有一個(ge) 明顯的趨勢是，壓電電機被越來越多地用作電動機的替代品，同時也作為(wei) 新国产成人在线观看免费网站的合適技術。這是因為(wei) 研發人員越來越熟悉這項技術及其優(you) 勢。一般來說，壓電電機分為(wei) 三種類型：最常見的類型是衝(chong) 擊驅動的粘滑壓電電機；第二類包括步進式壓電電機，通常用於(yu) 高推力国产成人在线观看免费网站。第三種是超聲波或諧振壓電馬達。這三種類型都有其特定的優(you) 點和用途，可以通過更詳細地了解工作原理來說明。
壓電馬達如何工作？
有一個(ge) 明顯的趨勢是，壓電電機被越來越多地用作電動機的替代品，同時也作為(wei) 新国产成人在线观看免费网站的合適技術。這是因為(wei) 研發人員越來越熟悉這項技術及其優(you) 勢。一般來說，壓電電機分為(wei) 三種類型：最常見的類型是衝(chong) 擊驅動的粘滑壓電電機；第二類包括步進式壓電電機，通常用於(yu) 高推力国产成人在线观看免费网站。第三種是超聲波或諧振壓電馬達。這三種類型都有其特定的優(you) 點和用途，可以通過更詳細地了解工作原理來說明。
粘滑壓電馬達（慣性壓電）
圖 1 解釋了粘滑壓電電機的工作原理。示意圖顯示了典型粘滑壓電電機平台的各個(ge) 組件。它由固定在一側(ce) 的壓電堆、接觸點、滑塊（即運動部件）和軸承組成。
圖 1：粘滑壓電電機的工作原理
在狀態 2 所示的“粘滯階段”期間，由於(yu) 電壓緩慢增加，壓電體(ti) 緩慢延伸。由於(yu) 接觸點和滑塊之間的摩擦力，滑塊與(yu) 移動接觸點一起移動。然後，通過施加快速降低的電壓，壓電體(ti) 迅速縮回，見圖 1 中的狀態 3。由於(yu) 滑塊的慣性，它保持靜止，接觸點滑回其原始位置。這被稱為(wei) “滑動階段”並導致滑塊的淨位移。通過重複這兩(liang) 個(ge) 步驟，實現了宏觀運動。
有一種非常相似類型的壓電電機稱為(wei) “慣性”壓電電機。雖然驅動信號與(yu) 粘滑原理相同，但慣性電機沒有滑動觸點。有關(guan) 此類電機的更多信息，請參閱“壓電慣性電機——曆史、概念、設計、国产成人在线观看免费网站和前景的批判性回顧”（Hunstig，2017 年）。
粘滑電機特征：
在平台滑移階段發生的衝(chong) 擊對係統的力學狀態會(hui) 產(chan) 生影響。這會(hui) 產(chan) 生振動和噪音。噪音影響很大，尤其是當人需要在設備附近操作時甚至會(hui) 導致健康問題。基於(yu) 衝(chong) 擊的驅動機製也會(hui) 造成接觸材料大量磨損，通常會(hui) 限製此類階段部件的壽命。粘滑電機的特點是運動過程中步長很小，因為(wei) 重複性取決(jue) 於(yu) 許多操作條件（例如運動方向），幾乎不可能實現高重複性。一些粘滑電機使用直流掃描模式來實現非常精細的分辨率。雖然這對於(yu) 執行精細定位是有效的，但不可能將最終位置穩定在納米級且零漂移，或不給電機供電。最常見的粘滑壓電電機的速度限製在 20 mm/s 左右。德國帕德博恩大學的研究人員撰寫(xie) 了一篇評論論文，對所有市售的粘滑和慣性壓電電機進行了更詳細的概述。
步進壓電電機
這類壓電電機的基本工作原理如圖 2 所示。
圖 2：步進壓電電機的工作原理
典型的步進壓電電機至少由三個(ge) 壓電執行器組成。一些致動器與(yu) 滑塊接觸（即圖 2 中的致動器 A 和 B）並充當夾緊機構，而其他致動器用於(yu) 產(chan) 生滑塊的平移運動（即圖 2 中的 C ）。
靜止時，壓電致動器 A 和 B 都與(yu) 滑塊接觸。在圖 2 中狀態 1 所示的運動循環開始期間，A 縮回，而 B 展開。隻有 B 的接觸點與(yu) 滑塊保持接觸。C被擴展，通過 B的接觸實現滑塊的平移運動，如狀態2所示。接下來， A 伸出， B 縮回。現在隻有 A 與(yu) 滑塊接觸，見狀態 3。隨後，C 縮回到其原始位置，產(chan) 生 4狀態。最後，B 再次伸出，A 縮回，恢複到第一狀態的初始狀態。
特性：
