分布电极式含芯压电棒弹簧制造技术

分布电极式含芯压电棒弹簧，该分布电极式含芯压电棒弹簧是由含芯压电棒绕制而成的弹簧，其中所述含芯压电棒包括位于中心位置的导电芯棒和包裹在该导电芯棒上的压电材料，该压电材料的表面上部分地涂布至少一个金属电极。本发明专利技术的分布电极式含芯压电弹簧可以实现传统的压电元件的驱动和传感功能，其可以用作驱动器、传感器、变压器以及换能器等，尤其可以实现较大位移的执行驱动功能，克服了现有的含金属芯压电纤维的应用缺陷，从而具有显著改善的驱动能力，并有效地扩大其作为传感元件的使用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压电棒，具体地，涉及一种弹簧形式的含金属芯的压电棒。
技术介绍
压电材料具有正压电效应和逆压电效应，利用压电材料做成的压电器件可以用作传感器、驱动器、变压器或其它类型的换能器。中国专利技术专利CN1707934B公开了一种具有金属芯的压电陶瓷纤维，该压电陶瓷纤维形成为细长的线状结构，其中金属芯位于中心位置，压电材料环绕在金属芯周围，压电材料的表面布置有电极。虽然该专利压电陶瓷纤维的结构形状包括二维正弦结构和三维螺旋结构，但是，其并未公开金属电极的具体分布形式，更未公开该压电陶瓷纤维的制备方法。中国专利技术专利申请CN101217179A公开了一种含有金属芯的压电陶瓷纤维，其纤维的形状是直线形的。中国专利技术专利CN100592M3C也公开了一种部分涂布电极的含有金属芯的压电陶瓷纤维，其纤维的形状也是直线形的。此外，中国专利技术专利申请CN101318828 还公开了一种含有金属芯的压电陶瓷纤维的制备方法及其挤压成型装置，通过挤压装置挤压出直线形状的含金属芯压电陶瓷纤维胚体后，烧结成型。含金属芯压电纤维的金属芯可以用作一个电极，纤维表面的金属层可以用作另一个电极，这样，单根含金属芯压电纤维就可以用作传感器或驱动器。现有的含金属芯压电纤维中，直线形状的不能用作弹簧；表面全部涂布电极的二维正弦结构、空间螺旋结构的含金属芯压电纤维在用作弹簧时，当外加电压后，压电材料只能沿含金属芯压电纤维的延伸方向伸缩，弹簧的变形很小；且由于纤维的直径较小，含金属芯压电纤维作为驱动器使用时， 产生的驱动位移和驱动力都比较小，驱动能力有限；当弹簧受到压缩时，由于其结构特点， 在电极上无法产生电荷，限制了其作为传感元件的使用范围。有鉴于此，需要提供一种新型的弹簧形式的含金属芯的压电棒，也可以称之为“含芯压电棒弹簧”。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种分布电极式含芯压电弹簧，以克服现有技术的上述缺陷，该分布电极式含芯压电弹簧能够有效地实现动能、电能和弹性变形能之间相互转化，从而具有显著改善的驱动能力，并有效扩大其作为传感元件的使用范围。上述目的通过如下技术方案实现分布电极式含芯压电棒弹簧，该分布电极式含芯压电棒弹簧是由含芯压电棒绕制而成的弹簧，其中所述含芯压电棒包括位于中心位置的导电芯棒和包裹在该导电芯棒上的压电材料，该压电材料的表面上部分地涂布至少一个金属电极。选择地，所述弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧、不等节距圆柱螺旋弹簧、多股螺旋弹簧、 圆柱螺旋拉伸弹簧、圆柱螺旋扭转弹簧、圆锥螺旋弹簧、抛物线形螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧、中凸形螺旋弹簧、组合螺旋弹簧、非圆形螺旋弹簧、平面涡卷弹簧或平面波形弹簧。具体地，所述至少一个金属电极各自在所述压电材料的表面上沿所述含芯压电棒的延伸方向连续延伸。优选地，所述至少一个金属电极包括两个或两个以上的偶数个金属电极，并且对称涂布所述压电材料的表面上。具体地，所述至少一个金属电极包括多个金属电极，该多个金属电极在所述压电材料的表面上沿所述含芯压电棒的延伸方向依次间隔布置。选择地，所述导电芯棒的材料为金属材料，该导电芯棒的横截面为圆形、椭圆形、 长圆形、卵形或多边形。选择地，所述压电材料为压电单晶、压电陶瓷、聚偏氟乙烯和压电复合材料中的一种或者两种以上的组合物。选择地，所述分布电极式含芯压电棒弹簧的横截面呈圆形、椭圆形、长圆形、卵形或多边形。通过上述技术方案，本专利技术的分布电极式含芯压电弹簧可以实现传统的压电元件的驱动和传感功能，其可以用作驱动器、传感器、变压器以及换能器等，尤其可以实现较大位移的执行驱动功能，克服了现有的含金属芯压电棒的应用缺陷，从而具有显著改善的驱动能力，并有效地扩大其作为传感元件的使用范围。附图说明图1为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第一种实施方式的横截面剖视图。图2为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第二种实施方式的横截面剖视图。图3为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第三种实施方式的横截面剖视图。图4为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第四种实施方式的横截面剖视图。图5为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第五种实施方式的横截面剖视图。图6为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的第六种实施方式的电极分布立体图。图7为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的一种形状结构示意图。图8为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的另一种形状结构示意图。图9为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的另一种形状结构示意图。图10为本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的又一种形状结构的主视示意图。图11为图10所示的分布电极式含芯压电棒弹簧的侧视示意图。图12为本专利技术的分布电极式含芯压电棒弹簧的又一种形状结构的俯视示意图。图13为本专利技术的分布电极式含芯压电棒弹簧的又一种形状结构的主视示意图。图14为图13所示的分布电极式含芯压电棒弹簧的俯视示意图。图15为图1所示截面的含芯压电棒绕制成图7所示结构形状的分布电极式含芯压电棒弹簧的工作原理图。图16为图1所示截面的含芯压电棒绕制成图7所示结构形状的分布电极式含芯压电棒弹簧的的轴向位移和所加电压的关系示意图。图中1导电芯棒；2压电材料；3金属电极。具体实施例方式以下结合附图描述本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的具体实施方式。首先描述用于绕制本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒的结构，图1 至图5显示了所述含芯压电棒的多种截面形式。实施例1如图1所示，用于绕制本专利技术分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒 1、压电材料2和金属电极3，导电芯棒1处于中心位置，导电芯棒1的横截面呈圆形，当然也可以是其它形状，压电材料2均勻地包裹在导电芯棒1上，压电材料2的表面涂布有一个金属电极3，该金属电极3布满压电材料2外周面的一半。实施例2如图2所示，用于绕制分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒1、压电材料2和金属电极3 ；圆形导电芯棒1处于中心位置(当然，导电芯棒1的截面也可以是其它形状)，压电材料2均勻地包裹在导电芯棒1上，压电材料2的表面对称地涂布有二个金属电极3。实施例3如图3所示，用于绕制分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒1、压电材料2和金属电极3 ；圆形导电芯棒1处于中心位置，压电材料2均勻地包裹在导电芯棒1 上，压电材料2的表面上对称地涂布有四个金属电极3。实施例4如图4所示，用于绕制分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒1、压电材料2和金属电极3 ；方形导电芯棒1处于中心位置，压电材料2均勻地包裹在导电芯棒1 上，压电材料2的表面对称地涂布有四个金属电极3。实施例5如图5所示，用于绕制分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒1、压电材料2和金属电极3 ；片状或薄膜导电芯棒1处于中间位置，边缘和压电材料2的表面平齐， 压电材料2的表面对称地涂布有二个金属电极3。或在压电材料2的表面一侧涂布有一个金属电极3。实施例6如图6所示，用于绕制分布电极式含芯压电棒弹簧的含芯压电棒包括导电芯棒1、压电材料2和金属电极3 ；圆形导电芯棒1处于中心位置，压电材料2均勻地包裹在导电芯棒1 上，压电材料2的部分表面涂布有多个电极3，该多个电极3沿含芯压电棒的延伸方向间隔布置本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，该分布电极式含芯压电棒弹簧是由含芯压电棒绕制而成的弹簧，其中所述含芯压电棒包括位于中心位置的导电芯棒（１）和包裹在该导电芯棒（１）上的压电材料（２），该压电材料的表面上部分地涂布至少一个金属电极（３）。

