面内模态超声直线电机对比实验研究

对矩形薄板面内振动纵弯模式的直线型超声波电机进行了驱动机理、建模、设计制作及实验等方面展开研究,设计制作了两款定子结构相同,同时对其它方面包括压电陶瓷的分区极化、激励方案、驱动足位置等进行优化配置的两种样机,并进行了初步实验,对比研究与分析,发现双驱动足电机在稳定性及速度等输出性能上优于单驱动足电机。     

A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响

研究了A位非化学计量比对铌酸钾钠陶瓷极化程度的影响。采用固相反应法制备了0.96K0.5+xNa0.5+xNbO3-0.04LiSbO3系无铅压电陶瓷,通过建立钙钛矿结构的极化模型,研究了x取不同值时,外加电场、温度对陶瓷极化及压电性能的影响。研究结果表明:A位适当过量的铌酸钾钠陶瓷极化时,对温度和电场没有强烈依赖性,可以使极化足够充分,能有效提高铌酸钾钠基陶瓷的压电性能;相反,A位不过量的铌酸钾钠陶瓷极化对温度和电场敏感,容易击穿,极化不充分,降低了铌酸钾钠基陶瓷的压电性能。     

新闻·视点

“高性能片式压电陶瓷变压器的研究与开发”课题通过验收近日,由西安康鸿信息技术股份有限公司和清华大学共同承担的国家863计划特种功能材料主题“高性能片式压电陶瓷变压器的研究与开发”课题在北京通过验收。该项目研制出了能够低温烧结且具有优异工作特性的多层压电陶瓷变压器,连续极化的方法与装置；建立多层     

基于DC-DC升压和LC振荡的叠层压电陶瓷驱动电源研究

根据叠层压电陶瓷的大容性负载特性,在电路分析的基础上提出了基于DC-DC升压变换器和LC振荡的驱动控制电源,在驱动电路中加入偏置电压,使输出电压在-20 V到100 V之间,满足叠层压电陶瓷的驱动要求.将此驱动器用于压电直线电机,电机运转平稳,电路功耗小,通过匹配不同的电感实现了宽频率范围驱动.     

圆筒型压电陶瓷换能器

本文给出了在径向极化和切向极化条件下的薄圆筒压电陶瓷换能器的等效网络。利用等效网络分析了圆筒型换能器的径向发射和接收特性。结果表明切向极化换能器具有更高的发射效率和接收灵敏度。在应用中,选用切向极化换能器为好。     

声波测井压电陶瓷换能器极化特性分析

从声波测井圆管状压电陶瓷换能器的极化方式出发，对径向和切向极化条件下，换能器的主要特性参数进行了计算、对比、分析，指出了极化方式决定换能器机械谐振频率、机电转换系数、静态电容、机械谐振时的接收灵敏度等参数。     

厚度非均匀压电陶瓷极化工艺的实验研究

采用分段极化的方法，对沿极化方向上厚度不均匀的压电陶瓷进行了极化实验．实验结果表明，分段越多，极化效果越好．但分段较多，会使极化电极的处理和极化实验的进行更复杂．因此，一般分三、四段即可达到理想结果．用这种极化后的陶瓷元件构成的压电圆片可以制作扭转振动换能器和纵扭复合型超声马达．     

具有模态解耦构型的纵弯直线超声电机

为减小纵弯直线超声电机的模态间耦合效应,提高电机的控制性能和效率,研制了一种新构型的模态解耦型超声电机.该电机采用兰杰文换能器结构,压电陶瓷布置模式为:纵振压电陶瓷置于电机中部,弯振压电陶瓷置于电机纵弯振型的波腹处.利用有限元模态分析方法,通过调整结构参数对电机纵弯固有频率进行调谐使其趋于一致.对样机的阻抗特性分析和多普勒激光测振结果显示:纵弯模态间耦合程度明显降低,其典型机械输出特性中最大速度为920mm/s,最大推力为45N,指标优于在基本尺寸和激励条件相近前提下的非解耦构型的480mm/s和25N.     

Bi3TiNbO9压电陶瓷制备工艺研究

以Bi3TiNbO9和TiO2为原料,采用固相法合成Bi3TiNbO9（BTN）压电陶瓷．用X线衍射仪和电子显微镜等对陶瓷样品进行分析．实验结果表明,采用固相法可在较低烧结温度下制备出单相的BTN陶瓷．探讨不同工艺参数对BTN压电陶瓷的压电、介电性能的影响．实验发现,较高的成型压强可以制得致密且均匀的BTN陶瓷．再结晶可以使晶粒生长均匀,且能够承受较高的极化场强．在8kV／mm场强下极化的BTN陶瓷的压电常数d33为5．6pC／N．     

PZT／环氧树脂0—3型压电复合材料性能的研究

制备了以环氧树脂为基体，不同ＰＺＴ材料为压电相的两种０－３型压电复合材料。研究了极化工艺参数和陶瓷粉末对压电系数ｄ－３３的影响，结果表明，复合材料的压电系数ｄ－３３先随极化合场Ｅ和极化时间ｔ的增加而增加，之后趋于恒定。ＰＺＴ体积含量增加，介电常数ε２减小，则复合材料压电系数ｄ－３３增加。     

一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性研究

研制了一种新型径向复合压电陶瓷超声换能器,并对其径向振动特性进行了理论及实验研究.该换能器由一个厚度方向极化的压电陶瓷薄圆环及一个金属圆环组成.对压电陶瓷圆环和金属圆环的径向振动分别进行了分析,得到了各自机电等效电路.在此基础上,利用换能器径向力及径向振动速度的连续条件,得出了压电陶瓷径向复合超声换能器机电等效电路及其共振频率方程.分析了换能器的共振及反共振频率、有效机电耦合系数与其几何尺寸之间的关系.结果表明,在换能器压电陶瓷圆环内外半径保持一定情况下,换能器半径比增大时,共振及反共振频率随之增大.对于换能器第一阶径向振动,其有效机电耦合系数随半径比增大单调增大,而第二阶径向振动有效机电耦合系数随半径比增大单调减小.     

