1 mm管式悬臂梁结构微型超声马达研究

利用外径1.0 mm,内径0.6 mm的压电PZT陶瓷管,研制了相同结构的三种不同长度悬臂梁的管式微超声马达.为改善定子与转子之间的摩擦性能,在定子的自由端粘结金属帽形成复合定子.马达定子外壁均匀分为4个电极,内壁接地;为消除引线对定子振动的影响,电极通过固定座直接连接到驱动电路.通过不同质量的负载,调节定子和转子之间的预紧力.考虑定子管长和金属帽的影响,采用有限元方法分析定子共振频率和有效机电耦合系数随陶瓷管长度和金属帽质量的变化.结果表明,随着管长或金属帽质量的增加,定子共振频率和有效机电耦合系数下降.根据理论计算和实验测量,表明所研制的微型超声马达第一阶弯曲共振频率的理论分析值与实验测量值吻合.实验测量还表明,马达在定子共振频率附近具有最大转速;并且在相同预紧力下,马达转速随电压近似线性增加,当电压加至120V时,转速可达每秒85转,加大预紧力,马达输出力矩提高,当预紧力加至70 mN时,输出力矩可达4.7μNm.     

一种压电超声马达的工作原理

定性介绍了压电陶瓷技术研究所研制的一种压电超声马达的工作原理。通过定量建立和解压电定子的振动方程,得出定子驱动端轨迹为椭圆这一推动转子转动的关键,并对转子材料提出一些要求。     

PZN—PT—BT系铁电陶瓷压电性能研究

本文详细研究了ＰＺＮ—ＰＴ—ＢＴ系铁电陶瓷在相界附近的压电性能，结果表明，在相界附近ｄ３３和ｋｐ出现极大值，并详细分析了其物理机制及结构对压电性能的影响．     

径向振动环状压电陶瓷复合变压器的研究

提出了一种新型的径向振动压电变压器,该变压器由两个径向极化的压电圆环与一个金属圆环在径向复合而成。基于径向极化压电圆环与金属圆环的机电等效电路,利用解析法得出此类压电变压器的机电等效电路,借助等效电路推出了压电变压器的共振、反共振频率方程及电压增益方程。利用数值法研究了压电变压器共振、反共振频率及有效机电耦合系数与金属圆环尺寸的关系,探讨了压电变压器共振频率及电压增益和负载阻抗的依赖关系。最后,用阻抗分析仪测试了压电陶瓷复合变压器的基频频率,实验测试结果与理论结果有很好的一致性。     

MnO2掺杂的KNN基无铅压电陶瓷的制备及性能

采用传统的固相反应法制备了(1-x)(Na0.65K0.35)0.94Li0.06NbO3-xmol%MnO2无铅压电陶瓷,研究了Mn的掺杂对陶瓷压电和介电性能的影响.实验结果表明,所有的样品都显示出四方相钙钛矿结构.材料的平均晶粒尺寸随着MnO2掺杂量的增加逐渐变大.MnO2的添加使样品的压电常数d33、平面机电耦合系数kp、机械品质因数Qm、介电损耗tanδ和相对密度均得到明显改善.当MnO2的掺杂量为0.50mol%的时候,样品的性能达到最佳:d33=144pC/N,kp=42%,tanδ=2.4%,Qm=168.以上数据表明,该陶瓷材料是一种极具应用潜力的无铅压电陶瓷材料.     

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.     

PSN-PZT系统压电陶瓷智能材料的性能与改进研究

研究了ＰＳＮ－ＰＺＴ系统中的组成对压电性能的影响及其作用机理,通过对ＰＳＮ－ＰＺＴ系统Ｚｒ／Ｔｉ比值的调整,使系统点处于准同型相界附近时性能可以得到优化,这一点从微观结构分析得到验证。通过对系统进行Ａ位和Ｂ位掺杂取代来提高其性能,获得了性能优异的压电陶瓷材料,其机电耦合系数Ｋp高达０．７０。     

PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷锰掺杂改性研究

作者采用传统的电子陶瓷工艺制备了PSN-PZN-PZT四元系压电陶瓷,考察了锰掺杂对材料的微结构及压电性能的影响.实验结果表明,在较宽的锰掺加量范围内,样品都可以得到完全的钙钛矿相结构,适量的锰掺杂不仅可以优化材料的压电性能,而且可以改善体系的温度稳定性能.同时,锰掺杂使PSN-PZN-PZT陶瓷的损耗tanδ降低,机械品质因数Qm增高,当掺杂量为0.5wt%时压电陶瓷具有最好的综合机电性能d33=313pC/N,kp=0.52,Qm=1466,tanδ=0.40%,有望在超声马达中获得应用.     

压电马达的发展及其技术特点

指出了工业的发展对电机在转速、体积及运动精度等方面的要求,并分析了传统电磁式电机存在的缺点;分别介绍了压电超声马达和压电谐波马达的工作原理、性能特点及其当前的研究和应用状况;并分别指出了两种压电马达存在的缺点和以后的研究方向。     

用于驻波超声马达的压电陶瓷材料的研究

制备了性能优良、适合于驻波超声马达的四元系压电陶瓷材料。测量了其压电性能，分析了铈含量和锶含量对材料压电性能的影响以及产生影响的原因，研究了预烧温度、烧结条件以及极化条件等工艺制度对材料压电性能的影响。     

