压电效应的应用
由于压电材料的固有特性，有许多应用

从它们的使用中获益：

高压电源
该领域应用的一个例子是电点烟器，按下按钮可使弹簧锤撞击压电晶体，从而产生足够高的电压，使电流流过小火花隙，加热并点燃气体。大多数类型的燃气燃烧器和燃气灶都有内置的压电式喷射系统。

传感器
压电传感器的工作原理是，将物理尺寸转化为力，作用在传感元件的两个相对面上。检测声音形式的压力变化是见的传感器应用，这见于压电麦克风和电放大吉他的压电拾音器。压电传感器尤其用于医学成像和工业无损检测的中的高频声音。

压电马达
由于非常高的电压只对应于晶体宽度的微小变化，因此该晶体宽度可以比微米精度更好地操纵，使压电晶体成为极其精确地定位物体的重要工具，使其非常适合用于电机，如Nanomotion提供的各种电机系列。

关于压电马达，压电元件接收电脉冲，然后向相对的陶瓷板施加定向力，使其沿所需方向移动。当压电元件在静止平台（如陶瓷条）上移动时，会产生运动。

压电陶瓷电机的优点及种类
压电陶瓷电机的精度达到了纳米级，具有即时响应能力，没有回差问题。这类有直线型和旋转型两种版本。

直线型 压电陶瓷电机极其适合要求高精度、小空间、低能耗 和结构简单的运动和抓握用途。

这种旋转型压电陶瓷电机可广泛用于对于高速动态性 能和定位精度要求的场合。它的小体积高转矩输出也非常有用。

压电电机有线性型和旋转型两种：

压电直线电机
这种线性压电腿电机是理想的移动和保持应用的精度，最小的空间，低能耗和简单的结构要求。

压电旋转电机
这种压电腿旋转电机适用于高速动态和精确定位至关重要的大范围应用。小包装中的高扭矩输出也是有益的。

特点和好处
尺寸小
输出作用力大
直接驱动
无回差
纳米级
分辨率
能效高
优点 直线型压电电机
作用力0.1 至 450 N
分辨率速度nm/s 至 mm/s
优点 旋转型型压电电机
转矩0.1 至 80 mNm
分辨率速度μrad/s 至 rad/s

压电陶瓷电机使用及案例
压电电机可以根据特定应用的要求以不同方式使用。所需的解决方案始终是关键问题。顾名思义，Piezo电机采取步骤来产生运动，就像人类一样，它可以以不同的方式行走。它可以快速或慢速移动，可以走长步、短步或部分步，也可以在任何点停下来。所有这些都是通过腿部的不同运动模式和频率来完成的。

如果我们详细研究其中一个压电陶瓷支腿，就会发现执行器就像一个双压电晶片（图 1）。左右腿可独立激活（0-48V）。当通电时，腿可以伸展和弯曲几微米。腿的（即摩擦驱动垫）可以移动到菱形区域内的任何点，如图 1 所示。当腿没有通电时，腿的将在 a 点。当只激活腿的一侧时，它会向左或向右弯曲（分别为 b 或 d）。腿的两侧激活后，它将延伸到其高度（在点 c）。 Piezo LEGS 电机将有多个致动器腿一起工作。电机的运动将取决于输入的电波形信号。为了实现运动，两条腿（或更多条腿）被并行驱动。每个电机总共需要四个独立的控制信号。然而，每条腿都由两个电压控制。在图 2 中描绘了两种不同的波形。菱形是一种基本波形，它将使腿的以菱形图案移动。更高级的波形称为 Delta。 Delta 波形针对最平稳的行走进行了优化，高精度定位。

压电陶瓷电机驱动 MRI 手术机器人
治疗脑癌的外科医生面临一个难题：他们可通过核磁共振成像 (MRI) 捕捉肿瘤的超高分辨率图像，也可使用超精密手术器械切除肿瘤，但没法同时进行这两种操作。至少以前不能。目前，伍斯特理工学院的教授 Greg Fischer 正忙于开发一种用于 MRI 机器内部的手术机器人。该MR 引导手术机器人利用非磁性 的压电陶瓷电机进行所有运动轴，包括旋转关节和线性驱动。 机器人和 MR 兼容机械手需要非磁性电机进行肿瘤消融手术。

