双压电晶片型振动子是将两片压电元件接合一起,在长度方向上一片伸长而另一片收缩的挠性振动子。挠力由交流电场输出产生,由于具有可听声音范围的固有振动而多用于高灵敏度音响传感器或开关驱动的动作装置。
主要应用例子:
- 微量泵
- 骨传导传声器
- 声和振动拾取
- 插板阀控制
- ON-OFF振动开关
- 各种驱动器设备
基本结构
双压电晶片型振动子因布线方法不同,可分为系列类型和并联类型。作为促动器使用的大多为并联类型。促动器的课题在于低电压下如何获得大的位移,促动器的位移量与压电元件的单位厚度施加的电压成正比,因此,电压及尺寸相同时,内部电场大的并联类型能够获得更大的位移。
此外,系列类型与并联类型相比,输出电压及内部阻抗都大,输出电压变成2倍,内部阻抗变成4倍,因此,被用于信号细微的高灵敏度传感装置。
最大制作范围
SIM材料(弹性加固板)的标准厚度ts是0.05mm、0.1mm。
一端固定时自由长度ℓ的标准是全长ℓ0的约85%。
长度ℓ0、宽度w、厚度t的可制作范围,如下图所示。
双压电晶片型促动器与层压型相比,产生的力小但位移量大,因此适合于小型微动促动器。
此外,双压电晶片型促动器电气性及机械性正负对称,施加电压产生的位移及产生的力也将绘制出后述的对称迟滞曲线。
双压电晶片型元件的关系式
并联类型双压电晶片振动子一端固定使用时的位移u0、最大产生的力Fb、柔量sn、及共振频率frm的关系如下列公式所示。
典型特性示例
位移uo比于施加的电压V,正比于长度lo的平方。产生的力F是正比于所施加的电压V,成比例的宽度W。在室温下的最大电压Vmax,可使用在以下范围内。
Vmax=Er.t-t2/2 〔V〕
由于材料耐用电场Er的例子。
C-6 材: 400 〔V/mm〕
C-82 材: 300 〔V/mm〕
C-91 材: 250 〔V/mm〕
促动器在空载位移量一半的uo/2点上时能量达到最大。如果在其附近驱动负载,可实现效率最高的使用方法。促动器的能量取决于施加电压v和促动器的宽度w,如提高施加电压,则能量增大,但会受限于压电体的材质。
日本富士压电陶瓷元件定制的常见问答
Q:日本富士陶瓷可以提供压电陶瓷元件的非标定制吗?
A:当然可以,日本富士陶瓷从公司成立的1975年直到现在,一直都提供压电陶瓷元件的非标定制。
Q:非标定制有无数量上的限制?
A:没有最小数量的限制,您如果只需要一片,富士陶瓷也可为您定制。但是数量越多价格越低,因为1片和1000片的生产工艺流程是一模一样的。
Q:可否告诉我压电陶瓷片的大概价格?
A:很抱歉,对于非标产品我们无法给出估价。您需要提交详细的产品需求信息,然后富士会在一周内给您核算出价格,核算和生产以及测试均在日本本土进行。
Q:我拿到了日方核算出来的价格单,但是比国产的贵很多。
A:是的,当您的数量较少时,价格会比国产的陶瓷片贵很多,但是当数量较大时,价格基本与国产接近。而且您还需要做质量上的比较,而不要只是关注价格。
Q:富士可以定制PZT-5材料的压电陶瓷片么?
A:很抱歉,PZT-5是国内的压电陶瓷材料编号,而富士有以下三十多种材料,我们不知道PZT-5对应的富士材料编号是哪种。您可以参阅《压电陶瓷材料特性一览表》来按照富士的材料编号来选择。
C-13 C-2 C-21 C-22 C-23 C-3 C-4
C-201 C-202 C-203 C-203P C-204 C-205 C-213
C-5 C-6 C-6H C-62 C-63 C-64 C-601
C-7 C-8 C-82 C-83H C-9 C-91 C-91H C-92 C-92H
Q:非标定制需要提供哪些信息,需要给出哪些参数?
A:根据富士的要求,您需要提供公司名称和网址,同时需要提供如下参数:
1、形状尺寸当对尺寸精度有严格要求时,请告知公差,形状复杂的最好能提供图纸说明;
2、频率,有时厚度会决定频率;
3、材料代号,请参阅《压电陶瓷材料特性一览表》;
(如果您对该表中的数据无法理解时,请告诉我们您的详细的用途和用法,我们将为您选择合适的材料)
4、两个电极是分别在两个面还是在同一面,即是Both side还是Feed back;
5、数量,包括测试需要的数量和预期将来的批量,批量在很大程度上决定了产品的价格。
6、其他您特别重视并加以标注的参数。
以上信息务必准确,不要使用“大小高低粗细轻重”等之类模糊不清的词汇,以便减少反复确认的时间。
Q:压电陶瓷片非标定制的交货期是多少?
A:富士陶瓷实行的是零库存按单生产制度,交货期如无特别说明一般是6~8周。
Q:你们公司可否有类似我的需求的样片?可否免费提供几片?
A:富士陶瓷实行的是零库存按单生产制度,我们一般不留存样片。而且富士如果为您定制了A型的压电陶瓷片,之后将不再为其他厂家主动提供A型的样片,除非其他厂家能提供出和A型一模一样的参数要求。这样极大的保护了您的设计思想和知识产权。样片需要付费购买。
Q:富士陶瓷在中国可否有过成功的压电陶瓷定制的例子?
A:有的,目前富士陶瓷在中国已经为长春一汽、摩托罗拉、西门子、欧姆龙等大型企业批量提供过压电陶瓷的定制。
Q:我曾经在其他厂家定制过压电陶瓷,但每一批次的产品参数都有较大的差别,请问富士的陶瓷片各个批次的产品是否有类似的现象?
A:富士陶瓷可以确保每一批次的产品没有差别或者差别控制在约定的范围内。这就是产品质量一致性的区别,所以定制时不要仅仅比较价格,还要看到产品一致性和稳定性以及可靠性。据用户反馈,富士的陶瓷片在一致性、温度稳定性、可靠性上都有明显的优势。