2. Пьезоэлектрический эффект.

Некоторые твердые материалы, способны в электрическом поле изменять свои линейные размеры. Железо, никель, их сплавы или окислы при изменении окружающего магнитного поля также могут изменять свои размеры. Первые из них относятся к пьезоэлектрическим материалам, а вторые - к пьезомагнитным. Соответственно различают пьезоэлектрический и пьезомагнитный эффекты.

Пьезоэлектрический двигатель может быть выполнен как из тех, так и из других материалов. Однако наиболее эффективными в настоящее время являются пьезоэлектрические двигатели.

Существует прямой и обратный пьезоэффекты.

Прямой - это появление электрического заряда при деформации пьезоэлемента.

Обратный - линейное изменение размеров пьезоэлемента при изменении электрического поля.

1. Пьезоэлектрический актюатор.

Пьезоактюатор - пьезомеханическое устройство,

предназначенное для приведения в действие механизмов, систем или

управления ими на основе пьезоэлектрического эффекта. Сегодня существует большое количество разнообразных типов и видов пьезокерамических актюаторов, но нету единой международной классификации. Они различаются по используемым направлениям пьезоэффектов, конструкциям, предназначениям. Их условно можно свести в следующие основные группы:

• Пакетные (линейные) пьезоактюаторы

• Трубчатые пьезоактюаторы

• Сдвиговые пьезоактюаторы

• Ламинарные полосковые пьезоактюаторы (актюаторы сжатия)

• Актюаторы с интегрированным рычажным усилителем перемещения

• Управляемые пьезофлексерные актюаторы

1. Пакетные (линейные) пьезоактюаторы.

Пьезоактюаторы такого типа наиболее широко используемые. В свою очередь они делятся на разнообразные типы, например, низковольтные и высоковольтные, корпусные и бескорпусные многослойные дискретные и многослойные монолитные и т.д. Пакетные актюаторы могут генерировать силу

огромной величины - 100 килоньютон и более. Максимальный ход не превышает 500 мкм. Для защиты пьезокерамического пакета они выполняются в металлических корпусах со встроенной системой предварительного механического напряжения.

Рис. 2.1. - Пакетные пьезоактюаторы а) высоковольтные, б) низковольтные.

2. Трубчатые пьезоактюаторы.

В основе принципа работы трубчатых пьезоактюаторов лежит явление сужения внутреннего сечения полого пьезокерамического цилиндра. В основном применяются в сканирующих микроскопах и микронасосах. Защемляемые изгибные пьезокерамические биморфы и мультиморфы. Отличительной особенностью актюаторов такой конструкции является их специфическое крепление (защемление). Данная конструкция обеспечивает значительные перемещения в миллиметровом диапазоне, но при низкой жесткости, малой блокирующей силе и резонансной частоте. В зависимости от формы такие актюаторы бывают пластинчатыми и дисковыми.

3. Сдвиговые пьезоактюаторы.

Сдвиговые пьезоактюаторы способны генерировать большую блокирующую силу при значительном сдвиге. Находят применение в качестве пьезоэлектрических линейных моторов, а также как одноосевые и двухосевые позиционирующие элементы.

Рис. 2.2. - Конструкция сдвигового пьезоактюатора.

4. Ламинарные полосковые пьезоактюаторы (актюаторы сжатия).

Активный материал этих актюаторов представляет собой полоски пьезокерамики. Сдвиг в таких актюаторах происходит в направлении, перпендикулярном направлению поляризации и приложенному электрическому полю.