Forschung zum piezoelektrischen Keramikpolarisationsgerät für Ultraschallmotor

1 Vorgeschlagene Polarisation
Der Ultraschallmotor des Wanderwellentyps basiert auf der Wanderwelle im elastischen Körper, um das Rotationsmoment durch die Reibung zwischen dem Rotor zu erhalten. Nach dem grundlegenden Arbeitsprinzip des Ultraschallmotors des Wanderwellentyps besteht die konventionelle Methode, die für den piezoelektrischen Vibrator angewendet wurde, die erste Partition gemäß dem Vibrationsmodus, wie viele Partitionen und wie oft Polarisation. Die Studie ergab, dass diese Polarisation von piezoelektrischen Vibratoren erhebliche Nachteile hat. Aufgrund der mehreren Polarisationen sind die Polarisationseffekte der Partitionen nach der Polarisation unterschiedlich, sodass die Amplituden der Biegewellen, die von den beiden Sätzen von piezoelektrischen Vibratoren angeregt werden, nicht ausgeglichen werden können. Zu diesem Zeitpunkt ist der Reibungskoeffizient zwischen dem Rotor und dem Stator niedriger, wodurch die Ausgangseffizienz des Motors beeinflusst wird. Um die abfälligen Probleme zu lösen und die Polarisationsgleichheit zu verbessern, schlägt dieses Papier einen gleichzeitigen isotropen Polarisationsmodus vor. Zunächst wird die piezoelektrische Keramik zuerst verteilt, und dann wird die positive Polarisationsspannung der Hochspannungserzeugungsschaltung mit der positiven Polarisationspartition der piezoelektrischen Keramik durch die elektrische Feldverteilungsvorrichtung angeschlossen. Die negative Polarität der Ausgangsspannung ist mit der Rückseite der piezoelektrischen Keramik verbunden. Nach dem Energieversorgungsgerät werden die piezoelektrische Keramik gleichzeitig in die gleiche Richtung polarisiert.

2 Gesamtstruktur
Zusätzlich zu der häufig verwendeten thermischen Polarisation diePiezokeramikkristallquarzstangeDer Polarisationsprozess hat auch eine hohe Temperatur und eine niedrige Spannungspolarisation, einen Resonanzpolarisationsprozess und dergleichen. Unterschiedliche Polarisationsprozesse haben unterschiedliche Designanforderungen für Polarisationsgeräte. Unter der Prämisse der Erfüllung der Polarisationsanforderungen, um das entworfene Polarisationsgerät einfach und zuverlässig zu gestalten auf 100 ° C ~ 150 ° C, und dann wird der Strom über die piezoelektrische Keramik aufgetragen, so dass die Domänen so weit wie möglich in Richtung des externen elektrischen Feldes ausgerichtet und nach einer bestimmten Zeit herausgenommen werden. Der Polarisationsmechanismus steht einfach unter der Wirkung eines starken DC -elektrischen Feldes, der ursprünglich chaotisch orientierten Polarisationsregionen (elektrische Domänen) in einer Reihenfolge entlang der Richtung des elektrischen Feldes angeordnet. Nachdem das elektrische Feld entfernt wurde, behalten die Domänen in der Keramikkörper immer noch eine bestimmte Richtung entlang des elektrischen Feldes. Somit wird der isotrope Polykristall (es gibt keinen Versatz des elektrischen Schwerpunkts und keine Piezoelektrizität) zu einem anisotropen Polykristall, so dass der piezo -Keramikkörper piezoelektrische Eigenschaften hat. Gemäß den Prozessanforderungen der thermischen Polarisation muss das Polarisationsgerät eine konstante Polarisationstemperatur, ein geeignetes elektrisches Polarisationsfeld und eine gewünschte elektrische Feldverteilung bereitstellen. Nach den Entwurfsanforderungen sollte das piezoelektrische Keramikpolarisationsgerät hauptsächlich aus den folgenden drei Teilen bestehen:
1 Heizkreis. Hauptsächlich durch Heizung, Temperaturcontroller. Es besteht aus einer polarisierenden Rille.
2 Polarisation Hochspannungserzeugungsschaltung.
3 Elektrische Feldverteilungsvorrichtung.

