壓電驅(qū)動(dòng)器,壓電驅(qū)動(dòng)器的分類,壓電驅(qū)動(dòng)器參數(shù)指標(biāo)等
按驅(qū)動(dòng)方式不同 ,壓電驅(qū)動(dòng)器可分為剛性位移驅(qū)動(dòng)器和諧振位移驅(qū)動(dòng)器。
1 剛性位移驅(qū)動(dòng)器
剛性位移驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)模式主要有多層式驅(qū)動(dòng)器和單(雙) 晶片驅(qū)動(dòng)器 ,此外還有 Rainbow 驅(qū)動(dòng)器、Moonie 驅(qū)動(dòng)器和 Cymbals 驅(qū)動(dòng)器等 ,幾種模式在大小、質(zhì)量、位移量及負(fù)載能力上均各有特點(diǎn)。
2 諧振位移驅(qū)動(dòng)器
諧振位移驅(qū)動(dòng)器(超聲波電機(jī))種類繁多 ,從毫米級(jí)的微型電機(jī)到厘米級(jí)的小型電機(jī);從單自由度的直線電機(jī)到多自由度的平面電機(jī)和球型電機(jī);從原理上基于摩擦的超聲波電機(jī)到利用聲懸浮的非接觸式超聲波電機(jī);從高分辨率的蠕動(dòng)式電機(jī)到無磨損的壓電 ———電流復(fù)合型步進(jìn)電機(jī)。按照工作原理 ,可將超聲波電機(jī)分為接觸式和非接觸式兩種。
(1)不需傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ,位移控制精度高 ,可達(dá) 0.01 微米。
(2)響應(yīng)速度快 ,約為 10 微秒 ,無機(jī)械吻合間隙 ,可實(shí)現(xiàn)電壓隨動(dòng)式位移控制。
(3)有較大的力輸出 ,約為 3.9KN/cm 。
(4)功耗低 ,比電磁馬達(dá)式的微位移器低 1 個(gè)數(shù)量級(jí) ,并且當(dāng)物體保持一定位置(高度)時(shí) ,器件幾乎無功耗。
(5) 它是一種固體器件 ,易于電源、側(cè)位傳感器、微機(jī)等實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。并且磁控合金和溫控形狀記憶合金等其他位移器件體積要小得多。
如果采用單板型壓電陶瓷 PZT,1cm 厚的PZT要想得到 10 微米左右的驅(qū)動(dòng)位移 ,則兩端需要施加 5KV 的壓電。給 PZT施加如此高的電壓 ,可能會(huì)使絕緣擊穿而引起機(jī)械的破壞 ,發(fā)生危險(xiǎn)因?yàn)閴弘娞沾傻淖冃瘟颗c厚度無關(guān) ,由此人們開發(fā)出了層疊式壓電驅(qū)動(dòng)器。如圖l 所示 ,將壓電陶瓷做成很薄的薄片(現(xiàn)在已經(jīng)能制造出了 0. 05 毫米的壓電陶瓷薄片) ,將多片壓電陶瓷片 ,采用機(jī)械上串聯(lián)、電路上并聯(lián) ,然后燒結(jié)在一起的方式制成這樣 ,給它施加數(shù)百伏的電壓便可得到很大的驅(qū)動(dòng)位移。以我國(guó)電子工業(yè)部第二十六研究所制造的WTDS—IK型壓電驅(qū)動(dòng)器為例 ,尺寸 7 ×5 ×25 毫米 ,施加 300V 電壓 ,驅(qū)動(dòng)位移大于 10 微米。
