本发明专利技术涉及的是压电陶瓷驱动器领域，特别是关于一种可用于手机光学聚焦与变焦的压电陶瓷驱动器。其结构包括中心位置的圆盘状定子、粘结在定子表面的压电陶瓷片、与定子螺纹配合的移动体，其中，所述压电陶瓷片为薄的圆环形，环形陶瓷上下表面电极采用扇形的四等分形状；将电信号引入到所述压电陶瓷的四个扇形区表面，会在所述圆盘状定子的内螺纹上形成连续的驱动力，推动移动体相对于定子进行螺旋转动，实现轴向直线运动。本发明专利技术制造工艺简单，适合工业化生产，与已有技术相比，易于微型化，执行器的输出性能更为稳定，在光学调焦、精密驱动和微系统领域具广阔有应用前景。特别是在手机或笔记本电脑的内嵌镜头中，可实现聚焦与变焦双重效果。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是压电陶瓷驱动器领域，特别是关于一种可用于手机光学聚焦与变 焦的压电陶瓷驱动器。
技术介绍
随着科学的发展，在光学调焦、精密驱动和微系统领域迫切需要微型直线驱动器。 原有的电磁驱动器在微小尺度下效率急剧降低，并且制造难度大。而压电驱动器是一种新 型的驱动器，利用压电陶瓷的逆压电效应，通过结构设计将小幅度的振动转变为所需的运 动，并且具有结构简单，易于微型化，断电自锁等优点，在上述领域内具有广阔的应用前景。 尤其在手机光学聚焦、笔记本电脑内置视频镜头、医用光学聚焦等领域中，压电陶瓷驱动器 的小型化设计技术成为与传统技术有力的竞争者，本专利技术是追求产品小型化、光学部件移 动大行程和推动高像素镜头应用的非常理想的一种技术方案，其产品商业前景可观。图la)是美国6，940，209B2专利技术专利公开的一种螺纹杆超声电机。整个超声电机 的外形是沿其输出轴方向呈现细长棒状结构，它包括一带有中心孔的多面管体121，一螺纹 杆122，四片矩形压电陶瓷片131 134粘贴在多面管体121的四个侧面。对压电陶瓷片 131 134施加特定的电压信号可激发多面管体121产生弯曲行波，从而推动螺纹杆122 旋转并沿轴向直线运动。图lb)是该超声电机工作原理的示意图。多面管体121变形前是 100普通状态，变形后是200弯曲状态。电压信号在激发多面管体121产生弯曲变形时，会 在多面管体121上的两点111和112处形成节点，即加电后多面管体121振动振幅为0或者 接近于0的部分。由于该超声电机是利用多面管体121的微观振动实现螺纹杆122的直线 运动，为减小其它结构或外界因素对该振动的约束和限制，一般在产品生产中，为不影响多 面管体121的自身振动，会在节点111和112处焊接电引出线141 144，或者在节点111 或112处固定该超声电机。该专利技术专利提出了一种有效的实现直线运动的压电驱动方案， 有希望用于微机械，光学调焦领域。但该专利技术专利在实际应用中由于其结构与工作原理，可能存在如下不足和欠缺之 处a)为实现多面管体121连续的弯曲振动，需要在多面管体121的外侧面粘接至少四片 压电陶瓷131 134，其主体结构加工工艺复杂，粘接工艺复杂，更重要的是难以保障多片 压电陶瓷131 134粘接后其电学性能和机械性能的一致性。粘接的陶瓷片越多，其产品 的一致性越难以保证。也就是说，利用该工作原理最终形成的产品，要求生产工艺自动化程 度要高，以此来保证产品的一致性和稳定性；b)该专利技术超声电机整体外形是沿其输出轴方 向呈现细长棒状结构，多面管体1的径向尺寸可以收缩，但轴向方向由于工作原理的限制， 必须在多面管体121上形成两处节点111和112，压电陶瓷片的长宽比需要在3倍以上，因 此多面管体121长度方向的尺寸不能太短。也就是说，其结构厚度方向不易薄型化，与集成 电路工艺不兼容，在产品薄形化设计上存在不足；c)该专利技术超声电机多面管体121的结构 是非轴对称结构，不宜于产生理想的和稳定的弯曲行波。且产生稳定超声振动的前提是四 片陶瓷自身特性要一致，且粘接后特性也要一致。d)节点111或者112的固定会约束该专利技术超声电机多面管体121的弯曲变形，且约束力大小的不同也会产生该超声电机输出特性 的变化，如输出推力和速度的变化。所以制造中也是把节点111或者112被严格作为外界 固定点或电引出线141 144的焊接点处理。
技术实现思路
