ITMO20080197A1 - PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER - Google Patents

PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER

Info

Publication number
ITMO20080197A1
ITMO20080197A1 IT000197A ITMO20080197A ITMO20080197A1 IT MO20080197 A1 ITMO20080197 A1 IT MO20080197A1 IT 000197 A IT000197 A IT 000197A IT MO20080197 A ITMO20080197 A IT MO20080197A IT MO20080197 A1 ITMO20080197 A1 IT MO20080197A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
electrode
piezoelectric
transducer
elastic element
longitudinal axis
Prior art date
Application number
IT000197A
Other languages
Italian (it)
Inventor
Cicco Giorgio De
Bruno Morten
Original Assignee
Univ Degli Studi Modena E Reggio Emilia
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Univ Degli Studi Modena E Reggio Emilia filed Critical Univ Degli Studi Modena E Reggio Emilia
Priority to IT000197A priority Critical patent/ITMO20080197A1/en
Priority to PCT/IB2009/053127 priority patent/WO2010010502A1/en
Publication of ITMO20080197A1 publication Critical patent/ITMO20080197A1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/87Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/208Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using shear or torsion displacement, e.g. d15 type devices

Description

Trasduttore piezoelettrico torsionale Torsional piezoelectric transducer

L’invenzione riguarda un trasduttore piezoelettrico, in particolare un trasduttore piezoelettrico torsionale utilizzabile sia come attuatore piezoelettrico torsionale che come sensore piezoelettrico torsionale. The invention relates to a piezoelectric transducer, in particular a torsional piezoelectric transducer that can be used both as a torsional piezoelectric actuator and as a torsional piezoelectric sensor.

Sono sempre più utilizzati in molti settori della tecnica trasduttori, ovvero sensori e attuatori, intelligenti ovvero in grado di adattarsi alle diverse condizioni operative. Tra questi, sono molto utilizzati i trasduttori piezoelettrici in grado di convertire energia meccanica in energia elettrica e viceversa, in quanto grazie alle loro ridotte dimensioni ed alla loro leggerezza possono essere integrati in varie strutture da controllare per realizzare un sistema intelligente. Transducers, i.e. sensors and actuators, intelligent or able to adapt to different operating conditions, are increasingly used in many fields of technology. Among these, piezoelectric transducers capable of converting mechanical energy into electrical energy and vice versa are widely used, as thanks to their small size and lightness they can be integrated into various structures to be controlled to create an intelligent system.

I trasduttori piezoelettrici sono facilmente e di preferenza realizzati tramite lamine piezoelettriche, le quali sono costituite da lamine metalliche associate ad elementi piezoelettrici. L’accoppiamento elettromeccanico presente nelle lamine piezoelettriche consente il loro utilizzo sia come sensori che come attuatori. Infatti una deformazione della lamina piezoelettrica induce una differenza di potenziale tra gli elettrodi associati all’elemento piezoelettrico, facendo così funzionare la lamina come sensore. Viceversa l’applicazione di una differenza di potenziale tra gli elettrodi dell’elemento piezoelettrico induce in quest’ultimo una deformazione che provoca una deformazione dell’intera lamina, facendo così funzionare la lamina come attuatore. Piezoelectric transducers are easily and preferably made by means of piezoelectric foils, which are constituted by metallic foils associated with piezoelectric elements. The electromechanical coupling present in the piezoelectric sheets allows their use both as sensors and as actuators. In fact, a deformation of the piezoelectric foil induces a potential difference between the electrodes associated with the piezoelectric element, thus making the foil work as a sensor. Conversely, the application of a potential difference between the electrodes of the piezoelectric element induces a deformation in the latter that causes a deformation of the entire sheet, thus making the sheet work as an actuator.

Tra i trasduttori piezoelettrici, sono sempre più richiesti i trasduttori torsionali, in grado di provocare o rilevare una deformazione torsionale attorno ad un asse di torsione. Among the piezoelectric transducers, torsional transducers are increasingly required, capable of causing or detecting a torsional deformation around a torsion axis.

E’ noto realizzare un trasduttore torsionale piezoelettrico tramite una lamina piezoelettrica, in cui viene applicata alla superficie esterna di una lamina metallica una pluralità di filamenti di materiale piezoelettrico, ciascuno deformabile secondo uno sforzo di taglio, opportunamente disposti in modo tale che la deformazione risultante dall’insieme di tutti i filamenti sia la torsione della estremità libera della lamina. It is known to realize a piezoelectric torsional transducer by means of a piezoelectric sheet, in which a plurality of filaments of piezoelectric material, each deformable according to a shear stress, are suitably arranged in such a way that the deformation resulting from the 'together of all the filaments is the twisting of the free end of the lamina.

Tale soluzione presenta numerosi problemi. Innanzitutto, l’efficacia e l’affidabilità della torsione dipende dalla precisione di posizionamento di ciascun elemento o filamento piezoelettrico applicato alla superficie del supporto. Inoltre il trasduttore, richiedendo l’applicazione precisa di una pluralità di elementi piezoelettrici in posizioni determinate del supporto è di difficile e costosa realizzazione. This solution presents numerous problems. First of all, the effectiveness and reliability of the torsion depends on the positioning accuracy of each piezoelectric element or filament applied to the surface of the support. In addition, the transducer, requiring the precise application of a plurality of piezoelectric elements in certain positions of the support is difficult and expensive to manufacture.

Scopo di tale invenzione è quello di realizzare un trasduttore torsionale piezoelettrico di semplice ed economica realizzazione. The purpose of this invention is to provide a piezoelectric torsional transducer which is simple and inexpensive to manufacture.

Secondo l’invenzione, è previsto un trasduttore piezoelettrico torsionale comprendente un substrato a forma di lamina, caratterizzato dal fatto che ad un lato di detto substrato è associato almeno uno strato di materiale piezoelettrico operativamente associato ad almeno un primo ed un secondo elettrodo tra loro elettricamente isolati, ciascuno di detti primo elettrodo e secondo elettrodo essendo dotato di una pluralità di elementi di elettrodo tra loro paralleli, detti elementi di elettrodo tra loro paralleli definendo almeno una disposizione di elementi di elettrodo interdigitati estendentisi in una direzione inclinata rispetto ad un asse longitudinale di detto substrato. According to the invention, a torsional piezoelectric transducer is provided comprising a foil-shaped substrate, characterized in that at least one layer of piezoelectric material is associated with one side of said substrate and is operatively associated with at least a first and a second electrode electrically. isolated, each of said first electrode and second electrode being provided with a plurality of electrode elements parallel to each other, said electrode elements parallel to each other defining at least one arrangement of interdigitated electrode elements extending in an inclined direction with respect to a longitudinal axis of said substrate.

