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压电资料驱动器研究停顿鲁明11S009078.doc


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先进功能材料课程论文学院: 材料学院专业: 材料学学号: 1 1 S 0 0 9 0 7 8 姓名: 鲁明 2012 年5月 20日压电材料驱动器研究进展鲁明 11S009078 摘要: 作为新型功能材料驱动器家族中的重要成员, 压电陶瓷在工业生产和日常生活中得到了广泛的应用。由压电陶瓷构成的精度高、控制方便、能耗低的驱动器, 在精密伺服控制系统中具有独特的技术优势。详细阐明了压电驱动器的独特优点, 概述了其结构类型与应用分类。在此基础上,综述了该驱动器研究与应用中的若干热点以及未来的发展趋势。关键词:压电驱动器;精密控制;应用简介: 压电驱动器以其尺寸小、线性好、控制方便、位移分辨率高、频率响应好、能耗低、无噪声等特点,己成为一种理想的微位移驱动装置,非常适合在精密定位及小负载、大转矩、高精度的机械传动装置等领域中应用。 Et 本的 M. Asano ,T. Matsuoka 等人应用 8 块压电陶瓷片通过变换驱动时序和相位研制成了针型驱动器[1] 。这种驱动器主要用来作为微型管道机器人的动力源。它可以实现精确的位移( 微米) ,并有很快的移动速度(103mm / s), 其最大驱动力是 0. 02256N 。德国 Karlsrule 大学用压电驱动器作为驱动单元研制成功的定位机器人[2] , 可实现三自由度的运动, 其运动精度为 5nm 。美国加利福尼亚大学 . Feairn g 等人结合仿生学原理,研制了用于微飞行昆虫的振翅压电微驱动器[3] 。该驱动器最大速度为0. 9mm /s, 最大步长为 36m , 最小步长 0. 142m 。近年来, 日本东京理工大学的 JamesFiren d 等人研制了体积为 4mm × 3mm ×8. 5mm 的旋转振动压电微驱动器[4] ,在 87. 1mN 负载下, 最大输出转矩 0. 1N ·m。国内许多高校和科研机构也做了应用研究工作, 但研究成果尚未实用化。一结构类型按驱动方式不同,压电驱动器可分为刚性位移驱动器和谐振位移驱动器。刚性位移驱动器的驱动模式主要有多层式驱动器和单(双) 晶片驱动器,此外还有 Rainbow 驱动器、 Moonie 驱动器和 Cymbals 驱动器等,几种模式在大小、质量、位移量及负载能力上均各有特点。多层片式陶瓷驱动器(MLAS) 是利用单片陶瓷电场作用下直接伸长变形,再通过多层叠加使总的变形量达到一个较大的数值。 MLAS 具有承载力大、响应快、位移可重复性好、体积效率高、电场控制相对简单等优点,缺点是位移量较小、电容高。 D 33 双晶片弯曲驱动器是由两片相同的沿厚度方向极化过的压电陶瓷片粘结在一起形成的,结构如图 l 所示。 d 单晶片弯曲驱动器结构与双晶片不同之处只是由金属代替了其中的一片陶瓷。将弯曲驱动器一端固定, 构成悬臂梁结构,沿z 轴方向施加电场, 驱动器自由端发生弯曲变形[5] 。 D 33 单晶片弯曲驱动器结构如图 2 所示。其中导电环氧树脂既起到电连结作用, 又提高了驱动器的断裂韧性, 从而使驱动器能承受很大的弯曲应力而没有机械损坏。d 双晶片弯曲驱动器是用同样的压电陶瓷体代替了图 2 中的金属板。由于常用压电陶瓷的 d 值是 d的2~ 倍,所以这种结构的驱动器在相同电场强度作用时产生的位移量比 d33 弯曲驱动器要高得多。 Ra

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  • 时间2016-06-30