本發(fā)明涉及精密驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器及包括該壓電驅(qū)動(dòng)器的精密微動(dòng)臺(tái)。

背景技術(shù)：
1998年，日本Kurosawa等人提出了一種高速、大推力V形直線超聲電機(jī)，如圖1所示，其壓電驅(qū)動(dòng)器包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的蘭杰文振子6，兩個(gè)蘭杰文振子6同時(shí)做同向的伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成對(duì)稱模態(tài)，此時(shí)，在壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端上形成豎直方向的振動(dòng)，如圖2所示；兩個(gè)蘭杰文振子6同時(shí)做互為反向的伸縮運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成反對(duì)稱模態(tài)，此時(shí)，在壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端上形成水平方向的直線運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。壓電驅(qū)動(dòng)器的端面運(yùn)動(dòng)上由于這兩種振動(dòng)的作用形成在空間上為π/2的相位差，只要激發(fā)出這兩種振動(dòng)模態(tài)在端面上的時(shí)間響應(yīng)具有π/2的相位差，就可以在壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端上形成橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡。如果在壓電驅(qū)動(dòng)器和動(dòng)子(如滑條)之間施加適當(dāng)?shù)念A(yù)壓力，使動(dòng)子和壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端接觸，通過(guò)摩擦力作用，壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端就可以驅(qū)動(dòng)動(dòng)子做直線運(yùn)動(dòng)。另一種壓電驅(qū)動(dòng)器如圖4所示，四個(gè)正方形截面的柱形結(jié)構(gòu)在端頭被一個(gè)方錐形部分連接，每個(gè)方柱朝外的兩個(gè)面上粘貼有壓電陶瓷片7，用于激勵(lì)方柱部分的彎曲振動(dòng)。四個(gè)方柱由一個(gè)薄板8連接，用于支撐壓電驅(qū)動(dòng)器。壓電驅(qū)動(dòng)器在x方向與y方向具有相同的結(jié)構(gòu)尺寸，理論上具有相同的動(dòng)態(tài)特性。壓電驅(qū)動(dòng)器柱形部分在壓電陶瓷片作用下可以產(chǎn)生形如圖5所示的對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)，和如圖6所示的反對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)。在這兩個(gè)模態(tài)下，壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端9的振動(dòng)不同：當(dāng)以對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)振動(dòng)時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端9僅產(chǎn)生z方向的振動(dòng)；當(dāng)以反對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)振動(dòng)時(shí)，壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端9產(chǎn)生x方向的振動(dòng)。若對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)和反對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)的振動(dòng)同時(shí)進(jìn)行，且具有π/2相位差，壓電驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)端9就能形成一個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng)，這個(gè)橢圓運(yùn)動(dòng)可推動(dòng)壓在其上的動(dòng)子沿x軸運(yùn)動(dòng)，若相位差為-π/2，動(dòng)子沿x軸反向運(yùn)動(dòng)。由于壓電驅(qū)動(dòng)器在yz平面內(nèi)具有與xz平面相同的結(jié)構(gòu)，可以同樣的激勵(lì)方式實(shí)現(xiàn)動(dòng)子沿y軸的正、負(fù)方向運(yùn)動(dòng)。因此，具有這種結(jié)構(gòu)形式的壓電驅(qū)動(dòng)器可驅(qū)動(dòng)動(dòng)子實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的直線運(yùn)動(dòng)。上述兩種方案都存在以下缺點(diǎn)：(1)壓電驅(qū)動(dòng)器通過(guò)利用兩種振動(dòng)模態(tài)的共振來(lái)放大振幅獲取軌跡橢圓，共振的方式會(huì)使得壓電驅(qū)動(dòng)器的尺寸變大，并且尺寸稍小時(shí)，振動(dòng)的頻率非常大，實(shí)現(xiàn)比較困難；(2)第一種壓電驅(qū)動(dòng)器采用d31模式變形，第二種壓電驅(qū)動(dòng)器采用d33模式變形，兩種模式變形的變形量小，壓電驅(qū)動(dòng)器輸出力低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供一種采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器及包括該壓電驅(qū)動(dòng)器的精密微動(dòng)臺(tái)，該壓電驅(qū)動(dòng)器具有尺寸??；變形量大，輸出力高的優(yōu)點(diǎn)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下：一種采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器，包括壓電陶瓷主體，所述壓電陶瓷主體包括基板和位于所述基板上并可以產(chǎn)生d15剪切模式變形的第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁，所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁豎向設(shè)置并沿所述基板長(zhǎng)度方向排布；所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的頂端連接有用于與動(dòng)子連接的第一柔性倒V形架，所述第一柔性倒V形架將所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡。進(jìn)一步的，所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的形狀均為柱形長(zhǎng)方體，其極化方向相同，均為豎直方向或水平方向；所述第一壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：在與所述基板的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，另一個(gè)側(cè)面接地；所述第二壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：在與所述第一壓電陶瓷懸臂梁相同的兩個(gè)側(cè)面上對(duì)應(yīng)分別連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)和接地。進(jìn)一步的，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為正弦信號(hào)且相位差為π/2。進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷主體還包括與所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和極化方向完全相同的第三壓電陶瓷懸臂梁和第四壓電陶瓷懸臂梁，所述第一壓電陶瓷懸臂梁、第二壓電陶瓷懸臂梁、第三壓電陶瓷懸臂梁和第四壓電陶瓷懸臂梁呈矩形排布，所述第三壓電陶瓷懸臂梁和第四壓電陶瓷懸臂梁的頂端連接有第二柔性倒V形架，所述第二柔性倒V形架與所述第一柔性倒V形架的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)完全相同。進(jìn)一步的，所述第三壓電陶瓷懸臂梁、第四壓電陶瓷懸臂梁與所述第一壓電陶瓷懸臂梁、第二壓電陶瓷懸臂梁的加電方式相反。進(jìn)一步的，所述第一柔性倒V形架和第二柔性倒V形架的上端連接在一起成一體結(jié)構(gòu)；所述第一壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：在與所述基板的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，在與所述基板的寬度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其他側(cè)面接地；所述第二壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其他側(cè)面接地；所述第三壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其他側(cè)面接地；所述第四壓電陶瓷懸臂梁的加電方式為：與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)，與所述第一壓電陶瓷懸臂梁連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面連接有第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)，其他側(cè)面接地。進(jìn)一步的，所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為正弦信號(hào)且相位差為π/2；所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為正弦信號(hào)且相位差為π/2；在同一時(shí)間內(nèi)只能導(dǎo)通所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)或者所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)。進(jìn)一步的，所述第一柔性倒V形架包括第一支撐腳、第二支撐腳和連接所述第一支撐腳和第二支撐腳的驅(qū)動(dòng)端面，所述第一支撐腳的底端與所述第一壓電陶瓷懸臂梁的頂端連接，所述第二支撐腳的底端與所述第二壓電陶瓷懸臂梁的頂端連接，所述驅(qū)動(dòng)端面上設(shè)置有用于與動(dòng)子連接的觸點(diǎn)。進(jìn)一步的，所述觸點(diǎn)的數(shù)量為1個(gè)，位于所述驅(qū)動(dòng)端面的頂端，其形狀為半球形或長(zhǎng)條形；或者，所述觸點(diǎn)的數(shù)量為2個(gè)，所述驅(qū)動(dòng)端面頂端設(shè)置有凹槽，兩個(gè)觸點(diǎn)分別位于所述凹槽的兩邊，所述觸點(diǎn)的形狀為半球形或長(zhǎng)條形。進(jìn)一步的，所述壓電陶瓷主體通過(guò)將整塊壓電陶瓷塊極化后切割制得，所述觸點(diǎn)的材料為結(jié)構(gòu)陶瓷，所述第一柔性倒V形架的材料為金屬材料，所述第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁通過(guò)環(huán)氧膠與所述第一柔性倒V形架連接，所述第三壓電陶瓷懸臂梁和第四壓電陶瓷懸臂梁通過(guò)環(huán)氧膠與所述第二柔性倒V形架連接。一種精密微動(dòng)臺(tái)，包括上述采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器以及與該壓電驅(qū)動(dòng)器連接的動(dòng)子。本發(fā)明具有以下有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器利用第一柔性倒V形架將第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成兩個(gè)正交方向的變形來(lái)獲得軌跡橢圓，不需要共振即可獲得很大的橢圓，壓電驅(qū)動(dòng)器尺寸?。槐景l(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器采用d15剪切模式，由于壓電常數(shù)d15通常是d33的兩倍，是d31的四倍，所以相對(duì)而言，同種情況下壓電陶瓷具有更大的變形，壓電驅(qū)動(dòng)器具有更高的輸出力；故本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器具有尺寸??