Il trasduttore secondo l’invenzione può essere applicato ad una struttura elastica nella quale deve essere indotta una torsione. Se la struttura elastica è a forma di lamina, applicando un trasduttore secondo l’invenzione su entrambe le facce della lamina, è possibile ottenere una deformazione di torsione pura, grazie alla disposizione inclinata degli elementi interdigitati degli elettrodi, associati allo strato di materiale piezoelettrico. The transducer according to the invention can be applied to an elastic structure in which a torsion must be induced. If the elastic structure is shaped like a foil, by applying a transducer according to the invention on both faces of the foil, it is possible to obtain a pure torsional deformation, thanks to the inclined arrangement of the interdigitated elements of the electrodes, associated with the layer of piezoelectric material.

Infatti, ciascun trasduttore piezoelettrico genera una sollecitazione di torsione e una sollecitazione di flessione della lamina. Le sollecitazioni di torsione generate dai trasduttori disposti sui lati opposti della lamina si sommano tra loro, mentre le sollecitazioni di flessione si annullano vicendevolmente, così da ottenere una sollecitazione pura di torsione. In fact, each piezoelectric transducer generates a torsional stress and a bending stress of the foil. The torsional stresses generated by the transducers arranged on opposite sides of the foil are added together, while the bending stresses cancel each other out, so as to obtain a pure torsional stress.

Se la struttura elastica ha forma prismatica, per ottenere una deformazione di torsione pura è sufficiente applicare il trasduttore secondo l’invenzione su lati alternati della forma prismatica, o su tutti lati di detta forma prismatica. L’inclinazione degli elementi interdigitati è preferibilmente di 45° rispetto ad un asse longitudinale del substrato, per ottenere la massima efficienza nel realizzare una torsione assiale. If the elastic structure has a prismatic shape, to obtain a pure torsional deformation it is sufficient to apply the transducer according to the invention on alternate sides of the prismatic shape, or on all sides of said prismatic shape. The inclination of the interdigitated elements is preferably 45 ° with respect to a longitudinal axis of the substrate, to obtain maximum efficiency in achieving axial torsion.

Preferibilmente inoltre gli elettrodi associati a ciascuno strato di materiale piezoelettrico sono annegati nel materiale piezoelettrico. In questo modo è possibile una conversione efficiente della energia elettrica in energia meccanica o viceversa. In altre parole, nel caso di utilizzo come attuatore, il materiale piezoelettrico non sarà eccitato solo localmente in corrispondenza degli elementi costituenti ciascun elettrodo ma in tutta la propria massa; viceversa, nel caso di utilizzo come sensore, gli elementi costituenti ciascun elettrodo rileveranno con elevata sensibilità una sollecitazione meccanica applicata alla massa del materiale piezoelettrico. Furthermore, the electrodes associated with each layer of piezoelectric material are preferably embedded in the piezoelectric material. In this way, an efficient conversion of electrical energy into mechanical energy or vice versa is possible. In other words, in the case of use as an actuator, the piezoelectric material will not be excited only locally in correspondence with the elements constituting each electrode but in its entire mass; vice versa, in the case of use as a sensor, the elements constituting each electrode will detect with high sensitivity a mechanical stress applied to the mass of the piezoelectric material.

Secondo una forma preferita di attuazione dell’invenzione detta almeno una disposizione di elementi interdigitati comprende una prima disposizione di elementi interdigitati estendentisi in una prima direzione e una seconda disposizione di elementi interdigitati estendentisi in una seconda direzione, detta prima direzione e detta seconda direzione formando tra loro un angolo di 90°. Questa configurazione degli elettrodi consente di realizzare, alla frequenza di risonanza della struttura elastica, sulla quale viene applicato il trasduttore secondo l’invenzione, una torsione assiale ad elevata definizione spettrale nel senso che la lamina viene portata in torsione ad una frequenza, e pertanto ad una lunghezza d’onda definita a priori, che corrisponde all’armonica principale della componente spettrale indotta. According to a preferred embodiment of the invention, said at least one arrangement of interdigitated elements comprises a first arrangement of interdigitated elements extending in a first direction and a second arrangement of interdigitated elements extending in a second direction, said first direction and said second direction forming between them an angle of 90 °. This configuration of the electrodes allows to realize, at the resonance frequency of the elastic structure, on which the transducer according to the invention is applied, an axial torsion with high spectral definition in the sense that the foil is twisted at a frequency, and therefore to a wavelength defined a priori, which corresponds to the principal harmonic of the induced spectral component.

Secondo un’ulteriore forma preferita di attuazione dell’invenzione detta almeno una disposizione di elementi interdigitati comprende una prima disposizione di elementi interdigitati estendentisi in una prima direzione, una seconda disposizione di elementi interdigitati estendentisi in una seconda direzione e una terza disposizione di elementi interdigitati estendentisi in una terza direzione, detta prima direzione e detta seconda direzione formando tra loro un angolo di 90°, detta terza direzione essendo parallela a detta prima direzione. Questa configurazione degli elettrodi consente di migliorare ulteriormente la definizione spettrale della torsione. According to a further preferred embodiment of the invention, said at least one arrangement of interdigitated elements comprises a first arrangement of interdigitated elements extending in a first direction, a second arrangement of interdigitated elements extending in a second direction and a third arrangement of interdigitated elements extending in a third direction, said first direction and said second direction forming an angle of 90 ° to each other, said third direction being parallel to said first direction. This electrode configuration further improves the spectral definition of the torsion.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni, che ne illustrano alcune versioni esemplificative e non limitative di attuazione, in cui: The invention can be better understood and implemented with reference to the attached drawings, which illustrate some exemplary and non-limiting versions of implementation, in which:

Figura 1 è una vista schematica dall’alto di un primo esempio di attuazione di un trasduttore secondo l’invenzione; Figure 1 is a schematic top view of a first example of implementation of a transducer according to the invention;

Figura 2 è una vista schematica dall’alto di un secondo esempio di attuazione di un trasduttore secondo l’invenzione; Figure 2 is a schematic top view of a second example of implementation of a transducer according to the invention;

Figura 3 è una vista schematica dall’alto di un terzo esempio di attuazione di un trasduttore secondo l’invenzione; Figure 3 is a schematic top view of a third example of implementation of a transducer according to the invention;

Figura 4 è una vista schematica dall’alto che illustra l’applicazione di trasduttori secondo l’invenzione ad una struttura elastica a forma di lamina; Figure 4 is a schematic top view illustrating the application of transducers according to the invention to an elastic structure in the shape of a foil;

Figura 5 è una vista laterale in sezione della struttura elastica di Figura 4; Figure 5 is a sectional side view of the elastic structure of Figure 4;

Figura 6 è una vista laterale come quella di Figura 5, che illustra una variante di applicazione di trasduttori secondo l’invenzione ad una struttura elastica a forma di lamina; Figura 7 è una vista laterale in sezione come quella di Figura 5, che illustra un’ulteriore variante di applicazione di trasduttori secondo l’invenzione ad una struttura elastica a forma di lamina. Figure 6 is a side view like that of Figure 5, which illustrates a variant of application of transducers according to the invention to an elastic structure in the shape of a foil; Figure 7 is a sectional side view like that of Figure 5, which illustrates a further variant of the application of transducers according to the invention to an elastic structure in the shape of a foil.