鉴于已有技术的不足，本专利技术有针对性地提出一种采用全新的驱动机理、使用单 一压电陶瓷片、结构对称、性能稳定、制备工艺简单、外形不受陶瓷长宽比限制、易薄型化与 小型化的压电陶瓷驱动器。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案一种可用于手机光学聚焦与变焦的 压电陶瓷驱动器，其结构包括中心位置带有内螺纹的圆盘状定子、粘结在所述圆盘状定子 上表面或下表面的压电陶瓷片、与所述圆盘状定子内螺纹紧密配合的有外螺纹特征的移动 体，其特征在于所述压电陶瓷片为薄的圆环形，该圆环形压电陶瓷片上下表面电极采用扇 形的四等分形状，每部分扇形电极沿压电陶瓷片的厚度方向极化；所述定子、移动体和压电 陶瓷片具有一共同的中心轴线；将电信号引入到所述压电陶瓷片的四个扇形电极表面，会 在所述圆盘状定子表面形成有一条节径和一条节圆的(1，1)振动模式，进而在所述定子的 内螺纹上形成连续的驱动力，推动所述移动体相对于所述定子进行螺旋转动，从而实现移 动体的轴向直线运动。所述圆盘状定子的内螺纹与所述移动体的外螺纹配合使用，彼此螺纹升角和螺距 相等。所述圆盘状定子的内螺纹与所述移动体的外螺纹采用相同的梯形螺纹，或者三角 形螺纹，或者矩形螺纹，或者锯齿形螺纹等形状。所述圆盘状定子的内螺纹附近的厚度较所述定子其它部分的厚度要大，形成短的 凸台特征。所述圆盘状定子的凸台的外表面加工有外螺纹，形成螺纹杆，所述移动体的轴向 中心位置设置有与所述凸台外螺纹配合的内螺纹。所述圆环形压电陶瓷片粘贴在所述圆盘状定子的上表面或者下表面的任一侧，或 者对称地粘贴在所述圆盘状定子的上下表面两侧。所述环形压电陶瓷片为表面电极均勻分为相互绝缘的四个扇区，沿着压电陶瓷片 的厚度方向极化，其中两个相邻扇区的极化方向一致并与另两个扇区的极化方向相反。所述环形压电陶瓷片为表面电极均勻分为相互绝缘的四个扇区，沿着压电陶瓷片 的厚度方向极化，四个扇区的极化方向一致。所述环形压电陶瓷片为采用轧制工艺或流延工艺获得的单层结构；或者为采用叠 层流延工艺制成的多层压电陶瓷结构，每层厚度控制在5微米到30微米。所述移动体采用中空结构，其内部内嵌聚焦或者变焦用光学镜头。所述圆盘状定子在所述压电陶瓷片的激励下，在所述定子的表面形成一个节径和 一个节圆的振动模态，即驱动器的工作模态，且节径和节圆两侧的定子表面振动方向相反。所述的振动模态的工作频率大于20kHz。所述的圆盘状定子采用金属材质、包括塑料在内的非金属材质或适于半导体加工 的硅材质；所述的压电陶瓷片可以采用包括磁致伸缩材料、电致伸缩材料、人工肌肉、形状记忆合金在内的其他材质代替。所述的压电陶瓷片的厚度在100微米以内，所述圆盘状定子的厚度在5mm以内。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点或有益效果1、本专利技术将定子设置成一薄得圆盘状，可以方便地与环形压电陶瓷配合，是目前 所有压电陶瓷驱动类镜头模组中结构最简单、零部件数量最少的设计，比现有技术的螺纹 驱动多面体超声电机更为简单，包括镜头、光传感器等在内最多7 8个部件，驱动器本身 3 4个部件，结构紧凑，成本低于同类采用压电陶瓷的光学模组产品。2、本专利技术将压电陶瓷片设置为整体结构的圆环状或围成圆环状的扇形，因此与圆 板粘贴容易，易于薄型化，与集成电路工艺兼容，适合批量生产。3、不同规格商用镜头对本专利技术结构设计影响有限，本结构设计灵活，一款结构可 驱动不同规格镜头。也可以根据用户需要驱动非标超小型镜头，这是其它产品达不到的。4、作为精密微动控制技术的核心部件，不存在不加电结构震颤等问题，在不加电 情况下螺纹结构有一定锁紧力，且螺纹初始位置可手调也可电子调整，方便便捷。5、由于本专利技术结构中的多螺纹扣啮合驱动，承载力均勻分布，稳定性和可靠性好。6、本专利技术中定子上的凸台在驱动机理上有放大圆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可用于手机光学聚焦与变焦的压电陶瓷驱动器，其结构包括中心位置带有内螺纹的圆盘状定子、粘结在所述圆盘状定子上表面或下表面的压电陶瓷片、与所述圆盘状定子内螺纹紧密配合的有外螺纹特征的移动体，其特征在于：所述压电陶瓷片为薄的圆环形，该圆环形压电陶瓷片上下表面电极采用扇形的四等分形状，每部分扇形电极沿压电陶瓷片的厚度方向极化；所述定子、移动体和压电陶瓷片具有一共同的中心轴线；所述移动体为中空或非中空结构，采用中空结构时，将聚焦或变焦用光学元件内嵌在内部；将电信号引入到所述压电陶瓷片的四个扇形电极表面，会在所述圆盘状定子表面形成有一条节径和一条节圆的（１，１）振动模式，进而在所述定子的内螺纹上形成连续的驱动力，推动所述移动体相对于所述定子进行螺旋转动，从而实现移动体的轴向直线运动。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：袁世明，
申请(专利权)人：精拓丽音科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。