压电促动器可将电能与机械能进行直接转换,能实现亚纳米范围内的运动,且没有限制分辨率的摩擦元件。压电促动器大致相当于一个弹簧—质量系统。促动器的刚度取决于陶瓷的弹性模量(约为钢模量的25%)、活性物质的截面和长度以及其他非线性参数。典型促动器的刚度在1至2000N/μm之间,抗压极限为10至100000N。就拉伸应力而言,必需安装施加综合预加载的外壳或外置预加载弹簧。必须采取充分措施保护压电陶瓷不受剪切力、弯曲力以及力矩的影响。压电促动器中无齿轮和轴承等运动部件,其位移是基于晶体固态动力学,无磨损。压电促动器不会造成磨损也不需要润滑。即使长时间背负重载,静态操作实际上也不会消耗任何能量。压电促动器的运转很像一个电容器,其不工作时不产生热量。
压电促动器的响应时间可达几微秒,可实现超过10000g的加速度变化率。高负载压电促动器可移动几吨的负载,覆盖达300μm的行程,分辨率达次纳米级。压电陶瓷本身工作时无摩擦,理论上有无限的分辨率。然而,实际工作中,受某些电气和机械因素的影响,实际可实现的分辨率是有限的:a)传感器和伺服控制电子放大器:放大器的噪声和对电磁干扰(EMI)的敏感性影响位置稳定性。b)机械参数:促动器、预加载和传感器的设计和安装精度等因素可能引起微观摩擦,从而影响分辨率和精度。压电促动器可实现亚纳米级的分辨率和稳定性。压电效应仅与电场有关,压电促动器不产生磁场也不受磁场影响。线性压电促动器的行程范围通常在几十到几百微米之间,而弯曲促动器可达到几毫米。
压电陶瓷促动器(二)
2019-02-28 08:00
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