)極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，經(jīng)密封而成，各片壓電陶瓷之間夾有一銅箔，每一銅箔伸出一凸頭。
2.如權(quán)利要求1所述的微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于疊加的壓電陶瓷片之間選用流動(dòng)性好、膠層薄的導(dǎo)電膠結(jié)劑粘接。
3.如權(quán)利要求1所述的微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于壓電陶瓷片的厚度為1毫米，銅箔的厚度為0.01毫米。
4.如權(quán)利要求1所述的微位移驅(qū)動(dòng)器，其特征在于整體用密封膠密封。
專利摘要本實(shí)用新型是一種微位移驅(qū)動(dòng)器，適用于在精密驅(qū)動(dòng)定位技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密微調(diào)技術(shù)中產(chǎn)生所需的微米級(jí)和亞微米級(jí)變形量。采用壓電陶瓷片迭加粘接、正負(fù)極并聯(lián)結(jié)構(gòu)，經(jīng)密封而成。具有結(jié)構(gòu)簡單、合理、能承受壓力和拉力、強(qiáng)度好、線性度好、承載能力強(qiáng)、分辨率高、工作壽命長、變形量范圍大，并可產(chǎn)生正或負(fù)變形等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01L41/08GK2048242SQ8921280
公開日1989年11月22日 申請(qǐng)日期1989年3月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月9日
發(fā)明者凌寧 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所