【技术特征摘要】
1.分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，该分布电极式含芯压电棒弹簧是由含芯压电棒绕制而成的弹簧，其中所述含芯压电棒包括位于中心位置的导电芯棒(1)和包裹在该导电芯棒(1)上的压电材料(2)，该压电材料的表面上部分地涂布至少一个金属电极(3)。2.根据权利要求1所述的分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，所述弹簧为圆柱螺旋压缩弹簧、不等节距圆柱螺旋弹簧、多股螺旋弹簧、圆柱螺旋拉伸弹簧、圆柱螺旋扭转弹簧、圆锥螺旋弹簧、抛物线形螺旋弹簧、中凹形螺旋弹簧、中凸形螺旋弹簧、组合螺旋弹簧、 非圆形螺旋弹簧、平面涡卷弹簧或平面波形弹簧。3.根据权利要求1所述的分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，所述至少一个金属电极(3)各自在所述压电材料的表面上沿所述含芯压电棒的延伸方向连续延伸。4.根据权利要求3所述的分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，所述至少一个金属电极(3)包括两个或两个以上的偶数个金属电极，并且对称涂布所述压电材料的表面上。5.根据权利要求1所述的分布电极式含芯压电棒弹簧，其特征是，所述至少一个金属电极...

【专利技术属性】
技术研发人员：边义祥，
申请(专利权)人：边义祥，
类型：发明
国别省市：32