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1 提案分極
進行波型超音波モータは、弾性体の進行波を利用してロータ間の摩擦により回転モーメントを得る。進行波型超音波モータの基本動作原理に基づき、従来の圧電振動子は振動モードに応じて分割し、分割回数、分極回数を何回にするかが一般的でした。この研究では、圧電振動子のこの分極には大きな欠点があることが判明しました。複数の分極により、分極後の隔壁の分極効果が異なるため、2組の圧電振動子によって励起される屈曲波の振幅のバランスが取れなくなります。このとき、ローターとステーター間の摩擦係数が低下し、モーターの出力効率に影響を与えます。上記の問題を解決し、偏光均一性を改善するために、本論文は同時等方性偏光モードを提案する。まず、圧電セラミックが最初に分割され、次に高電圧発生回路の出力電圧の正極が電界分配装置を介して圧電セラミックの正の分極分割に接続される。出力電圧の負極は圧電セラミックの逆極に接続されます。分極装置に通電すると、圧電セラミックスが同時に同じ方向に分極されます。
2 全体構造
一般的に使用される熱分極に加えて、 ピエゾセラミック結晶石英ロッド 分極プロセスには、高温低電圧分極プロセス、共鳴分極プロセスなどもあります。偏光プロセスが異なれば、偏光デバイスの設計要件も異なります。分極要件を満たすという前提の下で、設計された分極装置をシンプルで信頼性の高いものにするために、操作は簡単で、熱分極プロセスを選択します。つまり、分極する圧電セラミックをシリコーンオイルに入れて100°C〜150°Cに加熱し、ドメインが外部電場の方向にできる限り整列するように圧電セラミックに電流を印加し、一定時間後に取り出されます。時間。分極メカニズムは単純に強い DC 電場の作用下にあり、もともとカオス的に配向された分極領域 (電気ドメイン) が電場の方向に沿って順番に配置されます。電場が除去された後も、セラミック本体内のドメインは電場に沿った特定の方向を保持します。これにより、等方性多結晶体（電気重心のずれがなく、圧電性がない）が異方性多結晶体となり、圧電セラミックス体は圧電特性を有するようになる。熱分極のプロセス要件に従って、分極デバイスは一定の分極温度、適切な分極電界、および所望の電界分布を提供する必要があります。設計要件によると、圧電セラミック分極デバイスは主に次の 3 つの部分で構成されます。
1 加熱回路。主にヒーター、温度コントローラーにより構成されており、分極溝で構成されています。
2極高電圧発生回路。
3電界分配装置。
3 温度コントローラー
システムはマイクロコントローラーを核としてコントローラー全体を管理、調整します。温度測定コンポーネントとして温度センサー、A/D変換としてV/F回路を使用し、強力な耐干渉能力を備えています。温度コントローラでは、温度および制御パラメータの設定および実行などの機能をキーボードと表示回路によって実行できます。コントローラープログラムはアルゴリズムを採用しています。制御原理は、まず測定分極温度と設定温度の偏差値を求め、次にその偏差値を処理して制御信号を取得し、出力信号のデューティ比を調整します。これにより、一定期間内の加熱時間の比率を調整して分極槽の温度を制御します。システムの動作プロセスは次のとおりです。統合された温度センサーによって温度信号が電圧信号に変換され、電圧信号が増幅およびフィルタリングされて電圧周波数変換が実行され、論理回路と互換性のあるパルス列が得られ、パルス周波数と温度が正確に比例します。パルスはフォトカプラで分離された後、シングルチップマイコンに入力されます。プログラムが処理されると、現在の温度値を取得できます。温度を設定温度と比較し、温度偏差を求めます。アルゴリズムにより制御量を計算し制御します。温度制御の目的を達成するためにヒーターに印加する電圧のオンオフ時間。
4極性高電圧発生回路 4
極性高電圧の働き 圧電ディスクトランスデューサ 生成回路は、分極に適した電場条件を提供するものであり、圧電セラミック分極デバイスの重要な部分です。分極高電圧発生回路は、商用電源を中央のタップ電圧調整トランスと昇圧トランスで昇圧して交流高電圧を出力し、ブリッジ整流回路で整流して分極に必要な直流高電圧を得る回路です。分極動作中、電圧調整変圧器は出力 DC 電圧をゆっくりと上昇させるようにゆっくりと調整され、分極に適した DC 電場を提供します。分極実験では、出力電圧を特定の値に調整すると、分極プロセスが進行するにつれて出力電圧がゆっくりと低下することがわかりました。分極プロセスを安定に保つには、電圧調整変圧器を調整する必要があり、入力電圧を継続的に増加させて出力電圧を安定させます。
5 結論
この研究は、同じ方向に同時に分極された圧電セラミックスの各ゾーンの圧電定数 d33 がより一貫して均一であり、超音波モーターの出力効率を向上させるのに有益であることを示しています。筆者は、圧電セラミックスの圧電性を向上させ、超音波モーターの性能を向上させるために、圧電素子の分極装置に関する基礎研究を実施し、一定の成果を上げてきましたが、圧電セラミックスのさらなる性能向上には、次のような取り組みも必要となります。
1 圧電セラミック材料のさらなる研究、その製造プロセスと材料特性の改善。
2 新しい分極方法を研究し、材料の性能を最大限に引き出すように努めます。
3 分極高電圧発生回路を改良し、電源品質と供給範囲を向上させます。
4 実験を通じて、さまざまな圧電セラミックスに最適な分極条件を求めました。
