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南京然創精密機械有限公司

Nan Jing Ran Chuang Precision Machinery Co.,Ltd

壓電技術及其在氣動領域中的應用

2016年09月09日

壓電技術及其在氣動領域中的應用

氣動技術很重要的一個發展方向是:節能、低功耗、小型化、精密化、高速化及長壽命。為了使氣動元件或控制系統實現以上的目標,很多研究機構和公司從不同的方面進行著努力。比如對傳統氣動閥進行結構上的革新,或提高其配件的性能指標,及引進新的材料和技術等。

BOSCH自動化有限公司    劉濤      博士

一、引言
       氣動技術很重要的一個發展方向是:節能、低功耗、小型化、精密化、高速化及長壽命。為了使氣動元件或控制系統實現以上的目標,很多研究機構和公司從不同的方面進行著努力。比如對傳統氣動閥進行結構上的革新,或提高其配件的性能指標,及引進新的材料和技術等。
       傳統的氣動換向閥中大量使用了電磁鐵作為電-機械轉換級,其把電控制信號轉換為機械的位移,推動閥芯,實現氣路的切換或氣體壓力、流量的比例控制。作為電-機械轉換級的電磁鐵有價格低廉,操作使用方便等優點;但其也有很多缺點:如功耗大、響應速度不夠快、存在發熱及有電磁干擾等。
       把壓電材料的電-機械轉換特性引入到氣動閥中,作為氣動閥的電-機械轉換級,這是一項不同于傳統氣動閥的全新技術。采用了壓電技術的氣動閥在性能上有著傳統氣動閥無可比擬的優勢。本文對壓電技術作了簡要介紹,并討論了壓電技術在氣動閥中應用的方法,最后介紹了采用壓電技術的氣動閥的性能特點及其典型應用。

二、壓電效應簡介
       對于晶體構造中不存在對稱中心的異極晶體,加在晶體上的張緊力、壓應力或切應力,除了產生相應的變形外,還將在晶體中誘發出介電極化或電場。這一現象被稱為正壓電效應;反之,若在這種晶體上加上電場,從而使該晶體產生電極化,則晶體也將同時出現應變或應力,這就是逆壓電效應。兩者通稱為壓電效應。1880 年居里兄弟發現了電氣石的壓電效應,從此開始了壓電學的歷史。
       壓電式氣動換向閥即是利用壓電逆效應而研制的。

三、壓電技術在氣動閥中的應用
      1、微型直動式換向閥
       利用壓電材料在電場作用下的變形,來實現氣動閥閥口的開啟和關閉,這樣就可以做成微型直動式換向閥。如下圖所示的微型二位三通換向閥,1 口為進氣口,2 口為輸出氣口,3口為排氣口,閥中間的彎曲部件為壓電材料組成的壓電片。當沒有外加電場作用時,閥處于圖1 狀態:進氣口關閉,輸出氣口2 經排氣口3 通大氣。當在壓電閥片上外加控制電場后,壓電閥片產生變形上翹,上翹的壓電閥片關閉了排氣口3,同時進氣口1 和輸出氣口2 連通。這樣就完全實現了傳統二位三通電磁換向閥的功能。


來源:南京然創精密機械有限公司
南京然創精密機械有限公司
劉濤
經營模式 :
生產廠家
所在地區 :
江蘇省 南京市 六合區 葛塘中山科技園A7幢302室

公司簡介

南京然創精密機械有限公司是壓電驅動控制器、壓電驅動元件、壓電送料器、壓電泵、自動化生產設備等產品專業生產加工的公司,擁有完整、科學的質量管理體系。公司是由國內知名壓電控制及驅動領域專家吉林大學博士生導師楊志剛教授創立,公司現有12人規模的開發團隊均為碩士研究生及以上學歷,其中博士五名,分屬機械、電子、通訊工程專業。主要研究領域為壓電泵、壓電振動給料器、壓電精密定位器、超聲懸浮軸承及壓電能量收集裝置等,多次承擔國家863與自然科學基金項目,是國內最專業的壓電驅動器研究中心之一。
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