[实用新型]一种压电陶瓷致动元件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种压电陶瓷致动元件，尤其涉及一种压电陶瓷单晶片或双晶片致动元件，属于压电元件技术领域。

背景技术

压电材料是指受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料，而这种现象则称为压电效应；同时，压电材料在外电场下会产生变形，这种现象被称为逆压电效应。利用压电材料的这些特性可实现机械振动和交流电的互相转换，因而压电材料已被广泛用于制作传感器、换能器等元件。

压电材料大致可分为无机压电材料和有机压电材料，其中无机压电材料又包括压电多晶体材料(即压电陶瓷)和压电单晶体材料。在现有压电材料中，压电陶瓷是应用最广泛的一种。压电陶瓷本身对冲击电流的抗干扰性很强，并且发热小，不存在电流瞬变时的过渡过程而发生的有害振动，更不存在受电磁场干扰等现象，特别是在高速动作中稳定性很高，差错率低。压电陶瓷还具有易控制，重量轻，体积小，电磁噪声低，位移与电压成正比，维护容易，能量转换效率高，易于加工成任意形状等优点，已被广泛用于各种精密机械和机电一体化设备中。

在压电致动和驱动应用领域中，应用的主要是压电陶瓷单、双晶片。压电陶瓷单、双晶片致动元件是利用压电陶瓷的逆压电效应，使压电元件产生伸缩带动致动端(与其相对的一端通常固定，称之为固定端)产生大位移弯曲和出力。通常压电陶瓷致动元件由基片与压电陶瓷片粘接而成，基片可以采用金属、碳纤维等导电材料，此时基片可直接作为基片电极，与压电陶瓷片非粘接面上的电极面一起形成输入驱动电压的两个驱动电极；基片也可以使用非导电材料制成，此时需要利用刷银浆、覆铜膜等方式在其表面制作出基片电极。

现有压电陶瓷单/双晶片致动元件均存在致动端出力较小的缺陷，其实际出力远远无法达到理论水平；而且随着使用时间变长，其所能产生的实际出力会下降的越来越多，亦即其实际使用寿命较短；更有甚者，目前国内的压电陶瓷单/双晶片的每单位厚度上的电压受到很大限制，可加载电压远远达不到独立的压电陶瓷片可承受电压。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术所存在的致动端出力较小、可加载电压不高及实际使用寿命较短的缺陷，提供一种具有更大出力、更高可加载电压和更长使用寿命的压电陶瓷致动元件及其制作方法。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题。

一种压电陶瓷致动元件，包括具有基片电极的基片，以及一片或两片正反表面分别附着有电极层的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片与基片电极通过粘剂相互粘接，压电陶瓷片与基片电极的粘接面上存在至少一处填充有导电物质的无粘剂区域。

作为其中一个优选方案，所述无粘剂区域位于靠近所述压电陶瓷驱动元件的固定端的位置。

作为其中另一优选方案，所述导电物质为导电胶或者液态金属。

一种如上所述压电陶瓷致动元件的制作方法，所述压电陶瓷片为一片，包括以下步骤：

步骤A、在所述压电陶瓷片其中一面的电极层上涂覆一层粘剂，涂覆时在电极层表面形成至少一处无粘剂区域；

步骤B、在无粘剂区域注入适量导电物质；

步骤C、将上述压电陶瓷片涂有粘剂的一面朝上水平放置，将基片覆盖于其上，然后施加适当的压力，使基片与其下的压电陶瓷片形成较稳定的整体；

步骤D、使所述粘剂固化。

一种如上所述压电陶瓷致动元件的制作方法，所述压电陶瓷片为两片，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A、分别在两片压电陶瓷片的其中一面的电极层上涂覆一层粘剂，涂覆时在电极层表面形成至少一处无粘剂区域；

步骤B、分别在两片压电陶瓷片的无粘剂区域注入适量导电物质；

步骤C、将其中一片压电陶瓷片涂有粘剂的一面朝上水平放置，将基片覆盖于其上，然后施加适当的压力，使基片与其下的压电陶瓷片形成较稳定的整体；

步骤D、将另一片压电陶瓷片涂有粘剂的一面朝上水平放置，令基片另一面朝下，将基片覆盖于该压电陶瓷片上表面，然后施加适当的压力，使两片压电陶瓷片以及基片形成较稳定的整体；

步骤E、使所述粘剂固化。

为了降低制作工艺难度，作为本实用新型的进一步改进方案，所述基片上设置有数量、位置以及大小与所述压电陶瓷片与基片电极的粘接面上的无粘剂区域相同的通孔，通孔与相对应的无粘剂区域形成连通孔，连通孔中充满导电物质。

一种如进一步改进方案所述压电陶瓷致动元件的制作方法，所述压电陶瓷片为一片，该方法包括以下步骤：