壓電促動器的命名由它的驅動動力源及其功能相結合而來的。“壓電”指的是它的驅動源，即利用PZT壓電陶瓷來作為驅動源從而產生運動；而“促動器”則是它的功能，它的移動端可以產生促動的作用，即用來帶載物體進行微位移調節。壓電促動器是將PZT壓電陶瓷進行加載預緊力，并進行金屬殼體封裝，同時，配備有機械固定安裝接口與負載安裝接口。

通常情況下，壓電促動器自身就可以帶動負載進行微位移調節，其運動端的螺紋孔或桿，可直接與負載連接。當然，它也可以驅動機械結構，再由機械結構完成運動調節。

與壓電陶瓷疊堆相比，壓電促動器有哪些優點？

可承受一定拉力，壓電陶瓷不可承受拉力；

可用于動態應用，無預緊力的壓電陶瓷不可動態使用；

金屬封裝保護，操作可靠性更高；

機械接口，安裝更方便，無需粘接；

壓電促動器的種類

直線壓電促動器可根據外徑或出力分為多個系列，如VS9、VS10、VS12、VS15、VS20、VS22、VS35、VS45等，VS后面的數字即代表壓電促動器的直徑，直徑越大，出力越高。

而根據壓電促動器的驅動電壓范圍，又可將其分別高壓、低壓，高壓通常為500V或1000V，低壓一般為150V；根據其形狀，又可分為柱形、環形壓電促動器。

而根據是否配置傳感器，壓電促動器又分為開環（無定位反饋傳感器）和閉環（集成定位反饋傳感器）版本。開環下，它的分辨率是無限高的，只受控制設備的噪聲的限制，但是由于壓電陶瓷的遲滯和蠕變特性，使其重復性和穩定性較低。但閉環版本壓電促動器，可消除遲滯和蠕變。

直驅機構壓電促動器介紹

直驅機構壓電促動器又叫封裝式壓電陶瓷促動器，它非常適于集成到定制型運動設備，提供納米級分辨率，行程可達260微米，微秒級響應時間，且外形殼體非常緊湊。封裝式壓電陶瓷促動器集成高可靠性、疊堆式、低壓/高壓PZT壓電陶瓷，外部由柱形不銹鋼外殼保護。較高的內部機械預載力可適用于高負載、高動態應用。封裝式壓電陶瓷促動器可產生的出力達50000N，使其非常適于機床、主動振動絕緣或自適應力學。封裝式壓電陶瓷促動器的小體積、高諧振頻率的特點又使其非常適于掃描顯微、激光調諧、光束偏轉、膜片鉗或干涉移相等應用。

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一、基本結構

壓電促動器的基本結構如下圖所示，它的內部集成PZT壓電陶瓷，外部封裝金屬殼體，上端為移動端，用于安裝負載；下端帶螺紋底座，用于壓電促動器自身的固定安裝。

二、移動端轉接方式

壓電促動器的移動端可選擇多種類型，標準類型包括平頭、球頭、內螺紋、外螺紋等，也可根據用戶的機械接口進行定制。

三、熱穩定可選

選擇熱穩定裝置可提高2~3倍功率，實現大行程高頻運動。

壓電促動器在高頻動態使用時，會產生大量的熱量，熱穩定版本采用高導熱金屬材料殼體，并可選配散熱片，增強熱量快速導出能力。

四、產品定制

芯明天可針對用戶的應用環境，對壓電促動器進行靈活定制，如抗扭力型、帶通風孔型、密封型、特殊安裝型等。

五、標品參數

一）柱形壓電促動器

柱形壓電陶瓷促動器是通過將方形壓電陶瓷疊堆封裝于內部，外部由柱形不銹鋼外殼保護，并通過機械外殼對壓電陶瓷疊堆施加預緊力，較高的內部機械預載力可適用于高負載、高動態應用。它可輸出壓電陶瓷疊堆產生的位移及出力，且可承受一定的拉力。