Con riferimento alla Figura 1, un trasduttore torsionale 1 secondo l’invenzione comprende un substrato 2 di forma laminare, tipicamente costituito da allumina, o da altro materiale elastico flessibile resistente ad alte temperature. Su una faccia del substrato 2 è deposto uno strato 7 di materiale piezoelettrico associato ad un primo elettrodo 8 ed ad un secondo elettrodo 9. Il primo elettrodo 8 ed il secondo elettrodo 9, che sono elettricamente isolati tra loro, vengono alimentati da rispettivi mezzi di alimentazione tramite rispettivi contatti 10 ed 11, i quali forniscono una tensione V opportuna, come sarà meglio di seguito descritto, per inizializzare il materiale piezoelettrico o in alternativa mantenerlo in una condizione torsionale operativa. With reference to Figure 1, a torsional transducer 1 according to the invention comprises a substrate 2 of laminar shape, typically consisting of alumina, or other flexible elastic material resistant to high temperatures. A layer 7 of piezoelectric material associated with a first electrode 8 and a second electrode 9 is deposited on one face of the substrate 2. The first electrode 8 and the second electrode 9, which are electrically isolated from each other, are powered by respective means of power supply through respective contacts 10 and 11, which supply a suitable voltage V, as will be better described below, to initialize the piezoelectric material or alternatively keep it in a torsional operating condition.

Nella Figura 1 è illustrata una prima forma di attuazione del trasduttore torsionale 1. Figure 1 shows a first embodiment of the torsional transducer 1.

Secondo questa prima forma di attuazione, il primo elettrodo 8 ed il secondo elettrodo 9 definiscono una disposizione 17 di elementi interdigitati estendentesi in una direzione inclinata di 45° rispetto ad un asse longitudinale A del trasduttore 1. According to this first embodiment, the first electrode 8 and the second electrode 9 define an arrangement 17 of interdigitated elements extending in a direction inclined by 45 ° with respect to a longitudinal axis A of the transducer 1.

Il primo elettrodo 8 ha una pluralità di elementi 12 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, i quali sono inclinati rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore 1. The first electrode 8 has a plurality of elongated straight 12 elements, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance from each other, which are inclined with respect to the longitudinal axis A of the transducer 1.

Il secondo elettrodo 9 ha una pluralità di elementi 14 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, i quali sono inclinati di 45° rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore 1. The second electrode 9 has a plurality of elongated straight elements 14, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance from each other, which are inclined by 45 ° with respect to the longitudinal axis A of the transducer 1.

Gli elementi 12 paralleli del primo elettrodo 8 e gli elementi 14 paralleli del secondo elettrodo 9 sono tra di loro paralleli e sono disposti a pettine ovvero interdigitati. In questo modo l’insieme degli elementi 12 e 14 interdigitati definiscono una disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati estendentesi in una direzione inclinata di 45° rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore 1. The parallel elements 12 of the first electrode 8 and the parallel elements 14 of the second electrode 9 are parallel to each other and are comb-like or interdigitated. In this way, the set of interdigitated elements 12 and 14 define an arrangement 17 of interdigitated electrode elements extending in an inclined direction of 45 ° with respect to the longitudinal axis A of the transducer 1.

La disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati, è racchiusa in un rettangolo 18 che ha un’estensione longitudinale in direzione parallela a detto asse longitudinale A scelta sulla base della frequenza operativa alla quale opera il trasduttore torsionale secondo l’invenzione. In altre parole, la lunghezza del lato del rettangolo 18 parallelo a detto asse A viene scelta pari a λ/4, dove 1/λ è proporzionale alla frequenza F di risonanza della struttura elastica sulla quale è applicato il trasduttore 1. The arrangement 17 of interdigitated electrode elements is enclosed in a rectangle 18 which has a longitudinal extension in the direction parallel to said longitudinal axis, optionally based on the operating frequency at which the torsional transducer according to the invention operates. In other words, the length of the side of the rectangle 18 parallel to said axis A is chosen equal to λ / 4, where 1 / λ is proportional to the resonance frequency F of the elastic structure on which the transducer 1 is applied.

Nella Figura 2 è illustrata una seconda forma di attuazione di un trasduttore 1 secondo l’invenzione. Figure 2 shows a second embodiment of a transducer 1 according to the invention.

In questa seconda forma di attuazione, il primo elettrodo 8 comprende una porzione 8a rettilinea che si estende parallela all’asse A longitudinale del trasduttore 1 ed una pluralità di elementi 12 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, che sono inclinati rispetto all’asse longitudinale della lamina di 45°. In this second embodiment, the first electrode 8 comprises a rectilinear portion 8a which extends parallel to the longitudinal axis A of the transducer 1 and a plurality of elongated rectilinear elements 12, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance l one from the other, which are inclined with respect to the longitudinal axis of the lamina by 45 °.

Il primo elettrodo 8 comprende inoltre una pluralità di elementi 13 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, che sono inclinati rispetto a detto asse longitudinale A di 135°. Si noti che gli elementi 12 rettilinei inclinati di 45° sono uniti agli elementi 13 rettilinei inclinati a 135° tramite la porzione 8a rettilinea, per costituire l’elettrodo 8. The first electrode 8 also comprises a plurality of elongated rectilinear elements 13, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance from each other, which are inclined with respect to said longitudinal axis A by 135 °. Note that the 12 straight elements inclined at 45 ° are joined to the 13 straight elements inclined at 135 ° through the straight portion 8a, to constitute the electrode 8.

Il secondo elettrodo 9 ha una porzione 9a rettilinea che si estende parallela a detto asse longitudinale A ed una pluralità di elementi 14 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, i quali sono inclinati di 45° rispetto all’asse longitudinale A. The second electrode 9 has a rectilinear portion 9a which extends parallel to said longitudinal axis A and a plurality of elongated rectilinear elements 14, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance from each other, which are inclined 45 ° with respect to the longitudinal axis A.

Il secondo elettrodo 9 ha inoltre una pluralità di elementi 15 rettilinei allungati, di diversa lunghezza, tra loro paralleli, disposti alla stessa distanza l’uno dall’altro, i quali sono inclinati rispetto all’asse longitudinale A. Si noti che gli elementi 14 rettilinei inclinati di 45° sono uniti agli elementi 15 rettilinei inclinati a 135° tramite la porzione 9a rettilinea e tramite una porzione 16 centrale, perpendicolare alla porzione rettilinea 9a, per costituire l’elettrodo 9. The second electrode 9 also has a plurality of elongated rectilinear elements 15, of different lengths, parallel to each other, arranged at the same distance from each other, which are inclined with respect to the longitudinal axis A. Note that the elements 14 45 ° inclined rectilinear elements are joined to the 135 ° inclined rectilinear elements 15 through the rectilinear portion 9a and through a central portion 16, perpendicular to the rectilinear portion 9a, to constitute the electrode 9.

