超声电机用压电材料的研究进展

压电材料是超声电机的核心,压电材料性能的优劣在很大程度上影响和制约着超声电机的发展.从几个方面对超声电机用压电材料的应用及研究进展进行了评述和探讨.在总结超声电机对压电陶瓷性能的要求以及目前压电陶瓷的使用现状之后,从配方、工艺、质量3方面提出了可能的改进方法,针对超声电机在特殊环境下的服役条件,介绍了弛豫铁电体单晶和高居里温度压电陶瓷等新型压电材料在超声电机上应用的新进展,提出了未来超声电机对压电材料的要求.     

超声功率标准换能器铌酸锂压电晶片的设计研究

本文探讨了设计合适的铌酸锂压电晶片以研制高频高效的超声功率标准换能器,该换能器用于毫瓦级超声功率国家基准.论文分析铌酸锂各种切型的压电性能并选择最优切型用于研制标准换能器,给出晶片自由振动时的等效电阻抗和集总参数等效电路,以及晶片厚度和共振频率的关系.用所设计晶片研制出共振频率为18.5MHz的标准换能器,其辐射声导值...     

大位移压电陶瓷驱动器的设计与试验

针对大位移压电陶瓷驱动器,研究了压电陶瓷双晶片的驱动效能。基于压电陶瓷材料的逆压电效应,应用压电陶瓷双晶片在机械自由、电学短路状态下,一片加正向电压缩短另一片加反向电压伸长共同作用产生弯曲变形,通过组合设计将压电陶瓷双晶片的弯曲变形位移叠加起来,实现了压电陶瓷驱动器的大位移输出。在相同电压的条件下,此压电陶瓷驱动器的输出位移量比叠层驱动器有较大的增加,达200μm,结构尺寸也大大减小。该驱动器不需要位移放大机构,可直接应用于有大位移要求的机构驱动。     

新型旋转式压电惯性电机振子的冲击振动分析

新型旋转式压电惯性电机,是一种利用压电双晶片振子作为驱动元件,利用锯齿波作为激励电信号产生惯性冲击力的旋转电机。本文研究压电惯性电机振子在pzt元件激励下的冲击受迫响应。推导出了压电陶瓷片两端电压响应方程,以及压电振子梁的冲击受迫响应方程。分析了激励信号频率对振子梁端部响应的影响规律。同时,分析了不同激励信号占空比情况下振子梁端部响应变化规律,以及结构参数对电机驱动力矩的影响规律。分析了提高电机驱动力矩的有效途径。     

旋转式惯性压电电机的振子模型研究

提出了一种新型旋转式压电惯性电机,利用压电双晶片振子作为驱动元件,用锯齿波作为激励电信号产生惯性冲击力使电机旋转。分析了旋转式压电惯性电机的驱动机理,建立了压电振子的动力学模型,求解了振子的自由振动固有频率和模态函数。分析了影响压电振子固有频率的系统参数及其影响规律。计算结果表明梁端部模态函数值与质量系数α的值成反比。这些结论为压电惯性电机的设计和进一步的研究提出了新的思路和方法。     

电刷式纵扭型超声电机结构设计中的关键技术

详细阐述了在电刷式纵扭型超声电机设计中所遇到的三个关键技术：电机结构型式的选择、纵、扭模态频率一致性和压电陶瓷的安装位置的合理性。分别论证了这些技术的关键所在以及作者提出解决的办法。据此，设计和制造了一台纵扭型超声电机原型机，并获得了较为满意的整机性能。     

微振动输送中圆盘型压电振子的动力学分析

目的研究压电陶瓷振动给料器的双晶片压电振子,求出其力学表达式,为振动给料器的双压电晶片的优化设计奠定理论基础。方法以螺旋式压电振动给料器的圆盘型压电振子为例,对圆盘型压电双晶片进行动力学分析,建立振动模型及动力学方程,对激振力进行求解。结果运用Rayleigh-Ritz法推导出在简支边界条件下,双压电晶片振子的弯曲振动的共振频率以及激振力表达式,得出最大误差出现在160 V处,理论计算与实验验证数据的误差为10%左右,有限元分析与实验验证数据的误差为5%左右。结论通过实验可以看出在实际应用中,要综合考虑其电压输入与压电陶瓷层的变形程度,选择最佳的电能输入,才能使压电双晶片获得最大的激励位移。     

