一种压电致动器及封装方法与流程

本申请涉及微驱动，尤其是涉及一种压电致动器及封装方法。

背景技术：

1、压电致动器是一种利用压电材料的逆压电效应来实现精准位移控制的装置。压电材料，例如压电陶瓷等，具有独特的物理特性：当对其施加电压时，压电材料会发生形变产生位移，而当对其施加机械应力时，压电材料会产生电荷。压电致动器通常由多层压电材料叠加形成，进而形成压电叠堆结构，压电叠堆的两端通常连接有电极，当给压电叠堆施加一定的电压后，根据逆压电效应，压电叠堆会沿其堆叠的轴向发生形变，使得整个压电叠堆能够提供较大的位移输出，并且其产生的位移精确可控，具有精度高、快读响应等特点，适用于多种需要高精度定位的应用场合。

2、目前，市场中的预应力压电致动器包括压电陶瓷叠堆、底座、输出推头和外壳，底座和输出推头分别连接至压电陶瓷堆叠轴向相对的两端，外壳套设于压电陶瓷叠堆、输出推头和底座的外周。由于装配精度的限制，压电致动器在使用过程中不可避免地会受到切向冲击的影响，使得压电陶瓷叠堆承受较大的切向应力，极易造成叠堆发生断裂，导致产品损伤。并且，对于更长行程的工况需要更长的压电陶瓷叠堆，进一步增加了叠堆断裂的风险。

3、基于此，为解决上述问题，本申请提供一种压电致动器及封装方法，以降低或防止压电陶瓷叠堆发生断裂的风险。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种压电致动器及封装方法，以解决现有技术中存在的压电致动器受切向力和/或切向冲击容易产生断裂损伤等问题。

2、为达到上述目的及其他相关目的，本申请提供一种压电致动器，包括：

3、外壳结构，其内设置有容纳空间，所述容纳空间的一端开设有第一开口；

4、压电结构，位于所述容纳空间内，具有相对设置的顶面和底面以及连接所述顶面和所述底面的侧面，所述压电结构的底面连接至所述容纳空间远离所述第一开口的底部，所述压电结构包括多个压电元件，多个所述压电元件自所述容纳空间的底部向靠近所述第一开口的方向依次堆叠布设；以多个所述压电元件的堆叠方向为第一方向；

5、保护层，位于所述外壳结构和所述压电结构之间，包括防粘层，所述防粘层至少覆盖所述压电结构的部分侧面；

6、填充封装层，位于所述保护层和所述外壳结构之间，至少覆盖部分所述保护层，并与所述压电结构间隔设置；

7、传动输出结构，位于所述压电结构靠近所述第一开口的一侧，用于输出所述压电结构沿所述第一方向产生的位移。

8、可选地，所述保护层还包括弹性封装层，位于所述防粘层和所述压电结构之间，并与所述填充封装层间隔设置，所述弹性封装层至少覆盖所述压电结构的部分侧面。

9、可选地，所述填充封装层包括多个填充段，沿所述第一方向多个所述填充段依次间隔布设。

10、可选地，所述外壳结构包括封装外壳和封装底座，所述压电结构的底面连接至所述封装底座，所述第一开口设置于所述封装外壳的一端，所述封装外壳远离所述第一开口的一端连接至所述封装底座，以使所述封装外壳套设于所述封装底座及所述压电结构的外周，且所述封装外壳与所述压电结构间隔设置。

11、可选地，沿所述第一方向俯视所述压电致动器，所述封装外壳具有圆环形轮廓或矩形环状轮廓，所述压电结构具有圆形轮廓或矩形轮廓。

12、可选地，所述传动输出结构包括传动底座和传动输出件，所述传动输出件连接至所述传动底座远离所述压电结构一侧的表面；其中，沿所述第一方向俯视所述压电致动器，所述传动输出件的外轮廓线位于所述传动底座的外轮廓线内。

13、可选地，所述压电致动器还包括：

14、盖板，沿所述第一方向间隔设置于所述传动底座远离所述压电结构的一侧，并固定连接至所述外壳结构，所述盖板具有沿所述第一方向贯通的贯穿孔，所述传动输出件贯穿所述贯穿孔；