Gli elementi 12 paralleli del primo elettrodo 8 e gli elementi 14 paralleli del secondo elettrodo 9 sono tra di loro paralleli e sono disposti a pettine ovvero interdigitati. In questo modo l’insieme degli elementi 12 e 14 interdigitati definiscono una prima disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati estendentesi in una direzione inclinata di 45° rispetto all’asse longitudinale A. The parallel elements 12 of the first electrode 8 and the parallel elements 14 of the second electrode 9 are parallel to each other and are comb-like or interdigitated. In this way the set of interdigitated elements 12 and 14 define a first arrangement 17 of interdigitated electrode elements extending in an inclined direction of 45 ° with respect to the longitudinal axis A.

La prima disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati, è racchiusa in un primo rettangolo 18, che ha un’estensione longitudinale in direzione parallela a detto asse longitudinale A scelta sulla base della frequenza operativa alla quale opera il trasduttore torsionale 1 secondo l’invenzione. In particolare, la lunghezza del primo rettangolo 18 parallelo a detto asse longitudinale A viene scelta pari a λ/4, dove 1/λ è proporzionale alla frequenza F di risonanza della struttura elastica sulla quale è applicato il trasduttore 1. The first arrangement 17 of interdigitated electrode elements is enclosed in a first rectangle 18, which has a longitudinal extension in a direction parallel to said longitudinal axis, optionally based on the operating frequency at which the torsional transducer 1 operates according to the invention. In particular, the length of the first rectangle 18 parallel to said longitudinal axis A is chosen equal to λ / 4, where 1 / λ is proportional to the resonance frequency F of the elastic structure on which the transducer 1 is applied.

Analogamente, gli elementi 13 paralleli del primo elettrodo 8 e gli elementi 15 paralleli del secondo elettrodo 9 sono tra di loro paralleli e sono disposti a pettine ovvero interdigitati. In questo modo l’insieme degli elementi 13 e 15 interdigitati definiscono una seconda disposizione 19 di elementi di elettrodo interdigitati estendentesi in una direzione inclinata di 135° rispetto all’asse longitudinale A. Similarly, the parallel elements 13 of the first electrode 8 and the parallel elements 15 of the second electrode 9 are parallel to each other and are comb-like or interdigitated. In this way, the set of interdigitated elements 13 and 15 define a second arrangement 19 of interdigitated electrode elements extending in an inclined direction of 135 ° with respect to the longitudinal axis A.

Analogamente, la seconda disposizione 19 di elementi di elettrodo interdigitati, è racchiusa in un secondo rettangolo 20, definito dalla porzione perpendicolare 16 dell’elettrodo 9 fino alle porzioni terminali degli elettrodi 8 e 9, che ha la stessa estensione longitudinale del primo rettangolo 18, pari a λ/4. Similarly, the second arrangement 19 of interdigitated electrode elements is enclosed in a second rectangle 20, defined by the perpendicular portion 16 of the electrode 9 up to the terminal portions of the electrodes 8 and 9, which has the same longitudinal extension as the first rectangle 18, equal to λ / 4.

Si può notare che affiancando la prima disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati e la seconda disposizione 19 di elementi di elettrodo interdigitati, il primo elettrodo 8 ed il secondo elettrodo 9 si estendono per una lunghezza totale longitudinale pari a λ/2. It can be noted that by placing side by side the first arrangement 17 of interdigitated electrode elements and the second arrangement 19 of interdigitated electrode elements, the first electrode 8 and the second electrode 9 extend for a total longitudinal length equal to λ / 2.

Nella Figura 3 è illustrata una terza forma di attuazione di un trasduttore torsionale 1 secondo l’invenzione. Figure 3 shows a third embodiment of a torsional transducer 1 according to the invention.

Secondo tale forma di attuazione, il primo elettrodo 8 ed il secondo elettrodo 9 definiscono una prima disposizione 17 di elementi di elettrodo interdigitati racchiusi in un primo rettangolo 18, una seconda disposizione 19 di elementi di elettrodo interdigitati racchiusi in un secondo rettangolo 20 ed infine una terza disposizione 21 di elementi di elettrodo interdigitati racchiusi in un terzo rettangolo 22. La prima disposizione 17 si estende in una direzione inclinata di 45° rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore, la seconda disposizione 19 si estende in una direzione inclinata di 135° rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore e la terza disposizione 21 si estende in una direzione inclinata di 45° rispetto all’asse longitudinale A del trasduttore. According to this embodiment, the first electrode 8 and the second electrode 9 define a first arrangement 17 of interdigitated electrode elements enclosed in a first rectangle 18, a second arrangement 19 of interdigitated electrode elements enclosed in a second rectangle 20 and finally a third arrangement 21 of interdigitated electrode elements enclosed in a third rectangle 22. The first arrangement 17 extends in a direction inclined by 45 ° with respect to the longitudinal axis A of the transducer, the second arrangement 19 extends in a direction inclined by 135 ° with respect to the longitudinal axis A of the transducer and the third arrangement 21 extends in a direction inclined by 45 ° with respect to the longitudinal axis A of the transducer.

Sia il primo che il secondo che il terzo rettangolo 18, 20, 22 hanno il lato maggiore di dimensione pari a λ/4. Both the first, the second and the third rectangle 18, 20, 22 have the longest side of dimension equal to λ / 4.

Si intende che gli elettrodi 8, 9 possono comprendere un numero qualsiasi di disposizioni di elettrodi interdigitati, la cui inclinazione è alternativamente di 45° e di 135°. It is understood that the electrodes 8, 9 may comprise any number of interdigitated electrode arrangements, the inclination of which is alternately 45 ° and 135 °.

Nelle Figure 4 e 5 è illustrato un primo esempio di applicazione di trasduttori torsionali 1 secondo l’invenzione ad un elemento elastico 3 a forma di lamina, dotato di facce 3a e 3b tra loro opposte, per realizzare, ad esempio, un attuatore o un sensore torsionale. Figures 4 and 5 illustrate a first example of application of torsional transducers 1 according to the invention to an elastic element 3 in the shape of a foil, equipped with faces 3a and 3b opposite each other, to realize, for example, an actuator or a torsional sensor.

Su ciascuna faccia dell’elemento elastico 3 a forma di lamina è applicato un traduttore torsionale 1 secondo l’invenzione. Ciascun trasduttore 1 è disposto in modo che l’asse longitudinale A del trasduttore 1 sia parallelo all’asse longitudinale B dell’elemento elastico 3 a forma di lamina. A torsional translator 1 according to the invention is applied to each face of the sheet-shaped elastic element 3. Each transducer 1 is arranged so that the longitudinal axis A of the transducer 1 is parallel to the longitudinal axis B of the elastic element 3 in the shape of a sheet.

