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当材料对超声电动机性能的影响及其选择

发布时间:2021-09-10 14:17:01 阅读: 来源:烘干机厂家

材料对超声电动机性能的影响及其选择

1 引言 超声电动机是利用超声振动作为驱动力的一种新型电动机,它由振动和移动两部分组成,靠 振动体和移动体之间的摩擦力来驱动。 20世纪70年代美国首先研制出超声电动机。近10年,由于压电陶瓷材料研究的突破,在全世 界掀起了超声电动机研究的高潮,相继开发出各种各样的超声电动机。由于该电动机没有铁 心和线圈、结构简单、体积小、重量轻、响应快、力矩大,不需配合减速装置就可以低速运 行,因此很适合用于办公室自动化设备、精密定位控制系统、照相机和摄像机等的驱动,也 可以用于机器人、汽车电器等的驱动。 超声电动机是利用压电陶瓷的逆压电效应,将电能转换为机械能的一种压电换能器,因而压 电材料我们曾遇到改性PP粒子气味检测性合格对电动机的性能起着至关重要的作用。另外,超拉伸实验用的钳口可以大幅度提高使用寿命声电动机是靠摩擦驱动,将定子的振 动能转换为转子的旋转机械能,因此,摩擦材料也是影响电动机性能的重要材料。压电陶瓷 大都具有大的抗压强度,但抗张强度较小。因此,在利用其逆压电特性时,必须将其牢牢粘 于定子底部。否则,在激励下很容易破裂。而粘结的好坏直接决定于胶粘剂和粘结工艺。本 文将对这些材料的选择进行较详细的讨论,同时也介绍了其它材料的选择。2 压电材现在料2.1 压电陶瓷的选择 居里兄弟在100多年前发现了压电效应,开创了压电学的历史。但压电陶瓷真正在工程中获 得广泛应用还是在PbO3,ZrO3、TiO3等压电陶瓷出现以后。 压电陶瓷是电动机将电能转换为机械能的换能材料,也是电动机关键材料。超声电动机中通 常采用施加交变电压后能产生机械谐振位移的“硬性”压电陶瓷材料,其质量的好坏直接影 响电动机性能,所以要求压电陶瓷材料[1~3]: (1)居里点较高,工作温度范围较宽。 (2)压电性能稳定、抗老首次在联合国气候大会上举行“中国工业绿色低碳发展”会议化性能好。 (3)机械强度高,大功率下不易破裂。 (4)高的机电耦合系数(kp)。

(5)较高的压电常数(d33),以便实现低电压驱动和大的转矩输出。

(6)低的介电损耗(tanδ)、高的机械品质因数(Qm),从而提高机电能量转换效率。

 (7)较宽的响应频率。 国外基本上都采用大功率压电陶瓷材料,如PZT-4、PZT-8、PCM-5、PCM-80、PCM-88等。本 文分别采用了PZT-4和PZT-8材料。具体要求为:压电陶瓷片的Qm>500,d33>250pC/m,tgδ1%,压电陶瓷片上各极化分区测量到的压电系数差值在±10%之间 。2.2 压电陶瓷片易破裂的原因分析

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