Инерциальный наношаговый пьезоэлектрический привод: моделирование и эксперимент
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-5-643-653
Аннотация
Рассмотрен вертикальный инерциальный пьезоэлектрический нано-шаговый привод. Создана виртуальная модель, и путем численного эксперимента исследованы режимы работы реального привода. Обнаружен пьезоэлектромеханический резонанс и предложен способ устранения резонансных колебаний путём увеличения электрических потерь в цепи разряда емкости пьезоактюатора. Получено удовлетворительное согласие между расчетными и экспериментальными данными для шагов привода в нанометровом диапазоне перемещений.
Об авторах
О. М. Горбенко
Institute for Analytical Instrumentation of RAS
Россия
Россия
Горбенко Ольга Марковна
С. Ю. Лукашенко
Institute for Analytical Instrumentation of RAS
Россия
Россия
Лукашенко Станислав Юрьевич
С. В. Пичахчи
Institute for Analytical Instrumentation of RAS; St. Petersburg Academic University
Россия
Россия
Пичахчи Степан Витальевич
И. Д. Сапожников
Institute for Analytical Instrumentation of RAS
Россия
Россия
Сапожников Иван Дмитриевич
М. Л. Фельштын
Institute for Analytical Instrumentation of RAS
Россия
Россия
Фельштын Михаил Леопольдович
А. О. Голубок
Institute for Analytical Instrumentation of RAS; St. Petersburg Academic University
Россия
Россия
Голубок Александр Олегович
Список литературы
1. Spanner K., Koc B. Piezoelectric Motors, an Overview. Actuators, 2016, 5, 6.
2. Bobtsov A.A., Boykov V.I., Bystrov S.V., Grigoriev V.V., Karev P.V. Actuators and systems for micromovements: textbook. ITMO University, SPb, 2017, 134 p.
3. Mohith S., Upadhya A.R., Navin K.P., Kulkarni S.M., Rao M. Recent trends in piezoelectric actuators for precision motion and their applications: a review. Smart Materials and Structures, 2021, 30 (1), 3002.
4. Wang L., Chen W., Liu J., Deng J., Liu Y. A review of recent studies on non-resonant piezoelectric actuators. Mechanical Systems and Signal Processing, 2019, 133 (1), 106254.
5. Bansevicius R., Ragulskis K. Vibromotors. MOKSLAS Publishing House, Vilnius, Lithuania, 1981, 170 p. (In Russian)
6. Ragulskis K., Bansevicius R., Barauskas R., Kulvietis G. Vibromotors for Precision Microrobots (Application of Vibration Series), Hemisphere Publishing Co., Detroit, 1988, 310 p.
7. Ueha U., Tomikawa Y. Ultrasonic Motors: Theory and Applications. Clarendon: Oxford, UK, 1993, 297 p.
8. Sashida T., Kenjo T. An Introduction to Ultrasonic Motors. Clarendon: Oxford, UK, 1993, 254 p.
9. Uchino K. Piezoelectric Actuators and Ultrasonic Motors. Boston, MA: Kluwer Academic Publisher, USA, 1997, 347 p.
10. Zhao C. Ultrasonic Motors: Technologies and Applications. Science Press: Beijing, China; Springer Verlag: Berlin, Germany, 2011, 494 p.
11. Muller K.D., Marth H., Pertsch P., Gloess R., Zhao X. Piezo-Based, Long-Travel Actuators for Special Environmental Conditions. ¨ Proceedings of the 10th Int. Conference on New Actuators, Bremen, Germany, 14 – 16 June 2006, P. 149 – 153.
12. Golubok A.O., Timofeev V.A. STM Combined with SEM without SEM Capability Limitations. Ultramicroscopy, 1992, 42–44 (2), P. 1558–1563.
13. Koc B., Delibas B. Impact Force Analysis in Inertia-Type Piezoelectric Motors. Actuators, 2023, 12, 52.
14. Gorbenko O.M., Zhukov M.V., Pichakhchi S,V., Sapozhnikov I.D., Felshtyn M.L., Golubok A.O. Compact Scanning Probe Microscope Head Based on Inertial Trusters Using Piezopakets. Nauchnoe Priborostroenie, 2021, 31 (2), P. 3–22.
15. Hunstig M. Piezoelectric Inertia Motors – A Critical Review of History, Concepts, Design, Applications, and Perspectives. Actuators, 2017, 6, 7.
16. Liu P.,Wen Z., Sun L. An In-Pipe Micro Robot Actuated by Piezoelectric Bimorphs. Chin. Sci. Bull., 2009, 54, P. 2134–2142.
17. Okamoto Y., Yoshida Y. Development of linear actuators using piezoelectric elements. Electron. Comm. Jpn., 1998, 81, P. 11–17.
18. Drevniok B., Paul W.M., Hairsine K.R., McLean A.B. Methods and instrumentation for piezoelectric motors. Rev. Sci. Instrum., 2012, 83, 033706.
19. Wang J., Lu Q. How are the behaviors of piezoelectric inertial sliders interpreted? Rev. Sci. Instrum., 2012, 83, 093701.
20. Gao Q., He M., Lu X., Zhang C., Cheng T. Simple and high-performance stick-slip piezoelectric actuator based on an a symmetrical flexure hinge driving mechanism. J. of Intelligent Material Systems and Structures, 2019, 30 (14), P. 2125–2134.
21. Sun P., Xu Z., Jin L., Zhu X. A Novel Piezo Inertia Actuator Utilizing the Transverse Motion of Two Parallel Leaf-Springs. Micromachines (Basel), 2023, 14 (5), 954.
22. Renner C., Niedermann P. A vertical piezoelectric inertial slider. The Review of scientific instruments, 1990, 61 (3), P. 965–967.
23. Pohl D.W. Dynamic Piezoelectric Translation Devices. Rev. Sci. Instrum., 1987, 58, P. 54–57.
24. Dubois F., Belly C., Saulot A., Berthier Y. Stick-slip in stepping piezoelectric Inertia Drive Motors – Mechanism impact on a rubbing contact. Tribology International, 2016, 100, P. 371–379.
25. Zhang H., Zeng P., Hua S., Cheng G., Yang Z. Impact Drive Rotary Precision Actuator with Piezoelectric Bimorphs. Front. Mech. Eng. China, 2008, 3, P. 71–75.
26. Ceponis A., Jurenas V., Mazeika D., Bakanauskas V., Deltuviene D. Rod-Shaped Linear Inertial Type Piezoelectric Actuator. ˇ Actuators, 2023, 12, 379.
Рецензия
Для цитирования:
Горбенко О.М., Лукашенко С.Ю., Пичахчи С.В., Сапожников И.Д., Фельштын М.Л., Голубок А.О. Инерциальный наношаговый пьезоэлектрический привод: моделирование и эксперимент. Наносистемы: физика, химия, математика. 2024;15(5):643-653. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-5-643-653
For citation:
Gorbenko O.M., Lukashenko S.Y., Pichakhchi S.V., Sapozhnikov I.D., Felshtyn M.L., Golubok A.O. Inertial nanostep piezoelectric drive: modeling and experiment. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2024;15(5):643-653. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2024-15-5-643-653
Просмотров:
9
Послать статью по эл. почте 