专利摘要

专利摘要

本实用新型公开了一种聚能型压电位移放大器，包括驱动电源、夹心式换能机构和位移放大杆，驱动电源输出直流电压；夹心式换能机构包括若干个钹型压电驱动单元，钹型压电驱动单元之间采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合叠加，每个钹型压电驱动单元包括两片钹型金属帽和两个压电陶瓷片，由驱动电源激励，所有钹型压电驱动单元通过预紧结构进行固定；位移放大杆为轴对称结构体，第一端截面积比第二端截面积大，第一端与预紧结构固定连接，第二端为位移速度输出端。本实用新型具有结构简单、体积较小、分辨率高、频响快等优点。

权利要求

1.一种聚能型压电位移放大器，其特征在于，包括驱动电源、夹心式换能机构和位移放大杆，驱动电源输出直流电压；夹心式换能机构包括若干个钹型压电驱动单元，钹型压电驱动单元之间采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合叠加，每个钹型压电驱动单元包括两片钹型金属帽和两个压电陶瓷片，由驱动电源激励，所有钹型压电驱动单元通过预紧结构进行固定；位移放大杆为轴对称结构体，第一端截面积比第二端截面积大，第一端与预紧结构固定连接，第二端为位移速度输出端。

2.根据权利要求1所述的聚能型压电位移放大器，其特征在于，所述预紧结构包括前金属盖板、后金属盖板、预紧螺杆，前金属盖板为一圆柱形的结构，中心钻有通孔，后金属盖板为一阶梯圆盘，一端钻有内螺纹孔，另一端设有单头螺柱；预紧螺杆穿过前金属盖板后，底部与后金属盖板中的螺纹孔固定；所述若干个钹型压电驱动单元设置在前金属盖板、后金属盖板之间。

3.根据权利要求2所述的聚能型压电位移放大器，其特征在于，所述前金属盖板和预紧螺杆之间设有垫片。

4.根据权利要求2所述的聚能型压电位移放大器，其特征在于，所述位移放大杆的刚度小于或等于所述后金属盖板的刚度。

5.根据权利要求2所述的聚能型压电位移放大器，其特征在于，所述后金属盖板单头螺柱上设有外螺纹，位移放大杆通过螺纹与后金属盖板固定连接。

6.根据权利要求1所述的聚能型压电位移放大器，其特征在于，每个钹型压电驱动单元中，各钹型金属帽上均设有一个接线端子，两压电陶瓷片中间均设有一个接线端子，接线端子均通过引线与所述驱动电源相连。

说明书

技术领域

本实用新型属于精密微型机械研究领域，特别涉及一种聚能型压电位移放大器。

背景技术

近年来，随着微电子技术、微机械技术、宇航、生物工程等学科的快速发展，微位移技术已成为精密运动系统和精密制造工艺中的关键技术之一。对于上述领域中的传动机构而言，传统的传动主要由电机或液压装置来实现。然而电机或液压装置存在许多不足，如定位精度不高、机构复杂、体积大等，不能满足现代精密机械的需求。

压电陶瓷以其体积小、位移分辨率高、响应速度快、输出力大、换能效率高等优点，得到了国内外广泛的研究和应用。但从总体上看，压电陶瓷其本身输出位移太小，就算目前已成为精密定位时比较理想的驱动元件，行程也只有数十纳米，因此在应用范围上受到了限制。

目前研究的较多的是柔性铰链微位移放大机构，但这些研究的机构都过于复杂，并且在实现微位移放大的同时，极大的减小了驱动器的输出力，无法充分发挥出压电材料优异的驱动性能，因此，如何有效地将微位移进行放大，同时能够达到结构和控制较简单、精度高的目标是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种聚能型压电位移放大器，该位移放大器利用夹心式换能器，配合若干个钹型压电驱动单元作为动力源，具有结构简单、体积较小、分辨率高、频响快等优点。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：一种聚能型压电位移放大器，包括驱动电源、夹心式换能机构和位移放大杆，驱动电源输出直流电压；夹心式换能机构包括若干个钹型压电驱动单元，钹型压电驱动单元之间采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合叠加，每个钹型压电驱动单元包括两片钹型金属帽和两个压电陶瓷片，由驱动电源激励，所有钹型压电驱动单元通过预紧结构进行固定；位移放大杆为轴对称结构体，第一端截面积比第二端截面积大，第一端与预紧结构固定连接，第二端为位移速度输出端。

优选的，所述预紧结构包括前金属盖板、后金属盖板、预紧螺杆，前金属盖板为一圆柱形的结构，中心钻有通孔，后金属盖板为一阶梯圆盘，一端钻有内螺纹孔，另一端设有单头螺柱；预紧螺杆穿过前金属盖板后，底部与后金属盖板中的螺纹孔固定；所述若干个钹型压电驱动单元设置在前金属盖板、后金属盖板之间。