3 Temperaturregler
Das System basiert auf dem Mikrocontroller als Kern, um den gesamten Controller zu verwalten und zu koordinieren. Es verwendet Temperatursensor als Temperaturmesskomponente, V/F-Schaltung als A/D-Umwandlung, starke Anti-Interferenz-Fähigkeit. Im Temperaturregler können Funktionen wie Einstellung und Ausführen von Temperatur- und Steuerungsparametern mit einer Tastatur und einer Anzeigekreis ausgeführt werden. Das Controller -Programm übernimmt den Algorithmus. Das Steuerungsprinzip besteht darin, zuerst den Abweichungswert der Messpolarisationstemperatur und die festgelegte Temperatur zu ermitteln und dann den Abweichungswert zu verarbeiten, um ein Kontrollsignal zu erhalten, um das Arbeitsverhältnis des Ausgangssignals anzupassen, wodurch das Verhältnis der Heizzeit in a angepasst wird Ein bestimmter Zeitraum wird verwendet, um die Temperatur des Polarisationsbades zu kontrollieren. Der Arbeitsprozess des Systems ist wie folgt: Das Temperatursignal wird durch einen integrierten Temperatursensor in ein Spannungssignal umgewandelt, und das Spannungssignal wird verstärkt und filtriert, um die Spannungsfrequenzumwandlung durchzuführen, und ein mit der Logikkreis kompatibel erhalten, und die Impulsfrequenz und die Temperatur sind genau proportional. Nachdem der Impuls durch Optokoppler isoliert wurde, wird er in den Einzelchip-Mikrocomputer eingegeben. Nachdem das Programm verarbeitet wurde, kann der Stromtemperaturwert erhalten werden. Die Temperatur wird mit dem festgelegten Wert der Temperatur verglichen, um die Temperaturabweichung zu erhalten. Die Kontrollmenge wird durch den Algorithmus berechnet und kontrolliert. Die auf die Heizung angelegte Einschaltzeit der Spannung, um den Zweck der Steuerung der Temperatur zu erreichen.

4 Polarisation Hochspannungserzeugungsschaltung
Die Funktion der Polarisation Hochspannungpiezoelektrischer ScheibenwandlerDie Erzeugung von Schaltkreisen soll geeignete elektrische Feldbedingungen für die Polarisation bereitstellen, was ein wichtiger Bestandteil des piezoelektrischen Keramikpolarisationsgeräts ist. In der Polarisation Hochspannungserzeugungsschaltung werden der zentrale Tackspannungsregeltransformator und der Step-up-Transformator verwendet, um die kommerzielle Leistung zu steigern, eine Wechselstrom-Hochspannung auszugeben und dann durch eine Brückengleichrichterkreis zu korrigieren, um eine DC-Hochspannung erforderlich zu erhalten für Polarisation. Während des Polarisationsbetriebs wird der Spannungsregeltransformator langsam eingestellt, um die Ausgangs -Gleichspannung langsam zu erhöhen, was ein geeignetes elektrisches DC -Feld für die Polarisation bietet. Im Polarisationsexperiment wird festgestellt, dass die Ausgangsspannung im Verlauf des Polarisationsprozesses langsam sinkt, wenn die Ausgangsspannung auf einen bestimmten Wert eingestellt wird. Um den Polarisationsprozess stabil zu halten, benötigen wir es durch Einstellen des Spannungsregeltransformators, die Eingangsspannung wird kontinuierlich erhöht, um die Ausgangsspannung zu stabilisieren.

5. Schlussfolgerung
Die Untersuchung zeigt, dass die piezoelektrische Konstante D33 jeder Zone der piezoelektrischen Keramik, die gleichzeitig in dieselbe Richtung polarisiert ist, konsistenter und gleichmäßiger ist, was zur Verbesserung der Ausgangseffizienz des Ultraschallmotors vorteilhaft ist. Um die Piezoelektrizität der piezoelektrischen Keramik zu verbessern und die Leistung des Ultraschallmotors zu verbessern der Arbeit:

1 Weitere Untersuchung von piezoelektrischen Keramikmaterialien, die deren Vorbereitungsprozess und Materialeigenschaften verbessert.
2 Studieren Sie neue Polarisationsmethoden und versuchen Sie, die Leistung der Materialien zu maximieren.
3 Verbesserung der Polarisation Hochspannungserzeugungsschaltung, um die Leistungsqualität und den Versorgungsbereich zu verbessern.
4 Durch Experimente wurden die optimalen Polarisationsbedingungen für verschiedene piezoelektrische Keramik gesucht.