微型压电厚膜驱动器的设计与制备
发布时间：2021-09-29 21:11
微型压电驱动器具有结构简单紧凑,响应速度快,低速大扭矩,电磁兼容性强等优点,在微型机器人、精密位移平台、医疗器械等高精度且对结构尺寸有较高要求的驱动器件中有着广泛的应用前景。本研究旨在设计并制造出基于压电厚膜的长径比小于1的微型压电驱动器。通过ANSYS建立压电驱动器压电仿真模型,求解微型压电驱动器模态振型、谐振频率和振动幅度。通过电喷射工艺在钛弹性体上制备环形PZT压电厚膜,并经过退火结晶和分区极化实现微型压电驱动器的加工,有效简化了传统压电驱动器的制备工艺。首先,对微型压电驱动器的结构和运行原理进行分析,从理论推导出压电驱动器旋转行波的形成,确定了以钛为弹性体,以PZT压电厚膜为压电驱动层的微型压电驱动器结构;建立了微型压电驱动器压电仿真模型,分别进行了模态分析、谐响应分析和瞬态动力学分析,求解了微型压电驱动器在不同模态下的谐振频率以及振幅在频域和时域的响应,研究了压电驱动器结构尺寸和齿结构对谐振频率的影响。然后,配制了PZT溶胶和PZT粉末复合悬浮液,开发了电喷射工艺控制软件,加工了钛弹性体和6分区的上电极掩模板,通过电喷射工艺在钛弹性体上制备了环形压电厚膜,经过退火结晶和分区极...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 压电驱动器概述
1.1.1 压电驱动器的应用
1.1.2 微型压电驱动器的研究现状
1.2 电喷射工艺介绍
1.3 本文研究意义和研究内容
2 微型压电驱动器的机理和设计
2.1 旋转行波型压电驱动器运行机理
2.1.1 旋转行波型压电驱动器结构
2.1.2 压电驱动器旋转行波的形成
2.2 PZT压电陶瓷
2.3 微型压电驱动器的设计
2.3.1 压电驱动器尺寸
2.3.2 弹性体材料
2.3.3 压电陶瓷材料
2.3.4 电极分区
2.4 本章小结
3 微型压电驱动器压电仿真分析
3.1 微型压电驱动器仿真模型的建立
3.2 微型压电驱动器模态分析
3.2.1 工作模态的选择
3.2.2 圆环尺寸对谐振频率的影响
3.2.3 弹性体齿对谐振频率的影响
3.3 微型压电驱动器谐响应分析
3.4 微型压电驱动器瞬态动力学分析
3.4.1 压电驱动器时域响应特性
3.4.2 压电驱动器质点运动分析
3.5 本章小结
4 微型压电驱动器的制备与测试
4.1 电喷射工艺控制软件开发
4.2 微型压电厚膜驱动器的制备
4.3 微型压电驱动器测试
4.3.1 PZT压电厚膜性能表征
4.3.2 微型压电驱动器振动测试
4.3.3 微型压电驱动器阻抗测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力对超声电机定子振动影响分析[J]. 张炜,李胤,杨正伟,王渭平,田干. 微电机. 2014(09)
[2]行波超声电机驱动控制技术的发展[J]. 史敬灼,刘玉,沈晓茜,赵福洁,王晓节. 振动.测试与诊断. 2013(S2)
[3]行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计[J]. 张健滔,朱华,赵淳生. 振动与冲击. 2009(07)
[4]1mm压电陶瓷管式微型超声马达研究[J]. 张辉,董蜀湘,张淑仪,王天华,张仲宁,范理. 自然科学进展. 2005(12)
[5]1mm压电柱式超声微电机的研制[J]. 张凯,周铁英,王欢,袁世明,郭钊,姜开利,白桂珍. 声学学报. 2004(03)
博士论文
[1]行波型旋转超声电机产业化中的若干关键技术研究[D]. 尹育聪.南京航空航天大学 2014
[2]用于MEMS的PZT压电厚膜及硅基压电悬臂梁的制备研究[D]. 刘红梅.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]PZT压电微结构的沉积与直写成型工艺研究[D]. 石鹏.大连理工大学 2018
[2]基于PZT薄膜的压电超声行波电机设计与研究[D]. 张广平.电子科技大学 2018
[3]多定子旋转超声波电机建模与仿真研究[D]. 伍旺贤.集美大学 2016
