压电叠层执行器

APC国际有限公司提供多种规格的压电叠堆执行器，这些执行器在尺寸、行程、作用力以及功率等方面都有不同的选择，能够满足几乎所有的需求。

• 高负载——高达10,000牛顿
• 位移量很大——可达压电叠层高度的0.15-0.20%
• 体积小
• 裸式压电堆/封装式压电堆
• 机械预应力/无预应力
• 共烧式（最大150伏）
• 离散式电堆（最高电压为150伏/500伏/1000伏）
• 有基本型（平面端面）和球形端面两种类型可供选择。
• 高动态驱动器
• 大规模生产能力
• 定制设计与工程服务可提供服务
• 有放大器、电子开关以及其他辅助设备可供使用。
• 具有竞争力的定价
• 快速配送

离散式堆叠结构能够提供最丰富的陶瓷材料选择，还能让陶瓷元件的形状更具灵活性，同时更便于控制高频工作时产生的热量。不过，要使这些执行器正常工作，通常需要500伏至1000伏的电压。

共烧式执行器所需的驱动电压要低得多，仅为100伏至150伏。不过，大多数共烧式结构都是用居里点较低的陶瓷材料制成的，因此无法承受较高的电压输入。

无论采用哪种结构，这些陶瓷元件都可以直接涂上绝缘材料，形成简单的结构；或者将其封装在不锈钢或其他材质的壳体中，以此保护其免受机械损伤和环境因素的影响，同时还能施加机械预应力。壳体与预应力机制共同作用，将剪切力引导至预应力作用点上。

堆叠式执行器的机械位移（行程）与元件堆叠的高度成正比；而阻挡力则与该堆叠结构的横截面积成正比。

根据所使用的陶瓷材料不同，其最大应变值（即行程/堆叠高度的比例）可达堆叠高度的0.15-0.20%。当多个执行器串联使用时，其行程值是相加的。如果让高度为h的执行器以一半的应变率工作，而让高度为h/2的执行器以全应变率工作，那么能耗可以降低50%。对于某种特定的陶瓷材料而言，无论它是用于共同烧结而成的执行器中，还是单独堆叠而成的执行器中，其应变值及其他性能都保持不变。

在选择推杆式执行器时，应力不应是唯一的考虑因素。对于特定的应用场景而言，合适的陶瓷材料才能在机电性能方面实现最佳平衡——包括低功耗、少量热量产生，以及与预期工作环境（温度、湿度等）的兼容性。由于压电材料的电荷常数通常会随着温度或电场强度的升高而增加，因此执行器的动作幅度或作用力可能会超出预期值。执行器的安装方式以及预加应力也会进一步加剧这一问题。因此，判断执行器性能最可靠的方法，就是在预期工作条件下进行测试。选择像APC International这样的专业供应商非常重要，他们能够帮助为特定任务挑选或设计出具有最佳性能的执行器。

堆叠式执行器基础

压电材料是一种在发生变形时会产生电荷的材料；反之，当其带有电荷时也会发生变形。后者属于逆压电效应，正是这种效应使得压电材料能够被用来驱动各种装置。

执行器本质上是一种电机，或者说是一种能够产生运动的装置，其运动通常是线性的，且运动范围也是有限的。当施加电场时，压电执行器会产生线性位移，而这种位移能够产生力，因此该执行器能够做功。所能产生的力大小取决于执行器的横截面积。

压电元件能够产生的位移量，等于所施加的电压与d33值或压电系数的乘积。这个d33值是衡量压电材料性能的重要指标，它反映了该材料将电能转换为机械能的效率。需要注意的是，这种位移量与压电元件的尺寸无关。因此，当将多个压电元件堆叠在一起时，其产生的位移量会呈倍数增长。不过，所能施加的电压则取决于材料的性质以及每个元件的厚度。在相同的电压作用下，2个压电元件堆叠在一起时产生的位移量将是单个元件的两倍；3个压电元件堆叠在一起时产生的位移量则是单个元件的三倍，以此类推。这也就是多层驱动器的原理所在。

多层驱动器实际上是由多层压电材料共同作用而成的。有工作电压较低的驱动器，其工作电压通常在200伏左右；也有工作电压较高的驱动器，其工作电压可达到1000伏。

低压执行器是一种共烧式多层执行器。其结构由非常薄的陶瓷层构成，这些陶瓷层是通过将陶瓷/有机浆料浇铸成带状后经过干燥处理，再涂上薄层的贵金属电极——通常是银钯电极而形成的。之后，这些电极带会被堆叠、层压，然后经过烧结处理，从而形成致密的陶瓷/电极复合体。烧结后的复合体会被切割成合适的尺寸，以便露出电极，随后进行电气连接处理。此外，还会通过施加直流电场来激活压电材料，同时还会在表面涂上保护性绝缘涂层。

高压执行器是由多个烧结而成的陶瓷圆盘、环或板构成的，这些陶瓷元件之间则夹有薄的金属电极。这些部件通过高质量的粘合剂固定在一起。这类执行器通常被装在金属外壳中，并且还会施加适当的预应力。此外，这类执行器还可以采用专门设计的外壳来有效散发热量；同时，对于压电式执行器来说，还具备位置检测的功能。

压电执行器的移动距离约为百微米，能够承受7 kN/cm2的负载。因此，必须了解压电执行器的优势，才能确定在特定应用中它是否比传统电机更适合作为选择方案。

压电电机相比传统电机的优势在于：响应速度快且无延迟、加速度极高、产生的功率非常大、结构紧凑、机械功率密度高；仅在运动时才会消耗能量，可在真空及低温环境中工作；没有旋转部件，也不会受到磁场的影响。

在安装压电执行器时必须格外小心，要确保作用在执行器上的应力均为轴向应力，且属于纯压缩应力。可以通过设计不同的端盖来确保对执行器施加适当的载荷。

压电执行器的应用领域包括用于通信的光纤调制、精密定位装置、比例阀、电气开关、微型泵、喷墨打印机以及防振动装置。

APC提供多种压电执行器电源/放大器，用于在您的机电系统中驱动这些压电执行器。

低压压电叠层执行器（最高150伏）

美国APC International超声波空气换能器模块10-3210 40 kHz声纳测距模块（50-1500厘米）

美国APC International压电放大器 模拟放大器 SVR，SVR 150/1，SVR 150/3