1）VS9系列柱形壓電促動器

· 200N出力 · 0~150V驅動

2）VS10系列柱形壓電促動器

· 550N出力 · 0~150V驅動

3）VS12系列柱形壓電促動器

· 1200N出力 · 0~150V驅動

4）VS15系列柱形壓電促動器

· 2300N出力 · 0~150V驅動

5）VS20系列柱形壓電促動器

· 4700N出力 · 0~150V驅動

6）VS25系列柱形壓電促動器

· 7300N出力 · 0~150V驅動

二）環形壓電陶瓷促動器

環形壓電陶瓷促動器內部是由環形壓電陶瓷疊堆驅動，中心具有通孔。底部由螺紋固定，頂端為外螺紋。并且，標準產品配有鏡片固定帽，利于鏡片的安裝，可應用于光學定位系統。

1）VS22系列環形壓電促動器

· 3000N出力 · 0~150V驅動

2）VS35系列環形壓電促動器

· 5300N出力 · 0~150V驅動

三）殼體外螺紋壓電陶瓷促動器

殼體外螺紋壓電促動器，是機械封裝殼體外帶有螺紋的柱形壓電促動器，方便與外部機械結構安裝固定，主要應用于光束偏轉、光路調整、鏡片調節架或需要通過外螺紋進行安裝的直線、角度運動應用等。為了獲得更大的剛度，外螺紋式壓電促動器采用了鎖緊螺母。

1）M14殼體外螺紋壓電促動器

· 1200N出力 · 0~150V驅動

2）M22殼體外螺紋壓電促動器

· 4700N出力 · 0~150V驅動

四）抗扭力壓電陶瓷促動器

抗扭力壓電陶瓷促動器，可抵抗在安裝負載鎖緊加固過程對內部壓電陶瓷造成的旋轉扭力，從而避免造成壓電陶瓷的損壞。VT系列抗扭力促動器的結構緊湊，非常易于集成。特殊的機械結構設計使其在承載、行程、動態及外形尺寸等都進行了優化。它的內部驅動元件為高性能長壽命壓電促動器。直徑分14mm及17mm等類型，出力可達1200N，位移行程可達95μm。

1）VT14抗扭力壓電促動器

· 1200N出力 · 0~150V驅動

2）VT17抗扭力壓電促動器

· 1200N出力 · 0~150V驅動

五）收縮型壓電陶瓷促動器

收縮型壓電陶瓷促動器是指在施加電壓后可產生收縮運動位移的壓電陶瓷促動器。該收縮型壓電陶瓷促動器具有納米級步進分辨率，可提供毫秒甚至亞毫秒的快速響應。

M25系列收縮型壓電促動器

· 2000N拉力 · 0~200V驅動

六、歷史定制案例展示

一）定制真空、低溫、無磁版

二）定制移動端

三）定制安裝接口/螺紋

四）定制電連接裸線

五）定制鏡片安裝

六）定制抗扭力環形壓電促動器

七）定制特殊環境、功率等

七、產品應用

芯明天壓電促動器的高精度、大出力以及快速響應的特點使其在機械系統、光學系統中得到廣泛應用。

一）超導腔調諧

通過諧振器在軸向拉伸超導腔，改變加速間隙的大小，控制超導腔的頻率。通過機械調諧進行頻率的粗調后，當超導腔的頻率接近所需要的頻率時，通過壓電陶瓷促動器對頻率進行微調。利用的是壓電陶瓷促動器的大出力、微位移的特性。

二）微細電火花加工

采用微細電火花加工微小孔過程中會產生很多碎屑，這會嚴重影響電火花加工的精準度及加工速度。設備中采用壓電促動器，利用其微納米級位移、高頻振動、大出力等特性將加工產生的碎屑進行有效的清除，起到優異的導屑作用。

三）細胞穿透

細胞的尺寸一般只有幾個微米大小，甚至更小。在研究細胞結構或病理實驗中，需要將探針準確的送入細胞內部。而壓電促動器可做納米級精確移動，它可帶動探針或樣品細胞做納米級微運動，將探針準確的送入細胞內部，又不損傷細胞結構，已被廣泛應用于生物科技及生命科學等領域中。

四）減振抑振

振動是很多機械系統中需要避免或消除的，如航空航天、汽車行業等。在振動監測系統中監測到振動時，通過給壓電促動器施加電信號，使壓電促動器產生與振動方向相反的位移，從而抵消振動。