压电陶瓷电机在数控齿轮测量仪器中的应用

简要介绍压电陶瓷电机的工作原理及性能，分析了压电陶瓷电机用于数控齿轮测量仪器上的优缺点，通过实际应用验证了压电陶瓷电机可以作为直线驱动系统用于齿轮测量仪器中。     

直线式压电垂直驱动振动给料机设计

目的 为了满足现代电子工业领域中对微小电子元器件高速送料的需要,采用环形压电双晶片,设计一种直线式压电垂直驱动振动给料机。方法 首先对给料机结构进行设计,阐述其工作原理,通过对环形压电双晶片进行模态分析,确定双晶片工作振型。然后利用小挠度的弹性薄板理论,推导压电双晶片输出力的表达式,利用Matlab软件,探究压电陶瓷和基板的厚度与出力系数的关系,以及压电陶瓷和基板的弹性模量与出力系数的关系。最后制作振动给料机样机,并对其进行实验测试。结果 测试结果表明,系统有效工作频率为184～190 Hz,当驱动电源电压为220 V,频率186.8 Hz时,对3.2 mm×2.8 mm的发光二极管(LED)给料速度可达到22.6个/s,比市场上同型号的矩形压电双晶片驱动给料机速度提升了14.7%。结论 在精密电子元件高速输送的自动化包装或自动化检测线上具有良好的应用前景。     

夹心式压电陶瓷超声换能器的非线性研究进展

夹心式压电陶瓷超声换能器是目前大功率超声设备中应用最广的一种换能器,其在大功率工作状态下会呈现出明显的非线性特征。综述了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性方面的研究进展。首先介绍了国内外在压电陶瓷非线性方面的重要理论及实验研究成果,着重阐述了大功率领域常用的硬压电陶瓷的非线性研究工作,其次对夹心式压电陶瓷超声换能器的结构及工艺所引起的非线性进行了简要分析和论述,最后介绍了夹心式压电陶瓷超声换能器非线性建模方面的研究进展。     

切向极化压电陶瓷细长圆棒的扭转振动研究

利用压电材料的压电及运动方程，本文研究了切向极化压电陶瓷细长棒的扭转振动，分析了扭转振动压电陶瓷细棒中扭转角及扭矩的分布规律，推出了扭转振动压电陶瓷振子的机电等效电路，并得出了振子的共振及反共振频率方程，为扭转振动超声换能器的设计及计算奠定了一定的理论基础。     

Sn层PMN——PZT三元系压电陶瓷低温稳定性和压电性能影响的研究

制备了６种不同Ｓｎ含量的ＰＭＮ－ＰＺＴ压电陶瓷试样，深入研究了Ｓｎ添加剂对压电材料压电等性能的影响，用ＺＰＡ分析了Ｓｎ在改性ＰＺＴ压电陶瓷中的存在形式。研究表明，Ｓｎ添加剂不仅能提高压电性能而且改善了压电陶瓷低温性能的稳定性     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展--无铅压电陶瓷2O年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视.本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇,从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状,简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷,并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法.从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出,在过去20年中,为促进人类社会的可持续发展,无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发,并取得重要进展.     

LiNbO3基无铅压电陶瓷的研究与进展

LiNbO3基无铅压电陶瓷近年来受到各国学者的关注．已成为继BNT之后的又一重要的无铅压电陶瓷研究体系。本文结合近年来有关LiNbO3基无铅压电陶瓷的研究论文及近20年的发明专利公报,归纳和分析了LiNbO3基无铅压电陶瓷的研究开发进展,着重介绍了LiNbO3基无铅压电陶瓷的主要体系及制备方法、压电铁电性能,并对LiNbO3基无铅压电陶瓷今后的研究和发展提出一些建议。     

