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《武汉理工大学》 2010年
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压电陶瓷在超声波电机中的应用研究

郑惠清  
【摘要】: 超声波电机利用压电陶瓷的逆压电效应,将电能转变为机械振动,再通过摩擦作用将机械振动转变为电机的旋转(直线)运动,进而驱动负载。压电陶瓷作为超声波电机的振动发生器件,其性能的优劣直接影响到电机的输出性能。本文采用传统的固相反应法制备P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷,研究压电陶瓷在行波型超声波电机中的应用及压电性能对电机性能的影响。 研究了P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷材料的结构、性能、频率温度稳定性及极化方式对压电陶瓷性能的影响。结果表明,这两种材料都具有较好的介电温度稳定性,P-41具有明显的铁电体相变特点,PMnS-PZN-PZT具有弛豫-铁电体相变特点。采用同时同向一次极化工艺改善了二次极化工艺所遗留的各极化区域d33不均匀、分区界面应力的存在导致的性能不稳定性,同时缩短了极化时间,提高了超声波电机的输出性能。P-41陶瓷的极化条件为3 kV/mm、120℃极化15 min,PMnS-PZN-PZT陶瓷的极化条件为3.5 kV/mm、140℃极化15 min。 研究了P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷的性能与超声波电机性能的相关性,探讨了电机的导纳、负载、启动与关断和温度特性。结果表明,电机具有较好的瞬态特性,启动时间2 ms,关断时间1 ms。采用P-41压电陶瓷电机的启动与关断速度比PMnS-PZN-PZT压电陶瓷电机的快,与P-41压电陶瓷具有非弛豫相变特点有关,说明P-41压电陶瓷比较适用于需要反复开关的超声波电机。同时,P-41电机的Qm较小而keff比较大(TRUM-60Ⅰ型电机),具有较好的负载驱动能力。电机的表而温度随运转时间的延长迅速升高,最终在某一温度下稳定运转,采用PMnS-PZN-PZT压电陶瓷电机的表面温度明显低于采用P-41压电陶瓷的电机(TRUM-60(?)电机),与PMnS-PZN-PZT压电陶瓷具有非常低的介电损耗有关,因此这种材料比较适用于需要长时间运转的超声波电机。预压力对电机的性能影响很大,不同尺寸电机具有不同的驱动性能。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TM359.9

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 顾威,桂治轮,李龙土,董蜀湘;高Q_m、低损耗压电陶瓷材料的研究[J];硅酸盐通报;1994年03期
2 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
3 周铁英,张凯,陈宇,王欢,吴继刚,姜开利,薛平;1mm圆柱式超声电机的研制及在OCT内窥镜中的应用[J];科学通报;2005年07期
4 崔天宏,王立鼎,吕琼莹,干东英;超声微电机传动机理的研究[J];机械工程学报;1995年02期
5 龙纪文,陈海龑,孟中岩;掺杂对PMS-PZ-PT三元系材料微结构和电性能的影响[J];无机材料学报;2004年01期
6 赵淳生;;对发展我国超声电机技术的若干建议[J];微电机;2006年02期
7 张武,袁镇;探讨超声电机用压电陶瓷[J];现代电子技术;2004年14期
8 赵淳生;对发展我国超声波电动机技术的若干建议[J];微特电机;2005年08期
9 褚祥诚,李龙土;压电陶瓷超声波马达[J];物理;2002年04期
10 周静;赵然;陈文;;xPMnS-(1-x)PZN陶瓷的相变特性研究[J];物理学报;2006年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 吴业坤;行波型压电超声马达的机理仿真与设计制作[D];武汉理工大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑伟智,辛洪兵;压电马达的发展及其技术特点[J];北京工商大学学报(自然科学版);2003年01期
2 王代华,黄尚廉;PVDF振动参数监测传感理论与实验研究[J];传感技术学报;1999年04期
3 周洋,万建国,陶宝祺;PVDF压电薄膜的结构、机理与应用[J];材料导报;1996年05期