由於(yu) 移動機構涉及不同的步驟，壓電步進電機通常可實現低行進速度。此外在步進期間，觸點會(hui) 像其它類型的摩擦接觸一樣磨損。然而，壓電步進電機特別容易磨損：良好的運行需要嚴(yan) 格的控製公差，所以壓電執行器的小行程需要小心地嚴(yan) 格相互對齊。因此，壓電步進電機的使用壽命通常小於(yu) 其他類型的壓電電機。一個(ge) 眾(zhong) 所周知且便利的壓電步進器配置有四個(ge) “腿”，但該電機總共由 8 個(ge) 不同的壓電執行器組成。由於(yu) 需要大量的壓電元件和嚴(yan) 格的公差，這種類型的電機比粘滑和超聲波壓電電機更昂貴。
超聲波諧振壓電馬達
對於(yu) 這種類型的壓電電機，滑塊的運動是由接觸點的橢圓振動產(chan) 生的。超聲波壓電馬達有兩(liang) 種類型：駐波和行波超聲波壓電馬達。在行波電機中，接觸點沿運動方向移動，不斷向前推動滑塊。相反，駐波電機具有一個(ge) （或幾個(ge) ）定義(yi) 的接觸點。這些接觸點在滑塊上以橢圓軌跡振動，從(cong) 而產(chan) 生淨位移。雖然行波壓電馬達可以實現很高的推力，但它們(men) 容易磨損並且使用壽命有限。因此，本文重點介紹駐波型壓電電機。
在駐波型的情況下，由於(yu) 振蕩頻率與(yu) 電機結構的兩(liang) 個(ge) 共振頻率一致，因此接觸點的運動得到增強。圖 3 顯示了超聲波壓電電機的共振模式示例，該電機由 Xeryon 的創始人在比利時魯汶大學開發。在第一共振模式中，接觸點沿切線方向移動，即運動方向。這種模式有時被稱為(wei) “彎曲模式”。在稱為(wei) “正常模式”的第二共振模式中，接觸垂直於(yu) 運動方向振動。
圖 3：超聲波駐波壓電電機的共振模式
通過仔細選擇壓電電機的電驅動信號，兩(liang) 種模式同時被激發，相位差為(wei) 正負 90 度。這導致了接觸點的橢圓振動，如圖 4 所示。除了相位差之外，接觸點的運動軌跡也可以通過驅動信號的幅度或頻率來控製。
圖 4：超聲波壓電電機接觸點的橢圓振動
特點：
這樣形成的接觸點的橢圓軌跡，可以使得水平幅度很小，導致運動的水平貢獻很小。這導致非常精細的定位分辨率，無需額外的準靜態掃描模式（通常用於(yu) 粘滑壓電電機以實現納米分辨率）。優(you) 點是超聲波壓電馬達定位後零漂移，實現了良好的雙向位置重複性。
此外，塑造橢圓軌跡的控製策略使得跟隨滑塊的低但恒定的掃描速度成為(wei) 可能。術語“超聲波”是指振蕩頻率超出人類可聽頻率範圍。這就解釋了為(wei) 什麽(me) 這些電機運行無噪音，當操作員在係統附近工作時，這是一個(ge) 強大的優(you) 勢，例如光學顯微鏡。此外，由於(yu) 操作頻率高，使用超聲波壓電電機可以實現非常高的運動速度。這種類型的電機可以通過其在共振下的運行來解釋低功耗，因此產(chan) 生低熱量，這在能量上比準靜態運行更有利。在需要熱穩定性的手持設備和係統中這一點很重要，例如真空裝置或測量設備。
最後，當在適當的工作條件下使用時，這些電機可用於(yu) 長距離和長壽命。與(yu) 粘滑壓電電機相比，這可以通過接觸點和滑塊之間的較低影響來解釋。
不同壓電電機類型的特點
表 1 總結了上述三種主要壓電電機類型的不同特性。
| 超聲波壓電 | 粘滑壓電（慣性） | 步進壓電（Stepper piezo /walking piezo） | |
| 速度 | 1000 毫米/秒 | 1 - 3 毫米/秒 | 10 - 20 毫米/秒 |
| 力* | 1 - 5 N | 1 - 10 N | 5 - 20 N |
| 適用場景 | 1納米 | 1納米 | < 1 納米 |
| 行程範圍 | 1 - 300 毫米 | 1 - 50 毫米 | 1 - 50 毫米 |
| 壽命 | 200 - 300 公裏 | 10 - 20 公裏 | 50 - 100 公裏 |
| 振動/噪音 | 振動 > 20 kHz（靜音） | 振動 < 5 kHz（噪聲 + 共振風險） | 振動 < 2 kHz（噪聲 + 共振風險） |
| 恒定速度 | 平滑 (μm/s) | 鋸齒型 | 步進小脈衝 |
| 能量消耗 | 低 | 中等 | 中等 |
* 這是單個(ge) 電機的力，大小可比。增加力的一種常見方法是並聯放置多個(ge) 電機。此外，更大尺寸的電機可以實現更高的力。
表 1：不同壓電電機特性的比較
您可以通過我們(men) 昊量光電的官方網站www.weilancj.com了解更多的国产欧美在线信息，或直接來電谘詢4006-888-532，我們(men) 將竭誠為(wei) 您服務。
展示全部 
