Onderzoek naar piëzo-elektrisch keramisch polarisatieapparaat voor ultrasone motoren

1 Voorgestelde polarisatie
De ultrasone motor van het lopende-golftype vertrouwt op de lopende golf in het elastische lichaam om het rotatiemoment te verkrijgen door de wrijving tussen de rotor. Volgens het fundamentele werkingsprincipe van de ultrasone motor van het lopende golftype, is de conventionele methode die voor de piëzo-elektrische vibrator wordt toegepast, het eerst verdelen volgens de trillingsmodus, hoeveel partities en hoeveel keer polarisatie. Uit het onderzoek bleek dat deze polarisatie van piëzo-elektrische vibrators grote nadelen heeft. Vanwege de meerdere polarisaties zijn de polarisatie-effecten van de scheidingswanden na polarisatie verschillend, zodat de amplitudes van de buiggolven die worden geëxciteerd door de twee sets piëzo-elektrische vibrators niet in evenwicht kunnen worden gebracht. Op dit moment is de wrijvingscoëfficiënt tussen de rotor en de stator lager, waardoor de uitgangsefficiëntie van de motor wordt beïnvloed. Om de bovenstaande problemen op te lossen en de polarisatie-uniformiteit te verbeteren, stelt dit artikel een gelijktijdige isotrope polarisatiemodus voor. Ten eerste wordt het piëzo-elektrische keramiek eerst gepartitioneerd, en vervolgens wordt de positieve polariteit van de uitgangsspanning van het hoogspanningsgenererende circuit verbonden met de positieve polarisatiepartitie van het piëzo-elektrische keramiek via de elektrische velddistributie-inrichting; de negatieve polariteit van de uitgangsspanning is verbonden met de achterkant van het piëzo-elektrische keramiek. Nadat het polarisatieapparaat is bekrachtigd, worden de piëzo-elektrische keramieken gelijktijdig in dezelfde richting gepolariseerd.

2 algemene structuur
Naast de algemeen gebruikte thermische polarisatie, is de piëzo-keramisch kristalkwartsstaafpolarisatieproces heeft ook een polarisatie bij hoge temperatuur en lage spanning, een resonant polarisatieproces en dergelijke. Verschillende polarisatieprocessen hebben verschillende ontwerpvereisten voor polariserende apparaten. Onder het uitgangspunt van het voldoen aan de polarisatie-eisen, om het ontworpen polarisatie-apparaat eenvoudig en betrouwbaar te maken, is de bediening eenvoudig, ze kiezen voor het thermische polarisatieproces, dat wil zeggen, het te polariseren piëzo-elektrische keramiek wordt in de siliconenolie geplaatst en verwarmd tot 100 ° C ~ 150 ° C, en vervolgens wordt de stroom over het piëzo-elektrische keramiek aangelegd, zodat de domeinen zo ver mogelijk in de richting van het externe elektrische veld worden uitgelijnd en na een bepaalde tijd worden verwijderd. Het polarisatiemechanisme staat eenvoudigweg onder invloed van een sterk elektrisch gelijkstroomveld; de oorspronkelijk chaotisch georiënteerde polarisatiegebieden (elektrische domeinen) zijn gerangschikt in een volgorde in de richting van het elektrische veld. Nadat het elektrische veld is verwijderd, behouden de domeinen in het keramische lichaam nog steeds een bepaalde richting langs het elektrische veld. Het isotrope polykristal (er is geen verschuiving van het elektrische zwaartepunt en geen piëzo-elektriciteit) wordt dus een anisotroop polykristal, zodat het piëzo-keramische lichaam piëzo-elektrische eigenschappen heeft. Volgens de procesvereisten van thermische polarisatie moet het polarisatieapparaat een constante polarisatietemperatuur, een geschikt elektrisch polarisatieveld en een gewenste elektrische veldverdeling bieden. Volgens de ontwerpvereisten moet het piëzo-elektrische keramische polarisatieapparaat hoofdzakelijk uit de volgende drie delen bestaan:
1 verwarmingscircuit. Hoofdzakelijk door verwarming, temperatuurregelaar. Het bestaat uit een polariserende groef.
2 polarisatie hoogspanningsgeneratorcircuit.
3 apparaat voor elektrische veldverdeling.

