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超声波电机利用压电陶瓷的逆压电效应,将电能转变为机械振动,再通过摩擦作用将机械振动转变为电机的旋转(直线)运动,进而驱动负载。压电陶瓷作为超声波电机的振动发生器件,其性能的优劣直接影响到电机的输出性能。本文采用传统的固相反应法制备P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷,研究压电陶瓷在行波型超声波电机中的应用及压电性能对电机性能的影响。研究了P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷材料的结构、性能、频率温度稳定性及极化方式对压电陶瓷性能的影响。结果表明,这两种材料都具有较好的介电温度稳定性,P-41具有明显的铁电体相变特点,PMnS-PZN-PZT具有弛豫-铁电体相变特点。采用同时同向一次极化工艺改善了二次极化工艺所遗留的各极化区域d33不均匀、分区界面应力的存在导致的性能不稳定性,同时缩短了极化时间,提高了超声波电机的输出性能。P-41陶瓷的极化条件为3 kV／mm、120℃极化15 min,PMnS-PZN-PZT陶瓷的极化条件为3.5 kV／mm、140℃极化15 min。研究了P-41和PMnS-PZN-PZT压电陶瓷的性能与超声波电机性能的相关性,探讨了电机的导纳、负载、启动与关断和温度特性。结果表明,电机具有较好的瞬态特性,启动时间<2 ms,关断时间<1 ms。采用P-41压电陶瓷电机的启动与关断速度比PMnS-PZN-PZT压电陶瓷电机的快,与P-41压电陶瓷具有非弛豫相变特点有关,说明P-41压电陶瓷比较适用于需要反复开关的超声波电机。同时,P-41电机的Qm较小而keff比较大(TRUM-60Ⅰ型电机),具有较好的负载驱动能力。电机的表而温度随运转时间的延长迅速升高,最终在某一温度下稳定运转,采用PMnS-PZN-PZT压电陶瓷电机的表面温度明显低于采用P-41压电陶瓷的电机(TRUM-60(?)电机),与PMnS-PZN-PZT压电陶瓷具有非常低的介电损耗有关,因此这种材料比较适用于需要长时间运转的超声波电机。预压力对电机的性能影响很大,不同尺寸电机具有不同的驱动性能。