壓電促動(dòng)器的介紹及其應(yīng)用
提到壓電促動(dòng)器,首先就必須要說到壓電疊堆陶瓷,它又作叫疊層微位移壓電陶瓷或多層堆疊壓電陶瓷微動(dòng)裝置,可用于微觀定位、閥門控制、減震等應(yīng)用。壓電疊堆陶瓷作為機(jī)電換能器能將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移并應(yīng)用于調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),多層堆疊結(jié)構(gòu)壓電陶瓷具有體積小、位移分辨率*、響應(yīng)速度快、低電壓驅(qū)動(dòng)、輸出力大等特點(diǎn)。
壓電促動(dòng)器(也被稱作壓電陶瓷促動(dòng)器或機(jī)械封裝壓電陶瓷)是將疊堆壓電陶瓷作為核心驅(qū)動(dòng)源,并為其商討特殊的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu),包括移動(dòng)端、固定端、外殼、內(nèi)部與疊堆壓電陶瓷相連接的柔性鉸鏈預(yù)緊結(jié)構(gòu)等,將疊堆壓電陶瓷精心裝配到該機(jī)械結(jié)構(gòu)內(nèi),就形成機(jī)械封裝壓電陶瓷,通常我們也將它叫作壓電促動(dòng)器、壓電陶瓷促動(dòng)器。
壓電促動(dòng)器可將疊堆壓電陶瓷的高分辨率、高響應(yīng)速度、大出力等優(yōu)點(diǎn)*展現(xiàn),并且它可輸出疊堆壓電陶瓷產(chǎn)生的微納米量級(jí)的位移。不僅如此,壓電促動(dòng)器也彌補(bǔ)了疊堆壓電陶瓷不能承受拉力的缺點(diǎn),并且增加的外部殼體,對(duì)疊堆壓電陶瓷也起到了保護(hù)作用,可適用于其他惡劣環(huán)境。
芯明天可根據(jù)客戶的具體使用情況,定制壓電促動(dòng)器,例如定制特殊的引腳。而對(duì)于可能會(huì)受到扭力的應(yīng)用,可對(duì)壓電促動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),使其可承受一定的扭力;對(duì)于高頻或高溫環(huán)境工作情況,可對(duì)壓電促動(dòng)器的殼體上設(shè)計(jì)多個(gè)散熱孔,為其進(jìn)行風(fēng)冷、水冷等散熱提供相應(yīng)接口。
壓電促動(dòng)器,根據(jù)驅(qū)動(dòng)電壓的不同,壓電陶瓷促動(dòng)器可分為高壓壓電陶瓷促動(dòng)器與低壓壓電陶瓷促動(dòng)器。高壓壓電陶瓷促動(dòng)器內(nèi)部由高壓疊堆壓電陶瓷驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓一般高達(dá)500V或1000V;低壓壓電陶瓷促動(dòng)器內(nèi)部由低壓壓電陶瓷驅(qū)動(dòng),驅(qū)動(dòng)電壓一般約150V左右。高壓壓電促動(dòng)器具有更低的靜電容量,且出力一般比低壓壓電促動(dòng)器高。
從外觀形狀上,壓電陶瓷促動(dòng)器又可分為柱形壓電陶瓷促動(dòng)器及環(huán)形壓電陶瓷促動(dòng)器。顧名思義,柱形壓電促動(dòng)器的外形類似圓柱形,而環(huán)形壓電促動(dòng)器是中心具有通孔的壓電促動(dòng)器,它非常適用于光透射的應(yīng)用。
壓電促動(dòng)器,它的外徑越大,它有出力就越大,芯明天標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中它的大出力約為50000N。另外,壓電促動(dòng)器的長(zhǎng)度越長(zhǎng),它的能夠輸出的位移就越大,芯明天標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品中,它的大長(zhǎng)度可達(dá)約200mm,相應(yīng)它大的位移可達(dá)260μm。
芯明天壓電促動(dòng)器的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度為9mm至200mm,標(biāo)準(zhǔn)外徑為9mm至45mm,輸出位移為9μm至260μm,出力為200N至50000N。其中環(huán)形壓電促動(dòng)器的內(nèi)孔徑范圍為5mm至25mm。
壓電促動(dòng)器的應(yīng)用案例
腔調(diào)諧
1.3GHz超導(dǎo)直線加速器技術(shù)是先進(jìn)加速器技術(shù)的主要發(fā)展方向之一,是基于能量回收型直線加速器的硬X射線光源(ERL)、高能強(qiáng)流質(zhì)子加速器、直線對(duì)撞機(jī)(ILC)等的核心技術(shù)。利用壓電陶瓷的大出力和微位移對(duì)腔體內(nèi)的頻帶進(jìn)行調(diào)節(jié)。
硬度測(cè)試
封裝陶瓷的外徑越大,其大出力越大,外徑VS45的封裝陶瓷大出力可達(dá)50000N。硬度測(cè)試主要是利用壓電陶瓷的大出力,對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行硬度測(cè)試。
微細(xì)電火花加工
采用微細(xì)電火花加工微小孔過程中會(huì)產(chǎn)生很多碎屑,這會(huì)嚴(yán)重影響電火花加工的度及加工速度。設(shè)備中采用壓電促動(dòng)器,利用其微納米級(jí)位移,高頻振動(dòng),大出力等特性將加工產(chǎn)生的碎屑進(jìn)行有效的清除,起到優(yōu)異的導(dǎo)屑作用。
細(xì)胞穿透
細(xì)胞的尺寸一般只有幾個(gè)微米大小,甚至更小。在研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)或病理實(shí)驗(yàn)中,需要將探針準(zhǔn)確的送入細(xì)胞內(nèi)部。而壓電促動(dòng)器可做納米級(jí)移動(dòng),它可帶動(dòng)探針或樣品細(xì)胞做納米級(jí)微運(yùn)動(dòng),將探針準(zhǔn)確的送入細(xì)胞內(nèi)部,又不損傷細(xì)胞結(jié)構(gòu),已被廣泛應(yīng)用于生物科技及生命科學(xué)等領(lǐng)域中。
減震抑震
震動(dòng)是很多機(jī)械系統(tǒng)中需要避免或消除的,如航空航天、汽車行業(yè)等。在震動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)到震動(dòng)時(shí),通過給壓電促動(dòng)器施加電信號(hào),使壓電促動(dòng)器隨之產(chǎn)生與震動(dòng)方向相反的位移,從而抵消震動(dòng)。
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