積層圧電アクチュエータ(NECトーキン製)

圧電セラミック素子には多成分固溶体セラミックスを使いており、圧電縦効果を利用して電気エネルギーを変位や力などの機械的エネルギーにか変換するセラミック素子です。
この樹脂外装型シリーズは各種装置の精密微細位置決め機構や駆動源をはじめとして各種用途に使用されています。
基本情報は以下に記載されており、ご参考までNECトーキン社のカタログを添付します。

特徴

NECトーキン製積層圧電アクチュエータ内部構造図

NECトーキン製積層圧電アクチュエータ内部構造図

●高速応答(圧電素子単体の場合外部機構接続の場合:何れも共振周波数の1/3)

●電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効高(約60%)

●単位体積当りの発生機械エネルギー大(1cm3 当り約20mJ)

●大きな発生力(断面積1cm2 当り約3500N)

●変位拡大機構のエネルギー源として最適

●高い位置決め分解能を持つ

●駆動電圧が低く使い易い

用途

精密微細位置決め、 光学装置のオートフォーカス、 ポンプ、 バルブ、 加震、 制震、 荷重センサー、 DSC手ぶれ防止、 ミラー・ プリズム等光学系位置制御、 マニピュレーター、 モーター、 プリンター など。

標準品一覧

製品名 印加電圧150V (最大値) 印加電圧100V (推奨値) 共振
周波数
(kHz)
静電
容量
(μF)
**  
絶縁
抵抗
(MΩ)
価格
(円)***  
発生変位
(μm)
発生力
(N)*
発生エネ
ルギー
(mJ)*
発生変位
(μm)
発生力
(N)*
発生エネ
ルギー
 (mJ)*
AE0203D04DF 4.6±1.5 237 0.55 3.0±1.5 155 0.23 261 0.09 100 5,700
AE0203D08DF 9.1±1.5 235 1.07 6.1±1.5 157 0.48 138 0.18 50 6,400
AE0203D16DF 17.4±2.0 224 1.95 11.6±2.0 150 0.87 69 0.35 10 7,600
AE0203D44H40DF 42.0±6.6 271 5.69 28.0±6.6 181 2.53 34 0.82 5 14,200
AE0505D08DF 9.1±1.5 978 4.45 6.1±1.5 656 2.00 138 0.75 50 11,400
AE0505D16DF 17.4±2.0 935 8.14 11.6±2.0 624 3.62 69 1.4 10 14,250
AE0505D44H40DF 42.0±6.6 1129 23.7 28.0±6.6 753 10.5 34 3.4 5 26,400
AE1010D16DF 18.4±3.5 3956 36.4 12.3±3.5 2645 16.3 69 5.4 5 39,000
AE1010D44H40DF 42.0±6.6 4515 94.8 28.0±6.6 3010 42.1 34 13.6 2 89,500
AE1414D16DF 18.4±3.5 7754 71.3 12.3±3.5 5183 31.9 69 10.8 2 150,000
AE2525D15DF 15.6±2.0 21000 163.5 10.1±2.0 13600 68.5 69 30.5 0.4 112,500
AE1020D44H40DF 42.0±6.6 9030 189.6 28.0±6.6 6020 84.2 34 27.2 - 168,000
AH10x12.5D50H40DF 48.5±6.6 6517 158.0 32.3±6.6 4345 70.2 34 27.0 - 192,000

注:*は発生変位およびヤング率(4.4 X 1010 N/m2)を基にした弊社計算値
  **静電容量許容差: +/- 20% <条件: f=1kHz, V=1Vms (<10μF); f=120Hz, V=1Vms (>10 μF)>
  ***送料別の単価。尚、1回の注文が50単位以上の場合価格の相談可。

寸法

外形寸法

外形寸法

線経

線経

単位:mm

  H W1 W2 W3 T1 T2 L Φd φD
AE0203D04DF 5±0.1 3±0.1 3.4Max 5.5Max 2±0.1 2.4Max 100 0.3 0.5
AE0203D08DF 10±0.1
AE0203D16DF 20±0.1
AE0203D44H40DF 40±0.1
AE0505D08DF 10±0.1 5±0.1 5.4Max 7.5Max 5±0.1 5.4Max
AE0505D16DF 20±0.1 0.5 0.8
AE0505D44H40DF 40±0.1
AE1010D16DF 20±0.1 10±0.1 10.4Max 12.5Max 10±0.1 10.4Max
AE1010D44H40DF 40±0.1
AE1414D16DF 20±0.1 14.2±0.1 14.6Max 16.7Max 14.2±0.1 14.6Max
AE2525D15DF 20±0.1 25.1±0.1 25.5Max 27.6Max 25.1±0.1 25.5Max
AE1020D44H40DF 40±0.1 20±0.1 20.4Max 22.5Max 10±0.1 10.4Max
AH10x12.5D50H40DF 40±0.1 12.5±0.1 12.9Max 15.0Max 10±0.1 10.4Max

