压电驱动器是一种利用压电材料的逆压电效应将电能转换为机械能的装置。它们广泛应用于精密定位、微驱动和振动控制等领域。以下是一些常见的压电驱动器类型:
1. 刚性位移驱动器:这类驱动器通过直接施加电压来产生位移。它们通常由多层压电材料堆叠而成,能够提供较大的力和位移,但速度较慢。刚性位移驱动器的驱动模式包括多层式驱动器、单晶片驱动器、双晶片驱动器、Rainbow驱动器、Moonie驱动器和Cymbals驱动器等。
2. 谐振位移驱动器:也称为超声波电机,这类驱动器利用压电材料的谐振特性来产生运动。它们可以是毫米级的微型电机或厘米级的小型电机,从单自由度的直线电机到多自由度的平面电机和球型电机。谐振位移驱动器可以分为接触式和非接触式两种,前者基于摩擦原理,后者则利用声悬浮实现非接触驱动。
3. 压电步进电机:这种电机结合了压电材料和电流驱动,能够在断电时自锁,适用于需要高精度定位的应用。它们可以是蠕动式电机或无磨损的压电-电流复合型步进电机。
4. 压电微驱动器:这些驱动器设计用于产生微小的位移,通常用于微机械系统、微流体系统和生物医学设备中。它们可以是压电微泵、压电微阀或压电微执行器。
5. 压电振动控制驱动器:这类驱动器用于抑制或控制结构的振动。它们可以是主动或被动的,通过施加适当的电压来改变结构的动态响应。
6. 压电电流复合型驱动器:这种驱动器结合了压电材料和电流驱动,能够在断电时自锁,适用于需要高精度定位的应用。
压电驱动器的特点包括结构简单、构型多样、力密度高、精度高、响应快、断电自锁、无电磁干扰以及环境适应性好等。这些特性使得压电驱动器在超精加工、半导体制造、机器人、精密仪器、生命科学、航空航天和武器装备等领域具有广泛的应用前景。随着技术的进步,压电驱动器的设计和应用也在不断发展和创新。