Пьезоактюатор и матрица пьезоактюаторов

1. Пьезоактюатор (1) для осуществления активизирующего перемещения (13), включающий:
изгибный пьезопреобразователь (2), выполненный из несущего слоя (4), по меньшей мере частично покрытого с одной или двух сторон пьезоламелью (3), с подвижным концом (6), и корпус (31),
отличающийся тем, что он имеет
эталонный упор (15), соединенным с корпусом (31), для определения опорного положения (40) для активизирующего перемещения (13),
первую опорную область (7), содержащую области пьезоактюатора (1) и корпуса (31) и обеспечивающую отклонения (Ф1) изгибного пьезопреобразователя (2),
вторую опорную область (8), имеющую поверхность (10) со стороны изгибного преобразователя и поверхность (11) со стороны корпуса, и промежуточный слой (12) между поверхностью (10) со стороны изгибного преобразователя и поверхностью (11) со стороны корпуса, соединяющий поверхность (10) со стороны изгибного преобразователя и поверхность (11) со стороны корпуса и имеющий возможность разжижения,
и нажимной элемент (24) для создания на изгибном пьезопреобразователе (2) смещающего момента (34) вокруг первой опорной области (7) к эталонному упору (15).
2. Пьезоактюатор (1) по п. 1, выполненный с возможностью использования в рабочем режиме и в режиме калибровки, так что
в рабочем режиме изгибный пьезопреобразователь (2) осуществляет активизирующие перемещения (13) при температуре промежуточного слоя (12) ниже температуры разжижения, когда промежуточный слой (12) обладает достаточной твердостью для передачи воспринимаемой нагрузки во второй опорной области (8), и
в режиме калибровки производится калибровка изгибного пьезопреобразователя (2) посредством выставления по эталонному упору (15) при температуре промежуточного слоя (12), превышающей температуру разжижения под воздействием подводимого тепла.
3. Пьезоактюатор (1) по п. 2, в котором обеспечивается разжижение промежуточного слоя (12) в режиме калибровки под действием внешнего источника (38) тепла или встроенным источником (28) тепла, находящимся в тепловом контакте со второй опорной областью (8).
4. Пьезоактюатор (1) по п. 3, в котором нагревательный элемент (28) управляется технологическим контроллером, который может устанавливать тепловую мощность так, чтобы температура во второй опорной области (8) поднималась выше температуры плавления промежуточного слоя (12), и устанавливать время нагрева так, чтобы промежуточный слой (12) был расплавлен в течение промежутка времени порядка 1 секунды, 10 секунд или 100 секунд.
5. Пьезоактюатор (1) по любому из предыдущих пунктов, в котором промежуточный слой (12) состоит из припоя с температурой плавления менее 150°С, 200°С или 250°С, причем посредством припоя осуществляется электрический контакт либо с несущим слоем (4) изгибного пьезопреобразователя (2), либо с электродом (18) пьезоламели (3), или промежуточный слой (12) состоит из термопластичного материала, термопластичного эластомера, минеральной смолы или парафина, температура плавления которых составляет менее 100°С, 150°С, 200°С или 250°С.
6. Пьезоактюатор (1) по любому из предыдущих пунктов, дополнительно содержащий средства для приложения смещающего момента (34) к изгибному пьезопреобразователю (2) вокруг первой опорной области (7), причем смещающий момент (34) прикладывается так, чтобы подвижный конец (6) изгибного пьезопреобразователя (2) или соединенное с ним исполнительное звено (19) прижимались к эталонному упору (15).
7. Пьезоактюатор (1) по п. 6, в котором:
смещающий момент (34) прикладывается воздействием определенной силы (F) к изгибному пьезопреобразователю (2) посредством нажимного элемента (24),
точка (23) контакта нажимного элемента (24) с изгибным пьезопреобразователем (2) смещена вдоль изгибного пьезопреобразователя (2) на величину (х) бокового смещения от точки (22) поворота первой опорной области (7),
K
R
K
R
и для уровня силы (F) и смещения (х), исходя из прижимного усилия (F) изгибного пьезопреобразователя (2) и расстояния (L) первой опорной области (7) до точки (14) активизации изгибного пьезопреобразователя (2), применимо следующее соотношение: (F) * (х)< 0,5 * (F) * (L).
8. Пьезоактюатор (1) в соответствии с любым из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что изгибный пьезопреобразователь (2) выполнен мономорфным с единственной пьезоламелью (3), приклеенной к несущему слою (4), или изгибный пьезопреобразователь (2) выполнен биморфным с двумя пьезоламелями (3), приклеенными к несущему слою (4) с обеих сторон, причем одна или две пьезоламели (3) закрывают несущий слой (4) преимущественно в области свободного отрезка (L1) изгибного пьезопреобразователя (2) или одна или две пьезоламели (3) закрывают несущий слой (4) в основном полностью.
9. Способ калибровки пьезоактюатора (1) в соответствии с любым из предшествующих пунктов, при осуществлении которого с взаимозаменяемым порядком шагов:
разжижают промежуточный слой (12) второй опорной области (8) подогреванием его источником тепла, или прикладывают такие электрические напряжения ко всем электрическим электродам изгибного пьезопреобразователя (2), которые должны соответствовать положению эталонного упора (15),
выставляют изгибный пьезопреобразователь (2) по эталонному упору (15) под действием смещающего момента (34) в течение интервала (Та) времени калибровки,
K
отверждают промежуточный слой (12) охлаждением второй опорной области (8) в течение интервала (Т) времени охлаждения.
10. Способ калибровки пьезоактюатора по п. 9, в котором электрические напряжения, приложенные ко всем электрическим электродам, корректируют для компенсации деформации изгибного пьезопреобразователя под действием смещающего момента, если положение упора не представляет положения при нормальной работе.
11. Способ калибровки пьезоактюатора по п. 10, отличающийся тем, что на шаге приложения электрических напряжений к электрическим электродам изгибного пьезопреобразователя (2) прикладывают напряжения, отличающиеся от напряжений, приложенных в процессе калибровки, выполненной наименее давно.