五）硬度測試

封裝陶瓷的外徑越大，其最大出力越大，外徑VS45的封裝陶瓷最大出力可達50000N。硬度測試主要是利用壓電陶瓷的大出力，對被測物體進行硬度測試。

六）3D端面檢測

目前光纖端面檢測，常用的方式是光學干涉來進行測量。光學干涉就是根據相干光在空間相遇時，在某些區域始終增強，在某些區域始終減弱，形成穩定的強弱分布。3D干涉儀系統就是根據這個原理設計的。CCD攝像頭上可以觀察到干涉條紋，芯明天壓電促動器用于移動干涉物鏡以產生位相移動，CCD攝像頭測得的圖像經圖像卡傳送到計算機進行解析處理。就可以得到需要的測量結果。每移動一步后由CCD攝像頭讀取干涉條紋，根據干涉條紋的分布計算出端面形狀。

八、壓電促動器安裝操作說明

一）安全指南

壓電促動器采用先進的技術和安全標準設計而成，為了您的自身安全及產品的正確使用，使用時請注意以下幾點。

溫度改變和壓力都會給壓電促動器充電，與控制器斷開連接的一段時間壓電促動器也會保持帶電狀態，所以操作者在使用時要注意：

· 不要擅自拆卸壓電促動器；

· 在安裝以前給壓電促動器進行放電，這個可以通過和控制器連接實現；

· 在操作過程中不要拔出控制器；

· 使用前首先檢查本產品的連接線是否完好，產品及控制器是否進行了有效的接地保護，操作過程中應嚴格規范操作，上電后不要用手觸碰產品（最高可達1000V以上電壓），以防發生危險。

為了防止不當操作對產品造成損壞，使用時應注意以下幾點：

· 壓電促動器盡量在無塵、無油、無潤滑劑的環境中使用；

· 建議負載不要超過本產品的承載能力，裝載時注意扭力不要過大，不要撬或扭轉負載面，以免損傷結構；

·當出現異常情況應該立即關閉相關部分；

·低壓促動器長期使用建議使用電壓為0~120V；

·HPSt500高壓促動器長期使用建議使用電壓為0~400V；

·PSt1000和HPSt1000高壓促動器長期使用建議使用電壓為0~800V；

· 請勿對產品進行拆解，以免造成產品損壞；

· 避免拉伸和彎曲電纜接口，防止對電纜造成損壞；

· 使用我公司提供的專用電纜連接壓電促動器和控制器；

· 不能隨便使用電纜延長線，如需要更長電纜請聯系我司銷售人員。

二）安裝與注意事項

安裝前首先要進行安全檢查，如連接線有無破損、斷線，驅動電源有無接地保護等。

壓電促動器安裝步驟如下：

1）固定安裝前先清潔安裝平面；

2）連接負載，要求負載不要超過運動臺所能承受的最大負載，注意安裝時用扳手夾住夾持面，請參照樣冊上的每個產品的尺寸選擇合適的連接形式；安裝負載前，請先用鉗子夾住豁口，再進行負載的安裝，防止移動端旋轉對內部壓電陶瓷造成扭力，破壞內部壓電陶瓷。

3）將封裝陶瓷安裝在測量平臺上或通過光學平臺轉接座固定安裝在測量平面上，請根據結構尺寸圖選擇合適螺栓進行固定安裝，注意安裝時用扳手夾住夾持平面，這樣可以避免安裝時產生扭矩，避免對陶瓷造成損害；

4）將產品連接線與控制器連接起來；

5）如有不清楚的地方請來電咨詢我們。

為了防止促動器在使用過程中損壞，需要注意以下幾點：

? 不要使用超過參數表規定的電壓范圍來驅動壓電驅動器。

? 不要跌落壓電陶瓷、避免任何形式的機械撞擊。

? 有預緊力的壓電促動器可以承受一定拉力（并不是壓電促動器收縮產生），但是不能承受剪

切力、扭矩和彎矩。這些情況可能會對促動器內部的壓電陶瓷產生損壞?？梢酝ㄟ^球頭或者

適當的導向機構去除剪切、扭矩和彎矩。

避免受到剪切力和扭矩

避免受到彎矩

球頭或者柔性鉸鏈避免剪切力、扭矩和彎矩

注：抗扭矩壓電促動器可承受一定扭矩。

　　審核編輯：湯梓紅