；變形量大，輸出力高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器不需要共振即可獲得軌跡橢圓，可在一定頻率范圍內(nèi)任意頻率點(diǎn)工作且工作頻率可調(diào)，避免了壓電驅(qū)動(dòng)器只能在共振頻率附近工作的局限性，消除了共振頻率溫度漂移對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器性能的影響；(2)本發(fā)明的壓電陶瓷主體包括基板和位于基板上的第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁，工作時(shí)，只有第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁振動(dòng)變形，基板不變形，并且第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的振動(dòng)變形不受基板的影響，因此可以直接通過(guò)固定基板來(lái)固定該壓電驅(qū)動(dòng)器，固定方法多樣而且簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；(3)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝簡(jiǎn)便，第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的材質(zhì)全部為壓電陶瓷，不用額外粘貼壓電陶瓷片，可以以較簡(jiǎn)單的工藝做到完全一致，并且第一壓電陶瓷懸臂梁和第二壓電陶瓷懸臂梁的變形為剪切變形，變形穩(wěn)定性好；故本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器還具有工作頻率范圍寬，共振頻率溫度漂移不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；加持固定簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。附圖說(shuō)明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的第一種壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的第一種壓電驅(qū)動(dòng)器的對(duì)稱模態(tài)示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的第一種壓電驅(qū)動(dòng)器的反對(duì)稱模態(tài)示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的第二種壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的第二種壓電驅(qū)動(dòng)器的對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)示意圖；圖6為現(xiàn)有技術(shù)中的第二種壓電驅(qū)動(dòng)器的反對(duì)稱彎曲振動(dòng)模態(tài)示意圖；圖7為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明中的壓電陶瓷主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明中的第一柔性倒V形架的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明中的第一柔性倒V形架的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)示意圖；圖12為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)分解示意圖；圖13為本發(fā)明中的第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖；圖14為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的第一種極化方式和加電方式示意圖；圖15為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的第二種極化方式和加電方式示意圖；圖16為本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的變形示意圖；圖17為本發(fā)明中的第一柔性倒V形架的第一種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖；圖18為本發(fā)明中的第一柔性倒V形架的第二種結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化圖；圖19為本發(fā)明的第一種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖20為本發(fā)明的第一種改進(jìn)的壓電陶瓷主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖21為本發(fā)明的第一種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的工作狀態(tài)分解示意圖；圖22為本發(fā)明的第二種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖23為本發(fā)明的第二種改進(jìn)的壓電陶瓷主體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖24為本發(fā)明的第二種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的加電方式示意圖；圖25為本發(fā)明中的第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的波形圖；圖26為本發(fā)明的第二種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的第一種工作狀態(tài)示意圖；圖27為本發(fā)明的第二種改進(jìn)的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器的第二種工作狀態(tài)示意圖。具體實(shí)施方式為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。一方面，本發(fā)明提供一種采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器，如圖7至圖15所示，包括壓電陶瓷主體1，壓電陶瓷主體1包括基板11和位于基板11上并可以產(chǎn)生d15剪切模式變形的第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13豎向設(shè)置并沿基板11長(zhǎng)度方向排布；第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的頂端連接有用于與動(dòng)子4連接的第一柔性倒V形架2，第一柔性倒V形架2將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡。工作過(guò)程中，將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13極化和加電，可以使得第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13在水平方向上產(chǎn)生微米級(jí)振動(dòng)變形，第一柔性倒V形架2將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13在水平方向上產(chǎn)生的振動(dòng)轉(zhuǎn)換成橢圓軌跡運(yùn)動(dòng)。