Усиленный пьезоэлектрический актуатор
Усиленные пьезоэлектрические приводы представляют собой особые приводы, в которых в качестве активного материала используются пьезоэлектрические материалы, и имеют специальную конструкцию, позволяющую преодолеть традиционные ограничения классических пьезоэлектрических приводов прямого действия. [ 1 ] ограниченный ход. Поскольку классические пьезоэлектрические материалы имеют деформацию 0,1%, практически невозможно достичь значительного хода без усиления смещения (смещение на 1 мм потребует 1 метр пьезоэлектрического материала). Решением для достижения среднего хода является использование системы усиления.
Одноклеточный привод
[ редактировать ]Принцип основан на деформации эллиптической оболочки для усиления деформации керамики. Керамическая стопка выровнена по большой оси эллипса . Небольшая деформация большой оси приводит к большому смещению малой оси. Коэффициент усиления обычно может достигать 20 раз, что означает, что такие приводы могут достигать хода 1 мм.
Цель эллиптической оболочки — не только усиление смещения. Он также должен применить правильное предварительное напряжение к пьезоэлектрическому материалу, чтобы обеспечить динамичное и точное движение. Другим преимуществом является то, что этот тип гибкого привода очень надежен.
Усиление смещения также может быть достигнуто за счет использования жестких стоек, соединенных шарнирными подшипниками . Это разделение позволяет использовать инвертированную геометрию, позволяя либо сжимать, либо расширять выходной сигнал, даже если доминирующим движением пьезоэлемента является расширение. [ 2 ] Приводы этого типа могут иметь ход 2 мм.
Многоячеечный актуатор
[ редактировать ]В ромбовидных усилителях использование 4-х пьезокристаллов вместо одного увеличивает контроль над движением, особенно при изменении температуры. Большее количество движителей приводит к большей силе при одинаковом смещении. [ 3 ]
Усиление рычага
[ редактировать ]Другой метод усиления пьезохода — использование рычага, который может быть основным или вторичным механизмом усиления и может использоваться для создания смещений с увеличением от 10 до 40 раз. Метод усиления рычага был использован в качестве усиленного пьезоэлектрического привода в 1980-х годах в качестве элемента пьезоэлектрического ударного принтера Т.Яно и др. от EM Precicison Technologies Ltd. (позже переименованной в Mechano Transformer Corporation). [ 4 ] Позже компания представила еще один тип вторичного механизма усиления с использованием рычага и пружинного листа. При такой комбинации коэффициент усиления может достигать более чем 10-кратного значения. [ 5 ] [ 6 ] [ 4 ] [ 7 ]
Приложения
[ редактировать ]![[икона]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1c/Wiki_letter_w_cropped.svg/20px-Wiki_letter_w_cropped.svg.png){kind=small} | Этот раздел нуждается в расширении . Вы можете помочь, добавив к нему . ( март 2010 г. ) |
Пьезоэлектрические приводы, и особенно пьезоэлектрические приводы с усилением, исторически изучались и использовались в аэрокосмической отрасли. НАСА , например, изучило и протестировало свои собственные приводы для криогенных применений. [ 8 ] Другие организации, такие как ESA или ISRO, также изучают подобные решения. Интерес космической отрасли к усиленным пьезоэлектрическим актюаторам обусловлен высокой удельной мощностью этих актуаторов, высокой точностью позиционирования, высокой надежностью и малыми потерями мощности при использовании в квазистатическом режиме.
Усиленные пьезоэлектрические приводы не имеют скользящих частей за счет изгибных шарниров и не требуют смазки. Работа без смазки важна для криогеники , где традиционные смазочные материалы могут замерзнуть, а также для вакуумных применений, где смазочные материалы могут выделять или улавливать атмосферные газы.
Пьезоэлектрические приводы также могут быть изготовлены из немагнитных материалов, что позволяет использовать их в аппарате МРТ .
Управление лопастями несущего винта вертолета с помощью активных закрылков некоторое время исследовалось, но не было запущено в производство. Наиболее часто используемой технологией является усиленный пьезоэлектрический актуатор. [ 3 ]
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Усиленные пьезоэлектрические приводы Европейское космическое агентство, опубликовано в марте 1998 г.
Ссылки
[ редактировать ]- Знакомство с пьезоэлектрическими приводами Кенджи Учино, Международный центр приводов и преобразователей, Университет штата Пенсильвания.
- Сравнение пьезодвигателей Журнал MDT
- Пьезоэлектрические приводы ESA, март 1998 г.
- ^ Сын-Бок Чой, Ён-Мин Хан Пьезоэлектрические приводы: применение управления интеллектуальными материалами CRC Press 2010 ISBN 1439818088 https://www.taylorfrancis.com/books/9781439818091
- ^ «Пьезоэлектрические исполнительные механизмы: работа пьезоактюатора с изгибным растяжением» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 12 ноября 2011 года . Проверено 19 апреля 2011 г.
- ^ Jump up to: а б Манжо и др. Новые приводы для аэрокосмической отрасли. Архивировано 14 июля 2011 года в Wayback Machine Noliac . Проверено: 28 сентября 2010 г.
- ^ Jump up to: а б РАЗРАБОТКА ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО УДАРНОГО ПРИНТЕРА В 1980-Х ГГ.
- ^ Новый тип механического трансформатора с высоким коэффициентом увеличения хода
- ^ «Что такое усиленный пьезоэлектрический привод (MechaTrans®)? ｜Mechano Transformer Corp» . mechano-transformer.com . Архивировано из оригинала 1 августа 2015 года.
- ^ Т.ЯНО, СКЧИ, К.КАЗУО, С.ХАРАДА, Т.ХИГУЧИ, «Новый тип механического трансформатора с высоким коэффициентом увеличения хода», ACTUATOR 2008, стр. 71–74, 2008 г.
- ^ Криогенные приводы НАСА