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机构放大式压电促动器:超大位移、高谐振频率

机构放大式促动器

机构放大式促动器内部由低压或高压压电叠堆陶瓷驱动,椭圆形机械结构作为加载于叠堆陶瓷的预紧力,并对压电叠堆陶瓷的位移进行机械放大、输出。通过特殊设计及建模分析,这种弯曲型机械张力框起到放大及预紧的作用,并对压电叠堆陶瓷的预紧力进行优化,在动态使用时,可确保陶瓷更长的使用寿命及更好的性能。

 

 

  特点
• Z向伸长或收缩 
• 最大位移可达560μm
• 超快响应速度
• 高谐振频率


 应用
• 视光学: 探针扫描、光学透镜的定位、光开关、快门/快门防抖、微扫描、晶片测试、天文学、聚焦定位、激光腔调谐、光纤的耦合和形变、FBG(光纤布拉格光栅)的形变、斩波器、干涉仪、PDP晶体切割、调制器等。
• 机械学: 光纤拉伸、工具定位、取放工具、金刚石车削、椭圆活塞加工、阻尼、动态控制、新一代超声波或声波振动、NDT、器件疲劳度监测等。
• 流体学: 比例阀、泵、测流技术、喷墨技术、注射器、液滴发生器等。

 

Z向形变位移/力、优化的椭圆机构

压电叠堆陶瓷沿着主轴即长轴方向产生形变位移,而椭圆形机械结构沿着短轴方向将位移进行放大输出,即机构放大压电促动器利用机构放大原理将压电陶瓷横向伸长位移放大到轴向位移输出。椭圆形机械结构的材料一般为钢,它对压电叠堆陶瓷除了提供优化预紧力外,也对叠堆陶瓷起到保护作用,使其免于承受拉力,拉力对压电叠堆陶瓷会产生不可逆甚至致命的损坏。

 

 

机构放大式促动器产生的力与位移要远大于直驱式促动器或其他双晶式压电陶瓷片。

 

动态操作

对于动态条件,要求系统能够产生或处理较大的加速度,促动器就需要具有超快的反应及可靠性,芯明天机构放大式促动器内部采用高性能压电叠堆陶瓷,具有高谐振频率、超快响应速度、高可靠性、高稳定性等特点。

另外,在动态使用时,必须考虑加载情况。

 

 

两种机构形式

芯明天机构放大式促动器因椭圆结构的不同,分为Z向上升运动及Z向下降运动两种运动方式,P06产品A系列(P06.XxxA)为Z向收缩运动,P06产品R系列(P06.XxxR)为Z向上升运动。

 

 

P06产品A系列
P06.XxxA

P06产品R系列
型号:P06.XxxR

 

安装简便

机构放大式促动器具有机械安装接口,用户安装非常方便。

 

可定制

P06系列机构放大式促动器,可接受尺寸、参数等定制,例如将两个P06促动器进行并联,以获得更大位移,或进行夹取、开关操作等。

 

 

开环曲线

压电叠堆陶瓷在电压驱动下所产生的形变量与所施加的电压成比例关系。

下图为P06系列机构放大式促动器在开环情况下,电压由0V上升至最大驱动电压(150V),再由最大电压下降至0V过程的位移曲线。

 

  

P06系列技术参数

 

型号

最大/标称

位移[μm]*

运动方向

出力[N]

刚度
[N/μm]

空载谐振

频率[Hz]

P06.X40A

41/32

125

6.2

4100

P06.X60A

66/48

80

1.7

2700

P06.X100A

101/80

120

2.1

1900

P06.X150A

157/120

65

0.7

1300

P06.X200A

217/160

40

0.4

800

P06.X400A

410/320

27

0.1

500

P06.X40R

43/32

48

1.5

1300

P06.X150R

155/110

60

0.5

400

P06.X500R

560/400

100

0.25

170

  注:尾缀A代表Z向收缩运动;尾缀R代表Z向伸长运动。
*标称行程是在0~120V的驱动电压下的位移行程,最大驱动电压可在-20~150V;对于高可靠的长期使用,建议驱动电压在0~120V。

 

 应用实例-减振抑振实验装置

该主动减振实验装置使用芯明天压电纤维片、机构放大式促动器及压电控制器等产品。

各部件功能如下。

压电纤维片:作为传感器,采集振动信号,并以电荷形式反馈输出,电荷量的大小与振动强度及频率成正比。可配备芯明天电荷放大器,将压电纤维片产生的电荷进行放大输出。

压电控制器:作为压电促动器的驱动源,当压电纤维片检测到振动并反馈后,通过压电控制器对压电促动器施加电压,施加的电压大小及频率以控制压电促动器的形变量及形变频率。

压电促动器:接收到来自压电控制器的电压信号后,产生与电压成比例的位移或力,抵消所产生的震动。

在该减振装置中,可选用多个压电纤维片传感器,同时进行多点的震动检测,也可选择多个压电促动器,实现多点的抑振,使抑振效果更快、更稳。

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