專利名稱：一種管狀壓電振動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型振動器，尤其涉及一種管狀壓電振動器，可廣泛用于微機(jī)械、光學(xué)調(diào)焦等技術(shù)領(lǐng)域，屬于振動技術(shù)和壓電材料應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大部分手機(jī)都使用振動器作為提醒器件。目前手機(jī)采用的振動器主要是電磁驅(qū)動的，電磁振動器主要是利用偏心電磁電機(jī)產(chǎn)生振動。振動器從接通電源到穩(wěn)定振動需要一段時間，這就是振動器對觸發(fā)的響應(yīng)時間。電磁振動器的觸發(fā)的響應(yīng)時間是評價振動器性能的一個重要指標(biāo)。現(xiàn)代的手機(jī)中安裝了許多游戲，而這些游戲應(yīng)用對振動器的響應(yīng)時間要求盡可能短，才會有較好的體驗。偏心電磁電機(jī)從啟動到轉(zhuǎn)速穩(wěn)定需要較長時間，因此目前電磁振動器的響應(yīng)時間較長。利用壓電振動器可以減少響應(yīng)時間。壓電振動器是利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，采取特定的結(jié)構(gòu)制成的振動器，它一般由壓電陶瓷片和與之相結(jié)合的彈性基體構(gòu)成。在交流電信號的作用下，壓電陶瓷片產(chǎn)生振動并帶動與之相結(jié)合的彈性基體振動。目前常見的壓電振動器是利用雙晶片實現(xiàn)的。雙晶片是在一個片狀彈性基體上粘接壓電元件，利用壓電元件驅(qū)動片狀體振動。這種雙晶片壓電振動器的響應(yīng)時間要小于偏心電磁振動器的響應(yīng)時間，雙晶片壓電振動器的工作電壓偏高，不適合在手機(jī)中工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種管狀壓電振動器，以解決目前已有的微型振動器響應(yīng)時間長或工作電壓高的問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種管狀壓電振動器，包括由彈性基體和壓電元件組成的管狀振動體，其特征在于:該振動器還包括支架，該支架含有支架桿和固定部件；所述的彈性基體采用彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)，所述的壓電元件粘貼在彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面或內(nèi)表面；所述支架桿的一端與彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)或壓電元件連接，支架桿的另一端與固定部件連接。本發(fā)明的技術(shù)特征還在于:彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面由多個平面構(gòu)成，或曲面構(gòu)成，或由部分平面和部分曲面構(gòu)成，彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面由多個平面構(gòu)成，或由部分平面和部分曲面構(gòu)成，或由曲面構(gòu)成；所述的壓電元件置于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面的平面上或置于管狀多面體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平面上。本發(fā)明的另一技術(shù)特征是:所述支架桿的一端與管狀振動體的一端或者兩端連接，支架桿與管狀振動體的連接位置位于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的邊緣部位或壓電元件的邊緣部位，支架桿的另一端與固定部件連接。本發(fā)明所述的彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)外表面的平面數(shù)目至少為2個；所述的彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平面數(shù)目至少為2個。所述支架桿的數(shù)目應(yīng)小于等于壓電元件的數(shù)目。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性效果:本發(fā)明采用支架與管狀振動體的組合，使得管狀多面體結(jié)構(gòu)的振動與支架振動耦合，通過適當(dāng)安置支架位置可以使彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的駐波振動產(chǎn)生較大振幅，使行波運(yùn)動減小振幅損失，從而可以得到大振幅的微型化器件；采用管狀結(jié)構(gòu)作為振動體代替片狀結(jié)構(gòu)的振動體，可以獲得較多的振動形式，為優(yōu)化設(shè)計高效振動器提供了較多的機(jī)會。該振動器適合微型化，在手機(jī)振動器和超聲電機(jī)等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。通過對管狀壓電振動器的計算機(jī)模態(tài)分析，可以優(yōu)化設(shè)計得到用較低的電壓驅(qū)動得到較大的振幅；并且該振動器與雙晶片振動器相比可以得到較小的體積，與電磁振動器相比可以得到較快的響應(yīng)時間。本發(fā)明解決了電磁振動器響應(yīng)時間長和雙晶片壓電振動器工作電壓高的問題，為微型振動器的應(yīng)用提供了一種新的選擇。


圖1為本發(fā)明提供的管狀壓電振動器實施例的主視圖(單端安放支架)。圖2為圖1的俯視圖。圖3為本發(fā)明提供的管狀壓電振動器另一種實施例的主視圖(雙端安放支架)。圖4為圖3的俯視圖。圖中:1_彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)；2_支架桿；3-固定部件；4_壓電元件；5_安裝孔。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)和具體實施方式
