Metal-Ceramic Composite Transducer, the "Moonie"

Onitsuka, Katsuhiko; Doğan, Aydın; Tressler, James F.; Xu, Qi; Yoshikawa, Shoko; Newnham, R. E.

doi:10.1177/1045389x9500600401

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“…El efecto dimensional de las cápsulas en el comportamiento del actuador tipo luna ha sido estudiado experimentalmente en correlación con métodos de Análisis por Elementos Finitos, AEF, (6,7,9). El desplazamiento muestra una relación inversa con el espesor de la cápsula debido a un aumento de la flexibilidad de las mismas.…”

Section: Propiedades De Los Actuadores Tipo Lunaunclassified

“…Los transductores piezoeléctricos son muy empleados como hidrófo-nos debido a su tolerancia a presiones elevadas, constante dieléctrica grande, coeficiente piezoeléctrico de carga hidrostáti-co (d h ) elevado, coeficiente piezoeléctrico de voltaje (g h ) alto, y en consecuencia una figura de mérito (d h ·g h ) grande (9). Cuando una cerámica piezoeléctrica es sometida a una presión hidrostática se genera una carga en la dirección de polarización.…”

Section: Hidrófonosunclassified

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Propiedades y aplicaciones de piezocomposites tipo címbalo

Ochoa¹,

Villegas²,

Fernández³

2001

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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Los composites metal-cerámica tipo luna y címbalo consisten en discos piezoeléctricos encapsulados con cápsulas metálicas que poseen una cavidad. Esta cavidad favorece la amplificación de los efectos piezoeléctricos directo e inverso. Estos actuadores llenan el escalón entre actuadores multicapa, con desplazamientos pequeños y fuerzas generativas elevadas, y actuadores bimorfos, con desplazamientos grandes y fuerzas generativas pequeñas. El actuador tipo luna alcanza desplazamientos de más de 100mm, fuerzas generativas máximas de hasta varios N´s, tiempos de respuesta desde 20 hasta 100ms, y baja respuesta en ensayos de fatiga a más de 10 7 ciclos. Los actuadores tipo címbalo muestran desplazamientos dos veces mayores que los obtenidos con actuadores tipo luna para el mismo tamaño, fuerzas generativas mucho mayores y la posibilidad de eliminar la dependencia del desplazamiento con la temperatura mediante selección de los materiales. Además poseen unas características únicas de sintonización que permiten seleccionar distintas frecuencias de resonancia con el mismo actuador. Palabras clave: actuador piezoeléctrico, címbalo, piezocomposite, hidrófono, acelerómetro. Properties and Applications of Cymbal piezocompositesThe metal-ceramic composite actuators, moonies and cymbals consist in capped piezoceramic disks with metallic endcaps having cavities inside. These cavities favour the amplification of direct and reverse piezoelectric effects. These actuators fill the gap between high displacement low generative force bimorph actuators and low displacement high generative force multilayer ceramic actuators. The moonie actuator can give displacements greater than 100 mm, maximum generative force of 3N to several N´s, response time of 20 to 100 ms, and low fatigue test response for more than 10 7 cycles. Cymbals actuators shows twice as big as displacement than moonie for the studied size, much higher generative force and the possibility to avoid the temperature dependence of the displacement for selected materials. Properties of cymbal actuators can be tailored trough the selection of materials. Also, cymbal actuators can be tuned to adopt different resonance frequencies. INTRODUCCIÓNLa necesidad de dispositivos más precisos en campos como la óptica, robótica, microcirugía y la demanda de motores cada vez más pequeños han renovado el enfoque en el diseño de transductores de desplazamiento (1). Los transductores de desplazamiento pueden ser clasificados en dos grupos principales. El primer grupo consiste en transductores de desplazamiento convencionales: cilindros de presión de aceite, motores servo o "paso a paso" y bobinas de altavoz. Cada uno de estos tipos de dispositivos de desplazamiento convencionales generan desplazamientos grandes, pero necesitan mucho espacio, su precisión en posicionamiento es insuficiente y tienen tiempos de respuesta grandes. El segundo grupo incluye los transductores (actuadores) de desplazamiento de estado sólido: efecto de memoria de forma, magnetostrictivos y piezoeléctricos/electroestr...

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Section: Propiedades De Los Actuadores Tipo Lunaunclassified

Section: Hidrófonosunclassified

Propiedades y aplicaciones de piezocomposites tipo címbalo

Ochoa¹,

Villegas²,

Fernández³

2001

Bol. Soc. Esp. Ceram. Vidr.

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“…In order to amplify the displacement of piezoelectric actuators, a composite actuator called "Moonie" was design and fabricated [1][2][3]. It was a monomorph piezoelectric actuator bonded with metal cap.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Piezoelectric-fluid interaction finite element analysis of a valve-less piezoelectric pump

Uetsuji¹,

Kuramae²,

Tsuchiya³

2013

Computational Methods and Experimental Measurements XVI

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In this paper, a new composite actuator, which consists of a bimorph piezoelectric plate and a metal cap, was proposed for micro-TAS (Total Analysis Systems) which is widely used for chemical, biological and medical devises. The main objective of this work is to verify the displacement amplification introduced by a new design of composite actuator. At first, the proposed discshaped composite actuator was modeled and the static deflection was compared with conventional ones which are monomorph, bimorph actuators and a composite actuator called "Moonie". Additionally, the proposed composite actuator was applied to a valve-less pump in a Y-shaped fluid channel and a piezoelectric-fluid interaction finite element simulation was performed. Computations demonstrated the superior performance of the new composite actuator compared with conventional ones.

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“…Esses materiais são projetados como amplificadores acústicos e de deslocamento da cerâmica piezelétrica na direção 3, como mostra a Figura 1.1. A proposta desses dispositivosé de uso como atuadores [36,37,38,39,40], sonares [41] e hidrofones [42]. Por isso, neste trabalho serão chamados de atuadores piezelétricos flextensionais, ou simplesmente piezoatuadores flextensionais.…”

Section: Motivaçãounclassified

“…A camada metálica tinha a função de amplificar as ondas acústicas geradas pela barra Um piezoatuador flextensionalé projetado para trabalhar em regime de excitação estática, ou seja, alimentado por uma tensão elétrica constante, ou então em regime semi-estático, ou seja, alimentado por uma onda senoidal contínua a baixas-freqüências (menores que 10 kHz). Algumas das aplicações de um piezoatuador flextensional são como nanoposicionador [39,60], motores piezelétricos [40], hidrofones [42,81] e sonares [41]. A contração da piezocerâmica na direção 1, produz um grande deslocamento da estrutura flexível na direção 3.…”

Section: Atuador Piezelétrico Flextensionalunclassified

Desenvolvimento de técnicas de caracterização de transdutores piezelétricos.

Nader¹

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Metal-Ceramic Composite Transducer, the "Moonie"

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Propiedades y aplicaciones de piezocomposites tipo címbalo

Propiedades y aplicaciones de piezocomposites tipo címbalo

Piezoelectric-fluid interaction finite element analysis of a valve-less piezoelectric pump

Desenvolvimento de técnicas de caracterização de transdutores piezelétricos.

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