一種疊層型壓電元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及壓電元件，尤其涉及一種疊層型壓電元件。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的揚(yáng)聲器一般采用壓電元件作為振動(dòng)裝置，然而這樣的揚(yáng)聲器很難在振動(dòng)量小時(shí)，產(chǎn)生大音量的聲音。為了解決這一問(wèn)題，可以采用疊層多個(gè)壓電元件以形成疊層型壓電元件的方法。
[0003]現(xiàn)有的疊層型壓電元件是給疊層的壓電元件均加入相同的電場(chǎng)，使疊層的壓電元件具有相同的向同一方向變位的極性。然而這樣的設(shè)計(jì)方式不是使發(fā)生變位后的彎曲外側(cè)出現(xiàn)大的彎曲變位，內(nèi)側(cè)出現(xiàn)小的彎曲變位，而是使疊層的壓電元件間產(chǎn)生了變形應(yīng)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種疊層型壓電元件，以便使各壓電元件之間相互產(chǎn)生的變形應(yīng)力減小，能夠發(fā)生自然彎曲變位。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種疊層型壓電元件，包括若干等厚度的壓電元件，各壓電元件沿著同一個(gè)軸疊壓，第一個(gè)壓電元件的上表面、各壓電元件之間以及最后一個(gè)壓電元件的下表面均設(shè)有電極，所述各壓電元件和各電極之間用粘合劑接合或者用真空接合的方式進(jìn)行連接，所述電極分別與施電單元相連接;設(shè)壓電元件的個(gè)數(shù)為N，第i壓電元件與設(shè)置于該壓電元件上下表面的兩個(gè)電極的接觸面積為Si，當(dāng)N為偶數(shù)時(shí)，則31>&>-->SN/2，且SPSn-O…〉SN/2+1，并且所述施電單元對(duì)第奇數(shù)個(gè)電極施加第一電位，對(duì)第偶數(shù)個(gè)電極施加第二電位;當(dāng)N為奇數(shù)時(shí)，則1V2，且SN>SN—O…〉S(N+1)/2，并且所述施電單元對(duì)中間位置的壓電元件兩側(cè)的電極施加第一電位，中間位置依次以上的壓電元件的上表面的電極交替施加第二電位和第一電位；中間位置依次以下的壓電元件的下表面的電極交替施加第二電位和第一電位。
[0006]優(yōu)選的是，相鄰的壓電元件的變位量之差為常數(shù)。
[0007]優(yōu)選的是，除去配置在外層的電極，其余電極中設(shè)有開(kāi)口。
[0008]優(yōu)選的是，所述開(kāi)口的大小以及數(shù)量根據(jù)需求設(shè)置。
[0009]本實(shí)用新型的該方案的有益效果在于上述疊層型壓電元件在各壓電元件之間相互產(chǎn)生的變形應(yīng)力小，能夠發(fā)生自然彎曲變位。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1示出了本實(shí)用新型所涉及的疊層型壓電元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖2示出了本實(shí)用新型所涉及的疊層型壓電元件的伸縮效果說(shuō)明圖。
[0012]圖3示出了本實(shí)用新型所涉及的疊層型壓電元件的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4示出了包含本實(shí)用新型所涉及的疊層型壓電元件的揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]如圖1所示，本實(shí)用新型所涉及的疊層型壓電元件包括若干等厚度的壓電元件，各壓電元件沿著同一個(gè)軸疊壓，在本實(shí)施例中以四個(gè)壓電元件為例進(jìn)行說(shuō)明，第一壓電元件32、第二壓電元件34、第三壓電元件36以及第四壓電元件38沿著同一個(gè)軸疊壓，并且在所述第一壓電元件32的上表面、各壓電元件之間以及第四壓電元件38的下表面均設(shè)有電極，具體的所述第一壓電元件32的上表面設(shè)有第一電極31，第一壓電元件32和第二壓電元件34之間設(shè)有第二電極33，第二壓電元件34和第三壓電元件36之間設(shè)有第三電極35，第三壓電元件36和第四壓電元件38之間設(shè)有第四電極37，所述第四壓電元件38的下表面設(shè)有第五電極39。所述各壓電元件和各電極之間用粘合劑接合或者用真空接合的方式進(jìn)行連接。其中所述壓電元件由錯(cuò)鈦酸鉛(PZT)等陶瓷制品組成，根據(jù)MEMS(Micro Electro MechanicalSystems)也可用薄膜壓電元件。所述電極由Cu、Zn、Sn、N1、Ag、Au、Al等金屬組成。
[0016]所述第二電極33、第三電極35以及第四電極37中可以預(yù)設(shè)任意數(shù)量的開(kāi)口50，所述開(kāi)口 50的形狀可以采用圓形。為所述第二電極33、第三電極35以及第四電極37預(yù)設(shè)開(kāi)口50可以確定電極與壓電元件的接觸面積。在所述電極上，將多個(gè)開(kāi)口 50排列成格子狀，以便通過(guò)對(duì)所述電極施加電壓，對(duì)所述壓電元件施加同樣的電場(chǎng)。另外，只要能對(duì)所述壓電元件施加同樣的電場(chǎng)，所述電極上開(kāi)口 50的排列形狀可以采用任何形狀，例如六角格子狀等。
[0017]在本實(shí)施例中，所述第二電極33、第三電極35以及第四電極37中預(yù)設(shè)的開(kāi)口50數(shù)量相等，并且所述第二電極33以及第四電極37中開(kāi)口 50的大小比第三電極35中開(kāi)口 50的大小要小。當(dāng)然各個(gè)電極中的開(kāi)口 50大小以及數(shù)量可以根據(jù)需要而定。
[0018]通過(guò)上述結(jié)構(gòu)設(shè)置，所述電極與所述壓電元件的接觸面積中，配置在最外側(cè)的電極(第一電極31以及第五電極39)與壓電元件的接觸面積最大，配置在中心位置的電極(第三電極35)與壓電元件的接觸面積最小。由此，通過(guò)分別給電極31?39施加絕對(duì)值相等的電位，可以對(duì)四個(gè)壓電元件32?38施加電場(chǎng)，與中間位置的第二壓電元件34、第三壓電元件36相比，施加于外側(cè)第一壓電元件32、第四壓電元件38的電場(chǎng)強(qiáng)度更大，因此可產(chǎn)生更大的振動(dòng)。
[0019]取i=l?4，第i個(gè)壓電元件與設(shè)置于該壓電元件上下表面的兩個(gè)電極的接觸面積為Si，并且假設(shè)所述第一電極31、第五電極39與壓電元件的接觸面積為a0，第二電極33、第四電極37與壓電元件的接觸面積為al，第三電極35與壓電元件的接觸面積為a2，則Sl=a0+al、S2=al+a2、S3=al+a2、S4=a0+al。
[0020]施電單元40—方面連接第一電極31、第三電極35以及第五電極39，另一方面連接第二電極33和第四電極37，因此給第一壓電元件32和第三壓電元件36施加了同一方向的電壓，同時(shí)，給第二壓電元件34和第四壓電元件38施加了與上述方向相反的電壓。
[0021]假設(shè)壓電元件32?38在圖1的橫向方向上的伸長(zhǎng)量(變位量)為△(收縮的情況下為A負(fù)值)，設(shè)壓電元件的材料常數(shù)為d，長(zhǎng)為L(zhǎng)，厚為t，電場(chǎng)強(qiáng)度為E，則AzdLE/t。壓電元件32?38的材料常數(shù)d，元件長(zhǎng)L和元件厚t相