Il trasduttore torsionale 1 secondo l’invenzione può essere applicato alla rispettiva faccia 3a, 3b dell’elemento elastico 3 mediante incollaggio del substrato 2 sulla faccia 3a, 3b. In alternativa il trasduttore torsionale 1 può essere realizzato direttamente sulla rispettiva faccia 3a, 3b dell’elemento elastico 3, mediante deposizione dello strato 7 di materiale piezoelettrico, con gli elettrodi 8 e 9, direttamente sulla superficie della faccia 3a, 3b. The torsional transducer 1 according to the invention can be applied to the respective face 3a, 3b of the elastic element 3 by gluing the substrate 2 on the face 3a, 3b. Alternatively, the torsional transducer 1 can be made directly on the respective face 3a, 3b of the elastic element 3, by depositing the layer 7 of piezoelectric material, with the electrodes 8 and 9, directly on the surface of the face 3a, 3b.

Nel primo caso, il materiale dell’elemento elastico 3 può essere un qualsiasi materiale elastico. In the first case, the material of the elastic element 3 can be any elastic material.

Nel secondo caso, poiché il procedimento di applicazione dello strato 7 di materiale piezoelettrico richiede temperature elevate, dell’ordine di alcune centinaia di gradi, è preferibile che l’elemento elastico 3 sia realizzato in un materiale elastico resistente alle alte temperature, ad esempio allumina. In the second case, since the process of applying the layer 7 of piezoelectric material requires high temperatures, of the order of a few hundred degrees, it is preferable that the elastic element 3 is made of an elastic material resistant to high temperatures, for example alumina. .

Nelle Figure 4 e 5 è illustrata l’applicazione diretta dell’attuatore torsionale 1 su un elemento elastico 3 a lamina. Figures 4 and 5 illustrate the direct application of the torsional actuator 1 on an elastic element 3 with a foil.

L’elemento elastico 3 a forma di lamina è vincolato, ad una prima estremità 4 ad un elemento di vincolo 5, rappresentato solo schematicamente con linea a tratti, mentre è libero ad una seconda estremità 6, opposta alla prima estremità 4. The foil-shaped elastic element 3 is constrained, at a first end 4 to a constraint element 5, represented only schematically with broken lines, while it is free at a second end 6, opposite the first end 4.

Come risulta dalla Figura 5, gli elettrodi 8 e 9 di ciascun trasduttore piezoelettrico 1 sono annegati nello strato 7 di materiale piezoelettrico e questa associazione tra elettrodi e materiale piezoelettrico rende possibile una conversione efficiente della energia elettrica in energia meccanica o viceversa. As shown in Figure 5, the electrodes 8 and 9 of each piezoelectric transducer 1 are embedded in the layer 7 of piezoelectric material and this association between electrodes and piezoelectric material makes it possible to efficiently convert the electrical energy into mechanical energy or vice versa.

Preferibilmente lo strato di materiale piezoelettrico ha uno spessore di circa 50 micron, preferibilmente di circa 30 micron. Preferably the layer of piezoelectric material has a thickness of about 50 microns, preferably about 30 microns.

La Fig. 6 illustra l’applicazione ad un elemento elastico 3 a forma di lamina, con modalità analoga a quella illustrata nelle Figure 4 e 5, di trasduttori 1a secondo l’invenzione, realizzati secondo una variante della presente invenzione. In questa variante, ciascun trasduttore 1a comprende due strati 7 di materiale piezoelettrico fra i quali sono racchiusi il primo elettrodo 8 ed il secondo elettrodo 9. Questa forma realizzativa consente una ancora più efficiente conversione della energia elettrica in energia meccanica o viceversa in quanto ciascun elettrodo 8 e 9 è a contatto con il materiale piezoelettrico su entrambe le proprie facce. La Fig. 7 illustra l’applicazione ad un elemento elastico 3 a forma di lamina, con modalità analoga a quella illustrata nelle Figure 4, 5 e 6, di trasduttori 1b secondo l’invenzione, realizzati secondo un’ulteriore variante della presente invenzione. Fig. 6 illustrates the application of transducers 1a according to the invention, made according to a variant of the present invention, to an elastic element 3 in the shape of a sheet, in a manner similar to that shown in Figures 4 and 5. In this variant, each transducer 1a comprises two layers 7 of piezoelectric material between which the first electrode 8 and the second electrode 9 are enclosed. This embodiment allows an even more efficient conversion of electrical energy into mechanical energy or vice versa since each electrode 8 and 9 is in contact with the piezoelectric material on both their faces. Fig. 7 illustrates the application of transducers 1b according to the invention, made according to a further variant of the present invention, to an elastic element 3 in the shape of a sheet, in a manner similar to that shown in Figures 4, 5 and 6.

Secondo questa ulteriore variante, ciascun trasduttore 1b, comprende una pluralità di strati 7 di materiale piezoelettrico in ciascuno dei quali sono annegati rispettivi elettrodi 8 e 9. According to this further variant, each transducer 1b comprises a plurality of layers 7 of piezoelectric material in each of which respective electrodes 8 and 9 are embedded.

Questa forma realizzativa consente un ulteriore miglioramento dell’efficienza di conversione dell’energia elettrica in energia meccanica o viceversa in quanto la pluralità di strati amplifica l’efficacia della conversione della energia elettrica in energia meccanica o viceversa. Si noti che, alternativamente, ciascuna disposizione di elementi di elettrodo interdigitati potrebbe essere racchiusa in una figura geometrica di tipo diverso rispetto al rettangolo. This embodiment allows a further improvement in the conversion efficiency of electrical energy into mechanical energy or vice versa as the plurality of layers amplifies the effectiveness of the conversion of electrical energy into mechanical energy or vice versa. It should be noted that, alternatively, each arrangement of interdigitated electrode elements could be enclosed in a geometric figure of a different type with respect to the rectangle.

In aggiunta ciascuna disposizione potrebbe essere inclinata rispetto all’asse B della lamina 3 con un angolo diverso da 45° o 135°. Nonostante infatti la migliore efficacia torsionale che si realizza tramite disposizioni inclinate con un angolo a 45° e a 135°, alcune applicazioni particolari di trasduttori torsionali potrebbero richiedere disposizioni con inclinazioni diverse. Occorre notare infatti che si realizza un effetto torsionale con disposizioni inclinate con angoli diversi da 45° e 135°, a patto che tali inclinazione non sia pari a 90° rispetto all’asse torsionale del trasduttore. In addition, each arrangement could be inclined with respect to the B axis of the sheet 3 at an angle other than 45 ° or 135 °. In fact, despite the better torsional effectiveness that is achieved through inclined arrangements with an angle of 45 ° and 135 °, some particular applications of torsional transducers may require arrangements with different inclinations. In fact, it should be noted that a torsional effect is achieved with inclined arrangements with angles other than 45 ° and 135 °, provided that such inclination is not equal to 90 ° with respect to the torsional axis of the transducer.

