壓電陶瓷在超聲波電機(jī)中的應(yīng)用研究.pdf

1、超聲波電機(jī)利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，再通過(guò)摩擦作用將機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡姍C(jī)的旋轉(zhuǎn)(直線)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)負(fù)載。壓電陶瓷作為超聲波電機(jī)的振動(dòng)發(fā)生器件，其性能的優(yōu)劣直接影響到電機(jī)的輸出性能。本文采用傳統(tǒng)的固相反應(yīng)法制備P-41和PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷，研究壓電陶瓷在行波型超聲波電機(jī)中的應(yīng)用及壓電性能對(duì)電機(jī)性能的影響。
　　 研究了P-41和PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷材料的結(jié)構(gòu)、性能、頻率溫度穩(wěn)定性及極

2、化方式對(duì)壓電陶瓷性能的影響。結(jié)果表明，這兩種材料都具有較好的介電溫度穩(wěn)定性，P-41具有明顯的鐵電體相變特點(diǎn)，PMnS-PZN-PZT具有弛豫一鐵電體相變特點(diǎn)。采用同時(shí)同向一次極化工藝改善了二次極化工藝所遺留的各極化區(qū)域d33不均勻、分區(qū)界面應(yīng)力的存在導(dǎo)致的性能不穩(wěn)定性，同時(shí)縮短了極化時(shí)間，提高了超聲波電機(jī)的輸出性能。P-41陶瓷的極化條件為3 kV/mm、120℃極化15min，PMnS-PZN-PZT陶瓷的極化條件為3.5 kV/m

3、m、140℃極化15min。
　　 研究了P-41和PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷的性能與超聲波電機(jī)性能的相關(guān)性，探討了電機(jī)的導(dǎo)納、負(fù)載、啟動(dòng)與關(guān)斷和溫度特性。結(jié)果表明，電機(jī)具有較好的瞬態(tài)特性，啟動(dòng)時(shí)間＜2ms，關(guān)斷時(shí)間＜1ms。采用P-41壓電陶瓷電機(jī)的啟動(dòng)與關(guān)斷速度比PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷電機(jī)的快，與P-41壓電陶瓷具有非弛豫相變特點(diǎn)有關(guān)，說(shuō)明P-41壓電陶瓷比較適用于需要反復(fù)開(kāi)關(guān)的超聲波電機(jī)。同時(shí)，P-41電機(jī)