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設(shè)備與工具導(dǎo)語：由于壓電馬達具有體積小精度高等優(yōu)勢，目前越來越多的用戶選擇該產(chǎn)品替代傳統(tǒng)的電機定位產(chǎn)品。目前市面上常用的壓電馬達有三種：粘滑式壓電馬達；步進式壓電馬達和超聲波或共振壓電馬達。這三種類型都有其特定的有點和用途，下文會通過原理詳細介紹這三種壓電馬達。
壓電馬達原理簡介
1）粘滑式壓電馬達
圖1、粘滑式壓電馬達工作原理圖
如圖1所示，闡述了粘滑式壓電馬達的工作原理，粘滑式壓電馬達主要由軸承、滑塊（即移動部分）、接觸點、一端固定的壓電促動器組成。壓電陶瓷的的長度隨著施加電壓的變化而變長或變短，由于滑塊與接觸點的摩擦力滑塊會隨著壓電陶瓷的形變一起運動，如圖1中第二個圖所示。這一過程又稱為粘貼階段（stick-phase）。當壓電陶瓷到最大形變量時，施加快速降低的電壓使壓電陶瓷快速回縮到初始狀態(tài)。如圖1中第三個圖所示，由于慣性滑塊保持靜止，而壓電陶瓷回復(fù)到了初始狀態(tài)，這一階段也被稱為滑動階段（slip-phase），也是這一階段導(dǎo)致了滑塊的凈位移。重復(fù)以上兩個階段使平臺產(chǎn)生宏觀的位移。
2）步進式壓電馬達
圖2、步進式壓電馬達原理圖
典型的步進式壓電馬達至少由3個壓電促動器，如圖2中的第一幅圖所以，其中A和B促動器用來接觸滑塊，并扮演卡緊機構(gòu)的角色。而C促動器則用來使滑塊產(chǎn)生平移運動。
在靜止時，促動器A和B同時接觸滑塊。當開始運動時，促動器B膨脹，A縮回，此時只有B與滑塊接觸，如圖2中第一幅圖所示。于此同時C形變通過B與滑塊的接觸使滑塊產(chǎn)生位移如圖2中第二幅圖所示。然后促動器A膨脹，B縮回，此時只有A與滑塊接觸如圖2中第三幅圖所示，隨后壓電陶瓷C縮回至初始位置如圖2第四幅圖所示。最后再次縮回A，膨脹B，重復(fù)以上狀態(tài)是滑塊產(chǎn)生宏觀位移。
3）超聲波壓電馬達
對于這種類型的壓電馬達，滑塊的運動是通過接觸點的橢圓振蕩產(chǎn)生。如下圖所示。
圖3、超聲波馬達原理結(jié)構(gòu)圖
圖3中的第一幅圖展示了超聲波馬達的主要結(jié)構(gòu)，第二幅圖展示了壓電馬達的兩種工作狀態(tài)，左圖接觸點沿切線方向移動，即運動方向，右圖接觸點沿上下運動。對壓電陶瓷施加電信號，同時產(chǎn)生這兩種模式，并使相位差為正負90°這會使接觸點產(chǎn)生橢圓振動如圖3中第一幅圖所示。此外，接觸點的軌跡也可由驅(qū)動信號的幅值和頻率控制。
不同類型壓電馬達的特點
1）粘滑式壓電馬達
在粘貼階段滑塊的移動量即是壓電陶瓷的形變量，因此對于該階段，平臺擁有較高的分辨率。在滑動階段，壓電陶瓷會快速縮回，這將產(chǎn)生振動和噪聲，噪聲可能非常刺耳，當人長期在平臺周圍工作時設(shè)置會引發(fā)健康問題。此外由于壓電陶瓷需要往復(fù)快速縮回，導(dǎo)致接觸點的材料大量磨損，限制了平臺的使用壽命。粘滑式馬達使用DC掃描模式時具有較高的分辨率，但是在斷電的情況下并不能0漂移保持在納米量級的定位。另外對于粘滑式的壓電馬達速度被限制在約20mm/s。
2）步進壓電馬達
步進式壓電馬達一般擁有較高的輸出力，輸出力高達10N。移動時由壓電陶瓷形變推動滑塊移動，因此可以達到較高的分辨率，可時間納米級別的定位并且沒有漂移。但是由于該類型馬達的移動需要多個壓電陶瓷配合，這限制了壓電位移平臺的速度，通常小于10mm/s。此外因為無法達到嚴格的公差，導(dǎo)致接觸點的摩擦，導(dǎo)致了平臺較低的壽命，此外該電機通常由多個壓電陶瓷組合使用使其成本較高。
3）超聲波馬達
該馬達是將橢圓振蕩推動滑塊移動，產(chǎn)生很小的位移，并通過高頻率產(chǎn)生極高的速度，通?？蛇_到100mm/s,并且沒有噪聲，良好的可重復(fù)性，電機在定位后無漂移實現(xiàn)自鎖。并且擁有較長的使用壽命，通常在10-100km。但是該馬達輸出力較小，通常只有1N，位移精度會比其它兩種馬達略差。
三種壓電馬達技術(shù)參數(shù)對比
上海昊量光電設(shè)備有限公司
Aunion Tech Co., Ltd
專業(yè)源自專注 專注成就未來
上海昊量光電設(shè)備有限公司是目前國內(nèi)知名光電產(chǎn)品專業(yè)代理商，也是近年來發(fā)展迅速的光電代理企業(yè)。除了擁有一批專業(yè)技術(shù)銷售工程師之外，還有擁有一支強大技術(shù)支持隊伍。我們的技術(shù)支持團隊可以為客戶提供完整的設(shè)備安裝，培訓(xùn)，硬件開發(fā)，軟件開發(fā)，系統(tǒng)集成等工作。不但為客戶提供適合的產(chǎn)品，而且為客戶提供完善的服務(wù)是我們始終秉承的理念！
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昊量光電堅持“專業(yè)源自專注，專注成就未來”的經(jīng)營理念。近年來，我們專注于前沿的細分市場，為量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、精密加工、先進激光制造等領(lǐng)域的客戶提供系統(tǒng)解決方案。
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