壓電電機工作原理
由於壓電馬達具有體積小高等優勢,目前越來越多的用戶選擇該產品替代傳統的電機定位產品。目前市面上常用的壓電馬達有三種:粘滑式壓電馬達;步進式壓電馬達和超聲波或***振壓電馬達。
壹、 壓電馬達原理簡介
1)粘滑式壓電馬達
闡述了粘滑式壓電馬達的工作原理,粘滑式壓電馬達主要由軸承、滑塊(即移動部分)、接觸點、壹端固定的壓電促動器組成。壓電陶瓷的的長度隨著施加電壓的變化而變長或變短,由於滑塊與接觸點的摩擦力滑塊會隨著壓電陶瓷的形變壹起運動,如圖1中第二個圖所示。這壹過程又稱為粘貼階段(stick-phase)。當壓電陶瓷到形變量時,施加快速降低的電壓使壓電陶瓷快速回縮到初始狀態。如圖1中第三個圖所示,由於慣性滑塊保持靜止,而壓電陶瓷回復到了初始狀態,這壹階段也被稱為滑動階段(slip-phase),也是這壹階段導致了滑塊的凈位移。重復以上兩個階段使平臺產生宏觀的位移。
2)步進式壓電馬達
典型的步進式壓電馬達至少由3個壓電促動器,如圖2中的幅圖所以,其中A和B促動器用來接觸滑塊,並扮演卡緊機構的角色。而C促動器則用來使滑塊產生平移運動。
在靜止時,促動器A和B同時接觸滑塊。當開始運動時,促動器B膨脹,A縮回,此時只有B與滑塊接觸,如圖2中幅圖所示。於此同時C形變通過B與滑塊的接觸使滑塊產生位移如圖2中第二幅圖所示。然後促動器A膨脹,B縮回,此時只有A與滑塊接觸如圖2中第三幅圖所示,隨後壓電陶瓷C縮回至初始位置如圖2第四幅圖所示。再次縮回A,膨脹B,重復以上狀態是滑塊產生宏觀位移。
3)超聲波壓電馬達
對於這種類型的壓電馬達,滑塊的運動是通過接觸點的橢圓振蕩產生。如下圖所示。
圖3中的幅圖展示了超聲波馬達的主要結構,第二幅圖展示了壓電馬達的兩種工作狀態,左圖接觸點沿切線方向移動,即運動方向,右圖接觸點沿上下運動。對壓電陶瓷施加電信號,同時產生這兩種模式,並使相位差為正負90°這會使接觸點產生橢圓振動如圖3中幅圖所示。此外,接觸點的軌跡也可由驅動信號的幅值和頻率控制。