[发明专利]具有成本效益的单晶多桩致动器及制造方法

权利要求书

1.一种多桩致动器，其包含压电单晶活性元件，其中所述压电单晶活性元件借助于成形边缘加强件及垫圈加强件通过环氧树脂黏结，所述成形边缘加强件及垫圈加强件具有适合的设计并且具有聚合物、金属或陶瓷材料，以获得具有改良抗弯强度及抗扭强度的多桩致动器。

2.根据权利要求1所述的多桩致动器，其中所述多桩致动器由相同的单晶活性元件制成，所述相同的单晶活性元件选自包含具有纵向(d₃₃)模态和/或横向(d₃₁或d₃₂)模态的矩形压电单晶的组。

3.根据权利要求1和2所述的多桩致动器，其中所述单晶活性元件选自由以下构成的组：具有菱面体准同型相界及相邻四边形组成物的锌铌酸铅-钛酸铅(Pb[Zn_1/3Nb_2/3]O₃-PbTiO₃或PZN-PT)、镁铌酸铅-钛酸铅(Pb[Mg_1/3Nb_2/3]O₃-PbTiO₃，PMN-PT)及镁铌酸铅-锆钛酸铅(Pb[Mg_1/3Nb_2/3]O₃-Pb[Zr_1-xTi_x]O₃或PMN-PZT)的固溶体，及其掺杂和/或改质的三元及四元衍生物。

4.根据权利要求1、2和3所述的多桩致动器，其中每一活性元件桩由背对背黏结或以任何适合配置黏结的多个单晶制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的多桩致动器，其中位于相邻晶体之间的所述成形边缘加强件及垫圈加强件将该多桩致动器配置成选自由以下构成的组的各种横截面：三角形、正方形、矩形、六边形、八边形及其他奇数边及偶数边的伪环多边形配置。

6.根据权利要求5所述的多桩致动器，其中所述单晶的内角被倾斜，以使得该晶体能够适配于期望的配置，从而能够使用横截面减小或可选的成形边缘加强件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的多桩致动器，其中两个端部垫圈加强件均含有一中心孔，以使得该多桩致动器能够起环状或圆柱状致动器的作用。

8.根据权利要求7所述的多桩致动器，其中两个端部垫圈加强件均为实心件且起端盖的作用，并且球形、圆柱形或其他适当形态被包含在端盖的设计中，以最小化在使用期间对所述单晶活性元件所施加的可能弯曲。

9.根据前述权利要求中任一项所述的多桩致动器，其中至少一个中间垫圈加强件与较短的单晶一起使用，以改良所得致动器的抗弯强度及抗扭强度。

10.根据权利要求9所述的多桩致动器，其中任何两个垫圈加强件之间的单独活性节段具有不同的设计及配置，包括这些单晶的数目及布置、其组成物、切割片及尺寸，以用于各种应用需要。

11.根据前述权利要求中任一项所述的多桩致动器，其中所述垫圈经由一适当的表面处理或一黏结至黏结面上的薄且硬的绝缘层与所述晶体电绝缘。

12.根据前述权利要求中任一项所述的多桩致动器，其中预应力机构被引入以将所述单晶及环氧树脂接合面以压缩形式加载，从而改良该致动器的坚固性及可靠性。

13.一种用于制造多桩致动器的方法，其中该方法包含以下步骤：

a)获得单晶活性元件，并将引线黏结至所述单晶活性元件的两个电极面上；

b)再次使用适当的成形边缘加强件作为黏结导件及适当的黏结夹具，用环氧树脂将所述晶体活性元件黏结成期望的配置，以确保全部晶体活性元件的端面对准；

c)打磨经黏结的晶体活性元件的两个端面，以确保其平坦且平行；

d)分别将所述平坦且平行的晶体活性元件黏结至顶部端盖及底部端盖和/或垫圈的含有凹部的侧面上，并且以期望的组合来连接对应晶体的引线，以获得该多桩致动器。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在步骤(c)之后，用环氧树脂将经黏结的晶体活性元件黏结至一定制端盖和/或垫圈上，以在随后操作中完成该致动器。