CoreMorrow 튜브형 피에조 세라믹

CoreMorrow Tube Piezo Components

100kHz~6.6MHz 고주파 튜브형 피에조 세라믹 및 커스텀 피에조 소자

(CoreMorrow)

CoreMorrow Tube Piezo Components는 원통형으로 제작되는 단층형 피에조 세라믹 소자로, 고주파 진동 발생, 초음파 구동, 나노미터 단위의 미세 변위 제어 및 피에조 센싱이 필요한 다양한 장비에 적용할 수 있습니다. 제품의 외경, 내경, 길이 및 벽 두께를 적용 조건에 맞게 선택할 수 있으며, 표준 규격 외에도 크기와 전극 패턴에 대한 커스텀 제작을 지원합니다.

이 제품은 피에조 세라믹과 내부 전극이 여러 층으로 적층된 멀티레이어 피에조 스택과 달리, 하나의 피에조 세라믹층으로 구성됩니다. 세라믹 내부에는 별도의 전극층이 없으며, 전극은 세라믹의 외부 표면에만 형성됩니다. 따라서 절단이나 형상 가공 시 내부 전극층을 손상할 가능성이 적어, 적용 장비에 필요한 크기와 구조로 제작하기에 유리합니다.

단층형 피에조 세라믹은 일반적으로 약 1 kV/mm 수준의 높은 전계로 구동됩니다. 적층형 피에조 스택보다 발생 변위는 작지만 나노미터 단위의 정밀한 변위를 구현할 수 있으며, 정격 내전압 범위에서는 변위 방향 길이의 약 0.1% 수준에 해당하는 변위를 발생시킬 수 있습니다. 예를 들어 두께 1 mm의 피에조 세라믹에 1,000 V를 인가할 경우 약 1 μm의 변위를 예상할 수 있습니다.

튜브형 피에조 세라믹은 100 kHz~6.6 MHz의 높은 공진 주파수와 nF 단위의 낮은 정전용량을 제공하므로, 빠른 응답과 고주파 진동 특성이 요구되는 시스템에 적합합니다. 세라믹의 두께가 얇을수록 공진 주파수가 높아지며, 제조사 기준으로 두께 20 mm에서는 약 100 kHz, 두께 1 mm에서는 약 2 MHz, 두께 0.3 mm에서는 최대 약 6.6 MHz의 공진 주파수를 제공합니다.

다만 피에조 세라믹을 장비에 조립하면 접착층, 하우징, 부하 및 설치 구조의 영향으로 단품 상태보다 공진 주파수가 낮아질 수 있습니다. 따라서 실제 시스템의 공진 특성은 피에조 소자의 크기뿐만 아니라 장착 구조와 구동 조건을 함께 고려해 결정해야 합니다.

PZT4, PZT5 및 PZT8 계열의 피에조 세라믹 재질을 선택할 수 있으며, 재질에 따라 내전압, 피에조 상수, 유전 특성, 기계적 품질 계수 및 사용 가능한 온도 범위가 달라집니다. PZT4와 PZT8은 AC 360~440 V/mm, DC 720~880 V/mm의 최대 구동 전압을 지원하며, PZT5는 AC 200~280 V/mm, DC 400~560 V/mm 범위에서 사용할 수 있습니다.

CoreMorrow는 NCE40, NCE41, NCE51·NCE51F, NCE53, NCE55, NCE56, NCE80 및 NCE81을 포함한 다양한 피에조 세라믹 재질 데이터를 제공합니다. 재질에 따라 상대 유전율은 약 1,020~5,000, 피에조 전하 상수 d33은 약 240~670 × 10⁻¹² C/N, 기계적 품질 계수 Qm은 약 70~1,400 이상, 퀴리 온도는 약 159~360°C 범위에서 선택할 수 있습니다.

높은 d33 값을 갖는 재질은 동일한 힘이나 전계 조건에서 비교적 큰 피에조 응답을 제공하며, 높은 Qm 값을 갖는 재질은 공진 구동 시 기계적 손실이 작아 고출력 진동 및 초음파 응용에 적합합니다. 낮은 유전 손실과 높은 퀴리 온도가 필요한 환경에서는 NCE40, NCE41, NCE80 및 NCE81 계열을 검토할 수 있으며, 높은 피에조 응답이 필요한 경우에는 NCE55 또는 NCE56과 같은 재질을 검토할 수 있습니다.

표준 전극 소재로는 은이 사용됩니다. 튜브형 피에조 세라믹의 기본 전극 구조는 내부 전극이 양극, 외부 전극이 음극으로 구성되며, 구동 방향과 신호 검출 방식에 맞춘 커스텀 분할 전극 패턴도 제작할 수 있습니다.

전압을 인가하면 역피에조 효과에 의해 세라믹이 변형되면서 미세 변위와 진동이 발생합니다. 반대로 피에조 세라믹에 외력을 가하면 정피에조 효과에 의해 전하와 전압이 생성되므로, 액추에이터뿐만 아니라 진동, 충격, 압력 및 힘을 검출하는 센서 소자로도 활용할 수 있습니다.

공진점에서의 체적당 출력은 구동 주파수, 인가 전압, 재질 및 방열 조건에 따라 달라지며, 최대 약 40~50 W/cm³ 수준의 출력을 제공합니다. 고주파 초음파 장치, 정밀 진동 구동 시스템, 피에조 센서, 미세 변위 제어 장치 및 커스텀 피에조 모듈에 적용할 수 있습니다.

