圧電ディスク対リング：アプリケーションに適した形状の選択

形状は重要です：基本を超えて

圧電コンポーネントを選択する場合、エンジニアは多くの場合、周波数、静電容量、および電力定格などの材料特性に焦点を当てます。これらは重要ですが、セラミック素子の物理的な形状も同様に重要です。最も一般的な2つの形状であるディスクとリングは、互換性がありません。それらの形状は、振動、取り付け、およびシステムへの統合方法を決定します。

このガイドでは、これら2つの形状の技術的な違いを分析し、アプリケーションに適した形状を選択するのに役立てます。

圧電ディスク：シンプルさと汎用性

中実の円形ディスクは、最も単純で最も広く使用されている圧電形状です。

主な特徴：

• 振動モード： ディスクは主に厚みモードと半径方向モードで振動します。表面全体がアクティブであり、均一な音波面を生成します。
• 取り付け： 通常、エポキシまたは導電性接着剤を使用して表面に接着されます。
• 圧力処理： 表面積全体に力が分散されるため、高い圧縮荷重に耐えることができます。

最適な用途：

• センサー： シンプルな圧力センサー、ノックセンサー、およびコンタクトマイク。
• ブザーとサウンダー： 時計、おもちゃ、およびアラームのオーディオ生成用。
• 高周波トランスデューサ： 厚みモード共振が支配的な医療用イメージングおよびNDTプローブ。

圧電リング：ボルト締めスタックの主力製品

リングは本質的には中央に穴のあるディスクですが、その穴がすべてを変えます。

主な特徴：

• 機械的アセンブリ： 中央の穴により、ボルトを通すことができます。これは、高出力トランスデューサ（ランジュバン型）を作成するために不可欠です。ボルトはセラミックに予圧（プレストレス）をかけ、高振幅動作中の引張破壊を防ぎます。
• 冷却： 穴は、高出力アプリケーションでの冷却空気または液体の循環にも使用できます。
• 複雑なモード： リングはディスクと同様のモードを示しますが、壁の厚さとフープ応力に関連する追加の共振があります。

最適な用途：

• 超音波洗浄： ボルト締めランジュバントランスデューサは、産業用洗浄タンクの標準です。
• 超音波溶接： プラスチック溶接および金属接合用の高出力コンバータ。
• ソナー： 積層リングアレイにより、強力な水中プロジェクターが可能になります。

決定マトリックス：どちらを選択するか？

要件	ディスクを選択	リングを選択
取り付け方法	接着またはポッティング	ボルト締め（機械的予圧）
電力レベル	低〜中	高〜非常に高い
主な用途	センシング、オーディオ、高周波	作動、洗浄、溶接
コスト	一般的に低い	機械加工のためわずかに高い

結論

ディスクとリングのどちらを選択するかは、最終的にはアプリケーションの電力要件と機械的アセンブリのニーズに帰着します。センシングや低電力オーディオの場合は、ディスクのシンプルさが勝ります。しかし、重労働、特に超音波洗浄や溶接を行う場合は、リングの機械的堅牢性が不可欠です。

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