[发明专利]多层压电陶瓷振动元件

说明书

技术领域

本发明涉及压电陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种多层压电陶瓷振动元件。

背景技术

压电陶瓷具有逆压电效应。在电信号作用下，可以用作压电扬声器振子或压电振动器振子。现有的压电扬声器振子或者压电振动器振子一般采用d₃₁振动模式。通常由两种结构组成：1)压电单晶体贴装在其他材质(包括陶瓷、金属、玻璃等)的薄片上；利用施加电信号后位移量的差距，形成弯曲振动；2)两块压电单晶片烧结在一起，通过控制压电陶瓷极化方向和信号输入方向，使两块压电单晶片振动方向相反，以形成弯曲振动。

现有的多层压电元件在工作时,各层压电陶瓷在长度方向的位移相同。这种设计应用于压电元件的振动弯曲中，由于弯曲内侧需要小的位移，弯曲外侧需要大的位移，故会使压电元件间产生应力。应力会影响压电元件的变形量，作为声学元件则影响其声压值。

此外，应力将会加剧多层的压电振动元件的疲劳和断裂，降低工作寿命。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种多层压电陶瓷振动元件的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种多层压电陶瓷振动元件。该振动元件包括压电陶瓷组件，所述压电陶瓷组件包括多层压电陶瓷层和多层电极层，所述电极层与所述压电陶瓷层间隔设置，所述压电陶瓷层的数量比所述电极层的数量多一层，以使每个压电陶瓷层沿厚度方向的上、下两侧均设置有所述电极层，所述压电陶瓷组件被构造为：

当因收缩而发生弯曲时，靠近弯曲侧的压电陶瓷层的收缩量大于或者等于远离弯曲侧的压电陶瓷层的收缩量，并且距离弯曲侧最近的压电陶瓷层的收缩量大于距离弯曲侧最远的压电陶瓷层的收缩量；

当因伸张而发生弯曲时，靠近弯曲侧的压电陶瓷层的伸张量小于或者等于远离弯曲侧的压电陶瓷层的伸张量，并且距离弯曲侧最近的压电陶瓷层的收缩量小于距离弯曲侧最远的压电陶瓷层的伸张量。

可选地，通过调节压电陶瓷层的厚度来调节压电陶瓷层的收缩量和伸张量。

可选地，距离弯曲侧最近的压电陶瓷层计为第一层，距离弯曲侧最远的压电陶瓷层计为第N层，第i层的厚度计为T_i，第i+1层的厚度计为T_i+1，i和N为自然数，1≤i≤N-1，

当因收缩而发生弯曲时，T_i≤T_i+1，并且T₁＜T_N，以使第i层的收缩量d_i≥第i+1层的收缩量d_i+1,并且第一层的收缩量d₁＞第N层的收缩量d_N；

当因伸张而发生弯曲时，T_i≥T_i+1，并且T₁＞T_N，以使第i层的伸张量D_i≤第i+1层的伸张量D_i+1,并且第一层的伸张量D₁＜第N层的伸张量D_N。

可选地，所述压电陶瓷组件为d₃₁振动模式，通过调节压电陶瓷层的压电常数d₃₁来调节压电陶瓷层的收缩量和伸张量。

可选地，距离弯曲侧最近的压电陶瓷层计为第一层，距离弯曲侧最远的压电陶瓷层计为第N层，第i层的压电常数计为d_31i，第i+1层的压电常数计为d_31i+1，i和N为自然数，1≤i≤N-1，

当因收缩而发生弯曲时，d_31i≥d_31i+1，并且d₃₁₁＞d_31N，以使第i层的收缩量d_i≥第i+1层的收缩量d_i+1,并且第一层的收缩量d₁＞第N层的收缩量d_N；

当因伸张而发生弯曲时，d_31i≤d_31i+1，并且d₃₁₁＜d_31N，以使第i层的伸张量D_i≤第i+1层的伸张量D_i+1,并且第一层的伸张量D₁＜第N层的伸张量D_N。

可选地，所述压电陶瓷组件为d₃₁振动模式，通过调节施加在压电陶瓷层的电压的大小来调节压电陶瓷层的收缩量和伸张量。