為什么要給壓電陶瓷加載預緊力？

我們都知道，壓電陶瓷是通過單層陶瓷片堆疊共燒或堆疊粘接而成，對拉力非常敏感，過大的拉力會造成陶瓷堆疊連接層出現斷裂而損壞，所以在做外部機械結構設計的時候要盡量避免拉力的存在，但是在實際動態操作壓電系統時，壓電陶瓷的快速伸長對于壓電陶瓷來說相當于一個拉力，可能會導致壓電陶瓷的損壞。而適當的預緊力可以有效的降低拉力引起損壞的風險。

壓電陶瓷主要是作為推進器：采用機械預載力來保持陶瓷始終處于壓縮的狀態。預緊系統大多是被動力存儲原則，例如機械壓力，液壓或者氣動彈簧。

預緊系統設計基本原則

預緊力不應損失壓電陶瓷的位移，預緊剛度應該非常低，陶瓷剛度的百分之幾。

預緊力應該足夠高以加速負載快速回彈，從而避免陶瓷受到拉力。動態操作使用時需控制動態力小于預緊力，動態力可由以下公式算得。

注意：機械預緊不應該只考慮常規操作時候的力平衡，而且還需要考慮外部的震動。

加載多大預緊力？

壓電陶瓷的抗拉強度非常的低，大約在5Mpa左右，所以在安裝使用的過程中建議加一定的預載力，從經驗來看，8-10Mpa即可以補償高動態產生的拉力。如果是恒力的情況下，不要超過20Mpa。預緊力一般為促動器負載的十分之一。

預緊力應該足夠高但又不宜過大，當壓電陶瓷承受大于幾十兆帕的壓力的時候，開始出現退極化現象，可以通過大的電壓信號重新極化，但損失了有效能，對于元件的使用壽命會產生不利的影響。

對于高度較小的壓電陶瓷來說，側向力產生剪切力，相對較高的壓電陶瓷會產生彎曲力，在使用過程中需要盡量的避免這兩種力給壓電陶瓷造成的損害。

預載也會產生張力，所以當很高的負載作用于壓電陶瓷的時候，超過了張力強度，會降低使用壽命或者損壞壓電陶瓷。

舉例：

疊堆壓電陶瓷PSt150/5×5/20 的橫截面積為5×5mm，若施加8MPa即預緊力200N即可滿足動態需求，如果是恒力不超過500N，有效的預緊力可以延長壓電陶瓷的使用壽命。

常見預緊方式：

芯明天產品具有適合的預緊力

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對于特殊需求，比如階躍時間遠小于1msec的應用，需要增加預緊力，芯明天可以根據實際需求定制相關的壓電產品。