當(dāng)給壓電驅(qū)動(dòng)器一個(gè)向上的預(yù)緊力使得壓電驅(qū)動(dòng)器與動(dòng)子4發(fā)生接觸，第一柔性倒V形架2的橢圓運(yùn)動(dòng)所形成的摩擦力推動(dòng)動(dòng)子4運(yùn)動(dòng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器利用第一柔性倒V形架2將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成兩個(gè)正交方向的變形來(lái)獲得軌跡橢圓，不需要共振即可獲得很大的橢圓，壓電驅(qū)動(dòng)器尺寸?。槐景l(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器采用d15剪切模式，由于壓電常數(shù)d15通常是d33的兩倍，是d31的四倍，所以相對(duì)而言，同種情況下壓電陶瓷具有更大的變形，壓電驅(qū)動(dòng)器具有更高的輸出力；故本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器具有尺寸?。蛔冃瘟看?，輸出力高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器不需要共振即可獲得軌跡橢圓，可在一定頻率范圍內(nèi)任意頻率點(diǎn)工作且工作頻率可調(diào)，避免了壓電驅(qū)動(dòng)器只能在共振頻率附近工作的局限性，消除了共振頻率溫度漂移對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器性能的影響；(2)本發(fā)明的壓電陶瓷主體1包括基板11和位于基板11上的第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13，工作時(shí)，只有第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13振動(dòng)變形，基板11不變形，并且第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的振動(dòng)變形不受基板11的影響，因此可以直接通過(guò)固定基板11來(lái)固定該壓電驅(qū)動(dòng)器，固定方法多樣而且簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；(3)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝簡(jiǎn)便，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的材質(zhì)全部為壓電陶瓷，不用額外粘貼壓電陶瓷片，可以以較簡(jiǎn)單的工藝做到完全一致，并且第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的變形為剪切變形，變形穩(wěn)定性好；故本發(fā)明的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器還具有工作頻率范圍寬，共振頻率溫度漂移不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；加持固定簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的d15剪切模式變形與第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的形狀、極化方式和加電方式有關(guān)，可以選用能夠產(chǎn)生d15剪切模式變形的各種形狀、極化方式和加電方式的組合，優(yōu)選的，如圖14和圖15所示，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的形狀均為柱形長(zhǎng)方體，其極化方向相同，均為豎直方向或水平方向(圖中箭頭方向)；第一壓電陶瓷懸臂梁12的加電方式為：在與基板11的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為A1(t))，另一個(gè)側(cè)面接地；第二壓電陶瓷懸臂梁13的加電方式為：在與第一壓電陶瓷懸臂梁12相同的兩個(gè)側(cè)面上對(duì)應(yīng)分別連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B1(t))和接地；上述連接有驅(qū)動(dòng)信號(hào)和接地的側(cè)面上均設(shè)置有電極，優(yōu)選的，電極是涂在側(cè)面上的，下文中連接有驅(qū)動(dòng)信號(hào)和接地的側(cè)面上也設(shè)置有電極。第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的形狀均為柱形長(zhǎng)方體，其極化方向均為豎直方向或水平方向，這樣的電陶瓷懸臂梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便；豎直方向極化時(shí)，如圖14所示，E1＝0,E2≠0,E3＝0S4＝d15·E2，圖中箭頭所示為極化方向，加電后在工作平面(即橢圓軌跡平面)內(nèi)獲得相當(dāng)大的軌跡橢圓，但在非工作平面內(nèi)影響較大；相對(duì)而言，水平方向極化時(shí)，E1≠0,E2＝0,E3＝0S5＝d15·E1，S4＝d15·E2，圖中箭頭所示為極化方向，加電后在工作平面內(nèi)獲得軌跡橢圓稍小，但是在非工作平面內(nèi)的影響非常小，可以根據(jù)需要選擇其中的任意一種極化方式。與上述第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的形狀和極化方式對(duì)應(yīng)的，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以均為正弦信號(hào)且相位差為π/2，下面具體說(shuō)明軌跡橢圓的產(chǎn)生過(guò)程，如圖12和圖13所示：取第一柔性倒V形架上的Q點(diǎn)來(lái)分析它是如何產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)的，壓電驅(qū)動(dòng)器的第一壓電陶瓷懸臂梁12在與基板11的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為A1(t))，另一個(gè)側(cè)面(圖中為右側(cè)面)接地，第二壓電陶瓷懸臂梁13在與第一壓電陶瓷懸臂梁12相同的兩個(gè)側(cè)面上對(duì)應(yīng)分別連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)和接地(圖中為左側(cè)面連接B1(t)，右側(cè)面接地)，其