在实时反馈的引导下，该机器人可将高能间质聚焦超声探头精确定位在肿瘤上，为患者带来手术结果和理想的治疗效果。当然，制造可在由 MRI 设备产生的高磁场中工作的机器人并不容易，但借助复杂的控制工程和压电定位器，已建立一套有望改变 MRI 治疗可能性的系统。



此手术器械的设计过程充满挑战。系统需要精确和可重复，并具有超高分辨率。它们必须维持安静的电子环境。最重要的是，它们必须可靠。就 MRI 机器人而言，团队面临着另一个巨大挑战：系统需要在多特斯拉磁场中工作，并且要实现所有这些特性。



MRI 机器产生的强大磁场甚至对很小的铁磁物体（如螺丝钉）都会产生危害，更不用说永磁电机、齿轮箱和致动器等运动设备。很明显，MRI 机器人从一开始就必须基于非传统驱动。答案是压电装置。

压电陶瓷电机驱动高速自动对焦轴
压电陶瓷电机驱动高速自动对焦轴
需要高速自动对焦轴来跟踪小区地形。该运动决定了在数十纳米水平上连续移动的苛刻步长，以保持焦点。

压电陶瓷电机驱动数码显微镜
数码显微镜利用高性能XY载物台以高恒定速度或步进和重复进行动态扫描，以实现自动图像采集。精密载物台设计用于容纳多个样品，以进行透射或反射成像。


压电陶瓷电机驱动晶圆检测阶段
晶圆检测阶段


晶圆检测阶段提供 X 轴和 Y 轴行程，以支持直径为 450mm 的晶圆。载物台在静止时提供位置稳定性，无EMI，并内置保持和制动功能，用于接触式和非接触式测量。

压电陶瓷电机驱动载物台
电子束和离子束的载物台

光谱学载物台

电子束和离子束载物台

电子和离子束载物台

多轴载物台

无磁性、双轴旋转载物台




宇宙空间应用
低地球轨道应用的发展继续推动对地观测和宽带通信的运动需求。纳米运动已经开发了各种适合空间应用的运动模块和精密工作台，以满足这些应用的需求。这些模块和阶段，连同控制，额定能够承受发射的冲击/振动，承受低轨道卫星暴露的辐射水平，并在广泛的工作温度范围内运行数年。

对地观测卫星，运行在200-500公里的高度和大的热变化，利用纳米运动系统是为了便于捕捉清晰的图像。运动系统还可以实现额外的优点，如超分辨率、超光谱和其他扫描要求。

卫星与地面站之间的高频段通信需要精确的天线对准和前波校正。微型空间额定执行器为可调谐激光通信平台提供精确的镜面对准，产生微弧度定位和跟踪能力。

由于大多数卫星都有活动部件，最终的结果是产生了微振动。在太空中工作没有办法抑制振动，这种振动可以持续很长一段时间。最近的测试，测量和记录了纳米运动的各个阶段，揭示了与使用标准电机的系统相比，干扰低了几个数量级。压电陶瓷电机和工作台在没有齿轮的情况下，能够产生平滑的运动，没有微小的振动。

超声波驻波电机可提供无限的直线和旋转运动。驻波传输无声的运动，具有在许多具有挑战性的环境中发挥作用的能力，并达到的精度定位。有广泛的电机尺寸，允许操作在一个闭环伺服系统，驱动运动控制系统和一个家庭的小型，低功率电机，优化使用在光电应用。压电陶瓷电机技术支持在半导体、医疗和光电市场应用的运动要求。

如果您有关于特种应用的场景，可与我们联系以获得紧凑而精确的机动机械系统的软硬件供应。