15、弹性件，环绕于所述传动输出件的外侧，并位于所述盖板和所述传动底座之间。

16、可选地，所述压电致动器还包括隔离垫片，所述隔离垫片位于所述传动输出结构与所述压电结构之间，并与所述压电结构连接，且与所述传动输出结构滑动接触。

17、本申请还提供一种压电致动器的封装方法，用于封装形成前述实施方式所述的任一种压电致动器，包括以下步骤：

18、提供压电结构、外壳结构和传动输出结构，所述外壳结构内设置有容纳空间，所述容纳空间的一端开设有第一开口；

19、于所述压电结构的侧面形成保护层；

20、将所述压电结构固定连接至所述容纳空间的底部；

21、于所述保护层和所述外壳结构之间形成填充封装层；

22、将所述传动输出结构安装至所述外壳结构的第一开口处，以输出所述压电结构沿第一方向产生的位移。

23、可选地，所述保护层包括防粘层和弹性封装层，所述于所述压电结构的侧面形成保护层包括以下步骤：

24、于所述压电结构的侧面形成弹性封装层；

25、于所述弹性封装层的表面形成所述防粘层，并使所述防粘层完全覆盖所述弹性封装层。

26、可选地，所述外壳结构包括封装外壳和封装底座，所述将所述压电结构固定连接至容纳空间的底部包括以下步骤：

27、将所述压电结构固定连接至所述封装底座；

28、将所述封装外壳套设于所述压电结构的外周，并固定连接至所述封装底座。

29、可选地，所述传动输出结构包括传动底座和传动输出件，所述压电致动器还包括盖板和弹性件，将传动输出结构安装至所述外壳结构的第一开口处之后，还包括以下步骤：

30、将所述弹性件套设于所述传动输出件的外周；

31、将所述盖板套设于所述传动输出件的外周，并向靠近所述传动底座的方向下压所述弹性件，以使所述弹性件与所述传动底座抵接；

32、将所述盖板固定连接至所述外壳结构。

33、如上所述，本申请提供的压电致动器及封装方法至少具有以下有益效果：

34、本申请的压电致动器包括保护层和填充封装层，其中，填充封装层能够对压电结构的行程面进行支撑，充分的分解冲击能量，避免局部应力过大导致压电结构损坏，保护层的防粘层能够避免填充封装层与压电结构之间发生粘接，有助于减小压电结构的运动阻力，保证了压电致动器的位移输出；进一步地，保护层包括弹性封装层，避免压电结构与填充封装层之间硬接触，可以减小压电结构在位移方向的约束，进一步保证了压电致动器的稳定输出。因此，本申请的压电制动器能够在受到切向冲击时，对压电结构施加弹性约束，有效降低或避免压电结构发生损伤的风险，同时在保证对压电结构保护效果的情况下，有效降低压电致动器动作时的阻力，提高了产品的结构稳定性和工作可靠性，进而提高了压电致动器的适用性，使其能够适应多种复杂应用场景，有效克服了现有技术中的种种缺陷，具有高度产业应用价值。

1.一种压电致动器，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述保护层（3）还包括弹性封装层（32），位于所述防粘层（31）和所述压电结构（2）之间，并与所述填充封装层（4）间隔设置，所述弹性封装层（32）至少覆盖所述压电结构（2）的部分侧面。

3.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述填充封装层（4）包括多个填充段（41），沿所述第一方向多个所述填充段（41）依次间隔布设。

4.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述外壳结构（1）包括封装外壳（11）和封装底座（12），所述压电结构（2）的底面连接至所述封装底座（12），所述第一开口（102）设置于所述封装外壳（11）的一端，所述封装外壳（11）远离所述第一开口（102）的一端连接至所述封装底座（12），以使所述封装外壳（11）套设于所述封装底座（12）及所述压电结构（2）的外周，且所述封装外壳（11）与所述压电结构（2）间隔设置。

5.根据权利要求4所述的压电致动器，其特征在于，沿所述第一方向俯视所述压电致动器，所述封装外壳（11）具有圆环形轮廓或矩形环状轮廓，所述压电结构（2）具有圆形轮廓或矩形轮廓。

6.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述传动输出结构（5）包括传动底座（52）和传动输出件（51），所述传动输出件（51）连接至所述传动底座（52）远离所述压电结构（2）一侧的表面；其中，沿所述第一方向俯视所述压电致动器，所述传动输出件（51）的外轮廓线位于所述传动底座（52）的外轮廓线内。

7.根据权利要求6所述的压电致动器，其特征在于，所述压电致动器还包括：

8.根据权利要求1所述的压电致动器，其特征在于，所述压电致动器还包括隔离垫片（7），所述隔离垫片（7）位于所述传动输出结构（5）与所述压电结构（2）之间，并与所述压电结构（2）连接，且与所述传动输出结构（5）滑动接触。

9.一种压电致动器的封装方法，用于封装形成权利要求1至8任一项所述的压电致动器，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的压电致动器的封装方法，其特征在于，所述保护层（3）包括防粘层（31）和弹性封装层（32），所述于所述压电结构（2）的侧面形成保护层（3）包括以下步骤：

11.根据权利要求9所述的压电致动器的封装方法，其特征在于，所述外壳结构（1）包括封装外壳（11）和封装底座（12），所述将所述压电结构（2）固定连接至容纳空间（101）的底部包括以下步骤：

12.根据权利要求9所述的压电致动器的封装方法，其特征在于，所述传动输出结构（5）包括传动底座（52）和传动输出件（51），所述压电致动器还包括盖板（61）和弹性件（62），将传动输出结构（5）安装至所述外壳结构（1）的第一开口（102）处之后，还包括以下步骤：