一種用于壓電泵和壓電閥體的壓電驅動振子制造技術

一種用于壓電泵和壓電閥體的壓電驅動振子，包括下壓電體（1）、上壓電體（2）、中間的墊片（3），下壓電體（1）與上壓電體（2）所用材料和尺寸相同，三者粘接組成的雙壓電晶片型壓電驅動振子；或只包括墊片（3）、下壓電體（1）和上壓電體（2）之一，二者粘接組成單壓電晶片型壓電驅動振子，其特征在于：墊片（3）是采用形狀為正方形、長方形或圓形的各類單晶硅片、多晶硅片或各類玻璃薄片。本實用新型專利技術的壓電振子構造方法，可有效解決壓電振子不同材料層之間的膨脹系數不同而導致下壓電體（1）、上壓電體（2）及墊片（3）的斷裂等問題，提高壓電泵等器件的可靠性及壽命。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種用于壓電泵和壓電閥體的壓電驅動振子，包括下壓電體（1）、上壓電體（2）、中間的墊片（3），下壓電體（1）與上壓電體（2）所用材料和尺寸相同，三者粘接組成的雙壓電晶片型壓電驅動振子；或只包括墊片（3）、下壓電體（1）和上壓電體（2）之一，二者粘接組成單壓電晶片型壓電驅動振子，其特征在于：墊片（3）是采用形狀為正方形、長方形或圓形的各類單晶硅片、多晶硅片或各類玻璃薄片。本技術的壓電振子構造方法，可有效解決壓電振子不同材料層之間的膨脹系數不同而導致下壓電體（1）、上壓電體（2）及墊片（3）的斷裂等問題，提高壓電泵等器件的可靠性及壽命。【專利說明】—種用于壓電栗和壓電閥體的壓電驅動振子
本技術屬于工業流量控制、執行器等領域，特別涉及壓電泵和壓電閥體的壓電驅動振子。
技術介紹
隨著電子技術的發展，采用壓電技術形成的逆壓電效應，形成的閥體開關或氣體液體輸送功能制作的器件，作為智能控制的核心控制元件使用。壓電泵多采用簡支梁雙壓電晶片或單壓電晶片型壓電驅動振子，利用壓電晶片的逆壓電效應，驅動整個壓電驅動振子的彎張振動變形來改變壓電驅動振子與殼體之間形成容積室的體積，實現氣體液體連續負壓吸入和加壓排出。而壓電閥多采用懸臂梁雙壓電晶片或單壓電晶片型壓電驅動振子，在壓電晶片逆壓電效應的作用下，驅動整個壓電驅動振子的自由端運動，從而實現開關閥體的功能。壓電驅動振子一般采用的墊片材料為黃銅片、鈹青銅片、不銹鋼片、有機高分子材料等。上述墊片材料中無論采用哪種材質，與壓電體都存在較大的膨脹系數差異、表面特性差異等，這導致在壓電驅動振子粘接固化制作過程中、使用彎曲發熱變形過程中，在熱脹冷縮作用下因材料膨脹特性差異和表面特性差異而引起壓電體與墊片之間應力集中過大，甚至與粘接層分離失效，最終導致器件斷裂、擊穿或疲勞失效。
技術實現思路
本技術的目的就是為克服上述
技術介紹
的不足，提供一種壓電驅動振子的構造，有效減緩壓電振子不同材料層之間的膨脹系數不同而引起器件的疲勞壽命減少，最終導致器件斷裂、擊穿或疲 勞失效問題，同時提供更多的多種彈性系數的墊片滿足壓電驅動振子不同應用場合的需求。本技術的技術方案是:提供一種壓電驅動振子，包括一片或兩片壓電體、墊片、粘接組成的單壓電晶片型或雙壓電晶片型壓電驅動振子，壓電體由PZT等壓電材料組成，雙壓電晶片型壓電驅動振子的壓電體對稱粘接在墊片兩邊，單壓電晶片型壓電驅動振子的壓電體粘接在墊片的一邊，其特征是:墊片是墊片(3)采用低膨脹系數材質的單晶晶片、多晶硅片或玻璃片，其形狀為正方形、長方形，其厚度范圍為0.1-5.0mm。雙壓電晶片型壓電驅動振子的下壓電體、上壓電體的極化方式根據實際可選用“正負負正”、“負正正負”等方式，驅動方式可按具有一定周期或單獨指令的工作電壓單獨、同時或交替驅動。采用單壓電晶片型壓電驅動振子，也可按一定的周期或單獨指令的工作電壓驅動壓電動驅動振子實現單邊工作。本專利技術的墊片膨脹系數和表面特性與壓電體相近，制作過程中不易產生應力，工作過程穩定可靠等優點。【專利附圖】【附圖說明】圖1為四周固定雙晶片型壓電驅動振子結構示意圖圖2為四周固定雙晶片型壓電驅動振子(墊片為單晶硅)工作示意圖圖3為懸臂固定雙晶片型壓電驅動振子結構示意圖圖4為懸臂固定雙晶片型壓電驅動振子(墊片為多晶硅)工作示意圖圖5為四周固定單晶片型壓電驅動振子結構示意圖圖6為四周固定單晶片型壓電驅動振子(墊片為石英玻璃)工作示意圖圖7為懸臂固定單晶片型壓電驅動振子結構示意圖圖8為懸臂固定單晶片型壓電驅動振子(墊片為光學玻璃)工作示意圖上述圖中:1.下壓電體；2.