3 temperatuurregelaar
Het systeem is gebaseerd op de microcontroller als kern voor het beheren en coördineren van de gehele controller. Het maakt gebruik van een temperatuursensor als temperatuurmeetcomponent, V/F-circuit als A/D-conversie, sterk anti-interferentievermogen. In de temperatuurregelaar kunnen functies zoals het instellen en uitvoeren van temperatuur- en regelparameters worden uitgevoerd door een toetsenbord en een displaycircuit. Het controllerprogramma neemt het algoritme over. Het regelprincipe is om eerst de afwijkingswaarde van de meetpolarisatietemperatuur en de ingestelde temperatuur te vinden en vervolgens de afwijkingswaarde te verwerken om een ​​regelsignaal te verkrijgen om de werkverhouding van het uitgangssignaal aan te passen, waardoor de verhouding van de verwarmingstijd in een bepaalde periode wordt aangepast om de temperatuur van het polarisatiebad te regelen. Het werkproces van het systeem is als volgt: het temperatuursignaal wordt door een geïntegreerde temperatuursensor omgezet in een spanningssignaal, en het spanningssignaal wordt versterkt en gefilterd om spanning-frequentieconversie uit te voeren, en er wordt een pulstrein verkregen die compatibel is met het logische circuit, en de pulsfrequentie en de temperatuur zijn nauwkeurig proportioneel. Nadat de puls is geïsoleerd door een optocoupler, wordt deze ingevoerd in de microcomputer met één chip. Nadat het programma is verwerkt, kan de huidige temperatuurwaarde worden verkregen. De temperatuur wordt vergeleken met de ingestelde waarde van de temperatuur om de temperatuurafwijking te verkrijgen. De controlehoeveelheid wordt door het algoritme berekend en gecontroleerd. De aan-uittijd van de spanning die op de verwarming wordt toegepast om het doel van het regelen van de temperatuur te bereiken.

4 polarisatie hoogspanningsgeneratorcircuit
De functie van de polarisatie hoogspanning Het piëzo-elektrische schijftransducer genererende circuit is bedoeld om geschikte elektrische veldomstandigheden voor polarisatie te bieden, wat een belangrijk onderdeel is van het piëzo-elektrische keramische polarisatieapparaat. In het hoogspanningsgenereringscircuit voor polarisatie worden de centrale aftakspanningsregulerende transformator en de step-up-transformator gebruikt om het commerciële vermogen te vergroten, een AC-hoogspanning uit te voeren en vervolgens te corrigeren via een bruggelijkrichtercircuit om een ​​DC-hoogspanning te verkrijgen die nodig is voor polarisatie. Tijdens de polarisatiewerking wordt de spanningsregulerende transformator langzaam aangepast om de DC-uitgangsspanning langzaam te verhogen, waardoor een geschikt elektrisch DC-veld voor polarisatie ontstaat. In het polarisatie-experiment is gebleken dat wanneer de uitgangsspanning op een bepaalde waarde wordt ingesteld, de uitgangsspanning langzaam zal dalen naarmate het polarisatieproces vordert. Om het polarisatieproces stabiel te houden, hebben we het nodig door de spanningsregulerende transformator aan te passen, de ingangsspanning wordt continu verhoogd om de uitgangsspanning te stabiliseren.

5 Conclusie
Het onderzoek toont aan dat de piëzo-elektrische constante d33 van elke zone van piëzo-elektrische keramiek die gelijktijdig in dezelfde richting is gepolariseerd consistenter en uniformer is, wat gunstig is voor het verbeteren van de uitgangsefficiëntie van de ultrasone motor. Om de piëzo-elektriciteit van piëzo-elektrische keramiek te verbeteren en de prestaties van de ultrasone motor te verbeteren, heeft de auteur fundamenteel onderzoek gedaan naar het polarisatie-apparaat van het piëzo-elektrische apparaat en bepaalde resultaten behaald, maar de verdere verbetering van de piëzo-elektrische keramische prestaties zal ook afhangen van de volgende aspecten van het werk:

1 Verdere studie van piëzo-elektrische keramische materialen, waarbij hun bereidingsproces en materiaaleigenschappen worden verbeterd.
2 Bestudeer nieuwe polarisatiemethoden en probeer de prestaties van de materialen te maximaliseren.
3 Verbeter het polarisatie-hoogspanningsgenereringscircuit om de stroomkwaliteit en het leveringsbereik te verbeteren.
4 Door middel van experimenten werd gezocht naar de optimale polarisatieomstandigheden voor verschillende piëzo-elektrische keramieken.