Il materiale piezoelettrico è preferibilmente costituito da una miscela di PZT ovvero da Titanato Zirconato di Piombo e viene prodotto secondo la procedura usuale di fabbricazione dei film piezoelettrici. The piezoelectric material is preferably constituted by a mixture of PZT or lead titanate zirconate and is produced according to the usual procedure for manufacturing piezoelectric films.

Gli elettrodi sono costituiti da un materiale elettricamente conduttore, preferibilmente da una lega di platino e oro, o di palladio e argento. The electrodes consist of an electrically conductive material, preferably an alloy of platinum and gold, or of palladium and silver.

Il materiale piezoelettrico del trasduttore 1 secondo l’invenzione viene polarizzato, in fase di realizzazione del trasduttore 1, alimentando gli elettrodi 8 e 9 con una tensione continua. Questa polarizzazione viene effettuata ad una tensione inferiore alla rigidità dielettrica del materiale piezoelettrico e ad una temperatura inferiore al punto critico di Curie, temperatura alla quale il materiale perde le proprietà piezoelettriche. The piezoelectric material of the transducer 1 according to the invention is polarized, during the construction of the transducer 1, by feeding the electrodes 8 and 9 with a direct voltage. This polarization is carried out at a voltage lower than the dielectric strength of the piezoelectric material and at a temperature below the critical Curie point, the temperature at which the material loses its piezoelectric properties.

In uso, il trasduttore 1 secondo l’invenzione viene alimentato applicando agli elettrodi 8 e 9 una tensione alternata V ad una frequenza pari alla frequenza di risonanza dell’elemento elastico sul quale è applicato il trasduttore 1, in modo che l’elemento elastico entri in risonanza. In use, the transducer 1 according to the invention is powered by applying to the electrodes 8 and 9 an alternating voltage V at a frequency equal to the resonant frequency of the elastic element on which the transducer 1 is applied, so that the elastic element enters in resonance.

Nel caso di elemento elastico 3 a forma di lamina, quando l’elemento elastico entra in risonanza, l’energia elettrica fornita al trasduttore 1 viene convertita in energia meccanica sollecitando l’elemento elastico 3 con una prima forza di taglio su di una faccia e con una seconda forza di taglio sulla faccia opposta che, essendo opportunamente inclinate, inducono torsione nell’elemento elastico, senza generare una sollecitazione di flessione. In the case of an elastic element 3 in the form of a foil, when the elastic element enters into resonance, the electrical energy supplied to the transducer 1 is converted into mechanical energy by stressing the elastic element 3 with a first shear force on one face and with a second shear force on the opposite face which, being suitably inclined, induce torsion in the elastic element, without generating a bending stress.

Nel caso della forma di attuazione degli elettrodi 8 e 9 illustrata nella Figura 2, l’elemento elastico 3 a forma di lamina entra in torsione e, dal momento che ciascuna disposizione di elementi di elettrodo 17, 19 ha una lunghezza pari a λ/4 per una lunghezza totale di λ/2, l’elemento elastico 3 a forma di lamina entra in vibrazione torsionale descrivendo una semionda che corrisponde alla semionda della sinusoide dell’armonica principale. In particolare, la prima disposizione di elementi di elettrodo 17 interdigitati sollecita l’elemento elastico 3 a forma di lamina, che entra in vibrazione torsionale descrivendo la prima metà della semionda della sinusoide della armonica principale (ovvero da 0 all’ampiezza massima della sinusoide), mentre la seconda disposizione 19 di elementi di elettrodo interdigitati sollecita l’elemento elastico 3 a forma di lamina che entra in vibrazione torsionale descrivendo la seconda metà della semionda della sinusoide della armonica principale (ovvero dalla ampiezza massima a 0). In the case of the embodiment of the electrodes 8 and 9 illustrated in Figure 2, the foil-shaped elastic element 3 enters into torsion and, since each arrangement of electrode elements 17, 19 has a length equal to λ / 4 for a total length of λ / 2, the foil-shaped elastic element 3 enters into torsional vibration describing a half-wave which corresponds to the half-wave of the sinusoid of the main harmonic. In particular, the first arrangement of interdigitated electrode elements 17 stresses the elastic element 3 in the shape of a foil, which enters into torsional vibration describing the first half of the half-wave of the sinusoid of the main harmonic (i.e. from 0 to the maximum amplitude of the sinusoid) , while the second arrangement 19 of interdigitated electrode elements urges the elastic element 3 in the shape of a foil which enters into torsional vibration describing the second half of the half-wave of the sinusoid of the main harmonic (ie from the maximum amplitude to 0).

Nel caso di una sola disposizione 17 di elementi di elettrodo come in Figura 1 e nel caso di tre disposizioni 19, 21 di elementi di elettrodo come in Figura 3, l’elemento elastico 3 a forma di lamina entrerà in vibrazione torsionale descrivendo rispettivamente la prima metà della semionda della sinusoide della armonica principale (ovvero da 0 alla ampiezza massima della sinusoide) e 3⁄4 della sinusoide della armonica principale (ovvero una semionda seguita da metà semionda di segno opposto). In the case of a single arrangement 17 of electrode elements as in Figure 1 and in the case of three arrangements 19, 21 of electrode elements as in Figure 3, the foil-shaped elastic element 3 will enter into torsional vibration, respectively describing the first half of the sine wave of the main harmonic (i.e. from 0 to the maximum amplitude of the sine wave) and 3⁄4 of the sine wave of the main harmonic (i.e. a half wave followed by half half wave of opposite sign).

Si noti che, per rendere massima l’efficacia della vibrazione torsionale secondo la sinusoide dell’armonica principale, è preferibile che la lunghezza dell’elemento elastico 3 a forma di lamina sia circa pari alla lunghezza complessiva degli elettrodi 8, 9, associati allo strato 7 di materiale piezoelettrico. It should be noted that, to maximize the effectiveness of the torsional vibration according to the sinusoid of the main harmonic, it is preferable that the length of the foil-shaped elastic element 3 is approximately equal to the overall length of the electrodes 8, 9 associated with the layer 7 of piezoelectric material.

Tuttavia, si realizza un’ottima vibrazione torsionale anche se la lunghezza complessiva degli elettrodi è minore della lunghezza dell’elemento elastico 3 a forma di lamina, come illustrato nelle Figure da 4 a 7. However, an excellent torsional vibration is achieved even if the overall length of the electrodes is less than the length of the elastic element 3 in the shape of a foil, as shown in Figures 4 to 7.

