圧電式リングは主に超音波用途で使用されますが、センサーやアクチュエーターのアセンブリでも有効です。 ピエゾセラミック材料の選定は、用途の要件に応じて異なります。 さまざまな設計・サイズで製造可能です。 当社のピエゾセラミックリング製造技術ポートフォリオは、幅広い用途に対応します。
たとえば、産業用高出力超音波溶接、穴あけ、洗浄などの用途では、強誘電体ハードPZTで作られた堅牢なピエゾセラミックリングが、積層構成で使用されます。 一方、メッシュ式ネブライザでは、薄い強誘電体ソフトPZTリングを金属膜に接着し、呼吸器疾患の患者が吸入するための微小な薬剤液滴を生成します。
リングはディスクに比べて、明確なメリットがあります。 それは、ネジを締めて固定し、セラミック材料に機械的なプリロードを加えられることです。
個々のリングをさらに微調整したり、それらを組み合わせてトランスデューサー素子を形成することも可能です。 特に、>> 高出力超音波トランスデューサーの組立において、ピエゾリングはエネルギー効率と汎用性の高い小型コンポーネントとして有用です。 設計によっては、縦方向の変位に加えて、ねじり方向の変位も実現できます。
仕様
PI Ceramicは、30年以上のピエゾセラミックの開発・製造の実績を活かし、材料選定から用途に応じたソリューション開発まで、一貫したサービスを提供します。 ピエゾリングのデータは、仕様範囲内で選択可能です。 実現可能性の確認のため、ピエゾセラミックリングの詳細な仕様または寸法をお知らせください。
| 外径 OD（単位：mm） | 1 ～ 150 |
| 内径 ID（単位：mm） | 0.2 ～ 140 |
| 厚さ TH（単位：mm） | 0.15 ～ 30 |
| 電極 | 厚膜（Ag）、薄膜（Au、CuNi、Cu、NiVなど）、無電解ニッケル |
| 電極設計 | さまざまな設計からお選びいただけます：全面、ラップアラウンド、サイドタブ、絶縁バンド、分割（右の列を参照） |
| 分極方向 | ピエゾ部品の設計に応じて、縦方向、半径方向、ねじり方向、またはせん断方向への変位を実現できます。 詳細については、>> 動作モードをご覧ください。 |
| 材料 | さまざまな強誘電体ソフトおよびハードPTZ材料、鉛フリー代替材料をご用意しています。 材料の概要については、>> こちらをご覧ください。 データシートは、>> こちらから入手可能です。 |
| その他の機能 | 組立・相互接続技術による高度な加工に加えて、次のようなカスタマイズされた、すぐに設置可能なピエゾ部品を開発することもできます。
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| 用途 | ピエゾセラミックリングは、さまざまなセンサーやアクチュエーターの用途に適しています。 活用事例については、>> こちらをご覧ください。 |
動作モード
ピエゾセラミックリングをセンサーとして使用する場合、直接圧電効果の原理に従います。 圧力や超音波などの機械荷重がセラミックに加わると、ピエゾ部品は電気信号を生成します。
一方、ピエゾセラミックリングをアクチュエーターとして使用する場合、電圧をかけることでピエゾリングが変位します。 これは、たとえば交流電圧によって引き起こされる超音波帯域の振動に起因する変形である可能性があります。 ピエゾ部品の設計に応じて、縦方向、半径方向、ねじり方向、またはせん断方向への変位を実現できます。 変位量は、ピエゾリングのサイズと印加電圧によって決まります。
全面電極を採用した分極リングでは、次のような変位方向が発生します。
厚さ方向で縦方向の変位（d33効果）が発生すると、半径方向にも小さな変形（d31効果）が必ず発生します。
縦振動モードで特定の周波数に到達するには、リングの厚さを変更する必要があります。 一方、半径方向で特定の周波数に到達するには、リングの直径の調整が必要です。 いずれの場合も、 リングが大きいほど、周波数は低くなります。
せん断リングとトーションリングには、特別な製造工程が必要です。 設計に応じて、次の変位を実現できます。