厚度非均匀压电陶瓷极化工艺的实验研究

采用分段极化的方法，对沿极化方向上厚度不均匀的压电陶瓷进行了极化实验，实验结果表明，分段越多，极化效果越好，但分段较多，会使极化电极的处理和极化     

柱面行波超声电机机构及理论研究

本文提出了柱面驱动行波超声电机,利用压电陶瓷的逆压电效应激励出圆柱壳体沿圆周方向的非轴对称振动模式,壳体沿轴向振动是同步的,避免了定子上各驱动质点与转子间接触的不均匀性。给出了该电机定子上压电陶瓷的极化、分布及驱动方式,设计了电机的固定及施加预紧方式。采用有限元分析软件ANSYS9.0对压电陶瓷和壳体构成的定子结构进行了模态及瞬态分析,确定电机定子各尺寸参数。测试电机机械输出特性指标为：最大空载转速：64r/min,最大转矩：1.8N.m。     

压电材料非线性本构关系及有限元实施

通过对试验结果的分析 ,提出经过简化的压电陶瓷PZT 4的非线性本构关系 ,建立相应的有限元计算方法 .以多重复合式压电材料启动器为例 ,计算电荷载作用下的电畴翻转、反向极化和反向电致屈服等非线性响应 ,从而对压电材料启动器的工作特性有所了解 ,并对它的破坏机理的研究提供一些启示 .     

压电材料的研究与发展

本文着重阐述了压电陶瓷材料的性能参数和各种特性以及现在对压电陶瓷的应用和压电陶瓷的发展方向,进而,从时代的角度出发,阐述压电陶瓷复合材料和纳米压电陶瓷材料的必然发展趋势。     

技术转让

山东大学成果集锦联系人：吕明新地址：济南市经十路７３号电话：０５３１－２９５５０８１－２２３２邮编：２５００６１编号：J２０１２６１该项目属电子陶瓷材料及其元器件范畴,研究了锆钛酸铅或钛酸铅压电陶瓷材料的质量,进而做械品质因数高、频率温度特性好的高性能压电陶瓷器。通过对配方的掺杂取代,获得高性能的材料配方时,对烧结、研磨、极化、电极设计等关键工艺进行创改进,提高了品质因数Qm值及温度稳定度,制做出品质的压电陶瓷谐振器。应用范围：压电陶瓷元器件在电视机（TV）、影（CD、VCD、DVD）、遥控器、录相机、…     

制备工艺对织构化0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3无铅压电陶瓷结构及性能的影响

采用两步法烧结工艺制备高织构化的0.94(Na0.5K0.5)NbO3-0.06LiNbO3(简称为KNLN6)无铅压电陶瓷。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、铁电测试系统和准静态分析仪研究制备工艺对织构化KNLN6陶瓷显微结构和铁电压电性能的影响,并确定最佳的极化工艺。结果表明:随着第一步烧结温度的提高,织构化KNLN6压电陶瓷有序度逐渐提高,晶粒尺寸逐渐变大,矫顽场(Ec)逐渐降低,剩余极化强度(Pr)先增加后降低。当极化条件为极化电压25 kV/cm、极化温度80℃、极化时间15 min时,在1 180℃保温5 min,然后在1 000℃保温10 h的高织构化KNLN6陶瓷的压电常数(d33)达到282 pC/N,较之前文献报导提高20%。     

高压电性能和介电性能0-3型PZT/PVDF压电复合陶瓷的制备

实验采用固相法合成性能良好的PbZr_(0.52)T_(0.48)O_3(PZT)陶瓷粉末,通过常压和热压工艺制备0-3型PZT/PVDF(偏聚氟乙烯)压电复合材料,研究了常压和热压工艺、PVDF所占体积分数和极化条件(时间、电场强度)等因素对复合陶瓷压电和介电性能的影响。采用X线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、阻抗分析仪等表征样品的显微结构和电性能。结果表明:最佳极化条件为极化时间30 min,极化强度7 k V/mm,采用热压工艺制备的复合陶瓷性能更佳;当PVDF体积分数为10%时,PZT/PVDF压电复合材料的性能最佳,其介电损耗低至1.7%,相对介电常数为191,压电常数为42 p C/N。     

一种全新概念变压器

压电陶瓷变压器及其系列应用产品压电陶瓷变压器是一种从材料、结构、工作原理都与传统电磁变压器截然不同的一种新型变压器。利用特殊的压电陶瓷材料,改性锆钛酸或铌镁锆钛酸等材料,按配方严格配料,经过球磨、喷雾干燥、高压力成型制胚、高温烧结、高压电场极化、严格检测等多道工艺过程,最后就得到了压电陶瓷变压器。它     

管形径向复合压电陶瓷超声换能器

对一种圆管形径向复合压电陶瓷超声换能器径向振动特性进行研究.该换能器由径向极化薄壁压电陶瓷短圆管与薄壁金属短圆管径向复合而成.基于弹性力学理论和机电类比原理,建立了换能器径向振动机电类比等效电路,并推导出其径向共振频率、反共振频率方程及有效机电耦合系数的解析式.实验加工了一些径向复合换能器样品,并对其径向共振频率及有效机电耦合系数进行了测试.结果表明,理论与实验测试结果相吻合.