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)如圖13所示；根據(jù)壓電材料的逆壓電效應(yīng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)處于圖13中的①時(shí)，A1(t)和B1(t)都為正，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13都發(fā)生向左的剪切變形，壓電驅(qū)動(dòng)器向左發(fā)生變形，此時(shí)Q點(diǎn)在橢圓的最左端，如圖12中的①；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)處于圖13中的②時(shí)，A1(t)為負(fù)，B1(t)為正，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12發(fā)生向右的剪切變形，第二壓電陶瓷懸臂梁13發(fā)生向左的剪切變形，壓電驅(qū)動(dòng)器中的第一柔性倒V形架2受到第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13向中間的擠壓而向上變形，此時(shí)Q點(diǎn)在橢圓的最上端如圖12中的②；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)處于圖13中的③時(shí)，A1(t)和B1(t)都為負(fù)，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13都發(fā)生向右的剪切變形，壓電驅(qū)動(dòng)器向右變形，此時(shí)第Q點(diǎn)在橢圓的最右端，如圖12中的③；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)處于圖13中的④時(shí)，A1(t)為正，B1(t)為負(fù)，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12發(fā)生向左的剪切變形，第二壓電陶瓷懸臂梁13發(fā)生向右的剪切變形，壓電驅(qū)動(dòng)器中的第一柔性倒V形架2受到第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13向兩側(cè)的拉伸而向下變形，此時(shí)Q點(diǎn)在橢圓的最下端，如圖12中的④；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)以圖13中①②③④方式周期性連續(xù)變化時(shí)，Q點(diǎn)將產(chǎn)生圖12中①②③④的連續(xù)變形，從而形成Q點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，當(dāng)給壓電驅(qū)動(dòng)器施加一個(gè)適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力使得第一柔性倒V形架2與動(dòng)子4始終接觸產(chǎn)生摩擦力時(shí)，該壓電驅(qū)動(dòng)器將可以輸出連續(xù)的位移。作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，如圖19和圖20所示，壓電陶瓷主體1還包括與第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13材質(zhì)、結(jié)構(gòu)和極化方向完全相同的第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15，第一壓電陶瓷懸臂梁12、第二壓電陶瓷懸臂梁13、第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15呈矩形排布，第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15的頂端連接有第二柔性倒V形架3，第二柔性倒V形架3與第一柔性倒V形架2的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)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的觸點(diǎn)與第一柔性倒V形架2的觸點(diǎn)相互配合，可以增大壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出力；并且兩組觸點(diǎn)對(duì)稱運(yùn)動(dòng)可以使壓電驅(qū)動(dòng)器輸出連續(xù)平滑的位移運(yùn)動(dòng)。相對(duì)應(yīng)的，如圖21所示，第三壓電陶瓷懸臂梁14、第四壓電陶瓷懸臂梁15與第一壓電陶瓷懸臂梁12、第二壓電陶瓷懸臂梁13的加電方式相反。具體的，第一壓電陶瓷懸臂梁12在與基板11的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為A1(t))，另一個(gè)側(cè)面(圖中為右側(cè)面)接地，第二壓電陶瓷懸臂梁13在與第一壓電陶瓷懸臂梁12相同的兩個(gè)側(cè)面上對(duì)應(yīng)分別連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)和接地(圖中為左側(cè)面連接B1(t)，右側(cè)面接地)，第三壓電陶瓷懸臂梁14、第四壓電陶瓷懸臂梁15與第一壓電陶瓷懸臂梁12、第二壓電陶瓷懸臂梁13的加電方式相反(圖中第三壓電陶瓷懸臂梁14的左側(cè)面接地，右側(cè)面連接A1(t)，第四壓電陶瓷懸臂梁15的左側(cè)面接地，右側(cè)面連接B1(t))，其中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)和B1(t)如圖13所示；下面具體說(shuō)明軌跡橢圓的產(chǎn)生過(guò)程，為了清楚地說(shuō)明工作原理，將圖19畫(huà)成展開(kāi)圖形式，如圖21所示：取第一柔性倒V形架的觸點(diǎn)上的Q1點(diǎn)，第二柔性倒V形架的觸點(diǎn)上的Q2點(diǎn)來(lái)分析它們是如何產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)的，根據(jù)壓電材料的逆壓電效應(yīng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)處于圖13中的①時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)都為正，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13都發(fā)生向左的剪切變形，Q1點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)Q1點(diǎn)位于橢圓的最左端，第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15都發(fā)生向右的剪切變形，Q2點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