微位移驅動器的製作方法

2023-09-23 11:07:25

專利名稱：微位移驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種微位移驅動器，它屬於精密驅動定位技術、自動控制技術、精密微調技術中產生所需微米級和亞微米級變形量的驅動器。它由壓電陶瓷構成。
目前，美國Burleigh公司生產的微位移驅動器，其目的是當施加外電壓給驅動器時，能產生微米級和亞微米級的變形量，其結構是採用壓電陶瓷薄壁管狀結構，不足之處是1、強度差，不能承受拉力，使用時容易損壞，工作壽命短。
2、線性度差、非線性滯後≥5％，產生的變形是單向的，不能產生負變形，如圖2所示。
3、承載能力差，最大負載為10Lb(即4.5Kg)。
4、價格極高，進口一個產品需要600～1500美元。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術中的不足而提供一種高強度、高解析度、線性度好、承載能力強、工作壽命長、成本低的微位移驅動器。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到採用壓電陶瓷片疊加粘接、正負極並聯結構，經密封而成。各片壓電陶瓷之間夾有一銅箔，每一銅箔伸出一凸頭。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到疊加的壓動陶瓷片之間選用流動性好、膠層薄的導電膠結劑粘接。壓電陶瓷片的厚度為1毫米，銅箔的厚度為0.01毫米。整個驅動器用密封膠密封。


圖1、為本實用新型實施例結構圖。
圖2、實測美國Burleigh公司PZ－40驅動器的位移－電壓特性曲線。
圖3、實測本實用新型的位移－電壓特性曲線。
本實用新型下面將結合附圖作進一步說明本實用新型利用壓電陶瓷片的逆壓電效應和可疊加原理，採用壓電陶瓷片粘接、正負極並聯結構，經密封而成。當施加外電壓時，每一片壓電陶瓷沿極化方向發生變形，可以使微位移驅動器的變形量滿足所需要的零點幾微米到幾十微米的變形量範圍，而且可對稱地產生正變形或負變形，同時使其有較好的剛度、線性度和解析度。當要求變形量為±20微米時，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。當所要求的變形量不同時，壓電陶瓷片的數量可以有不同取值，如當所需的變形量為±40微米時，則壓電陶瓷片的數量可取為200。疊加的各片壓電陶瓷之間採用流動性好、其膠層薄的導電膠結劑(2)粘接，並可加適當溫度使其固化(40℃／小時)，可保證本實用新型的強度，使其可承受較大的壓力和拉力，可用於承受拉力和壓力的循環負載，壽命達1億次以上。為便於各壓電陶瓷片的並聯焊接，各片壓電陶瓷之間夾有一片銅箔，並伸出一凸頭(3)，銅箔的厚度為0.01毫米。本實用新型採用密封膠(4)其密封，從而保證其可靠的絕緣和防潮。
本實用新型相比已有技術具有如下優點(如圖3)1、本實用新型結構簡單、合理，強度、剛度好，能承受較大的壓力和拉力。在拉力和壓力循環作用下，工作壽命長達1億次以上。
2、線性度好、非線性滯後≤4％，能對稱地產生正變形或負變形，變形範圍大，解析度高為0.01微米。
3、承載能力強，一般承載能力均大於6Kg。
4、成本較低，減少外匯進口、節約外匯。
權利要求1.一種用壓電陶瓷製作的微位移驅動器，其特徵在於採用壓電陶瓷片疊加粘接、正負極並聯結構，經密封而成，各片壓電陶瓷之間夾有一銅箔，每一銅箔伸出一凸頭。
2.如權利要求1所述的微位移驅動器，其特徵在於疊加的壓電陶瓷片之間選用流動性好、膠層薄的導電膠結劑粘接。
3.如權利要求1所述的微位移驅動器，其特徵在於壓電陶瓷片的厚度為1毫米，銅箔的厚度為0.01毫米。
4.如權利要求1所述的微位移驅動器，其特徵在於整體用密封膠密封。
專利摘要本實用新型是一種微位移驅動器，適用於在精密驅動定位技術、自動控制技術、精密微調技術中產生所需的微米級和亞微米級變形量。採用壓電陶瓷片迭加粘接、正負極並聯結構，經密封而成。具有結構簡單、合理、能承受壓力和拉力、強度好、線性度好、承載能力強、解析度高、工作壽命長、變形量範圍大，並可產生正或負變形等優點。
文檔編號H01L41/08GK2048242SQ8921280
公開日1989年11月22日 申請日期1989年3月9日 優先權日1989年3月9日
發明者凌寧 申請人:中國科學院光電技術研究所