什么是压电促动器？压电促动器的应用、压电促动器原理

 

什么是压电促动器？

压电执行器是应用一种称为压电（piezo）效应的现象的执行器。

 

压电（piezo）效应是当机械能作用于晶体、陶瓷等压电固体材料时产生电能的物理现象。这种现象是可逆的，因此当反方向输入电信号时，压电材料中会获得线性位移，这种逆压电效应常用于压电执行器中。

 

压电促动器具有功耗低、体积小、速度快、无磁场等特点。

 

压电促动器的应用

压电执行器用于内部定位机构，例如硬盘驱动器和半导体曝光设备、喷墨打印机中的墨水泵、智能手机开关以及能量收集。特别是近年来，压电执行器独有的触觉反馈技术经常被用作智能手机和车载导航系统的开关。

 

使用压电执行器的一个优点是它们可以实现无缝设计。压电执行器也开始用于能量收集，它利用从环境中获得的振动等机械能来发电。能量收集是将来自环境的能量转化为电能的过程。

 

压电促动器原理

压电致动器的工作原理利用了当施加电场时压电元件（例如陶瓷）的晶体固体中发生微小机械变形（振动）的物理现象，并将这种现象应用于机构执行器的，我用的就是这个。

 

这种物理现象与压电效应相反，称为逆压电效应，因为它将电能转化为机械能。在最简单的形式中，压电致动器具有将压电材料夹在电极之间并引出布线的结构，并且由于其简单，所以具有优异的耐用性和高可靠性。

 

目前，最常用的压电材料是钛酸钡等铁电陶瓷晶体。

 

压电促动器的类型

压电致动器的典型类型包括堆叠型、双压电晶片型和管型。

 

1. 堆叠式压电促动器

该执行器由压电传感器和电极的交替层组成，可以轻松获得精确的微小位移。另外，由于其产生的应力高、响应性好，因此被用于精密定位。

 

2. 双压电晶片压电促动器

将两片沿长度方向膨胀和收缩的压电元件连接在一起，当一个元件膨胀时，另一个元件就会收缩。当施加弯曲力时，就会产生电能。因此，它们通常用作声学传感器或弯曲传感器。

 

3. 管式压电促动器

这是一种当向内部和外部电极施加电压时沿径向和轴向膨胀和收缩的致动器。

 

有关压电执行器的其他信息

1. 迟滞校正

压电执行器结构简单，可靠性高，具有出色的小尺寸和高速运行，但其最大的缺点是存在迟滞误差。理想情况下，施加的电压和执行器的行程应该完全成正比关系，但实际上，根据电压是增加还是减少，行程值存在高达 15% 的滞后变化。为了纠正这个问题，还使用了　采用位置检测机制和ASIC 的具有反馈校正功能的产品。

 

2、负载的考虑

就铁电陶瓷而言，它对预期操作方向上的负载具有出色的抵抗力，但由于它是陶瓷晶体，因此在抵抗剪切应力、偏置负载和旋转力矩等意外负载时可能会破裂。密切关注制造商的说明并注意不要滥用产品非常重要。