性能

項目 規格 条件
使用温度範囲 -25 to +85℃ 直流電圧印加時:周囲温度
交流電圧駆動時:周囲温度+発熱温度
推奨製品保管温湿度 -5 to +40℃ / 40%R.H以下 室温の保管が望ましい。
製品結露なきこと.
誘電正接 5%以下  
引っ張り強度 発生力の1/10  
温度サイクル試験 変位値:初期値±20%
静電容量:初期値±30%
誘電正接 : 初期定格値以下
絶縁抵抗:1MΩ以上
外観: 著しく異常のないこと
室温(3分)
–25℃(30分)
室温(3分)
+85℃(30分)
以上で1サイクルを 10 サイクル繰り返し

 

特性データ(NEC TOKIN積層圧電アクチュエータカタログより抜粋)

特性データ1

特性データ2

特性データ3

特性データ4

信頼性について

積層圧電アクチュエータの主な故障モードは、絶縁性低下によるショートモードです。印加電圧ならびに環境温度に加え、湿度の影 響を大きく受けることが確認されています。
NEC トーキン社の積層圧電アクチュエータの信頼性をMTTF[mean time to failure=故障に至る平均時間]という指標にて表している。現時点で得られているデータと考え方を記述するにとどめます。

DC 直流電圧印加
加速された条件下で観測されたMTTFsを基準値とし、以下の(1)式を用いて実使用環境下でのMTTFrを推定します。

信頼性について

パルス電圧印加
パルス駆動しますと、セラミックの誘電損失により発熱し温度上昇します。そのため、湿度の影響を受けにくく なり寿命が大幅に伸びることが確認されています。
この効果は、素子形状、パルス波形、周波数により左右されますので、 現時点では、直流電圧印加の場合のように数式により算出することはできません。
NECトーキンのAE0203D08の場合、0〜150Vの矩形波を500Hzで印加した場合、500時間後(9億回相当)においても故障が発生 しなかったという結果が得られております。
注:素子の固定方法や電圧の立ち上がり速度によるリンギング現象によって物理的な破損を生じる場合があります。

使用ガイド

●信頼性の低下を防ぐため、素手での扱い及び振動のあるところでの保管を控え、常温(-5 to +40℃)且つ乾燥した環境 (40% RH以下)保管 が望ましいです。

●素子の変位発生軸と取り付け面が垂直になるよう取り付けてください。

●本製品に曲げ、ねじり、引っ張り力が加わらない様ご注意ください。
参考:ねじり、引っ張り力の許容範囲の目安

  参考値 備考
ねじり力 3 X 10-1N.m以下 発生力(圧縮抗力)
800 N品の場合
引っ張り力 50N以下

●100℃以上の高温環境下に置かれた場合、または、長期保管後(3ヶ月以上)のご使用の際は、使用前に再分極処理を行って ください。分極方法は下記の回路図および条件を参照ください。

●接着剤としてエポキシ系樹脂がご使用いただけます。発生力、発生変位を減衰させないため、剛性が高く接着層が極力薄くなるタイプのものをお選びください。また、接着剤は圧電アクチュエータ側面にはみ出さないようにしてください。

●熱硬化タイプの接着剤をお使いの場合は、硬化後、再分極処理(上図を参照)を行ってください。

接続と注意事項

接続 :
赤色のリード線を駆動電源の正極(+)側に接続してご使用ください。また、逆電圧がかからないようご使用ください。

注意事項 :
基本的には、目的とする変位、発生力をコントロールするのは電圧ですが、
・駆動にあたっては、素子自身の持つヒステリシ ス特性や共振によるリンギング現象について考慮する必要があります。
・パルス駆動をする場合は以上のほかに、誘電 損失による発熱、容量成分による充放電電流、さらに、電源出力インピーダンスについても十分配慮する必要があります。