更进一步的，所述前金属盖板和预紧螺杆之间设有垫片。

更进一步的，所述位移放大杆的刚度小于或等于所述后金属盖板的刚度。

更进一步的，所述后金属盖板单头螺柱上设有外螺纹，位移放大杆通过螺纹与后金属盖板固定连接。

优选的，每个钹型压电驱动单元中，各钹型金属帽上均设有一个接线端子，并通过引线与所述驱动电源相连，两压电陶瓷片中间均设有一个接线端子，并通过引线与所述驱动电源相连。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型使用了一种夹心式换能机构，能够在有频交流下产生谐振运动，因此本实用新型可以利用谐振激励对位移进行放大。

2、本实用新型夹心式换能机构由若干个钹型压电驱动单元、前后金属盖板、预紧螺杆组成。前后金属盖板之间的若干个钹型压电驱动单元采用电路结构并联和机械结构串联的形式，这种换能器既能得到较低的共振频率，又利用了钹型压电驱动器的纵向振动特性，

3、由于压电陶瓷耐压不耐拉的特点，本实用新型通过采用预紧螺杆和前后金属盖板给压电陶瓷施加预紧力，保证压电陶瓷在大功率工作条件下依然处于压缩状态，从而避免了压电陶瓷的失效。

4、本实用新型使用了一种位移放大杆，由于其存在一段变幅段的结构特性，能够将夹心式换能器传递的振动进一步放大，从而实现较大的位移。

5、本实用新型具有结构简单、轴向变形明显、无噪声、体积小、分辨率高和频响快等优点，适用于光学、电子等需要精密位移的机械系统。

附图说明

图1为本实施例的整体结构示意图。

图2为本实施例的硬件部分结构示意图。

图3为本实施例钹型压电驱动单元示意图。

图4为本实施例前金属板的结构示意图。

图5为本实施例后金属板的结构示意图。

图6为本实施例位移放大杆的结构示意图。

其中：1—驱动电源；2—第一接线端子；3—钹型金属帽；4—后金属盖板；401—内螺纹孔，402—单头螺柱；5—位移放大杆；6—预紧螺杆；7—垫片；8—前金属盖板；9—压电陶瓷片；10—第二接线端子；11—定位孔。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例

如图1-6，本实施例一种聚能型压电位移放大器，包括驱动电源1、夹心式换能机构和位移放大杆5，驱动电源1输出直流电压。本实施例中夹心式换能机构由4个钹型压电驱动单元、前金属盖板8、后金属盖板4、预紧螺杆6、垫片7组成。夹心式换能机构由驱动电源激励。

如图1、2、3所示，每个钹型压电驱动单元包括两片钹型金属帽3和两片压电陶瓷片9，钹型压电驱动单元之间采用结构上串联、电路上并联的方式相互贴合叠加。各钹型金属帽3上均设有第一接线端子2，通过引线与所述驱动电源1相连。各独立单元的两压电陶瓷片中间均设有第二接线端子10，通过引线与所述驱动电源1相连。由于钹型金属帽3与压电陶瓷片9的耦合作用改变压电陶瓷片9的应力分布，并将径向应力转变成轴向应力，使得沿厚度方向极化压电陶瓷片9的压电常数d₃₁和d₃₃产生的压电效应相加。因此在相同的激励条件以及d₃₁不变的情况下，钹型压电叠堆的等效压电常数d₃₃比相同尺寸压电陶瓷本身提高数倍。

如图4、5所示，前金属盖板8为一圆柱形的结构，中心钻有通孔，后金属盖板4为一阶梯圆盘，一端钻有内螺纹孔401，另一端设有单头螺柱402，单头螺柱402上设有外螺纹。预紧螺杆6穿过前金属盖板8后，底部与后金属盖板4中的螺纹孔固定。若干个钹型压电驱动单元设置在前金属盖板8、后金属盖板4之间。前金属盖板8和预紧螺杆6之间设有垫片7。通过采用预紧螺杆6和前后金属盖板施加预紧力，将若干钹型压电驱动单元固定。

如图2所示，在后金属盖板4中间阶梯段上设有定位孔11，位移放大器通过该定位孔可固定安装在机架上，以能够进行位移输出。

如图6所示，位移放大杆5为轴对称结构体，其中一端截面积较大，另一端截面积较小，截面积较大端与后金属盖板螺纹连接，截面积较小端为位移速度输出端。位移放大杆的刚度小于或等于所述后金属盖板的刚度。

本实施例中，输出端设置在位移放大杆5较小端，驱动电源1输出直流信号到压电陶瓷片9，压电陶瓷片9由于逆压电效应沿轴向微变形，微变形传给其两侧的钹型金属帽3，由于钹型金属帽3的结构特性，使微变形实现第一次放大，放大后的微变形通过夹心式换能机构传给位移放大杆5，由于位移放大杆的结构特性，微变形实现第二次放大，最后经输出端对外部执行器进行位移驱动。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

一种聚能型压电位移放大器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。