Si noti infine che, per massimizzare l’efficienza dei trasduttori torsionali 1 secondo l’invenzione, se l’elemento elastico 3 a forma di lamina è vincolato ad una sola estremità, è preferibile utilizzare trasduttori 1 nei quali gli elettrodi 8, 9 comprendano un numero dispari di disposizioni di elementi di elettrodo interdigitati, mentre nel caso di un elemento elastico 3 a forma di lamina vincolato ad entrambe le estremità è preferibile utilizzare trasduttori 1 nei quali gli elettrodi 8, 9 comprendano un numero pari di disposizioni di elementi di elettrodo interdigitati. Finally, it should be noted that, to maximize the efficiency of the torsional transducers 1 according to the invention, if the foil-shaped elastic element 3 is constrained to one end only, it is preferable to use transducers 1 in which the electrodes 8, 9 comprise a odd number of arrangements of interdigitated electrode elements, while in the case of an elastic element 3 in the form of a foil constrained at both ends it is preferable to use transducers 1 in which the electrodes 8, 9 comprise an even number of arrangements of interdigitated electrode elements .

Claims (18)

RIVENDICAZIONI 1. Trasduttore piezoelettrico torsionale (1; 1a; 1b) comprendente un substrato (2) a forma di lamina, caratterizzato dal fatto che ad un lato di detto substrato (2) è associato almeno uno strato (7) di materiale piezoelettrico operativamente associato ad almeno un primo elettrodo (8) ed un secondo elettrodo (9), tra loro elettricamente isolati, ciascuno di detti primo elettrodo (8) e secondo elettrodo (9) essendo dotato di una pluralità di rispettivi elementi di elettrodo (12; 14) tra loro paralleli, detti elementi di elettrodo (12; 14) definendo almeno una disposizione (17; 19; 21) di elementi di elettrodo interdigitati estendentisi in una direzione inclinata rispetto ad un asse longitudinale (A) del trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b). CLAIMS 1. Torsional piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) comprising a foil-shaped substrate (2), characterized in that one side of said substrate (2) is associated with at least one layer (7) of piezoelectric material operatively associated with at least a first electrode (8) and a second electrode (9), electrically insulated from each other, each of said first electrode (8) and second electrode (9) being equipped with a plurality of respective electrode elements (12; 14) between parallel to them, said electrode elements (12; 14) defining at least one arrangement (17; 19; 21) of interdigitated electrode elements extending in an inclined direction with respect to a longitudinal axis (A) of the piezoelectric transducer (1; 1a; 1b ). 2. Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo la rivendicazione 1 in cui detta direzione è inclinata di 45° rispetto a detto asse (A). 2. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to claim 1 in which said direction is inclined by 45 ° with respect to said axis (A). 3. Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo la rivendicazione 1, in cui detti elementi di elettrodo (12; 14) definiscono una pluralità di disposizioni (17; 19; 21) di elementi di elettrodo interdigitati, dette disposizioni (17; 19; 21) di elementi di elettrodo interdigitati estendendosi alternativamente in una prima direzione inclinata rispetto a detto asse longitudinale (A) e in una seconda direzione inclinata rispetto a detto asse longitudinale (A), detta seconda direzione avendo inclinazione diversa dall’inclinazione di detta prima direzione rispetto a detto asse longitudinale (A). Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to claim 1, wherein said electrode elements (12; 14) define a plurality of arrangements (17; 19; 21) of interdigitated electrode elements, said arrangements (17; 19; 21) of interdigitated electrode elements extending alternately in a first direction inclined with respect to said longitudinal axis (A) and in a second direction inclined with respect to said longitudinal axis (A), said second direction having an inclination different from the inclination of said first direction with respect to said longitudinal axis (A). 4. Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo la rivendicazione 5 in cui detta prima direzione è inclinata di 45° rispetto a detto asse longitudinale (A) e detta seconda direzione è inclinata di 135° rispetto a detto asse longitudinale (A). 4. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to claim 5 in which said first direction is inclined by 45 ° with respect to said longitudinal axis (A) and said second direction is inclined by 135 ° with respect to said longitudinal axis (A) . 5. Trasduttore piezoelettrico (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto primo elettrodo (8) e detto secondo elettrodo (9) sono annegati in detto almeno uno strato (7) di materiale piezoelettrico. 5. Piezoelectric transducer (1) according to one of the preceding claims in which said first electrode (8) and said second electrode (9) are embedded in said at least one layer (7) of piezoelectric material. 6. Trasduttore piezoelettrico (1a) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui detto almeno uno strato di materiale piezoelettrico comprende due strati (7) di materiale piezoelettrico tra i quali sono racchiusi detto primo elettrodo (8) e detto secondo elettrodo (9). 6. Piezoelectric transducer (1a) according to one of claims 1 to 5 wherein said at least one layer of piezoelectric material comprises two layers (7) of piezoelectric material between which said first electrode (8) and said second electrode (9 ). 7. Trasduttore piezoelettrico (1b) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5 in cui detto almeno uno strato di materiale piezoelettrico comprende una pluralità di strati (7) di materiale piezoelettrico, in ciascuno dei quali sono annegati un rispettivo primo elettrodo (8) e un rispettivo secondo elettrodo (9). 7. Piezoelectric transducer (1b) according to one of claims 1 to 5 wherein said at least one layer of piezoelectric material comprises a plurality of layers (7) of piezoelectric material, in each of which a respective first electrode (8) is embedded and a respective second electrode (9). 8. Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto materiale piezoelettrico è una ceramica piezoelettrica quale Titanato Zirconato di Piombo. 8. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims wherein said piezoelectric material is a piezoelectric ceramic such as Lead Zirconate Titanate. 9. Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno uno strato (7) di materiale piezoelettrico ha uno spessore di circa 30 micron. 9. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims in which said at least one layer (7) of piezoelectric material has a thickness of about 30 microns. 10.Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno uno strato (6) di materiale piezoelettrico ha uno spessore di circa 50 micron 10. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims in which said at least one layer (6) of piezoelectric material has a thickness of about 50 microns 11.Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detto primo elettrodo (8) e detto secondo elettrodo (9) vengono alimentati ad una tensione V alternata ad una frequenza pari alla frequenza di risonanza di un elemento elastico al quale detto trasduttore piezoelettrico (1) è destinato ad essere associato. 11. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims in which said first electrode (8) and said second electrode (9) are powered at an alternating voltage V at a frequency equal to the resonant frequency of an elastic element to which said piezoelectric transducer (1) is intended to be associated. 12.Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la lunghezza di detta almeno una disposizione (17; 19; 21) di elementi di elettrodo interdigitati in una direzione parallela a detto asse longitudinale (A) è pari a λ/4, 1/λ essendo proporzionale alla frequenza F di risonanza di un elemento elastico al quale detto trasduttore piezoelettrico (1) è destinato ad essere associato. 12. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims, wherein the length of said at least one arrangement (17; 19; 21) of interdigitated electrode elements in a direction parallel to said longitudinal axis (A) is equal to λ / 4, 1 / λ being proportional to the resonance frequency F of an elastic element to which said piezoelectric transducer (1) is intended to be associated. 13.Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 11, in cui ciascuna disposizione (17; 19; 21) di elettrodi interdigitati di detta pluralità di disposizioni di elettrodi interdigitati ha una lunghezza in una direzione parallela a detto asse longitudinale (A) pari a λ/4, 1/λ essendo proporzionale alla frequenza F di risonanza di un elemento elastico al quale detto trasduttore piezoelettrico (1) è destinato ad essere associato. 13. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of claims 3 to 11, wherein each interdigit electrode arrangement (17; 19; 21) of said plurality of interdigitated electrode arrangements has a length in a direction parallel to said longitudinal axis (A) equal to λ / 4, 1 / λ being proportional to the resonance frequency F of an elastic element to which said piezoelectric transducer (1) is intended to be associated. 14.Trasduttore piezoelettrico (1; 1a; 1b) secondo una delle rivendicazioni precedenti in cui detti elettrodi (8; 9) sono costituiti da una lega di platino e oro, o di palladio e argento. 14. Piezoelectric transducer (1; 1a; 1b) according to one of the preceding claims in which said electrodes (8; 9) consist of an alloy of platinum and gold, or of palladium and silver. 15.Attuatore torsionale comprendente un elemento elastico (3) a forma di lamina, dotato di facce (3a; 3b) tra loro opposte, caratterizzato dal fatto che a ciascuna di dette facce (3a; 3b) è associato un rispettivo trasduttore piezoelettrico torsionale (1) secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14. 15.Torsional actuator comprising an elastic element (3) in the shape of a foil, equipped with faces (3a; 3b) opposite to each other, characterized in that each of said faces (3a; 3b) is associated with a respective piezoelectric torsional transducer ( 1) according to one of claims 10 to 14. 16.Sensore comprendente un elemento elastico (3) a forma di lamina, dotato di facce (3a; 3b) tra loro opposte, caratterizzato dal fatto che a ciascuna di dette facce (3a; 3b) è associato un rispettivo trasduttore piezoelettrico torsionale (1) secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14. 16.Sensor comprising an elastic element (3) in the shape of a foil, equipped with faces (3a; 3b) opposite each other, characterized in that each of said faces (3a; 3b) is associated with a respective piezoelectric torsional transducer (1 ) according to one of claims 10 to 14. 17.Attuatore torsionale comprendente un elemento elastico (3) di forma prismatica, dotato di facce parallele ad un asse longitudinale dell’elemento elastico, caratterizzato dal fatto che un rispettivo trasduttore piezoelettrico torsionale (1) secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14 è associato almeno a facce alternate dell’elemento elastico. 17.Torsional actuator comprising an elastic element (3) of prismatic shape, equipped with faces parallel to a longitudinal axis of the elastic element, characterized in that a respective piezoelectric torsional transducer (1) according to one of claims 10 to 14 is associated at least with alternate faces of the elastic element. 18.Sensore comprendente un elemento elastico (3) di forma prismatica, dotato di facce parallele ad un asse longitudinale dell’elemento elastico, caratterizzato dal fatto che un rispettivo trasduttore piezoelettrico torsionale (1) secondo una delle rivendicazioni da 10 a 14 è associato almeno a facce alternate dell’elemento elastico.18. Sensor comprising an elastic element (3) of prismatic shape, equipped with faces parallel to a longitudinal axis of the elastic element, characterized in that a respective piezoelectric torsional transducer (1) according to one of claims 10 to 14 is associated at least alternating faces of the elastic element.
IT000197A 2008-07-21 2008-07-21 PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER ITMO20080197A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000197A ITMO20080197A1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER
PCT/IB2009/053127 WO2010010502A1 (en) 2008-07-21 2009-07-20 Torsional piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000197A ITMO20080197A1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITMO20080197A1 true ITMO20080197A1 (en) 2010-01-22