做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提供的管狀壓電振動器，包括由彈性基體和壓電元件組成的管狀振動體，該振動器還包括支架，該支架含有支架桿2和固定部件3 ;所述的彈性基體采用彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)1，所述的壓電元件4粘貼在彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面或內(nèi)表面；所述支架桿2的一端與彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)或壓電元件連接，支架桿的另一端與固定部件3連接。支架桿可以采用多根，但支架桿的數(shù)目應(yīng)小于等于壓電元件的數(shù)目。所述支架桿的一端與管狀振動體的一端或者兩端連接，支架桿與管狀振動體的連接位置位于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的邊緣部位或壓電元件的邊緣部位，支架桿的另一端與固定部件連接。彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)外表面和內(nèi)表面均可以由平面構(gòu)成，或由曲面構(gòu)成，也可以由部分平面和部分曲面構(gòu)成；彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面或內(nèi)表面還可以全部由曲面構(gòu)成，但其外表面和內(nèi)表面不能同時均為曲面。彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)外表面的平面數(shù)目應(yīng)至少為2個。壓電元件4最好粘接在彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面的平面上或粘接于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平面上。彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的材料可以采用復(fù)合材料或單一材料構(gòu)成。圖1、圖2給出了本發(fā)明提供的管狀壓電振動器的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)I的內(nèi)表面是曲面，外表面是六面體，其中包括兩個曲面，四個平面，每個平面上粘接一個壓電元件4。支架桿的一端與管狀振動體的一端連接，另一端分別與固定部件相連接，即僅在管狀振動體的一端安放支架；在固定部件3上設(shè)有安裝孔5，各部件的具體尺寸可根據(jù)實際應(yīng)用要求的頻率和振幅計算確定。振動輸出的方式可以由彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的表面與外界接觸輸出振動；或者支架的固定部件與外界接觸輸出振動。
圖3、圖4為本發(fā)明的另一種實施例，采用雙端安放支架。本實施例中，彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)I的內(nèi)表面是圓弧狀，外表面是六面體，其中包括兩個弧面，四個平面。每個平面上粘接一個壓電元件4。兩對支架桿分別位于管狀振動體的兩端；支架桿與管狀振動體的連接位置位于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的邊緣部位，另一端分別與固定部件相連接。振動輸出的方式可以由彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的表面與外界接觸輸出振動；或者支架的固定部件與外界接觸輸出振動。
權(quán)利要求
1.一種管狀壓電振動器，包括由彈性基體和壓電元件組成的管狀振動體，其特征在于:該振動器還包括支架，該支架含有支架桿(2)和固定部件(3);所述的彈性基體采用彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)，所述的壓電元件粘貼在彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面或內(nèi)表面；所述支架桿的一端與彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)或壓電元件連接，支架桿的另一端與固定部件(3)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種管狀壓電振動器，其特征在于:彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面由多個平面構(gòu)成，或曲面構(gòu)成，或由部分平面和部分曲面構(gòu)成，彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面由多個平面構(gòu)成，或由部分平面和部分曲面構(gòu)成，或由曲面構(gòu)成；所述的壓電元件(4)置于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面的平面上或置于管狀多面體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平面上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種管狀壓電振動器，其特征在于:所述支架桿的一端與管狀振動體的一端或者兩端連接，支架桿與管狀振動體的連接位置位于彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的邊緣部位或壓電元件的邊緣部位，支架桿的另一端與固定部件(3)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種管狀壓電振動器，其特征在于:所述支架桿的數(shù)目小于等于壓電元件的數(shù)目。
5.如權(quán)利要求1 4任一權(quán)利要求所述的一種管狀壓電振動器，其特征在于:所述的彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)外表面的平面數(shù)目至少為2個；所述的彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)內(nèi)表面的平面數(shù)目至少為2個。
全文摘要
一種管狀壓電振動器，屬于振動技術(shù)和壓電材料應(yīng)用領(lǐng)域。該管狀壓電振動器包括由彈性基體和壓電元件組成的管狀振動體和支架，該支架含有支架桿和固定部件；所述的彈性基體采用彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)，所述的壓電元件粘貼在彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面或內(nèi)表面；彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的外表面和內(nèi)表面可以由多個平面構(gòu)成，或由部分平面和部分曲面構(gòu)成，也可以由曲面構(gòu)成。支架桿的一端與彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)或壓電元件連接，支架桿的另一端與固定部件連接。本發(fā)明通過適當(dāng)安置支架位置可以使彈性管狀多面體結(jié)構(gòu)的駐波振動產(chǎn)生較大振幅，使行波運(yùn)動減小振幅損失。該振動器適合微型化，在手機(jī)振動器和超聲電機(jī)等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。
文檔編號H02N2/04GK103107734SQ20131004849
公開日2013年5月15日 申請日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者陳宇, 陳柱子, 周鐵英, 傅德永 申請人:清華大學(xué)