壓電陶瓷在超聲波電機中的應用研究.pdf

1、超聲波電機利用壓電陶瓷的逆壓電效應，將電能轉變?yōu)闄C械振動，再通過摩擦作用將機械振動轉變?yōu)殡姍C的旋轉(直線)運動，進而驅動負載。壓電陶瓷作為超聲波電機的振動發(fā)生器件，其性能的優(yōu)劣直接影響到電機的輸出性能。本文采用傳統(tǒng)的固相反應法制備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中的應用及壓電性能對電機性能的影響。
　　 研究了P-41和PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷材料的結構、性能、頻率溫度穩(wěn)定性及極

2、化方式對壓電陶瓷性能的影響。結果表明，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，PMnS-PZN-PZT具有弛豫一鐵電體相變特點。采用同時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)界面應力的存在導致的性能不穩(wěn)定性，同時縮短了極化時間，提高了超聲波電機的輸出性能。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性能的相關性，探討了電機的導納、負載、啟動與關斷和溫度特性。結果表明，電機具有較好的瞬態(tài)特性，啟動時間＜2ms，關斷時間＜1ms。采用P-41壓電陶瓷電機的啟動與關斷速度比PMnS-PZN-PZT壓電陶瓷電機的快，與P-41壓電陶瓷具有非弛豫相變特點有關，說明P-41壓電陶瓷比較適用于需要反復開關的超聲波電機。同時，P-41電機