超聲壓電電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介

超聲壓電電動(dòng)機(jī)，應(yīng)用電致伸縮效應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)機(jī)。定子和轉(zhuǎn)子中至少有一方有壓電振子作為驅(qū)動(dòng)源。當(dāng)超聲頻交流電壓加在振子上時(shí),振子發(fā)生超聲振動(dòng),通過彈性振動(dòng)壓片形成切向推力,使轉(zhuǎn)子向某一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。其尺寸比同樣轉(zhuǎn)速和輸出功率的普通電動(dòng)機(jī)小,但因彈性振動(dòng)壓片與轉(zhuǎn)子間存在機(jī)械磨損,使用壽命便受到影響。

壓電電動(dòng)機(jī)是利用壓電材料在施加電場(chǎng)后形狀改變的原理而制成的電動(dòng)機(jī)。有的壓電電動(dòng)機(jī)利用了逆壓電效應(yīng)，即材料為了線性或轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生聲學(xué)的或者超聲的振動(dòng)。在另一種機(jī)制里，單板的延伸被用來產(chǎn)生一系列的伸展和定位，就像毛毛蟲的前進(jìn)機(jī)制一樣。

壓電效應(yīng)（Piezoelectric?Effect）早在1880年，法國的兩位科學(xué)家——居里（Curie）兄弟，在研究石英晶體的物理性質(zhì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一種特殊的現(xiàn)象，這就是若按某種方位從石英晶體上切割下一片薄晶片，在其表面上敷上電極，當(dāng)沿著晶片的某些方向施加作用力而使晶片產(chǎn)生變形后，會(huì)在兩個(gè)電極表面上出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷。電荷的面密度與施加的作用力的大小成正比；作用力撤銷后，電荷也就消失了。這種由于機(jī)械力的作用而使晶體表面出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象，稱為正壓電效應(yīng)。2100433B

壓電材料會(huì)有壓電效應(yīng)是因晶格內(nèi)原子間特殊排列方式，使得材料有應(yīng)力場(chǎng)與電場(chǎng)耦合的效應(yīng)。根據(jù)材料的種類，壓電材料可以分成壓電單晶體、壓電多晶體（壓電陶瓷）、壓電聚合物和壓電復(fù)合材料四種。根據(jù)具體的材料形態(tài)，則可以分為壓電體材料和壓電薄膜兩大類。

壓電電動(dòng)機(jī)壓電單晶體

壓電單晶體大多數(shù)為鐵晶體管。另外還包括石英、硫化鎘、氧化鋅、氮化鋁等晶體。這些鐵電晶體包括：

• 含氧八面體的鐵晶體管，例如鈦酸鋇晶體、具有鈮酸鋰結(jié)構(gòu)的鈮酸鋰、鈮酸鉭和具有鎢青銅結(jié)構(gòu)的鈮酸鍶鋇晶體。

• 含有氫鍵的鐵晶體管，例如磷酸二氫鉀、磷酸二氫銨、和磷酸氫鉛（及磷酸氘鉛）晶體。

• 含層狀結(jié)構(gòu)的鈦酸鉍晶體等。

目前應(yīng)用最廣泛的非鐵電性的石英壓晶體管、鐵電型壓晶體管鈮酸鋰和鈮酸鉭等。

壓電電動(dòng)機(jī)壓電多晶體（壓電陶瓷）

陶瓷的壓電性質(zhì)最早是在鈦酸鋇上發(fā)現(xiàn)的，但是由于純的鈦酸鋇陶瓷燒結(jié)難度較大，且居里點(diǎn)（120℃左右）、室溫附近（5℃左右）有相變發(fā)生，即使改變其摻雜特性，其壓電性仍然不高。1950年左右發(fā)明的鋯鈦酸鉛（簡(jiǎn)稱：PZT）則是迄今為止使用最多的壓電陶瓷。

壓電電動(dòng)機(jī)壓電聚合物

早在1940年，蘇聯(lián)就曾發(fā)現(xiàn)木材具有壓電性。之后又相繼在苧麻、絲竹、動(dòng)物骨骼、皮膚、血管等組織中發(fā)現(xiàn)了壓電性。1960年發(fā)現(xiàn)了人工合成的高分子聚合物的壓電性。1969年發(fā)現(xiàn)電極化后的聚偏二氟乙烯具有較強(qiáng)的壓電性。具有較強(qiáng)壓電性的材料包括PVDF及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龍-11等。

壓電電動(dòng)機(jī)壓電復(fù)合材料

壓電復(fù)合材料是由兩種或多種材料復(fù)合而成的壓電材料。常見的壓電復(fù)合材料為壓電陶瓷和聚合物（例如聚偏氟乙烯活環(huán)氧樹脂）的兩相復(fù)合材料。這種復(fù)合材料兼具壓電陶瓷和聚合物的長(zhǎng)處，具有很好的柔韌性和加工性能，并具有較低的密度、容易和空氣、水、生物組織實(shí)現(xiàn)聲阻抗匹配。此外，壓電復(fù)合材料還具有壓電常數(shù)高的特點(diǎn)。壓電復(fù)合材料在醫(yī)療、傳感、測(cè)量等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。