Conception à Empilement  (Translateurs)
La partie active de l'élément de positionnement consiste en un empilement de disques céramiques  séparés par des électrodes métalliques fines. La tension de fonctionnement  maximum est  proportionnelle à l'épaisseur des disques. La plupart des actuateurs haute tension  se compose de disques céramique mesurant de 0,4 à 1 mm d'épaisseur. Dans les actuateurs à empilement faible tension, les disques sont de 25 à 100 µm d'épaisseur et sont cofrittées avec les électrodes pour former une unité monolithique.

Les éléments à empilement peuvent résister à de hautes pressions et présentent la raideur la plus élevée de toutes les conceptions d'actuateurs piézos. Les conceptions standards peuvent résister à des pressions jusqu'à  100 kN, et les actuateurs  préchargés peuvent être utilisés aussi en mode  push-pull. Pour plus d'informations voir “Forces Maximums Applicables ”, p. see link.

Le déplacement d'un actuateur piézo à empilement peut être estimé par l'équation suivante: 

(Équation 24)



où:

DL = déplacement [m]

d₃₃ = coefficient de déformation (champ et déplacement dans la direction de  polarisation) [m/V]

n = nombre de disques céramiques

U = tension de fonctionnement   [V]

Exemple:
P-845, p. see link, etc. (voir la section   “Actuateurs Piézos ”)

Conception Laminaire  (Actuateurs  de Type Contraction)
Le matériau actif dans les actuateurs laminaires consiste en de fines bandes céramiques    laminées. Le déplacement exploité dans ces dispositifs est perpendiculaire à la direction de la  polarisation et à l'application du champ électrique. Quand la tension augmente, la bande se   contracte. Le coefficient de déformation  piézo  d₃₁ (négatif!) décrit la variation relative en longueur. Sa valeur absolue est de l'ordre de 50 % de  d₃₃.

Le déplacement  maximum est une fonction de la longueur des bandes, alors que le nombre de  bandes  montées en parallèle détermine la raideur et la génération de force de l'élément.

Le déplacement d'un actuateur piézo par contraction peut être estimé par l'équation suivante:  

(Équation 25)



où:

DL = déplacement [m]

d₃₁ = coefficient de déformation (déplacement normal à la direction de polarisation) [m/V]

L = longueur des céramiques piézos dans la direction du champ  électrique f [m]

U = tension de fonctionnement   [V]

d = épaisseur d'une couche céramique [m]

Exemples:
Les piézos laminaires sont utilisés dans les systèmes de nanopositionnement  P-280 et P-282, (voir pp. see link et see link).


Conception à Tube 
Les tubes monolithiques en céramique  sont encore une autre forme d'actuateur piézo. Les tubes sont argentés à l'intérieur et à l'extérieur et fonctionnent sous l'effet piézo transversal. Quand une tension  électrique est appliquée entre le diamètre extérieur et intérieur d'un tube à paroi mince, le tube se contracte  axialement et radialement. La contraction axiale peut être estimée par l'équation suivante: 

(Équation 26 a)



où:

d₃₁ = coefficient de déformation  (déplacement normal  à la direction de  polarisation) [m/V]
L = longueur du tube céramique  piézo [m]
U = tension de fonctionnement   [V]
d = épaisseur de la paroi   [m]

Le déplacement radial est le résultat de la superposition de l'augmentation de l'épaisseur de la paroi. (Équation 26 b) et de la contraction tangentielle:

(Équation 26 b)



r = rayon du tube 

(Équation 26 c)



où:

Dd = variation de l'épaisseur de la paroi  [m]
d₃₃ = coefficient de déformation  (champ et déplacement dans la  direction de  polarisation) [m/V]
U = tension de fonctionnement   [V]

Quand l'électrode extérieure d'un tube est séparée en quatre segments de  90°, l'application de  tensions de commandes  différentielles  ±U sur les  électrodes opposées entraînera  la flexion    d'une extrémité. De tels tubes scanner qui fléchissent  en X et en Y sont largement utilisés dans les microscopes en champ proche, tels que les microscopes à effet tunnel.

La gamme de balayage peut être  estimée ainsi: 

(Équation 27)



où:

Dx = gamme de balayage en   X et  en Y (pour des électrodes symétriques) [m]
d₃₁ = coefficient de déformation (déplacement normal à la  direction de polarisation) [m/V]
U = tension de fonctionnement différentielle   [V]
L = longueur  [m]
ID =  diamètre interne [m]
d = épaisseur de la paroi   [m]

Les actuateurs tubes ne peuvent générer ou résister à de grandes  forces.
Exemples d'applications: Microdosage, pompage nanolitre, microscopie à balayage, imprimantes à jet d'encre.

Exemples:
PT120, PT130, PT140 (p. see link).

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