荷重と発生力の関係

静荷重時:圧電アクチュエータが変位したとき、荷重が変化しない。

静荷重時:圧電アクチュエータが変位したとき、荷重が変化しない。

変動荷重時:圧電素子の変位によりバネの反力が生じて荷重が変化する。

変動荷重時:圧電素子の変位によりバネの反力が生じて荷重が変化する。

お問い合わせ

お見積もりやご注文・ご不明な点がございましたら、下記へのご連絡をお待ちしております。

Eメール: info@mechano-transformer.com
電話番号: +81-3 5835 0108
ファックス: +81-3 5835 0109

 

 

積層圧電アクチュエータ(株式会社タイセー製)

特徴

●サイズ:サイズの変更に柔軟な全面電極構造を採用カスタム仕様にも対応します。

●低消費電力:独自の材料技術により漏れ電流が少ない性能を実現電磁式に比べ低消費電力です。

●高出力:圧電特性の大きい材料を自社開発大きな変位特性を得ることが出来ます。

標準品一覧

単位:mm

製品名 印加電圧
(最大値)
共振
周波数
(kHz)
静電
容量
(μF)
Height
(H±0.1)
圧電素子寸法 製品寸法 価格
(円)**
発生変位
(μm)
発生力
(N)*
発生エネルギー
(mJ)*
W1±0.1 T1±0.1 W2 T2 W3
TAK020205 5 156 0.39 232 0.1 5.5 2 2 3.5Max 3.5Max 5Max

7,500

TAK020210 10 172 0.86 127 0.2 10

9,000

TAK03503505 5 479 1.20 232 0.2 5.5 3.5 3.5 5Max 5Max 6.5Max

9,000

TAK03503510 10 527 2.63 127 0.5 10

10,500

TAK03503520 22 579 6.37 67 1.0 20

15,000

TAK050505 5 977 2.44 132 0.5 5.5 5 5 6.5Max 6.5Max 8Max

10,500

TAK050510 10 1075 5.38 127 1.0 10

13,500

TAK050520 22 1183 13 67 2.2 20

21,000

TAK050530 33 1183 20 44 3.3 30

27,000

TAK050540 44 1183 26 33 4.5 40

36,000

TAK050550 55 1183 33 27 5.6 50

55,500

TAK070705 5 1915 5 232 1.0 5.5 7 7 8.5Max 8.5Max 10Max

12,000

TAK070710 10 2107 11 127 2.0 10

16,500

TAK070720 22 2318 25 67 4.4 20

28,500

TAK070730 33 2318 38 44 6.6 30

46,500

TAK070740 44 2318 51 33 8.7 40

63,000

TAK070750 55 2318 64 27 10.9 50

81,000

TAK101005 5 3909 10 232 2.0 5.5 10 10 11.5Max 11.5Max 13Max

16,500

TAK101010 10 4300 22 127 4.0 10

25,500

TAK101020 22 4730 52 67 8.9 20

58,500

TAK101030 33 4730 78 44 13.4 30

82,500

TAK101040 44 4730 104 33 17.8 40

114,000

TAK101050 55 4730 130 27 22.3 50

147,000

TAK102005 5 7818 20 232 3.9 5.5

24,000

TAK102010 10 8600 43 127 8.0 10

49,500

TAK102020 22 9460 104 67 17.8 20

91,500

TAK102030 33 9460 156 44 26.8 30

132,000

TAK102040 44 9460 208 33 35.7 40

183,000

TAK102050 55 9460 260 27 44.6 50

238,500

TAK303005 5 35182 88 232 17.7 5.5 30 30 31.5Max 31.5Max 33Max

85,500

TAK303010 10 38700 194 127 35.8 10

160,500

TAK303020 22 42570 468 67 80.3 20

390,000

TAK303030 33 42570 702 44 120.4 30

576,000

TAK303040 44 42570 937 33 160.6 40

804,000

TAK303050 55 42570 1171 27 200.7 50

1,050,000

注:*弊社の計算による
  **送料別の単価。尚、1回の注文が50単位以上の場合価格の相談可。

お問い合わせ

お見積もりやご注文・ご不明な点がございましたら、下記へのご連絡をお待ちしております。

Eメール: info@mechano-transformer.com
電話番号: +81-3 5835 0108
ファックス: +81-3 5835 0109

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