什么是壓電執(zhí)行器？

更新時(shí)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(dāng)機(jī)械能施加到石英、陶瓷等固體壓電材料上時(shí)會(huì)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(hào)，壓電材料就會(huì)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(diǎn)是功耗低、體積小、速度快、無磁場(chǎng)。

壓電執(zhí)行器的應(yīng)用

壓電執(zhí)行器用于硬盤驅(qū)動(dòng)器和半導(dǎo)體曝光設(shè)備的內(nèi)部定位機(jī)制、噴墨打印機(jī)中的墨水泵、智能手機(jī)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(jī)和車載導(dǎo)航系統(tǒng)的開關(guān)。

使用壓電執(zhí)行器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們可以實(shí)現(xiàn)無縫設(shè)計(jì)。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(jī)械能（例如振動(dòng)）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(dāng)對(duì)壓電元件施加電場(chǎng)時(shí)，陶瓷等壓電元件的結(jié)晶固體中會(huì)發(fā)生微小的機(jī)械變形（振動(dòng)）的物理現(xiàn)象，并將此現(xiàn)象用于執(zhí)行器機(jī)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(jī)械能，故稱為逆壓電效應(yīng)。壓電致動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)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(jiǎn)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(gè)沿縱向伸縮的壓電元件接合在一起，當(dāng)一個(gè)元件伸縮時(shí)，另一個(gè)元件就會(huì)收縮。當(dāng)施加彎曲力時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生電能。因此，它們經(jīng)常被用作聲學(xué)傳感器或彎曲傳感器。

3. 管型壓電執(zhí)行器

當(dāng)對(duì)內(nèi)外電極施加電壓時(shí)，它會(huì)在徑向和軸向膨脹和收縮的執(zhí)行器。

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