压电电机提高设备性能的11种方法

高精度和其他坚固耐用的设备，如用于医疗相关应用的设备，可以通过使用压电电机而不是许多电磁电机来制造更小、更精确、更轻、更容易控制的设备。以下是在应用中考虑压电电机的十个原因，以及许多运动系统或产品设计师可能没有考虑到的另一点。

1.更高的力生成支持小型化压电马达更适合小型化。它们可以很容易地比电磁马达做得更小、更紧凑，但它们的尺寸提供了更大的力量。

电磁式电动机的效率随着其体积的减小和更多的电能转化为热能而下降。使用压电马达，效率几乎保持不变。在体积和重量相同的情况下，压电电机存储的能量密度是电磁电机的十倍。最先进的压电电机被配置成比火柴盒还小的极其紧凑、高速的微定位平台——最小的压电电机驱动平台目前被用于手机相机的自动对焦设备。由于压电电机每个电机尺寸提供更高的力，这使得设备和仪器(包括医疗设备)可以缩小尺寸，同时保持或提高性能。

2.提高定位精度压电电机的直接驱动原理消除了在传统电磁电机中经常发现的补充传动或齿轮系的需要。这避免了限制精确跟踪的通常的反弹效应，这在电磁伺服电机的定位精度中造成了严重的降低。将经典电机的旋转运动转换为直线运动所需的机械耦合元件是不必要的。压电电机固有的稳态自锁特性消除了电磁电机固有的伺服抖动。即使断电，压电电机也可以被设计成保持纳米精度的位置。

3.更快的加速度压电器件可以在微秒内做出反应。可以获得超过10,000 g的加速速率(响应时间为0.01毫秒)。

4.无磁场压电电机不产生电磁干扰，也不受电磁干扰的影响，消除了对磁屏蔽的需要，有利于医学和生物技术的应用。这一特性对于在强磁场中使用的电机尤其重要，例如MRI设备，其中小型压电电机用于MRI监测的显微手术，大型压电电机用于旋转患者和设备。传统电子马达中的磁场和金属元件使得机动医疗设备无法在核磁共振成像设备中发挥作用。

5.无需维护或润滑，无菌启用:压电运动依赖于晶体效应，不涉及齿轮或轴承等旋转部件，因此压电电机无需维护，无需润滑。它们可以在高温下消毒，这在医疗应用中是一个显著的优势。

6.降低功耗静态运行时，即使长时间负载较重，也几乎不耗电。此外，由于压电电机的效率不会因小型化而降低，因此它们在低于30w的功率范围内有效。这使得压电电机在电池供电、便携式和可穿戴医疗设备中具有吸引力，因为它们可以将电池的寿命延长10倍。

7.不产生热量:在静止状态下，压电电机不产生热量。压电电机还消除了伺服抖动和相关的热量产生，这是一些电磁电机的不良特征。

8.Vacuum-compatible压电电机原则上是真空兼容的，这是许多医疗行业应用的要求。

9.可在低温下操作压电电机即使在接近零开尔文的温度下也能继续工作，这使得它们适合在极冷的环境中工作，例如在医学实验室的储存设施和低温研究中。

10.不燃烧的压电电机不易燃，在输出端过载或短路的情况下更安全，这对于便携式和可穿戴医疗设备来说是一个相当大的优势。

动作系统设计师可能没有考虑到的另一点是……

11.发电压电装置可用于收集能量，例如利用人的动作为小型医疗或电子设备供电，如起搏器或健康监测器。

Physik Instrumente L.P. (PI)为光子学、纳米技术、半导体和生命科学应用提供纳米定位、线性执行器和精密运动控制设备;www.pi-usa.us．Jim McMahon为Zebra Communications撰写有关仪器技术的文章;jim.mcmahon@zebracom.net．马克·t·霍斯克编辑，控制工程，www.globalelove.com。

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机械控制通讯，控制工程．

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