压电陶瓷功率散热及使用注意事项

这一篇介绍压电陶瓷动态操作中需要注意的问题，以及压电陶瓷的功率散热。

机械方面

高频率的机械循环对整个压电机械系统的耐久性产生一定的影响（如材料疲劳等）。为增加整个压电机械结构的可靠性，我们必须要有一个与压电特性匹配的设计原则，在长期的使用过程中必须遵守这个原则，否则将导致陶瓷或整个结构的损坏。

压电陶瓷使用注意事项

电气方面

压电致动器动态使用的功率 P，可以用下面公式来表示：

P≈Upp2 f C

Upp：压电致动器的最大驱动电压（单位：伏）；

f：压电致动器的工作频率（单位：赫兹）；

C：压电致动器的电容量（单位：法拉）。

散热方面

在压电陶瓷的动态循环过程中，由于压电陶瓷的内部结构的“内耗”将会产生热量，也就是电能除了转化为机械能以外，还有一部分转化为热能。这种机械损失是相当复杂的，但是我们可以知道产生的热量一定程度上是取决于系统的工作条件。

由于陶瓷的内部结构是不能移动的，陶瓷中不存在“结构性摩擦”，因此陶瓷内部的阻碍的损耗是相当低的。另外在极低的温度条件下工作时，损耗几乎完全消失，此时压电陶瓷的铁电性将导致本身的电容、应变和损耗大大的降低。因此能量的损耗和热效应也就不用被考虑了。

陶瓷的温度是由产生的热量与散热控制的平衡。

一般应用于精密定位的陶瓷系统是不包括系统散热的，陶瓷发热到一定极限之前可以短期循环工作，温度过高会使陶瓷的性能和可靠性降低。对于封装陶瓷，对于长时间功率操作，可选择散热处理，也可以选择具有更宽操作范围适合的陶瓷材料。

高压陶瓷动态循环的热图像

芯明天高动态压电陶瓷促动器

大功率铜壳压电陶瓷促动器

芯明天所有封装式压电陶瓷促动器均可采用铜质外壳，增强热量导出能力，使得工作功率可高达15W。

风冷散热压电陶瓷促动器

可在芯明天封装式压电陶瓷促动器的壳体结构上预留风冷散热孔，孔的大小与位置均可定制，适用于采用风冷进行散热的应用，也可定制适用于油冷型应用的结构。

此外，芯明天也提供高温应用的压电陶瓷叠堆，工作温度可高达200℃。

责任编辑：gt