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芯明天封装式压电促动器及其在微纳米压痕中的应用

来源:杨明远|

发表时间:2018-06-14

点击:787

一、芯明天压电叠堆陶瓷


压电叠堆陶瓷属于功能性材料,对压电叠堆陶瓷施加电压后,压电叠堆陶瓷可产生形变,形变量约为形变方向长度的1.5‰,且形变量与所施加的电压基本成线性关系。压电叠堆陶瓷具有迟滞与蠕变特性。


芯明天压电叠堆陶瓷


二、芯明天封装压电促动器 



芯明天封装式压电促动器是以压电叠堆陶瓷为内部驱动元件,采用直驱结构,通过设计特殊外形壳体、底座、预紧、移动端等结构,将压电叠堆陶瓷封装于内部,且可将压电叠堆陶瓷的性能如出力、位移形变量等完全展现出来,且封装式压电促动器可承受一定的拉力,甚至扭力,抗振动且防撞击,更适用于工业型使用。




芯明天压电促动器基本结构



芯明天压电促动器运动演示


三、压电叠堆陶瓷与封装压电促动器区别 


区别举例:


参数

压电叠堆陶瓷

封装式压电促动器

外观

拉力

不可承受拉力

可承受一定拉力

满幅值使用频率

趋于静态使用

可高动态使用

外壳保护

抵抗环境能力

固定方式

粘接或机械夹持

螺纹固定易于安装

转接方式

粘接或机械夹持

多种螺纹可选转接方便

反馈传感

可选


四、芯明天压电促动器分类 


芯明天压电促动器按外观形状分类,可分为柱形压电促动器及环形压电促动器;按特点分类,可分为低压型压电促动器及大出力型压电促动器;按控制方式分类,又可分为开环及闭环,与开环相比,闭环具有反馈传感,并可消除开环的迟滞与蠕变特性。



五、芯明天封装压电促动器外观尺寸 


芯明天压电促动器的直径最小为9mm,最大为45mm,高度最小为19mm,最大为199mm,此范围以外尺寸可进行定制。封装式压电促动器的出力与外径尺寸有关,外径尺寸越大,出力越大;它的位移范围与高度相关,高度越高,位移量越大。




六、芯明天封装压电促动器基本参数 


柱形封装压电促动器:直径、最大高度及最大标称位移基本参数。


型号

外径[mm]

最大H标称[µm]

驱动[V]

VS9 系列

9

28

19

0~150

VS10 系列

10

100

95

0~150

VS12 系列

12

154

152

0~150

VS15 系列

15

190

190

0~150

VS20 系列

20

197

190

0~150

VS25 系列

25

199

190

0~150

VS18 系列

18

185

200

0~1000

VS25 系列

25

187

200

0~1000

VS35 系列

35

194

200

0~1000

VS45 系列

45

194

200

0~1000


ODID[mm]

最大标称位移[V]

VS22系列

22

9

71

47

0~150

VS35系列

35

14

71

47

0~150

VS18系列

18

4.5

69

60

0~1000

VS22系列

22

7.5

89

80

0~1000

VS35系列

35

14

89

80

0~1000

VS45系列

45

25

107

100

0~1000

(以上参数可选择定制)


七、芯明天压电促动器微纳米压痕应用 


芯明天封装式压电促动器的位移与所施加的电压成线性关系。在同样电压下,力与位移也成线性关系,如下图所示。例如,对于一个低压促动器,在120V电压驱动下,若陶瓷促动器的形变量达到最大,则它的出力为0,若120V时,陶瓷促动器的形变量为0,则它的出力将达到最大点Fmax。



芯明天PST系列压电促动器的谐振频率可达40kHz,加速度快,且定位精度在纳米量级。压电促动器带动压头实现沿Z向的精密压入和压出过程,它的性能会直接影响到压痕装置的精度及可用性。闭环压电促动器带有反馈传感,基于闭环控制理论,可实现位移闭环控制,保证加载的稳定性。


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