上壓電體；3.墊片；3a單晶硅墊片；3b.多晶硅墊片；3c.石英玻璃墊片；3d.光學玻璃墊片；4.下支撐體；5.上支撐體；6.下密封圈；7.上密封圈；8.腔體；9.下懸臂支撐體；10.下彈性墊片；11.上彈性墊片；12上懸臂支撐體。【具體實施方式】下面通過實施例，并結合附圖，對本專利技術的技術方案作進一步具體的說明。實施例中的驅動方式已經向專利局提出申請，申請號為:201310243524.9實施例1實施例1的雙晶片型壓電驅動振子的墊片為圓形單晶硅片，圓周方向固定結構，如圖1、圖2所示:用于壓電泵的雙晶片型壓電驅動振子由下壓電體1、上壓電體2、墊片3相互粘接而成。壓電驅動振子的四周由支撐體和墊圈固定。在下支撐體4、上支撐體5之間的空腔內安裝壓電驅動振子，壓電驅動振子的四周與下支撐體4之間裝有下密封圈6，壓電驅動振子的四周與上支撐體5之間亦裝有上密封圈7，此結構使壓電驅動振子將下支撐體4和上支撐體5分成上下兩個空腔。下壓電體1、上壓電體2的極化方式按照圖2a中的“負正正負”方式極化，圖中P為壓電體極化方向。下壓電體1、上壓電體2分別單獨正電壓驅動，圖中E為對壓電體施加電場方向，下壓電體I的下表面電極與上壓電體2的上表面電極引出電極連接而形成地線零電位。其中下壓電體I的驅動電壓U2加在下壓電體I的下表面電極和零電位之間；上壓電體2的驅動電壓Ul加在上壓電體2的上表面電極和零電位之間，驅動電壓U1、U2的波形可以采用整流后周期正電壓。圖2a為下壓電體1、上壓電體2都沒有施加電壓的自然狀態，壓電驅動振子沒有發生變形。當上壓電體2上施加正電壓Ul = Vdc時，下壓電體I的驅動電壓U2 = 0V，即處于短路放電狀態，此時上壓電體2因逆壓電效應發生收縮，而壓電體I不產生逆壓電效應形變，如圖2b虛線所示，上壓電體2驅動整個壓電驅動振子向下彎曲變形，在壓電驅動振子將上支撐體5和下支撐體4分隔而成的上下空腔密封的情況下，引起使上支撐體5向下形變及上空腔8體積變大，同時下支撐體4向下形變及下空腔體積變小，在未密封的情況下，上面空腔8產生吸力而下面空腔產生壓力；當下壓電體I上施加正電壓U2 = Vdc時，此時上壓電體2的驅動電壓Ul = 0V,即處于短路放電狀態，下壓電體I因逆壓電效應發生收縮，而壓電體2不產生逆壓電效應形變，如圖2c虛線所示，下壓電體I驅動整個壓電振子向上彎曲變形，在壓電驅動振子將上支撐體5和下支撐體4分隔而成的上下空腔密封的情況下，弓丨起使上支撐體5向上形變及上空腔8體積變小，同時下支撐體4向上形變及下空腔體積變大，在未密封的情況下，上面空腔8產生壓力下空腔產生吸力。上壓電體2和下壓電體I在各自的周期工作電壓下可按照上述方式交替式工作。利用這種方式制備的壓電微泵體，壓電振子中的墊片3厚度范圍為0.1-5.0_，下壓電體I和上壓電體2厚度范圍為0.05-1.0mm，本實施例采用厚度0.25mm的單晶硅墊片3a、厚度均為0.25mm的下壓電體I和上壓電體2制備的雙壓電晶片型壓電驅動振子驅動壓電泵工作特性良好、穩定可靠。實施例2實施例2的雙晶片型壓電驅動振子的墊片為長條形多晶硅片，懸背梁固定結構，如圖3、圖4所示:雙晶片型壓電驅動振子由下壓電體1、上壓電體2、墊片3相互粘接而成。壓電驅動振子一端的懸臂梁支點由上下懸臂支撐體和彈性墊片固定，在下懸臂支撐體9、上懸臂支撐體12之間安裝壓電驅動振子，壓電驅動振子與下懸臂支撐體9之間裝有下彈性墊片10，壓電驅動振子與上懸臂支撐體12之間亦裝有上彈性墊片11。下壓電體1、上壓電體2的極化方本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于壓電泵和壓電閥體的壓電驅動振子，包括下壓電體（1）、上壓電體（2）、中間的墊片（3），下壓電體（1）與上壓電體（2）所用材料和尺寸相同，三者粘接組成的雙壓電晶片型壓電驅動振子；或只包括墊片（3）、下壓電體（1）和上壓電體（2）之一，二者粘接組成單壓電晶片型壓電驅動振子，其特征在于：墊片（3）采用低膨脹系數材質的單晶晶片、多晶硅片或玻璃片，其厚度為0.1?5.0mm。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王素貞，
申請(專利權)人：重慶中鐳科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：