一种精确的压电双晶片参数动态测试模型和方法

本根据悬臂染式压电双晶片的动态导纳矩阵，设计了一种器件参数动态测试模型，用于测量压电双晶片的几个主要参数：压电常数d31、机电耦合系数κ31、介电常数ε33^T、弹性顺度常数s11^E和等效电容等。中详细叙述了测试模型的建立和测试步骤，并提出了一种实际试样的测试结果。理论与实验表明，这种新的动态测试方法是精确、可行的。     

无铅压电陶瓷的研究现状

简要介绍了无铅压电陶瓷的研究进展,重点介绍了BaTiO3(BT)基、钛酸铋钠(BNT)基和铋层状无铅压电陶瓷的性能。分析了掺杂改性对BNT基和铋层状无铅压电陶瓷压电性能的影响,详细对比了无铅压电陶瓷的制备方法,为改进工艺提高压电性能提供了理论支持。展望了BT基压电材料在热喷涂领域的应用前景,并分析了亟待解决的问题。     

BNT基无铅压电陶瓷的研究与进展--无铅压电陶瓷20年发明专利分析之二

Bi0．5Na0．5TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷是目前研究最广泛、最具吸引力的无铅压电陶瓷体系。本文分析了BNT基无铅压电陶瓷近20年的发明专利，着重讨论了相关体系的压电铁电性能，并展望了BNT基压电陶瓷今后的发展趋势。     

PNN-PZT系FGM压电陶瓷的性能及执行器的设计与研制

阐明了FGM(Functionally Gradient Materials)压电执行器和FGM压电超声马达所用FGM压电陶瓷应具备的特性。系统地分析了Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3))O_3-Pb(ZrTi)O_3(PNN-PZT)三元系陶瓷的介电和压电性能,探讨了F_R F_T结构相变对材料的介电及压电性能的影响,提出PNN-PZT三元系陶瓷是一种能综合满足FGM压电执行器及超声马达性能要求的优良材料。深入地研究了PNN-PZT三元系陶瓷的Bi、Zn掺杂改性规律。论述了FGM压电执行器的结构及工作原理,推导出FGM压电执行器自由端弯曲位移的理论计算公式,并确定了FGM夹层优化的电性能梯度化指数。采用粉末冶金法成功地研制出PNN-PZT系FGM压电陶瓷执行器,并测量了弯曲位移特性。执行器剖面SFM形貌观察和EDAX组分分析表明,压电层、FGM层(中间夹层)及介电层的平均晶粒尺寸呈梯度增大,Ni、Ti组分在夹层区域近似线性逆向梯度分布,Nb、Zr组分分布具有相同的变化规律。采用“薄板扩散叠加”模型,对PNN-PZT系FGM压电材料扩散离子的浓度分布进行了计算机数值模似,其结果与EPMA实验吻合。确定了扩散层厚度随扩散温度和时间的变化规律。估算了离子的扩散系数及表现激活能,并从结晶化学的观点对离子的扩散系数与表观激活能的差别进行了解释。     

从发明专利看无铅压电陶瓷的研究与发展——无铅压电陶瓷20年发明专利分析之一

无铅压电陶瓷的研究与开发已引起世界各国的高度重视。本文综合分析了近20年无铅压电陶瓷发明专利约140篇。从发明专利角度评述了无铅压电陶瓷的研究与发展现状，简要介绍了目前受到广泛研究的BaTiO3(BT)基无铅压电陶瓷、Bi1/2Na1/2TiO3(BNT)基无铅压电陶瓷、铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐系无铅压电陶瓷，并侧重介绍这些无铅压电陶瓷的组分、性能和制备方法。从无铅压电陶瓷发明专利的进展可以看出，在过去20年中，为促进人类社会的可持续发展，无铅压电陶瓷得到了广泛的研究和开发，并取得重要进展。     

压电圆环晶片堆的径向振动分析

通过理论分析、数值计算、实验测量研究压电圆环晶片堆的径向振动,应用压电本构方程,通过求解晶片堆的导纳,取其最大,推导压电圆环晶片堆的共振频率方程。采用数值法对理论方程进行模拟计算,用阻抗测量和激光扫描測振实验测量单片圆环和晶片堆的共振频率,并与理论计算进行比较,结果吻合较好,误差小于1.5%。