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微机械压电微电机原型机的研究

吕琼莹  
【摘要】: 本研究论述了一种具有微尺寸特征,适用于微机械领域应用的微机械压电微电机原型。总结了这种压电微电机原型机的设计、制作和实验方法,初步探讨了压电电机在微机械应用条件下所涉及的弹性动力学和压电学等基本原理。目的是通过微机械压电微电机原型机示范一种基于另类工作原理下的新型微机械压电微电机的概念。微机械压电微电机原型机研究在压电电机的基本理论、致动机理、总体尺寸微型化、最简化结构设计和极限动力性能潜力分析方面取得了实质性进展。采用模型实验的方法深入研究了压电电机的微观致动机理。实验表明,这种微机械动力单元的基本原理和工作模式已经超出了传统压电电机的范畴。应用经典的弹性动力学和压电学原理,以模型实验的微观致动机理为依据,设计了具有新概念的弹性体和压电换能器结构的旋转应力场压电电机,提出并验证了应力场致动理论,在微观上统一了各类压电电机的致动机理。论文给出了以上两种模型电机的原理分析和实验结果,采用弹性动力学和压电学原理初步探讨了微机械压电微电机的机电转换特性,分析并归纳了影响微机械压电微电机极限动力和效率指标的影响因素。应用上述研究结果,研制了微机械压电微电机原型机系统,电机总体尺寸达到3mm*5mm,在同期同类电机中总体尺寸最小。论文有限度地探讨了此类电机作为微机械通用动力元件的应用领域。建立了基本参数测量的简化实验系统。提供了晶体方程、瑞利波推导等相关资料。


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