壓電電動機
編輯壓電馬達或壓電馬達是一種基于壓電材料在施加電場時由于逆壓電效應而發生形狀變化的電動機。 電路在壓電材料中產生聲波或超聲波振動,最常見的是鋯鈦酸鉛,偶爾也有鈮酸鋰或其他單晶材料,它們可以根據其機制產生線性或旋轉運動。 壓電電機的類型示例包括尺蠖電機、步進電機和滑棒電機以及超聲波電機,超聲波電機可進一步分為駐波電機和行波電機。 壓電電機通常使用循環步進運動,這允許晶體的振蕩產生任意大的運動,這與大多數其他壓電致動器相反,后者的運動范圍受到壓電中可能引起的靜態應變的限制 元素。
壓電晶體的生長和成型是一個發達的行業,對于給定的施加電位差會產生非常均勻和一致的失真。 這與扭曲的微小尺度相結合,使壓電馬達能夠做出非常精細的步進。 制造商聲稱精確到納米級。 晶體的高響應率和快速畸變也讓階躍發生在非常高的頻率——高于 5 MHz。 這提供了大約每秒 800 毫米或接近 2.9 公里/小時的xxx線速度。
壓電電機的一個獨特功能是它們能夠在強磁場中運行。 這將它們的用途擴展到不能使用傳統電磁電機的應用——例如內部核磁共振天線。 最高工作溫度受所用壓電陶瓷的居里溫度限制,可超過+250°C。
壓電電機的主要優點是定位精度高、未通電時位置穩定,并且能夠制造成非常小的尺寸或不尋常的形狀,例如薄環。 壓電電機的常見應用包括相機鏡頭中的聚焦系統以及顯微鏡等專業應用中的精密運動控制。
諧振電機類型
編輯超聲波馬達
超聲波電機與其他壓電電機在幾個方面有所不同,盡管兩者通常都使用某種形式的壓電材料,最明顯的區別是使用共振來放大與超聲波電機中的轉子接觸的定子的振動。
通常有兩種不同的方法可以控制沿定子-轉子接觸界面的摩擦,即行波振動和駐波振動。 例如,在 1970 年代,Sashida 發明了一些最早的實用電機,它們使用駐波振動結合與接觸面呈一定角度放置的翅片來形成電機,盡管它是單向旋轉的。 Sashida 和 Matsushita、ALPS 和 Canon 的研究人員后來的設計利用行波振動來獲得雙向運動,并發現這種布置提供了更高的效率和更少的接觸界面磨損。 超高扭矩“混合換能器”超聲波電機將圓周極化和軸向極化壓電元件結合在一起,沿接觸界面結合軸向振動和扭轉振動,代表了一種介于駐波驅動和行波驅動之間的驅動技術 方法。
非諧振電機類型
編輯尺蠖電機
尺蠖電機使用壓電陶瓷以行走方式推動定子。 這些壓電電機使用三組晶體——兩個“鎖定”晶體,和一個xxx連接到電機外殼或定子(不是兩者)的“動力”。 夾在其他兩個之間的動機組提供了運動。
這種壓電電機的非供電行為是以下兩個選項之一:“正常鎖定”或“正常自由”。 正常自由型允許在未通電時自由移動,但仍可通過施加電壓鎖定。
Inchworm 電機可以通過在一組鎖定晶體接合時改變施加到動力晶體的電壓來實現納米級定位。
步進動作
尺蠖電機的驅動過程是一個多步循環過程:
- 首先,激活一組“鎖定”晶體以鎖定壓電晶體“三明治”的一側并解鎖另一側。
- 接下來,“動機”水晶群被觸發并保持。 該組的擴展沿電機路徑移動未鎖定的“鎖定”組。 這是電機移動的xxx階段。
- 然后在xxx階段觸發的“鎖定”組釋放(在“正常鎖定”電機中,在另一個中觸發)。
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