)Q2點(diǎn)位于橢圓的最右端，如圖21中的①；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)處于圖13中的②時(shí)，A1(t)為負(fù)，B1(t)為正，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12發(fā)生向右的剪切變形，第二壓電陶瓷懸臂梁13發(fā)生向左的剪切變形，Q1點(diǎn)向上變形，此時(shí)Q1點(diǎn)位于橢圓的最上端，第三壓電陶瓷懸臂梁14發(fā)生向左的剪切變形，第四壓電陶瓷懸臂梁15發(fā)生向右的剪切變形，Q2點(diǎn)向上變形，此時(shí)Q2點(diǎn)位于橢圓的最上端，如圖21中的②；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)處于圖13中的③時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)都為負(fù)，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13都發(fā)生向右的剪切變形，Q1點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)，此時(shí)Q1點(diǎn)位于橢圓的最右端，第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15都發(fā)生向左的剪切變形，Q2點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)，此時(shí)Q2點(diǎn)位于橢圓的最左端，如圖21中的③；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)處于圖13中的④時(shí)，A1(t)為正，B1(t)為負(fù)，此時(shí)第一壓電陶瓷懸臂梁12發(fā)生向左的剪切變形，第二壓電陶瓷懸臂梁13發(fā)生向右的剪切變形，Q1點(diǎn)向下變形，此時(shí)Q1點(diǎn)位于橢圓的最下端，第三壓電陶瓷懸臂梁14發(fā)生向右的剪切變形，第四壓電陶瓷懸臂梁15發(fā)生向左的剪切變形，Q2點(diǎn)向下變形，此時(shí)Q2點(diǎn)位于橢圓的最下端，如圖21中的④；當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)與B1(t)以圖13中①②③④方式周期性連續(xù)變化時(shí)，Q1點(diǎn)和Q2點(diǎn)將產(chǎn)生圖21中①②③④的連續(xù)變形，從而形成兩組觸點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，由于兩組觸點(diǎn)形成的橢圓為對(duì)稱的橢圓，當(dāng)給壓電驅(qū)動(dòng)器施加一個(gè)適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力使得觸點(diǎn)與動(dòng)子4始終接觸產(chǎn)生摩擦力時(shí)，該壓電驅(qū)動(dòng)器將可以輸出連續(xù)的位移。作為本發(fā)明的另一種改進(jìn)，如圖22至圖27所示，第一柔性倒V形架2和第二柔性倒V形架3的驅(qū)動(dòng)端面連接在一起成一體結(jié)構(gòu)；第一壓電陶瓷懸臂梁12的加電方式為：在與基板11的長(zhǎng)度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為A1(t))，在與基板11的寬度方向垂直的兩個(gè)側(cè)面中，一個(gè)側(cè)面(圖中為后側(cè)面)連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B2(t))，其他側(cè)面接地；第二壓電陶瓷懸臂梁13的加電方式為：在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B1(t))，在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面(圖中為后側(cè)面)連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B2(t))，其他側(cè)面接地；第三壓電陶瓷懸臂梁14的加電方式為：在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為A1(t))，在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面(圖中為后側(cè)面)方向相同的側(cè)面連接有第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B1(t))，其他側(cè)面接地；第四壓電陶瓷懸臂梁15的加電方式為：在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面方向相同的側(cè)面(圖中為左側(cè)面)連接有第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B1(t))，在與第一壓電陶瓷懸臂梁12連接有第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)的側(cè)面(圖中為后側(cè)面)方向相同的側(cè)面連接有第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)(圖中為B1(t))，其他側(cè)面接地；上述壓電驅(qū)動(dòng)器中，基板11可以為長(zhǎng)方形或正方形，為正方形時(shí)，任選一個(gè)方向當(dāng)做長(zhǎng)度方向。上述壓電驅(qū)動(dòng)器是一個(gè)二自由度壓電驅(qū)動(dòng)器，觸點(diǎn)可以在YZ平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，觸點(diǎn)在YZ平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)分為兩種狀態(tài)，一種是觸點(diǎn)在YZ平面內(nèi)沿Y軸運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的就是圖27所示的狀態(tài)，另一種是觸點(diǎn)在YZ平面內(nèi)沿Z軸運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的就是圖26所示的狀態(tài)，觸點(diǎn)每次運(yùn)動(dòng)時(shí)只能選擇圖26或圖27中的一種狀態(tài)，另外一種狀態(tài)處于停止?fàn)顟B(tài)，要想使觸點(diǎn)從YZ平面內(nèi)的一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)，可以通過(guò)切換圖26和圖27兩種狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)，狀態(tài)的切換靠驅(qū)動(dòng)信號(hào)A1(t)，B1(t)和A2(t)，B2(t)的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)；該壓電驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)在于只用一個(gè)壓電驅(qū)動(dòng)器就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)二維的運(yùn)動(dòng)，完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu)避免了溫度等外界因素對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器性能的影響，并且四個(gè)壓電陶瓷懸臂梁同時(shí)工作可以增大壓電驅(qū)動(dòng)器的輸出力。