4 庄乾霞,孙宝元,董维杰;自感知压电微夹钳研究[J];大连理工大学学报;2004年06期
5 范桂芬,吕文中,汪小红,杨桁;SiO_2掺杂对PMS-PZT陶瓷结构和电性能的影响[J];电子元件与材料;2005年07期
6 张慧君;赵鸣;张昌松;高峰;田长生;;Na_(0.5)K_(0.5)NbO_3-LiTaO_3无铅压电陶瓷的研究[J];电子元件与材料;2006年02期
7 程明,叶会英,禹延光;一种由压电双晶片测量压电材料参数的动态方法[J];电子测量与仪器学报;2000年04期
8 金江,陈仁文,陶宝祺;具有压电材料铺层的自适应层合板的分析[J];复合材料学报;1998年01期
9 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
10 金江,万建国,陶宝祺;带有1-5型压电芯子的自适应夹层梁的分析[J];工程力学;1999年06期
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1 刘涛;路凯;周铁英;陈宇;;0.8mm压电方柱超声电机的研制及应用[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
2 赵淳生;;超声波电动机研究在南京航空航天大学[A];中国电子学会第十四届电子元件学术年会论文集[C];2006年
3 周铁英;;我国超声波电动机发展的回顾与展望[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
4 赵淳生;;超声波电动机研究在南京航空航天大学[A];第十届中国小电机技术研讨会论文集[C];2005年
5 郑伟;赵淳生;;旋转型行波超声电机磨损机理研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
6 郑伟;赵淳生;;旋转型行波超声电机寿命试验研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
7 李玉宝;杨颖;赵淳生;;新型铁电单晶及其在超声电机上的应用发展[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
8 孙志峻;邢仁涛;黄卫清;;超声电机驱动关节机器人位置反馈控制研究[A];第十一届中国小电机技术研讨会论文集[C];2006年
9 周铁英;陈宇;;超声电机的发展与展望[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
10 周凤拯;金家楣;姚志远;周培;;轮式结构直线超声电机的设计[A];第十二届中国小电机技术研讨会论文集[C];2007年
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1 吴涧彤;压电晶体扭转效应的研究[D];大连理工大学;2000年
2 侯育冬;高性能压电变压器用多元系陶瓷的制备和性能研究[D];西北工业大学;2002年
3 郭海训;大力矩高精度超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2002年
4 陈志武;电疲劳过程中PLZT铁电陶瓷畴变的原位观测及电疲劳机理研究[D];厦门大学;2003年
5 罗小兵;微惯性流体器件中的流动和传热及其工程应用[D];清华大学;2002年
6 曹辉;纵扭复合型压电超声马达的研究[D];陕西师范大学;2004年
7 董维杰;压电自感知执行器理论与应用研究[D];大连理工大学;2003年
8 鄢洪建;Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_3基无铅压电陶瓷体系的设计、制备及性能研究[D];四川大学;2004年
9 刘世清;径向及径—扭复合振动模式夹心式压电超声换能器研究[D];陕西师范大学;2005年
10 黄世峰;水泥基压电复合材料的制备及其性能研究[D];武汉理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李宪章;行波超声波电机的位置速度控制及其在机器人多自由度关节中的应用[D];浙江工业大学;2005年
2 陈建毅;行波型超声波电机设计制作及其控制系统研究[D];华侨大学;2005年
3 杨济华;径向伸缩模态超声波粉体输送装置的试验研究[D];吉林大学;2004年
4 王四林;薄膜型压电微电机的有限元模拟[D];华中科技大学;2004年
5 周慎平;用不同配比度的预烧粉末和陶瓷靶在Ag、Au、Pt底电极上溅射制取PZT铁电薄膜的研究[D];暨南大学;2000年
6 张晓宁;层状复合电磁屏蔽材料的设计与制备[D];北京工业大学;2000年
