芯明天封装式压电促动器及其在微纳米压痕中的应用
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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 | 无 | 有 |
抵抗环境能力 | 弱 | 强 |
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 | 无 | 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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