Investigación sobre dispositivos de polarización cerámica piezoeléctrica para motor ultrasónico.

1 polarización propuesta
El motor ultrasónico de tipo onda de viaje se basa en la onda de viaje en el cuerpo elástico para obtener el momento de rotación por la fricción entre el rotor. De acuerdo con el principio de funcionamiento básico del motor ultrasónico tipo onda que viaja, el método convencional adoptado para el vibrador piezoeléctrico es la primera partición de acuerdo con el modo de vibración, cuántas particiones y cuántas veces de polarización. El estudio encontró que esta polarización de vibradores piezoeléctricos tiene grandes inconvenientes. Debido a las múltiples polarizaciones, los efectos de polarización de las particiones después de la polarización son diferentes, por lo que las amplitudes de las ondas de flexión excitadas por los dos conjuntos de vibradores piezoeléctricos no pueden ser equilibrados. En este momento, el coeficiente de fricción entre el rotor y el estator es menor, lo que afecta así la eficiencia de salida del motor. Para resolver los problemas de abovedaje y mejorar la uniformidad de polarización, este documento propone un modo de polarización isotrópica simultánea. En primer lugar, la cerámica piezoeléctrica se reparte primero, y luego la polaridad positiva de la tensión de salida del circuito de generación de alto voltaje está conectada a la partición de polarización positiva de la cerámica piezoeléctrica a través del dispositivo de distribución de campo eléctrico; La polaridad negativa del voltaje de salida está conectado al reverso de la cerámica piezoeléctrica. Después de que el dispositivo de polarización está energizado, las cerámicas piezoeléctricas se polarizan simultáneamente en la misma dirección.

2 estructura general
Además de la polarización térmica comúnmente utilizada, laCámara de cuarzo de cristal cerámica piezoproceso de polarización también tiene una alta temperatura y la polarización de baja tensión, un proceso de polarización resonante, y similares. Diferentes procesos de polarización tienen diferentes requisitos de diseño para dispositivos de polarización. Bajo la premisa de satisfacer los requisitos de polarización, con el fin de hacer que el dispositivo simple de polarización diseñado y fiable, la operación es simple, que elige el proceso de polarización térmica, es decir, la cerámica piezoeléctrica a polarizarse se coloca en el aceite de silicona y calentado a 100 ° C ~ 150 ° C, y entonces la corriente se aplica a través de la cerámica piezoeléctrica así que los dominios están alineados lo más lejos posible en la dirección del campo eléctrico externo y llevados a cabo después de un período de tiempo. El mecanismo de polarización es simplemente bajo la acción de un fuerte campo eléctrico de corriente continua, las regiones de polarización originalmente orientadas caóticamente (dominios eléctricas) están dispuestos en un orden a lo largo de la dirección del campo eléctrico. Después se elimina el campo eléctrico, los dominios en el cuerpo cerámico todavía conservan una cierta dirección a lo largo del campo eléctrico. Por lo tanto, la policristalino isotrópica (no hay desplazamiento del centro eléctrico de la gravedad y no la piezoelectricidad) se convierte en un policristalino anisotrópica, de modo que el cuerpo cerámico piezoeléctrico tiene propiedades piezoeléctricas. De acuerdo con los requisitos del proceso de la polarización térmica, el dispositivo de polarización necesita para proporcionar una temperatura de polarización constante, un campo eléctrico de polarización adecuada y una distribución de campo eléctrico deseado. De acuerdo con los requisitos de diseño, el dispositivo de polarización de cerámica piezoeléctrico debe consistir principalmente de las tres partes siguientes:
1 circuito de calefacción. Principalmente por el calentador, la temperatura controller.It consta de una ranura de polarización.
circuito generador de alta tensión 2 polarización.
3 dispositivo de distribución de campo eléctrico.

controlador de temperatura 3
El sistema se basa en el microcontrolador como el núcleo para administrar y coordinar todo el controlador. Utiliza el sensor de temperatura como componente de medición de temperatura, circuito V / F como conversión A / D, capacidad anti-interferencia fuerte. En el controlador de temperatura, las funciones como la configuración y la ejecución de los parámetros de temperatura y control se pueden realizar mediante un teclado y un circuito de visualización. El programa del controlador adopta el algoritmo. El principio de control debe encontrar primero el valor de desviación de la temperatura de polarización de medición y la temperatura establecida, y luego procesar el valor de la desviación para obtener una señal de control para ajustar la relación de servicio de la señal de salida, ajustando así la relación de tiempo de calentamiento en una Cierto período se usa para controlar la temperatura del baño de polarización. El proceso de trabajo del sistema es el siguiente: la señal de temperatura se convierte en una señal de voltaje mediante un sensor de temperatura integrado, y la señal de voltaje se amplifica y se filtra para realizar la conversión de frecuencia de voltaje, y un tren de pulso compatible con el circuito lógico es obtenido, y la frecuencia de pulso y la temperatura son precisamente proporcionales. Después de aislar el pulso por optoacopler, se ingresa en el microordenador de un solo chip. Una vez que se procesa el programa, se puede obtener el valor de la temperatura actual. La temperatura se compara con el valor establecido de la temperatura para obtener la desviación de la temperatura. La cantidad de control se calcula por el algoritmo y controlado. El tiempo de encendido del voltaje aplicado al calentador para lograr el propósito de controlar la temperatura.

4 Circuito de generación de alto voltaje de polarización.
La función de la polarización de alto voltaje.Transductor de disco piezoeléctricoEl circuito de generación es proporcionar condiciones de campo eléctricas adecuadas para la polarización, que es una parte clave del dispositivo de polarización cerámica piezoeléctrica. En el circuito de generación de alto voltaje de polarización, el transformador de regulación de voltaje de toque central y el transformador de presión se usan para aumentar la alimentación comercial, generar un alto voltaje de CA, y luego rectificar a través de un circuito de rectificador de puente para obtener un alto voltaje de CC requerido. para la polarización. Durante la operación de polarización, el transformador de regulación de voltaje se ajusta lentamente para aumentar lentamente la tensión de CC de salida lentamente, proporcionando un campo eléctrico DC adecuado para la polarización. En el experimento de polarización, se encuentra que cuando la tensión de salida se ajusta a un cierto valor, la tensión de salida disminuirá lentamente a medida que avance el proceso de polarización. Para mantener el proceso de polarización estable, lo necesitamos ajustando el transformador de regulación de voltaje, el voltaje de entrada aumenta continuamente para estabilizar la tensión de salida.

5. Conclusión
La investigación muestra que la constante piezoeléctrica D33 de cada zona de cerámica piezoeléctrica polarizada simultáneamente en la misma dirección es más consistente y uniforme, lo que es beneficioso para mejorar la eficiencia de la producción del motor ultrasónico. Para mejorar la piezoelecidez de la cerámica piezoeléctrica y mejorar el rendimiento del motor ultrasónico, el autor ha realizado investigaciones básicas sobre el dispositivo de polarización del dispositivo piezoeléctrico y logró ciertos resultados, pero la mejora adicional del rendimiento cerámico piezoeléctrico también dependerá de los siguientes aspectos. de trabajo:

1 Estudio adicional de materiales cerámicos piezoeléctricos, mejorando su proceso de preparación y propiedades de material.
2 Estudio de nuevos métodos de polarización y tratan de maximizar el rendimiento de los materiales.
3 Mejorar el circuito generador de tensión de alta polarización para mejorar la calidad de la energía y el suministro de gama.
4 A través de experimentos, se buscaron las condiciones óptimas de polarización para diferentes cerámicas piezoeléctricas.