7 李莹;ZnS1-x Tex(0≤X≤1)多晶薄膜的制备及特性研究[D];暨南大学;2001年
8 冯威;大力矩纵扭复合型超声波电机测控系统的研究[D];浙江大学;2002年
9 石新军;纵扭复合压电超声马达基础研究[D];陕西师范大学;2002年
10 李晓峰;有机非致冷热释电薄膜及其热绝缘结构的研究[D];电子科技大学;2002年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前4条
1 郭海训,魏燕定,郭吉丰,陈永校;复合型超声波电机纵振动系统的设计及其特性[J];微特电机;2001年06期
2 陈明,周铁英,陈新业;自校正超声步进马达[J];压电与声光;2000年05期
3 陈志华,赵淳生;一种简单实用的超声电机频率跟踪控制技术[J];压电与声光;2003年02期
4 周铁英,姜开利;超声电机学概况[J];自然杂志;1999年06期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 彭宗峰;基于薄板面内振动超声电机的研究[D];四川大学;2005年
2 王敏才;基于DSP的超声波电机转速控制特性的研究[D];东南大学;2006年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵淳生;面向21世纪的超声电机技术[J];中国工程科学;2002年02期
2 顾威,桂治轮,李龙土,董蜀湘;高Q_m、低损耗压电陶瓷材料的研究[J];硅酸盐通报;1994年03期
3 周桃生,邝安祥;一种大功率压电陶瓷变压器材料的研究[J];硅酸盐学报;1992年04期
4 杨志刚,程光明,郑学澜;矩形板压电振子型超声马达[J];吉林工业大学学报;1994年01期
5 崔天宏,王立鼎,吕琼莹,干东英;超声微电机传动机理的研究[J];机械工程学报;1995年02期
6 周铁英,张凯,陈宇,王欢,吴继刚,姜开利,薛平;1mm圆柱式超声电机的研制及在OCT内窥镜中的应用[J];科学通报;2005年07期
7 赵向东,赵淳生;预压力对超声电机输出特性影响的实验研究[J];力学与实践;2002年04期
8 曲建俊,周铁英,齐毓霖,张志谦;超声马达转子摩擦材料厚度对驱动性能的影响研究[J];摩擦学学报;2002年02期
9 曲建俊,齐毓霖,张志谦,孙海涌;超声马达摩擦学及其摩擦材料研究进展[J];摩擦学学报;1998年01期
10 夏长亮,史婷娜,陈永校;行波型超声波电动机变频控制系统[J];微电机;1995年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔚京生;;一种新型的电机—超声波电机[J];医疗设备信息;2006年03期
2 周传运;;超声波电机的原理与应用[J];现代物理知识;2007年03期
3 顾菊平,秦申蓓,石斌,金龙,莫岳平;超声波电机测试技术的研究[J];电工技术学报;2003年01期
4 莫岳平,胡敏强,徐志科,金龙,顾菊平,王心坚;超声波电机振动模态有限元分析[J];中国电机工程学报;2002年11期
5 李华峰,辜承林;超声波电机的频率自动跟踪[J];压电与声光;2003年01期
6 李强松,洪尚任,陈建毅;驻波型超声波电机及其驱动系统的实验研究[J];机械与电子;2005年07期
7 章君山,周剑明,董干,辜承林;环形超声波电机定子振动模式分析[J];微特电机;1995年05期
8 李宝库;超声波电机功能性化工材料研制进展[J];微特电机;1998年06期
9 胡敏强,莫岳平,石斌,金龙,顾菊平,王心坚,徐志科;行波型超声波电机制作工艺的研究[J];微特电机;2001年06期
10 杨明,杨学友,孙家zi;超声波电动机的历史和研究现状[J];微电机;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 郝俊杰;王晓慧;桂治轮;李龙土;;MnO_2对钛酸铋钠压电陶瓷性能的影响[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
2 李茂順;陳炳輝;吳朗;郭興家;吳金昆;;以溶胶凝胶法制备压电陶瓷[A];第二届全国压电和声波理论及器件技术研讨会摘要集[C];2006年
3 吴南春;施尔畏;郑燕青;李文军;;介质对水热制备PbNb_2O_6晶粒形貌的影响[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
4 林书玉;许龙;;一种新型的cymbal换能器的研究[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
