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1、(10)申请公布号 CN 102868317 A (43)申请公布日 2013.01.09 CN 102868317 A *CN102868317A* (21)申请号 201210401075.1 (22)申请日 2012.10.19 H02N 2/04(2006.01) H02N 2/06(2006.01) (71)申请人 哈尔滨工业大学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大 直街 92 号 (72)发明人 刘英想 杨小辉 陈维山 刘军考 石胜君 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事 务所 23109 代理人 牟永林 (54) 发明名称 压电金属复合梁及驱动该压电金属复合。
2、梁弯 曲振动的方法 (57) 摘要 压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯 曲振动的方法， 涉及压电金属复合梁及驱动该压 电金属复合梁弯曲振动的方法。为了解决采用半 片陶瓷片驱动方式所存在加工难度大的问题。压 电金属复合梁两片压电陶瓷片固定连接在两个端 盖之间， 每个端盖与其相邻压电陶瓷片之间均设 置有一个电极片 ； 两片压电陶瓷片之间设置有两 个电极片位于同一平面上且之间留有间隙 ； 两片 压电陶瓷片均沿厚度方向极化且极化方向相反。 驱动方法 ： 将每个端盖和压电陶瓷片之间的电极 片均与两相驱动信号的公共端连接， 将两片压电 陶瓷片之间的两片电极片分别与两相驱动信号的 驱动端连接 ； 两相驱。
3、动信号均是交流电压信号且 在时间上具有 180 度相位差。本发明应用到超声 电机制作领域。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 压电金属复合梁， 包括两个端盖 （1） 、 两片压电陶瓷片 （2） 和四个电极片 （3） ， 其特征 在于 ： 所述两片压电陶瓷片 （2） 固定连接在两个端盖 （1） 之间， 每个端盖 （1） 与其相邻的压 电陶瓷片 （2） 之间均设置有一个电极片 （3） ； 两片压电陶瓷片 （2） 之间设置有两个电。
4、极片 （3） ， 所述的两个电极片 （3） 位于同一平面上， 且所述的两个电极片 （3） 之间留有间隙 ； 所述 两片压电陶瓷片 （2） 均沿厚度方向极化， 且二者极化方向相反。 2. 驱动权利要求 1 所述的压电金属复合梁弯曲振动的方法， 其特征在于 ： 所述方法是 采用两相驱动信号驱动所述压电金属复合梁， 将每个端盖 （1） 和压电陶瓷片 （2） 之间的电 极片 （3） 均与两相驱动信号的公共端连接， 将两片压电陶瓷片 （2） 之间的两片电极片 （3） 分 别与两相驱动信号的驱动端连接 ； 所述两相驱动信号均是交流电压信号， 并且所述两相驱 动信号在时间上具有 180 度的相位差。 权 利。
5、 要 求 书 CN 102868317 A 2 1/2 页 3 压电金属复合梁及驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法 技术领域 0001 本发明涉及压电超声驱动技术领域。 背景技术 0002 压电超声驱动技术是一种利用压电陶瓷的逆压电效应， 在弹性体中激励出超声频 段内的振动， 在弹性体表面特定点或特定区域形成具有特定轨迹的质点运动， 进而通过定 子、 转子之间的摩擦耦合将质点的微观运动转换成转子的宏观运动的技术。压电超声驱动 器具有低速大转矩、 无需变速机构、 无电磁干扰、 响应速度快和断电自锁等优点。 0003 压电金属复合梁的弯曲振动是压电超声驱动器普遍采用的一种振动模态， 例如公 开日为。
6、 2010 年 1 月 13 日、 公开号为 CN101626203A、 发明名称为 “弯振模态梁式直线超声 电机振子” 的专利申请， 它首次提出了一种采用同型正交弯振模态实现双驱动足直线驱动 的压电超声电机新构型， 成功的避免了设计过程中的模态简并问题， 具有结构简单、 设计灵 活、 可系列化生产等优点 ； 但是， 该振子采用了两个极化方向相反的半片陶瓷片组合的形式 实现弯曲振动的驱动， 而半片陶瓷片的加工一般是通过整片陶瓷切割而成， 对切割精度要 求很高、 加工难度较大。 发明内容 0004 本发明为了解决现有驱动压电金属复合梁弯曲振动所采用的半片陶瓷片驱动方 式所存在的加工难度大的问题，。
