PILine®超聲波壓電電機

緊湊型驅動器,快速和自鎖

  • 直線和旋轉運動
  • 大緻無限的行程
  • 便捷的機械集成
  • 保持力達15N,保持轉矩達0.3Nm
  • 速度達500mm/s,分辨率達2nm

電機-主軸組合将電機的旋轉運動轉換成直線運動,但由于機械部件之間的空回,響應時間有所延遲。PILine®等驅動器則直接産生直線運動,穩定性更高,慣性更小。 PILine®驅動器沒有傳統旋轉電機/齒輪/主軸組合的機械複雜性,有利于節約成本,增強可靠性。這類零件可能很容易磨損,尤其是在小型化系統之中。


PILine®的工作原理

作為超聲波壓電電機不可或缺的一部分,壓電陶瓷促動器上被施加預應力,通過一個耦合元件抵住移動導向轉子。在100至200kHz的高頻交流電壓的作用下,壓電陶瓷促動器被激發産生超聲波振動。促動器的變形使耦合元件相對于轉子産生周期性的對角運動。建立的進給為幾納米每循環;高頻率帶來高速度。

引發旋轉運動

PILine®電機可以用以下兩種方式中的一種引發旋轉運動:模拟到直線運動;壓電陶瓷促動器單邊作用于一個環形轉子上,從而産生快速旋轉運動。産生的保持轉矩約為0.3Nm。

直徑為20mm或30mm的小型旋轉台采用環形促動器。該類驅動器可實現超兩轉每秒的高速度。保持轉矩約為30mNm。


PILine®壓電電機的特點

在壓電陶瓷促動器上施加預載抵住轉子可保證驅動器在不工作及斷電時保持自鎖,從而不消耗能量,不發熱,保持位置的機械穩定性。蓄電池驅動的或熱敏的低占空比的應用可得益于這些特點。

使用壽命和可靠性

壓電陶瓷促動器的運動是基于晶形效應,不會産生任何磨損,但是與轉子的耦合受摩擦作用的影響。不同操作模式下,可實現超2000km的行進距離或20000小時的平均故障間隔時間。

适用于各種應用的壓電電機

PI壓電電機原理上具有真空兼容性,可适用于強磁場下的操作。為此,驅動器也有多種特殊版本。

剖面高度小

PILine®驅動器較小的設計高度在定位系統中優勢明顯,如M-687顯微鏡十字工作台(高度為25mm):不帶主軸伺服或凸緣電動機的全扁平設計。

運用中的動态性

壓電陶瓷的直驅、穩健設計和快速響應時間可實現快速起停行為和數百毫米每秒的速度。

利用PILine®的緩慢行進

僅有部分顯微鏡應用需求更快的掃描速度或更大的處理能力,另一些則要求在較低的恒定速度下實現高分辨率的運動。 帶PILine®驅動器的平台可以配備PIOne傳感器,可實現幾納米範圍的分辨率。特殊的控制和調節過程則可在幾個編碼器計數每秒的範圍内提供恒定的速度。

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海報:PI壓電電機技術

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專利技術

在超聲波壓電電機(PILine®)技術領域,PI擁有以下專利或專利申請:

  • 德國
    DE102004024656A1、DE102004044184B4、DE102004059429B4、DE102005010073A1、DE102005039357B4、DE102005039358A1、DE102006041017B4、DE102008012992A1、DE102008023478A1、DE102008058484A1、DE102010022812A1、DE102010047280A1、DE102010055848、DE102011075985A1、DE102011082200A1、DE102011087542B3、DE102011087542B3、DE102011087801B4、DE102011108175、DE102012201863B3、DE19522072C1、DE19938954A1
  • 歐洲
    EP0789937B1 EP1210759B1, EP1267425B1, EP1581992B1, EP1656705B1, EP1747594B1, EP1812975B1, EP1861740B1, EP1915787B2, EP1938397B1, EP2095441B1, EP2130236B1, EP2153476B1, EP2164120B1, EP2258004B1, EP2608286A2
  • 美國
    US2010/0013353A1, US5872418A, US6765335B2, US6806620B1, US6806620B1, US7218031B2, US7598656B2, US7737605B2, US7795782B2, US7834518B2, US7973451B2, US8253304B2, US8344592B2, US8482185B2 
  • 日本
    JP2011514131, JP2011522506, JP3804973B2, JP4377956, JP4435695, JP4477069, JP4598128, JP4617359, JP4620115, JP4648391, JP4860862, JP4914895, JP2013539346 
  • 中國
    ZL200380108542.0, ZL200580015994.3, ZL200580029560.9, ZL200580036995.6, ZL200680007223.4, ZL200680030007.1, ZL200680042853.5
  • 國際專利申請
    WO2009059939A2, WO2010121594A1, WO2012048691A2, WO2012113394A1, WO2012155903A1, WO2013034146A3, WO2013117189A2
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