叠加式压电陶瓷智能骨料特性仿真研究

基于一维压电弹性理论建立叠加式压电陶瓷智能骨料的理论模型,并在此基础上采用数值分析方法研究压电陶瓷电学连接方式和叠加数量以及单片压电陶瓷厚度、水泥保护层厚度等关键结构参数对智能骨料的谐振频率、机电耦合系数、智能骨料激发器输出位移及传感器输出功率的影响。结果表明,智能骨料的谐振频率和反谐振频率随压电陶瓷的厚度和叠加片数、保护层厚度的增加而不断减小,且压电陶瓷串联叠加时谐振频率与反谐振频率之间的差值大于并联叠加时的对应差值;智能骨料的机电耦合系数随压电陶瓷的厚度和叠加片数的增加而增大;智能骨料激发器的输出位移与智能骨料传感器的输出功率随压电陶瓷叠加片数的增多而加大,且压电陶瓷串联叠加时的激发器输出位移和传感器输出功率均大于并联叠加时的输出值。     

复合型超声马达纵向振动建模

针对采用一维理论模型在研究复合型超声马达振动特性时分析结果出现误差的情况,设计一种新型双定子复合型超声马达;利用马达的对称性建立了定子纵向振动分析物理模型;将定子纵向与横向振动的动能同时引入Hamilton方程,推导了考虑马达横向振动效应的定子纵向振动分析微分方程与动力边界条件;运用Maple软件对定子运动微分方程进行求解,获得了定子纵向振动固有频率;采用有限元模型与一维理论模型时定子的纵向振动固有频率进行对比计算,并对马达原型机的固有频率进行测定.研究结果表明:所建模型比一维理论模型具有更高的分析精度;分析结果与实验值及有限元计算值吻合.     

超声压电马达用驱动电路的设计

设计一种适应性较广低成本的压电马达驱动电路,通过实验设计并制作出频率可调式小型化压电马达驱动控制电路,能够输出两双路电信号(相位差为90°)。驱动控制行波型压电马达,输出频率范围在0-58kHz,输出电压可以通过改变变压器的匝数比进行调节(100-200V)。通过实验证实了这种驱动电路能够满足压电马达驱动的要求。     

一种四元系压电陶瓷材料的研究

通过对Ｐｈ（Ｓｎ１／３Ｎｂ２／３）Ａ（Ｌｉ１／４Ｎｂ３／４）ＢＴｉｃＺｒＤＯ３（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１）四元系压电陶瓷材料的组分、添加物，取代物的研究，找到了这一四元系压电陶瓷材料的最佳组成，其性能满足了发射型换能器件对压电陶瓷材料的性能要求。     

基于COMSOL Multiphysics压电道路中压电陶瓷的发电仿真

该文以COMSOL Multiphysics仿真为基础,分别建立了不同几何形状的三维图像,在限制无关变量的情况下,探讨了不同形状的压电陶瓷材料发出电能的大小,为压电道路中压电单元的铺设做了辅助研究。并且做了相关的参数化分析,验证压电陶瓷发电规律随荷载的变化关系研究发现,正八棱柱体在限制其他无关变量的前提下,使用相同体积的压电材料和相同载荷的作用下发出的电能最多。     

压电陶瓷换能器电感与电容匹配特性研究

采用等效电路法,推导了不同匹配条件下压电换能器军效阻抗与匹配参数公式,并获得了换能器的最佳电路匹配参数.结果表明,利用所得高效公式,可精确计算出最佳匹配参数,从而有效提高压电换能器的机电转换效率。     

压电陶瓷/硫铝酸钡钙矿物复合材料的压电性能

采用压制成型法,以硫铝酸钡钙水泥矿物为基体制备了0—3型压电复合材料。分析讨论了铌锂锆钛酸铅（PLN）质量含量对压电复合材料压电性能的影响。结果表明,在极化工艺参数为：极化电场强度为5kV／mm;极化时间为20min;极化温度为80℃的条件下,以硫铝酸钡钙水泥矿物作为基体的压电复合材料的相对介电常数εγ,和压电应变常数d33随着PLN质量含量的增加非线性增长,其值接近立方体模型理论值,随着PLN质量含量的增加,平面和厚度伸缩机电耦合系数Kp、Kt增大。     

压电片位置对功率超声复合换能器共振频率的影响

研究了压电片位置对功率超声复合换能器机械共振频率的影响,给出了在不同情况下二者之间的关系曲线图。为设计和研究不同频率的夹心换能器提供了依据。     

压电陶瓷非线性特性研究

将迈克尔逊干涉仪的可移动平面镜改装为带有压电陶瓷的平面镜,改变压电陶瓷的驱动电压,压电陶瓷就会发生微小形变,迈克尔逊干涉仪两臂的光程差发生改变,导致干涉图样变化。运用MATLAB软件对实验数据进行模拟,验证了电陶瓷的非线性特性。本实验操作简单,可实用性强。     

PZT-PMN-BF压电陶瓷及压电变压器的研究

采用共沉淀法制备了纳米Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)粉体,并经过适量的Fe3 ,Mn2 ,Bi3 ,Nb5 等离子掺杂后,制备了具有单一钙钛矿晶结构的PZT αPbMn1/3Nb2/3O3 βBiFeO3压电陶瓷粉体。通过低温烧结制备了压电陶瓷,并研制了一种Rosen压电陶瓷变压器。用扫描电镜对陶瓷微观结构进行了研究,并测量了压电变压器的电学性能。结果表明,用纳米粉体Pb(ZrxTi1-x)O3制备的四元系压电陶瓷结构致密,晶粒生长正常,晶粒尺寸约为4~6μm。基于此材料制作的Rosen型压电变压器在负载阻抗为20 MΩ,输入电压为5 V条件下升压比高达420倍以上。