[4]新型行波型超声电机研究[D]. 刘德华.中北大学 2015
[5]双定子旋转型超声电机定转子接触分析与仿真[D]. 王涛.集美大学 2015
[6]压电定子与压电转子振型嵌合式旋转型行波超声电机[D]. 侯飞.集美大学 2013
[7]电泳沉积PZT厚膜材料与集成器件工艺研究[D]. 陈冲.电子科技大学 2013
[8]超声电机建模及实验研究[D]. 史维佳.哈尔滨工业大学 2011
[9]超声波电机定子的压电耦合运动分析[D]. 张洪民.浙江工业大学 2010
[10]环形行波型超声波电机定子振动特性研究[D]. 曾亮.浙江大学 2010
本文编号：3414483
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 压电驱动器概述
1.1.1 压电驱动器的应用
1.1.2 微型压电驱动器的研究现状
1.2 电喷射工艺介绍
1.3 本文研究意义和研究内容
2 微型压电驱动器的机理和设计
2.1 旋转行波型压电驱动器运行机理
2.1.1 旋转行波型压电驱动器结构
2.1.2 压电驱动器旋转行波的形成
2.2 PZT压电陶瓷
2.3 微型压电驱动器的设计
2.3.1 压电驱动器尺寸
2.3.2 弹性体材料
2.3.3 压电陶瓷材料
2.3.4 电极分区
2.4 本章小结
3 微型压电驱动器压电仿真分析
3.1 微型压电驱动器仿真模型的建立
3.2 微型压电驱动器模态分析
3.2.1 工作模态的选择
3.2.2 圆环尺寸对谐振频率的影响
3.2.3 弹性体齿对谐振频率的影响
3.3 微型压电驱动器谐响应分析
3.4 微型压电驱动器瞬态动力学分析
3.4.1 压电驱动器时域响应特性
3.4.2 压电驱动器质点运动分析
3.5 本章小结
4 微型压电驱动器的制备与测试
4.1 电喷射工艺控制软件开发
4.2 微型压电厚膜驱动器的制备
4.3 微型压电驱动器测试
4.3.1 PZT压电厚膜性能表征
4.3.2 微型压电驱动器振动测试
4.3.3 微型压电驱动器阻抗测试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]预应力对超声电机定子振动影响分析[J]. 张炜,李胤,杨正伟,王渭平,田干. 微电机. 2014(09)
[2]行波超声电机驱动控制技术的发展[J]. 史敬灼,刘玉,沈晓茜,赵福洁,王晓节. 振动.测试与诊断. 2013(S2)
[3]行波型杆式超声电机定子的参数化有限元法优化设计[J]. 张健滔,朱华,赵淳生. 振动与冲击. 2009(07)
[4]1mm压电陶瓷管式微型超声马达研究[J]. 张辉,董蜀湘,张淑仪,王天华,张仲宁,范理. 自然科学进展. 2005(12)
[5]1mm压电柱式超声微电机的研制[J]. 张凯,周铁英,王欢,袁世明,郭钊,姜开利,白桂珍. 声学学报. 2004(03)
博士论文
[1]行波型旋转超声电机产业化中的若干关键技术研究[D]. 尹育聪.南京航空航天大学 2014
[2]用于MEMS的PZT压电厚膜及硅基压电悬臂梁的制备研究[D]. 刘红梅.哈尔滨工程大学 2009
硕士论文
[1]PZT压电微结构的沉积与直写成型工艺研究[D]. 石鹏.大连理工大学 2018
[2]基于PZT薄膜的压电超声行波电机设计与研究[D]. 张广平.电子科技大学 2018
[3]多定子旋转超声波电机建模与仿真研究[D]. 伍旺贤.集美大学 2016
[4]新型行波型超声电机研究[D]. 刘德华.中北大学 2015
[5]双定子旋转型超声电机定转子接触分析与仿真[D]. 王涛.集美大学 2015
[6]压电定子与压电转子振型嵌合式旋转型行波超声电机[D]. 侯飞.集美大学 2013
[7]电泳沉积PZT厚膜材料与集成器件工艺研究[D]. 陈冲.电子科技大学 2013
[8]超声电机建模及实验研究[D]. 史维佳.哈尔滨工业大学 2011
[9]超声波电机定子的压电耦合运动分析[D]. 张洪民.浙江工业大学 2010
[10]环形行波型超声波电机定子振动特性研究[D]. 曾亮.浙江大学 2010
本文编号：3414483
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