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压电陶瓷的常见问题(一)

压电陶瓷 - 直线运动型

芯明天压电陶瓷片/堆栈

          

1)我想在我的压电陶瓷上涂一层涂料,这会减少它的位移吗?

答:任何与压电陶瓷平行的附加材料都会使得压电陶瓷的负载增加,从而降低它的性能。然而,在大多数情况下,与压电陶瓷的刚度相比,外衣的刚度会较低,所以影响是较小的(<5%)。

 

2)我可以使用油对压电陶瓷进行冷却吗?

答:可以。对于一些应用,压电陶瓷本身产生的热量(自发热)是显著的,可以通过空气流或油流进行冷却的目的。冷却油必须是清洁的电介质油(绝缘油),因为任何杂质都可能会引起电化学反应,最终导致压电陶瓷的损坏、失效。另外注意,对于横截面较大的压电陶瓷,它的表面与内部的热梯度可能很大,因此保持可接受的表面温度可能不够。

可选择芯明天风冷型压电促动器,配备冷却通风孔。

芯明天定制风冷散热型压电促动器

 

3)可以对压电陶瓷施加扭力吗?

答:不建议对压电陶瓷施加扭力。通过螺母对压电陶瓷施加预紧力时,必须确保预紧的拧紧扭力不会传递到压电陶瓷上。大于1MPa的剪切力,可能会导致压电陶瓷间胶层的断裂。

可使用芯明天抭扭力压电促动器,解决扭力问题。

芯明天抗扭力压电促动器

 

4)我可以在压电陶瓷上施加多大的预紧力?

答:我们建议压电陶瓷工作在0~80MPa的预紧力下。预紧力的设计必须确保在任何条件下,预载力都在这个范围。通常值为10~20MPa。

 

5)我可以对压电陶瓷叠堆施加负压吗?

答:可以。可以通过施加一定的负压来增加压电陶瓷在准静态下的位移。然而,为了避免压电陶瓷被退极化的风险,电场应受到限制:在室温、无负载下,对于N51和N57材料,负压不得超过-0.7kV/mm,对于N59材料为-0.25kV/mm,N46材料为-1.5kV/mm。而在高温和高负载情况下,这些建议值必须减小。

 

压电陶瓷 - 弯曲运动

芯明天压电陶瓷弯曲片

 

1)我不能测量到压电陶瓷弯曲片参数表中的谐振频率值,原因是什么?

答:参数中所列的谐振频率是在无附加质量(悬臂)状态下定义的。在无任何夹持的状态下,第一谐振频率将是更高的,所以夹持力对谐振频率有影响。类似地,在压电陶瓷弯曲片的顶端加上一个负载(如镜片等)将会降低第一谐振频率。

 

2)多层压电陶瓷的内部电极暴露在外,如何处理?

答:对于多层压电陶瓷,如果内部电极暴露在外,则需要降低外加电压Vmax以避免产生电弧。必须对暴露区域进行涂层。安全起见,请更换新的压电陶瓷。

 

压电陶瓷 - 剪切运动型

芯明天压电陶瓷剪切片

 

1)在压电剪切片中未提到出力。它的出力是多少?

答:对于压电陶瓷剪切片,由于它的高刚度,测量它的出力难度很大。这是我们未在参数表中提的原因。可以通过自由位移与刚度相乘来估算出力,刚度值可通过S55E获得,S55E的值为4.3e-11m^2/N。

 

2)压电陶瓷剪切片可以高频使用吗?

答:因其高刚度及高谐振频率,压电陶瓷剪切片可用于快速操作(快速响应)。然而,连续高频使用可能会产生问题。这是因为它的非线性意味着高损耗(比d33陶瓷更高),所以压电陶瓷本身会发热。通常,在2kHz下工作几分钟不是问题。如果需要更高的频率或更长的持续时间,则必须降低施加的工作电压,否则压电陶瓷将缓慢地退极化(失去极化)。

 

3)对于压电陶瓷剪切片,推荐的预紧力是多少?

答:通常的d33压电陶瓷叠堆,在高频使用时需要预加预紧力,因为惯性力会变得显著,在压电陶瓷内部产生拉伸应力。对于剪切型压电陶瓷,它的惯性力是一个剪切的力,所以轴向预紧力产生的影响是有限的。但在某些情况下,为了改善刚度(通过压缩胶层/胶合线)或为了避免弯曲(如果重心远离于固定端),轴向预紧力是非常有益的。

 

4)压电陶瓷剪切片上可施加的最大轴向负载是多大?

答:压电陶瓷剪切片通常是在3.5MPa的压力下进行测试的。压电陶瓷可以承受更高的压缩力(>50MPa),但在实际使用中,我们建议压电陶瓷剪切片的轴向负载不超过5MPa。这是因为在接触面上很小的缺陷也会导致应力的集中,从而破坏压电陶瓷。如果要求高压力,我们推荐使用较高平面度的接触面(包括压电剪切片表面与结构上的接触面)。

 

5)可施加在压电陶瓷剪切片上的最大剪切负载是多少?

答:这种陶瓷能承受很高的负载。实际上,陶瓷和基底之间的接口面决定了最大剪切负载。

如果运动是通过摩擦传递的,则最大负载将取决于接触面处的压力和静摩擦系数。例如,2MPa压力×0.2摩擦系数=0.4MPa,对于5×5mm的剪切片,它的最大剪切负载约10N。

如果使用环氧树脂粘合固定,最大剪切负载将取决于所用环氧树脂的强度。通常,环氧树脂可在5MPa的剪切应力下安全使用,在5×5mm的剪切片上使用,它的最大剪切负载约125N。

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