Q14:ピエゾアクチュエータの発生力と発生変位

2020年12月21日

A14:ピエゾアクチュエータは発生変位が最大の時(最大電圧印加時)に変位をゼロ位置まで戻す力のことを
最大発生力(発生力)といいます。
つまり、「最大発生力はピエゾアクチュエータ両端を完全拘束して最大電圧印加した時に発生する力」となり、
最大発生力が発生している時に発生変位はありません。

ピエゾアクチュエータの発生力はアクチュエータの断面積により決まります。
例えば当社で取り扱っておりますピエゾアクチュエータAE0203D04DF(断面積:2×3mm)よりも
AE0505D08DF(断面積:5×5mm)の方が断面積が約4倍となり発生力も約4倍大きくなります。

「ばねなどの外部拘束物がある場合」
ばねなどの外部拘束物の剛性とピエゾアクチュエータの剛性により発生変位は減少する可能性があります。
例えば最大変位100μmのピエゾアクチュエータの剛性が10とした場合に外部拘束物のばね定数が10だった場合、
ばね定数がつり合い、変位が50μmに減少します。

下記図はピエゾアクチュエータ(最大変位20µm、剛性40N/µm)の発生力―発生変位特性を
印加電圧別にあらわしています。
破線は外部拘束物(ばね)の剛性を表しており、その交点は外部拘束物がある状態での発生力・発生変位をあらわします。
より高剛性の外部拘束物(傾斜の少ない破線)がある時には発生変位は減少し、発生力は大きくなります。

他にもピエゾアクチュエータ、ピエゾステージについて説明させていただいているQ&Aや技術資料がございますので、
ご興味がございましたらご覧ください。

【 Q14:ピエゾアクチュエータの発生力と発生変位】に関連があるQ&A
Q1:ピエゾアクチュエータを駆動するには?
Q2:オープンループ制御・クローズドループ制御とは?
Q5:オープンループとクローズドループでのヒステリシスの違い
Q6:オープンループとクローズドループでのクリープの違い
Q8:ピエゾアクチュエータの共振周波数について
Q9:ピエゾアクチュエータの発熱の問題について
Q12:ピエゾアクチュエータを選ぶのに必要な仕様条件
Q13:ピエゾアクチュエータの使用環境について
Q15:ピエゾアクチュエータ、ピエゾステージの位置決めの精度とは?
Q16:ピエゾアクチュエータの固定について
Q17:ピエゾアクチュエータ(ピエゾ素子)の駆動方法について
Q22:矩形波(step波形)での駆動の際の注意点
Q26:ピエゾアクチュエーターとは
Q28:ピエゾアクチュエータの種類

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