對(duì)應(yīng)的，如圖13和圖25所示，第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為正弦信號(hào)且相位差為π/2；第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)均為正弦信號(hào)且相位差為π/2；在同一時(shí)間內(nèi)只能導(dǎo)通所述第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)或者所述第三驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第四驅(qū)動(dòng)信號(hào)，軌跡橢圓的產(chǎn)生過(guò)程與本發(fā)明的第一種改進(jìn)一致，不再贅述。第一柔性倒V形架2將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡，其結(jié)構(gòu)有多種，優(yōu)選的，如圖9和圖10所示，包括第一支撐腳21、第二支撐腳22和連接第一支撐腳21和第二支撐腳22的驅(qū)動(dòng)端面23，第一支撐腳21的底端與第一壓電陶瓷懸臂梁12的頂端連接，第二支撐腳22的底端與第二壓電陶瓷懸臂梁13的頂端連接，驅(qū)動(dòng)端面23上設(shè)置有用于與動(dòng)子4連接的觸點(diǎn)24。這種結(jié)構(gòu)的第一柔性倒V形架2結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。觸點(diǎn)24的結(jié)構(gòu)和數(shù)量有多種組合方式，例如觸點(diǎn)24的數(shù)量為1個(gè)，該觸點(diǎn)241位于驅(qū)動(dòng)端面23的頂端，其形狀為半球形或長(zhǎng)條形，如圖10所示；或者，觸點(diǎn)24的數(shù)量為2個(gè)，驅(qū)動(dòng)端面23頂端設(shè)置有凹槽25，兩個(gè)觸點(diǎn)242和243分別位于凹槽25的兩邊，觸點(diǎn)24的形狀為半球形或長(zhǎng)條形，如圖9所示。觸點(diǎn)24的數(shù)量為1個(gè)時(shí)，輸出力大，觸點(diǎn)24的數(shù)量為2個(gè)時(shí)，工作效率高，因此可以根據(jù)實(shí)際需要任意選擇兩種方案中的一種，下面進(jìn)行具體推導(dǎo)：由于第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的豎直方向和水平方向的極化方式和加電方式產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)的分析方法類似，這里取豎直方向的極化方式，即S4＝d15·E2，并且第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)如圖13所示；觸點(diǎn)24的數(shù)量為2個(gè)時(shí)，如圖16和17所示，取第一柔性倒V形架2上的觸點(diǎn)242上的P點(diǎn)和觸點(diǎn)243上的Q點(diǎn)來(lái)分析它是如何產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)的：其中令則有y1(t)＝Asinωt；同理可得y2(t)＝Acosωt；基于d15的壓電驅(qū)動(dòng)器中壓電陶瓷發(fā)生剪切變形時(shí)，會(huì)使第一柔性倒V形架2發(fā)生彈性變形，下面為了分析方便，假設(shè)第一柔性倒V形架2中的兩根桿是通過(guò)機(jī)械鉸鏈連接的，當(dāng)?shù)谝粔弘娞沾蓱冶哿?2和第二壓電陶瓷懸臂梁13發(fā)生剪切變形時(shí)，第一柔性倒V形架2上的兩根連桿只是發(fā)生位置的變化，并不發(fā)生變形，由于只是要對(duì)第一柔性倒V形架2的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)觸點(diǎn)軌跡橢圓的影響進(jìn)行定性分析，這樣假設(shè)不影響結(jié)果，簡(jiǎn)化后的第一柔性倒V形架2如圖17所示，其中，PA＝QC＝a,AC＝b，MA＝MC，PQ＝c；分析可以得到P點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)：P點(diǎn)的軌跡:同理Q點(diǎn)的軌跡：由于第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的尺寸、加電與極化條件都不變，所以第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的剪切變形量是一定的，導(dǎo)致P點(diǎn)和Q點(diǎn)X軸方向的位移量是不變的，即P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的長(zhǎng)軸不變；分析可以知道，當(dāng)b，c不變，a增大時(shí)，P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的短軸減??；當(dāng)a，c不變，b增大時(shí)，P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的短軸增大；當(dāng)a，b不變，c增大時(shí)，P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的短軸變??；因此，圖17中等腰梯形底邊對(duì)應(yīng)的頂角越大，并且P點(diǎn)和Q點(diǎn)之間的距離越小，P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的短軸越大；故該壓電驅(qū)動(dòng)器P點(diǎn)和Q點(diǎn)軌跡橢圓的長(zhǎng)軸只與第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的剪切變形有關(guān)，短軸只與第一柔性倒V形架2的尺寸有關(guān)，因此可以非常容易地通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲取理想的電機(jī)輸出力和輸出速度。