특징

■ 단층 피에조 소자 기반의 정밀 초음파 피에조 세라믹
■ 초음파 응용에 적합한 고성능 피에조 세라믹 구조
■ 최대 Ø140 mm 직경을 지원하는 대구경 피에조 세라믹 소자
■ 최대 1 mm 벽 두께 사양으로 다양한 초음파 구동 설계 대응

권장 컨트롤러

Model	Output voltage[V]	Output power[W]	Bandwidth(-3dB)
E01/00	120V	20W	0~50KHZ
	50V	20W	0~100KHZ
	40V	20W	0~150KHZ
E2031	300V	18W	0~500kHz
E4011	160V	80W	0~1MHz
E2021	170V	42.5W	0~1.5MHz
E1200	35V	17.5W	0~24MHz

Roughness: Rz 5-10, Ra 0,7-1,3.

Flatness: +/-10µm, depends the size.

Acoustic impedance: radialoscillation.

Output power: the output power is related to the frequency of ceramic vibration and driving voltage, etc., max to 40-50W/cm³ on the resonant frequency point.

제품 사양

피에조 컴포넌트와 적층형 피에조 스택 비교

Attributes	Piezo component	Multilayer piezo stack
Driving voltage	High（~1kV/mm）	Low（60V/150V/200V）
Displacement	small, nanometer-scale	large, micrometer-scale
Resonant frequency	100kHz~6.6MHz	50Hz~100kHz
Capacitance	nF-scale	nF~μF-scale

외형 및 크기

최대 구동 전압

Material	PZT4	PZT5	PZT8
AC	360~440V/mm	200~280V/mm	360~440V/mm
DC	720~880V/mm	400~560V/mm	720~880V/mm

플레이트 공진 주파수

Thickness[mm]	Resonant frequency[kHz]
20	100
10	200
4	500
2	1000
1.4	1500
1	2000
0.5	4000
0.45	4700
0.3	6600

After the piezoelectric ceramics are installed in the equipment, the resonant frequency will be reduced, and the specific parameters need to be structured.

재료 기술 데이터

Properties	Symbol & unit	NCE40	NCE41	NCE46*	NCE51 NCE51F	NCE53	NCE55	NCE56	NCE57*	NCE59*	NCE80	NCE81
Dielectric Properties (Tolerance +/-10%)
Relative Dielectric Constant	εT33 / ε0	1250	1350	1300	1900	1600	5000	2900	1800	2900	1050	1020
Dielectric Loss Factor	tgδ [10-⁴]	25	40	30	150	130	220	140	170	190	20	17
Dielectric Loss Factor at 400V/mm	tgδ [10-⁴]	140	200								100	60
Electromechanical Properties (tolerance +/-5%)
Electromech. Coupling Factors**	kp	0.58	0.57	0.57	0.65	0.56	0.62	0.64	0.59	0.64	0.55	0.55
	k31	0.34	0.33	0.33	0.38	0.32	0.39	0.37	0.33	0.37	0.30	0.30
	k33	0.70	0.68	0.68	0.74	0.65	0.72	0.74	0.70	0.75	0.68	0.69
	kt	0.50	0.50	0.47	0.50	0.47	0.50	0.50	0.47	0.52	0.48	0.47
Piezoelectric Charge Constants	-d31 [10-12 C/N]	140	130	130	195	150	260	250	170	240	100	100
Piezoelectric Charge Constants	d33 [10-12 C/N]	320	310	290	443	360	670	580	425	575	240	255
Piezoelectric Voltage Constants	-g31[10-3 Vm/N]	11	11	11	13	9	9	9	11	10	11	11
Piezoelectric Voltage Constants	g33 [10-3Vm/N]	27	25	28	26	23	19	20	27	23	27	28
Frequency Constants	NEp [m/s]	2160	2280	2230	1925	2180	1970	2000	2010	1970	2270	2320
	NDt [m/s]	1980	2000	2040	2000	2040	1990	2030	1950	1960	2050	2130
	NE1 [m/s]	1470	1600	1500	1370			1530	1400	1410	1610	1630
	ND3 [m/s]	1340	1500	1800	1320			1400	1500	1500	1500	1500
Physical Properties (tolerance +/-5%)
Mechanical Quality Factor	Qm	700	1400	>1000	80	80	70	80	80	90	1000	1400
Density	ρ [103 kg/m3]	7.75	7.90	7.70	7.85	7.60	8.00	7.65	7.70	7.45	7.80	7.73
Elastic Compliances	sE11 [10-12m2/N]	13	13	13	16	16	17	18	17	17	11	16
Elastic Compliances	sE33 [10-12 m2/N]	17	16	20	19	18	21	20	23	23	14	17
Curie Temperature	Tc[°C]	318	284	330	360	340	159	242	350	235	307	307
) For multilayer components only. *) Measured in accordance with standard EN 50324.
The values listed above are for reference purposes only and cannot be applied unconditionally to other shapes and dimensions. Values vary depending on the components' actual shape, surface finish, shaping process and post-processing.

크기

OD (mm)

TH*(mm)

WTH**（mm）

2.5

√

100

√

110

√

120

√

140

√

추가로 문의하실 사항이 있으시면 당사 홈페이지의 견적요청 또는 문의사항 메뉴를 이용해 주시거나, 전화 또는 이메일로 연락 주시기 바랍니다.

Appearance	Size
Note: the size depends on the material, customized size is available.	Tube OD: 5mm~140mm TH: 1~60mm ID: 1mm WTH: 1mm

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Piezo Solutions (CoreMorrow / Piezomechanik)

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