圧電セラミック結晶の弾性・誘電特性の応用

    圧電セラミック結晶の弾性・誘電特性の応用     

  圧電セラミックは、機械エネルギーと電気エネルギーを変換できる情報機能 PZT セラミック材料の一種です。に加えて 圧電セラミックリング結晶の 特性に加えて、圧電セラミックチップは誘電特性と弾性も備えており、医療画像、音響センサー、音響トランスデューサー、超音波モーターなどの分野で広く使用されています。圧電セラミックは、機械的応力の作用下でその材料から作られます。これにより、内部の正と負の電荷中心の相対的な変位と分極が引き起こされ、材料の両端​​の表面に反対符号の束縛電荷、つまり圧電効果が引き起こされます。圧電セラミックチップは主に、超音波トランスデューサー、水中音響トランスデューサー、電気音響トランスデューサー、セラミックフィルター、圧電セラミックチップ変圧器、セラミック周波数弁別器、高電圧発生器、赤外線検出器、表面弾性波装置、電気光学装置、点火装置、圧電ジャイロスコープなどの製造に使用され、ハイテク分野で使用されるだけでなく、日常生活において人々により多くのサービスを提供し、人々のより良い生活の創造に努めています。    

   
     充填PST 1000/35/200 vs45の最大変位は260μm、圧電セラミックの剛性は150n/μm、外部機構の剛性は70n/μMです。上記計算式により発生する変位は177μMです。このとき、圧電セラミックスの外部機構の実効推力は、 12450n.外部機構の剛性が500N/μmの場合、発生する変位は60μm、有効推力は30000nとなります。  

    
      外部負荷により機械力が変化すると、圧電セラミックスが発生する推力は圧電セラミックスの伸びに依存します。次の図は、将来のコアとなる圧電セラミックス PST 150 / 5x5 / 20 および PST 150 / 7x7 / 20 の変位と推力の値に基づいています。異なる機構剛性の下で 2 つの圧電セラミックスによって生成される推力と変位の形状変数を大まかに推定できます。         

   横軸は最大推力を表します。 圧電超音波トランスデューサにおいて、縦軸は無負荷時の圧電セラミックスの変位を表し、スメックは外部機構の剛性曲線を表します。外部機構の剛性曲線と推力変位曲線の交点が、圧電セラミックスが外部機構に抵抗するときの性能パラメータとなります。      

      外部機構の剛性と機構の剛性が同じ場合 pztパウダーピエゾセラミックの採用により、変位・推力はZui大変位・Zui大推力の半分となります。 Zuiは圧電セラミックのエネルギー効率を最大限に活用しています。       

 
外部負荷の剛性がPST 150/5x5/20と同じ場合、圧電セラミックは最大変位10μm、最大出力800nを出力できます。    

     
   同じ外部機械構造でも、PST 150 / 7x7 / 20 の方が剛性が高いため、Zui はより大きな変位を出力でき、大きな駆動電圧でも出力できます。