觸點(diǎn)24的數(shù)量為1個(gè)時(shí)，如圖16和18所示，取第一柔性倒V形架2上的觸點(diǎn)241上的P點(diǎn)來(lái)分析它是如何產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)的：其中令則有y1(t)＝Asinωt；同理可得y2(t)＝Acosωt；基于d15的壓電驅(qū)動(dòng)器中壓電陶瓷發(fā)生剪切變形時(shí)，會(huì)使第一柔性倒V形架2發(fā)生彈性變形，下面為了分析方便，假設(shè)第一柔性倒V形架2中的兩根桿是通過(guò)機(jī)械鉸鏈連接的，當(dāng)壓電陶瓷發(fā)生剪切變形時(shí)，第一柔性倒V形架2上的兩根連桿只是發(fā)生位置的變化，并不發(fā)生變形，由于只是針對(duì)第一柔性倒V形架2的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)P點(diǎn)軌跡橢圓的影響進(jìn)行定性分析，這樣假設(shè)不影響結(jié)果，簡(jiǎn)化后的第一柔性倒V形架2如圖18所示，其中，PA＝PC＝a,AC＝b，BA＝BC；分析可以得到P點(diǎn)的軌跡坐標(biāo)：P點(diǎn)的軌跡:由于第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的尺寸、加電與極化條件都不變，所以第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的剪切變形量是一定的，導(dǎo)致P點(diǎn)X軸方向的位移量是不變的，即P點(diǎn)軌跡橢圓的長(zhǎng)軸不變；分析可以知道，當(dāng)b不變隨著a的增加橢圓短軸變??；a不變隨b的增加橢圓的短軸變大，即將第一柔性倒V形架看成一個(gè)等腰三角形，則等腰三角形底邊上的頂角越大，P點(diǎn)軌跡橢圓的短軸越大；故該壓電驅(qū)動(dòng)器觸點(diǎn)軌跡橢圓的長(zhǎng)軸只與第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的剪切變形有關(guān)，短軸只與第一柔性倒V形架2的尺寸有關(guān)，因此可以非常容易地通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲取理想的電機(jī)輸出力和輸出速度。通過(guò)軟件仿真分析可以發(fā)現(xiàn)單觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)相對(duì)雙觸點(diǎn)驅(qū)動(dòng)具有更大的輸出力，但是單觸點(diǎn)的效率比雙觸點(diǎn)低，因此可以根據(jù)實(shí)際需要任意選擇兩種方案中的一種。上述壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器中，觸點(diǎn)24的材料可以為耐磨的氧化鋁或氧化鋯等結(jié)構(gòu)陶瓷，第一柔性倒V形架2的材料可以為銅、不銹鋼、鈦合金等金屬材料，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13通過(guò)環(huán)氧膠與第一柔性倒V形架2連接，第三壓電陶瓷懸臂梁14和第四壓電陶瓷懸臂梁15通過(guò)環(huán)氧膠與第二柔性倒V形架3連接。另一方面，本發(fā)明提供一種精密微動(dòng)臺(tái)，包括上述采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器以及與該壓電驅(qū)動(dòng)器連接的動(dòng)子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的精密微動(dòng)臺(tái)中的采用d15剪切模式的壓電驅(qū)動(dòng)器利用第一柔性倒V形架2將第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的d15剪切模式變形轉(zhuǎn)換成軌跡橢圓，不需要共振即可獲得很大的橢圓，壓電驅(qū)動(dòng)器尺寸小，致使精密微動(dòng)臺(tái)的尺寸?。槐景l(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器采用d15剪切模式，由于壓電常數(shù)d15通常是d33的兩倍，是d31的四倍，所以相對(duì)而言，同種情況下壓電陶瓷具有更大的變形，壓電驅(qū)動(dòng)器具有更高的輸出力，致使精密微動(dòng)臺(tái)具有更高的輸出力；故本發(fā)明的精密微動(dòng)臺(tái)具有尺寸?。蛔冃瘟看?，輸出力高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器不需要共振即可獲得軌跡橢圓，可在一定頻率范圍內(nèi)任意頻率點(diǎn)工作且工作頻率可調(diào)，避免了壓電驅(qū)動(dòng)器只能在共振頻率附近工作的局限性，消除了共振頻率溫度漂移對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器性能的影響；(2)本發(fā)明的壓電陶瓷主體1包括基板11和位于基板11上的第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13，工作時(shí)，只有第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13振動(dòng)變形，基板11不變形，并且第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的振動(dòng)變形不受基板11的影響，因此可以直接通過(guò)固定基板11來(lái)固定該壓電驅(qū)動(dòng)器，固定方法多樣而且簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；(3)本發(fā)明的壓電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝簡(jiǎn)便，第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的材質(zhì)全部為壓電陶瓷，不用額外粘貼壓電陶瓷片，可以以較簡(jiǎn)單的工藝做到完全一致，并且第一壓電陶瓷懸臂梁12和第二壓電陶瓷懸臂梁13的變形為剪切變形，變形穩(wěn)定性好；故本發(fā)明的精密微動(dòng)臺(tái)還具有工作頻率范圍寬，共振頻率溫度漂移不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；加持固定簡(jiǎn)單，加持固定方式不會(huì)對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的性能產(chǎn)生影響；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝簡(jiǎn)便，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。