什么是壓電執(zhí)行器？

更新時間：2025-02-10

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壓電執(zhí)行器是應(yīng)用稱為壓電效應(yīng)的現(xiàn)象的執(zhí)行器。

壓電效應(yīng)是當機械能施加到石英、陶瓷等固體壓電材料上時會產(chǎn)生電能的物理現(xiàn)象。該現(xiàn)象是可逆的，因此如果以相反方向輸入電信號，壓電材料就會獲得線性位移，這種逆壓電效應(yīng)經(jīng)常用于壓電執(zhí)行器。

壓電執(zhí)行器的特點是功耗低、體積小、速度快、無磁場。

壓電執(zhí)行器的應(yīng)用

壓電執(zhí)行器用于硬盤驅(qū)動器和半導體曝光設(shè)備的內(nèi)部定位機制、噴墨打印機中的墨水泵、智能手機的開關(guān)以及能量收集設(shè)備。特別是近年來，壓電執(zhí)行器的觸覺反饋技術(shù)經(jīng)常用于智能手機和車載導航系統(tǒng)的開關(guān)。

使用壓電執(zhí)行器的一個優(yōu)點是它們可以實現(xiàn)無縫設(shè)計。壓電執(zhí)行器也開始用于能量收集，其中從環(huán)境中收集的機械能（例如振動）可用于發(fā)電。能量收集是將從環(huán)境中獲取的能量轉(zhuǎn)化為電能的過程。

壓電執(zhí)行器的原理

壓電執(zhí)行器的工作原理是利用當對壓電元件施加電場時，陶瓷等壓電元件的結(jié)晶固體中會發(fā)生微小的機械變形（振動）的物理現(xiàn)象，并將此現(xiàn)象用于執(zhí)行器機構(gòu)。

這種物理現(xiàn)象與壓電效應(yīng)相反，將電能轉(zhuǎn)化為機械能，故稱為逆壓電效應(yīng)。壓電致動器的結(jié)構(gòu)，簡單的情況是將壓電材料夾在引出配線的電極之間，由于其簡單性，具有優(yōu)異的耐久性和高可靠性。

目前，應(yīng)用廣泛的壓電材料是鈦酸鋇等鐵電陶瓷晶體。

壓電執(zhí)行器的類型

壓電執(zhí)行器的代表性類型包括堆疊型、雙晶片型和管型。

1. 堆疊式壓電執(zhí)行器

由壓電傳感器和電極交替層組成的執(zhí)行器可以輕松獲得精確的微位移。此外，由于其產(chǎn)生應(yīng)力大、響應(yīng)性好，因此可用于精確定位。

2. 雙壓電晶片壓電執(zhí)行器

兩個沿縱向伸縮的壓電元件接合在一起，當一個元件伸縮時，另一個元件就會收縮。當施加彎曲力時，就會產(chǎn)生電能。因此，它們經(jīng)常被用作聲學傳感器或彎曲傳感器。

3. 管型壓電執(zhí)行器

當對內(nèi)外電極施加電壓時，它會在徑向和軸向膨脹和收縮的執(zhí)行器。

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