Family

ID=40775395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000197A ITMO20080197A1 (en) 2008-07-21 2008-07-21 PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER

Country Status (2)

Country Link
IT (1) ITMO20080197A1 (en)
WO (1) WO2010010502A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO20091775L (en) * 2009-05-05 2010-11-08 Sinvent As energy Hoster
US20120069099A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Huffman James D Transducer having an improved electric field
US10957843B2 (en) 2016-08-10 2021-03-23 Technion Research And Development Foundation Limited Piezoelectric devices with obliquely aligned electrodes

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000051190A1 (en) * 1999-02-26 2000-08-31 Active Control Experts, Inc. Packaged strain actuator
US20040040132A1 (en) * 1999-10-29 2004-03-04 Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Piezoelectric composite apparatus and a method for fabricating the same
WO2007104784A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Ceramtec Ag Multilayered actuators having interdigital electrodes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000051190A1 (en) * 1999-02-26 2000-08-31 Active Control Experts, Inc. Packaged strain actuator
US20040040132A1 (en) * 1999-10-29 2004-03-04 Usa As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Piezoelectric composite apparatus and a method for fabricating the same
WO2007104784A1 (en) * 2006-03-16 2007-09-20 Ceramtec Ag Multilayered actuators having interdigital electrodes

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010010502A1 (en) 2010-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2721302C2 (en) Drive and sensor device based on electroactive polymer
Upadrashta et al. Experimental investigation of performance reliability of macro fiber composite for piezoelectric energy harvesting applications
JP5954792B2 (en) Bending transducer
US9478728B2 (en) Piezoelectric devices
CN101589481B (en) Self-contained piezoelectric device for generating voltage
Lee et al. Energy harvesting performance of unimorph piezoelectric cantilever generator using interdigitated electrode lead zirconate titanate laminate
JP2006518094A (en) BENDING ACTUATOR AND SENSOR COMPOSED OF MODELING ACTIVE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THEM
US20110278991A1 (en) Piezoelectric power generating element, and method of generating electric power using the piezoelectric power generating element
JP2007060465A5 (en)
CN103238271A (en) Piezoelectric power generating device and production method for same
KR101467933B1 (en) Piezo fiber composite structure and device using thereof
JP2009124791A5 (en)
KR20130003017A (en) Vibration power generation device
EP3134925B1 (en) Piezoelektric actuator
ATE540433T1 (en) PIEZOCERAMIC MULTI-LAYER COMPONENT FOR MEASURING DEVICES AND THE PRODUCTION PROCESS THEREOF
WO2016081915A1 (en) Pressure sensor using piezoelectric bending resonators
CN101427393B (en) Piezoelectric film device
ITMO20080197A1 (en) PIEZOELECTRIC TORSION TRANSDUCER
CN102439405B (en) Physical quantity sensor
JP6287166B2 (en) Inspection method of piezoelectric sensor
JP2020170868A5 (en)
JPH07193291A (en) Multilayered piezoelectric element and its polarization processing method, and rod type ultrasonic motor
CN107527992B (en) Bidirectional gradient short fiber piezoelectric composite material and preparation method thereof
KR101467934B1 (en) Piezo fiber composite structure and device using thereof
LU100594B1 (en) Piezoelectric device with a sensor and method for measuring the behaviour of said peizoelectric device