7、 从而本发明提供了压电金属复合梁及驱动该压电金属复合 梁弯曲振动的方法。 0005 压电金属复合梁， 包括两个端盖、 两片压电陶瓷片和四个电极片， 所述两片压电陶 瓷片固定连接在两个端盖之间， 每个端盖与其相邻的压电陶瓷片之间均设置有一个电极 片 ； 两片压电陶瓷片之间设置有两个电极片， 所述的两个电极片位于同一平面上， 且所述的 两个电极片之间留有间隙 ； 所述两片压电陶瓷片均沿厚度方向极化， 且二者极化方向相反。 0006 驱动上述压电金属复合梁弯曲振动的方法为 ： 采用两相驱动信号驱动所述压电金 属复合梁， 将每个端盖和压电陶瓷片之间的电极片均与两相驱动信号的公共端连接， 将两 片压电陶。
8、瓷片之间的两片电极片分别与两相驱动信号的驱动端连接 ； 所述两相驱动信号均 是交流电压信号， 并且所述两相驱动信号在时间上具有 180 度的相位差。 0007 本发明所述驱动该压电金属复合梁弯曲振动的方法与传统驱动方法的最大不同 在于采用整片压电陶瓷片配合两个电极片的结构形式， 施加时间上具有 180 度的相位差的 交流驱动电压信号， 驱动压电金属复合梁的弯曲振动。两片压电陶瓷片中间的两个电极片 中间有一定的间隙， 保证了两相驱动信号之间的绝缘， 成功的避免了切分成半片压电陶瓷 片所存在的对切割精度要求很高、 加工难度较大等问题。 0008 本发明充分的简化了压电陶瓷的结构以及压电陶瓷的加工工。
9、艺， 广泛适用于制作 各种基于压电金属复合梁弯曲振动工作的压电驱动器。 说 明 书 CN 102868317 A 3 2/2 页 4 附图说明 0009 图 1 是本发明所述的压电金属复合梁的剖视图 ； 0010 图 2 是图 1 所示压电金属复合梁的立体结构示意图 ； 0011 图 3 是图 2 所示压电金属复合梁去除一半后的立体结构示意图 ； 0012 图 4 是图 1 所示的压电金属复合梁弯曲振动的振型示意图。 具体实施方式 0013 具体实施方式一、 结合图1至图3具体说明本实施方式所述的压电金属复合梁， 包 括两个端盖 1、 两片压电陶瓷片 2 和四个电极片 3， 所述两片压电陶瓷片。
10、 2 固定连接在两个 端盖 1 之间， 每个端盖 1 与其相邻的压电陶瓷片 2 之间均设置有一个电极片 3 ； 两片压电陶 瓷片 2 之间设置有两个电极片 3， 所述的两个电极片 3 位于同一平面上， 且所述的两个电极 片3之间留有间隙参见图3所示 ； 所述两片压电陶瓷片2均沿厚度方向极化， 且二者极化方 向相反。 0014 本实施方式所述的两片压电陶瓷片中间的两个电极片中间有一定的间隙， 保证了 两相驱动信号之间的绝缘， 成功的避免了切分成半片压电陶瓷片所存在的对切割精度要求 很高、 加工难度较大等问题。 0015 具体实施方式二、 结合图1至图4具体说明本实施方式， 驱动具体实施方式一所述。
11、 的压电金属复合梁弯曲振动的方法为 ： 采用两相驱动信号驱动所述压电金属复合梁， 将每 个端盖 1 和压电陶瓷片 2 之间的电极片 3 均与两相驱动信号的公共端连接， 将两片压电陶 瓷片 2 之间的两片电极片 3 分别与两相驱动信号的驱动端连接 ； 所述两相驱动信号均是交 流电压信号， 并且所述两相驱动信号在时间上具有 180 度的相位差。 0016 采用本实施方式所述的方法驱动压电金属复合梁， 通过压电陶瓷片两侧交替的伸 缩振动实现对压电金属复合梁弯曲振动的驱动， 此时， 所述压电金属复合梁完全的状态参 见图 4 所示。本实施方式采用整片压电陶瓷片配合两个电极片的结构形式， 施加时间上具 有 180 度相位差的交流驱动电压信号， 驱动压电金属复合梁的弯曲振动。 说 明 书 CN 102868317 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102868317 A 5 2/2 页 6 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102868317 A 6 。