5 李宝库;;超声波电动机压电陶瓷粘接技术的提升[A];第十六届中国小电机技术研讨会论文摘要集[C];2011年
6 刘海峰;田莳;李小兵;;PZN-PZT压电陶瓷常温和低温电疲劳比较[A];2000年材料科学与工程新进展(上)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
7 潘在友;刘惠兰;冯丽爽;邢济武;;基于光杠杆原理测量压电陶瓷压电特性的方法[A];高精度几何量光电测量与校准技术研讨会论文集[C];2008年
8 李龙土;董蜀湘;;超声马达[A];第二届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1995年
9 李宁;胡俊辉;黄卫清;朱春玲;赵淳生;;压电除冰系统中压电元件尺寸对界面剪切应力的影响[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年
10 李龙土;;功能陶瓷材料研究的若干进展[A];第五届中国功能材料及其应用学术会议论文集Ⅰ[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 晓鑫;压电陶瓷——信息时代的新型材料[N];中国建材报;2004年
2 武长运;信息时代的多面手——压电陶瓷[N];山东科技报;2002年
3 中国电子元件行业协会电子陶瓷及器件分会;电子陶瓷:产品门类齐全应用领域拓宽[N];中国电子报;2008年
4 李文 清晨;信息时代的多面手压电陶瓷[N];北京科技报;2002年
5 记者 肖国强 通讯员 傅炜琳;马达在血管里“奔跑”[N];浙江日报;2005年
6 东经控股集团有限公司 唐苏亚;非电磁:微电机发展的一个重要方向[N];中国电子报;2005年
7 江苏 旋建明;用于压电陶瓷超声波传感器测试的信号源[N];电子报;2002年
8 河北 张爱民;无源压电陶瓷、发光二极管试电笔[N];电子报;2009年
9 科技;刹车噪声能消除[N];中国环境报;2003年
10 中国电器工业协会微电机分会;微电机技术发展方向[N];机电商报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王剑;柱状超声波电机的设计理论及控制[D];浙江大学;2009年
2 周宁宁;面向真空低温下超声波电机的振动摩擦与悬浮特性研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 王希花;基于压电陶瓷迟滞非线性建模及控制系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 朱炜;压电陶瓷叠堆执行器及其系统的迟滞现象模拟、线性化及控制方法的研究[D];重庆大学;2012年
5 王彦利;超声波电机梯度摩擦材料设计及匹配行为研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
6 郭海训;大力矩高精度超声波电机的基础研究[D];浙江大学;2002年
7 晁小练;低温烧结PZT基压电陶瓷材料的研究及器件开发[D];陕西师范大学;2010年
8 张奔牛;传感和致动装置/结构中的多物理量耦合问题[D];重庆大学;2003年
9 刘琳;声频干扰技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
10 曹中清;无单元法及其面向对象程序实施[D];西南交通大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑惠清;压电陶瓷在超声波电机中的应用研究[D];武汉理工大学;2010年
2 唐韵;基于压电陶瓷逆压电效应原理的3MN叠加式力标准机的研究[D];电子科技大学;2010年
3 张治刚;钛酸钡模板织构化压电陶瓷的组织与性能[D];西安工业大学;2010年
4 陈培洪;新型非共振式压电直线电机的研究[D];南京航空航天大学;2011年
5 张东;压电变压器用陶瓷材料低温烧结的研究[D];天津大学;2010年
6 雍安姣;基于先进超声波电机的精密定位技术[D];天津大学;2005年
7 朱枝勇;以PZT为基的介电常数6500压电陶瓷瓷料研发[D];电子科技大学;2010年
8 刘应红;超声波电机的运行机理及其驱动电源的研究[D];华侨大学;2006年
9 刘宏伟;圆柱定子弯曲振动超声波电机及电源的设计与实验研究[D];华侨大学;2008年
10 付杰;圆柱定子三自由度超声波电机的动力学分析与设计[D];东南大学;2006年
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