600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Часто задаваемые вопросы: Обладают ли пьезодвигатели какой-либо удерживающей силой при отключении питания?

Преобразователи частоты

В работе пьезодвигателя действуют две силы, которые часто путают: сила торможения и удерживающая сила. Усилие остановки — это максимальное усилие, которое двигатель может выдерживать во время работы (т.е. в динамическом состоянии) до того, как произойдет остановка, в то время как удерживающее усилие — это максимальная нагрузка, которую двигатель может выдерживать при выключенном питании (т.е. в статическом состоянии). Во многих случаях удерживающее усилие пьезодвигателя будет больше, чем усилие торможения, примерно на десять процентов.

Одной из наиболее распространенных конструкций пьезодвигателей является ультразвуковой пьезодвигатель, который работает с помощью толкателя или фрикционного наконечника, прикрепленного к пьезокерамической пластине с электродом с каждой стороны. Когда любой из электродов возбужден, он производит высокочастотный собственная мода колебания, что означает, что все части системы движутся синусоидально с одинаковой частотой. Таким образом, толкатель перемещается с частотой enigenmode по наклонной линейной траектории. Это приводит в движение механическую часть двигателя, будь то ползун или стол, как с продольной, так и с поперечной составляющей движения. Именно поперечная составляющая движения определяет максимальную силу трения и удерживающую силу двигателя.

Удерживающая сила определяется кулоновским трением. Кулоновское трение — это сила, оказываемая двумя поверхностями друг на друга, которая не допускает движения. Поскольку это предотвращает движение, кулоновское трение должно быть меньше, чем произведение коэффициента трения между поверхностями и нормальной силы, которую поверхности прикладывают друг к другу.

Fs = мs*N

Fs = Статическая сила трения (Н)

мs = Коэффициент статического трения

N = Нормальная сила между поверхностями (N)

Если кулоновское трение больше, чем коэффициент трения, умноженный на нормальную силу, то движение будет индуцировано. Другими словами, если блок массой 20 кг покоится на поверхности с коэффициентом трения 0,1, то кулоновское трение должно быть меньше 19,62 Н. В противном случае блок будет двигаться.

Fs= 0,1 * 20 кг * 9,81 м/с2

Fs = 19,62 Н

Способность пьезодвигателей создавать удерживающую силу или крутящий момент при отсутствии входной мощности исключает необходимость во внешнем тормозе. Это также снижает энергопотребление и устраняет накопление тепла, что является преимуществом для приложений, чувствительных к стабильности температуры. Одним из применений, где реализуются эти преимущества, являются прижимные клапаны, которые традиционно управляются с помощью соленоидов или пневматики. При работе с пьезодвигателями повышаются как надежность, так и энергоэффективность, поскольку в положении удержания энергия не требуется, и клапан остается закрытым, не потребляя энергии.

Еще одним применением, которое выигрывает от удерживающей силы пьезомоторов при отключении питания, является привод пикомотора. В этих крошечных приводах используется резьбовой зажим, закрепленный на маленьком винте. Каждый конец губки соединен с одним концом пьезодвигателя. Когда подается электрический сигнал и изменяется длина пьезоэлемента, губки скользят в противоположных направлениях, заставляя винт вращаться. Пикомоторы используются в оборудовании для обработки полупроводников и контроля пластин, где требуется высокое разрешение наряду со способностью сохранять позиции в нанометровом диапазоне без применения мощности.