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压电纳米定位介绍

2021.2.12

  叠堆型压电促动器是利用纵向压电效应将电能转化为位移动力等机械能的陶瓷元件,采用高应变率的压电陶瓷材料,以及独有的元件结构设计,外形更小,形状各异,造型丰富,应用范围涵盖各种装置的精密定位或驱动源等,用途广泛。基于他们的设计,非常适合易于集成到特定的客户系统中。它们外部表面是由一个灵活的绝缘材料构成,具有灰色树脂与绿色树脂两种版本规格。

  ■ 产品安装

  叠堆压电陶瓷驱动器产品在结构上面对抗拉力的耐受度极低,如果施加拉力,则极有可能发生故障(损坏)。若在使用过程中,施加压缩力,则能有效防止机械性损坏。对元件施加的压力,请以元件的输出力的20~50%为参考值。安装时,请使元件的位移发生轴与安装面保持垂直。协助配合压电陶瓷的安装,可选择球头端或扁平面钨钢合金进行安装操作。PZT多层叠堆压电陶瓷无预加载力。请勿对本产品施加弯曲、扭转、拉力等外力。安装示意图如下所示:

  ■ 产品描述

  产品测试条件为0-150V

  动态使用时推荐预负载为:15MPa

  动态使用时推荐zui大预负载为:30MPa

  工作温度:-10~50℃

  推荐使用环境:25±3℃(恒定温度条件下),20~45%相对湿度(无冷凝)

  运动环境:10~40℃,20~60%相对湿度(无冷凝)

  贮藏环境:0~40℃、10~40%相对湿度(无冷凝)

  标准规格导线为红黑两色导线各一根,红正、黑负,线长L=100mm,线径Φ0.75mm

  ■ 安装条件

  产品须安装在符合以下条件的地方。

  ? 无腐蚀性或可燃性气体

  ? 较小的振动和冲击

  ? 无散射介质粉如铁粉,粉尘,油雾,切削液,水,盐和有机溶剂

  ? 无阳光直接照射和热辐射

  ? 无强电场/磁场

  ? 无脉动噪声源

  ? 易于检查和清理

  ? 用于特殊环境,如受振动,真空和高温/低温,请随时与我们...

  ■ 压电陶瓷特性

  ▌产品构造

  ▌工作原理

  压电陶瓷是可以将电能转换成位移的功能性材料。当压电晶体在外力的作用下发生形变时,在晶体表面可以产生与外力成比例的电荷,这种由于机械力的作用而使晶体表面出现极化电荷的现象,称为正压电效应。同时,当压电晶体置于外电场中,由于电场的作用,晶体会发生变形,形变的大小和外电场强度的大小成正比,这种由于电场的作用而使压电晶体发生形变的现象,称为逆压电效应。

  ▌特点

  ? 体积小

  ?出力大

  ?高分辨率

  ? 响应速度快

  ? 换能效率高

  ▌使用注意事项

  ?不要使用超过参数表规定的电压范围来驱动压电促动器。

  ?压电促动器所在的环境应保持干燥。且应避免长期处于高直流电场和相对湿度较高的环境。

  ?不要拆卸压电陶瓷。(警告:可能会导致电击!)

  ?不要跌落陶瓷,避免任何形式的机械撞击。

  ?在进行操作时,对压电促动器进行短路非常重要。温度变化及负载的变化会引起压电促动器电极充电,如果不对引线进行短路,可能会产生高压电场:即促动器会充电,再迅速放电,特别是对于没有预紧的促动器,可能会被直接损坏。建议使用电阻进行放电。

  ?压电促动器为有预载力的压电陶瓷,可以承受一定的拉力,但是不能承受扭力、弯曲力或侧向力,这种力可能直接损坏促动器,必须加以避免。可以通过球头灵活转接或者适当的导向机构去除侧向力。

  ▌迟滞

  压电陶瓷升压曲线和降压曲线之间存在位移差。在同一个电压值下,上升曲线和下降曲线上的位移值有明显的位移差,且这个位移差会随着电压变化范围的改变而改变,驱动电压越小则位移差也会相应越小,压电陶瓷的迟滞一般在给定电压对应位移值的10%-15%左右。

  ▌蠕变

  蠕变是指当施加在压电陶瓷的电压值不再变化时,位移值不是稳定在一固定值上,而是随着时间缓慢变化,在一定时间之后才会达到稳定值。上图变化的zui大差即为蠕变值。

  ▌使用温度

  使用温度:-20℃ ~+80℃(具体取决于树脂),超过100℃,压电陶瓷的性能会大幅下降,超过居里温度压电陶瓷将*性退极化。

  ▌响应时间

  由于压电陶瓷的响应频率很高,压电陶瓷随驱动电压的变化而快速伸缩。。压电陶瓷的zui快响应时间取决于压电陶瓷的谐振频率。一般为压电陶瓷谐振时间的1/3内达到相应位移。

  ▌出力

  ▌位移与出力

  ?位移ΔL0: 是压电陶瓷产生的位移,这个数值是在空载条件下测得,即在压电陶瓷产生位移过程中不受任何阻力。对陶瓷施加电压后,测得相应位移。

  ?出力Fmax :是压电陶瓷产生的zui大出力,这个数值是压电陶瓷在位移为0时,测得的出力,即抵抗大刚度负载的推力。

  ▌恒定负载的情况下

  如果负载是恒定的,额定的位移可以达到的额定电压时,收缩的位置是作为一个参考点。

  ▌可变负载的情况下

  受到变力时,压电陶瓷的位移会有一定的损失,具体损失大小取决于外部机械弹簧的刚度。


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