应用于微电机的共烧多层压电陶瓷的制备及分析

设计了一种新型棒板复合结构微电机,并对应用于微电机的共烧多层压电陶瓷进行了设计、制备、极化及性能分析。本文中使用Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb(Ni1/3Nb2/3)O3-Pb(ZrTi)O3低烧瓷料,d33=300 pC/N,机电耦合系数KP约为0.70~0.74,TC=185℃,设计制备了尺寸为8.5 mm×1.2 mm,d33=3000 pC/N的共烧多层压电陶瓷器件。应用该多层压电陶瓷驱动的微电机尺寸为14.0 mm×12.1 mm,谐振频率为31.34 kHz,最低驱动电压为2 V,相应输出力为10 mN,在10 V电压下性能趋于稳定,响应时间为3.2 ms,输出力为85 mN。而在其他因素不变的条件下,单层压电陶瓷块体驱动的电机最低驱动电压为10 V,相应输出力为7 mN。通过本文研究得出,共烧多层压电陶瓷应用于超声微电机具有可行性,且与单层压电陶瓷块体驱动的电机相比具有驱动电压低和输出力大的优越性。