题目：新型压电微电机的机理与试验研究

压电微电机是一种基于压电陶瓷的逆压电效应制造的新型智能材料微电机，与传统的电磁电机相比，压电微电机具有结构尺寸小、转矩密度大、工作噪声低、不受电磁干扰等特点。在航天器设计、武器装备和微机电产品等领域，压电微电机都有着广阔的应用前景。本文在压电微电机相关理论的基础上，提出并系统研究了一款新型的基于多层共烧压电陶瓷（PZT）的低压驱动压电微电机。本文主要研究内容如下： 1．概述了压电微电机的发展历史、研究现状，发展趋势等，研究了相关基础理论，包括压电方程、悬臂梁的弯曲振动方程等，为接下来的工作打下理论基础。 2．分析了多层共烧压电陶瓷的工作原理，对研究中使用的多层压电陶瓷样品进行了尺寸规格、电学和压电性能的相关测试，观察了样品的断面形貌，确定了所采用的多层压电陶瓷样品性能，确保为设计压电微电机提供了合适的驱动元件。 3．提出了一种新型的旋转压电微电机，样机可以基于驻波和行波两种不同的驱动机理，设计采用了独特的三齿或六齿定子和锥面转子结构，利用定子与转子之间的“粘滑作用”驱动主轴做旋转运动，详细地介绍了电机主要零件的设计和材料的选取原则。 4．详细地分别推导了行波和驻波两种不同驱动原理下，定子表面质点的椭圆运动轨迹，分析了定转子周期驱动的过程，揭示了论文设计压电微电机的驱动机理；分析了行波和驻波模式驱动对于此电机的优缺点；对电机定子的工作模态进行了软件仿真，验证了电机驱动机理分析的正确性。 5．介绍了压电微电机装配过程中遇到的主要问题以及相关的改进设计。对定子进行了面外振动模态试验和阻抗频响测试，验证了定子的工作模态和工作频率。对电机进行了加电驱动测试，试验表明在单相频率120kHz，峰峰值30V的正弦信号驱动下，电机可以顺利地工作。试验结果验证了论文研究的新型压电微电机驱动机理和设计的正确性，这种新型压电微电机在尺寸要求小、要求低压驱动的微机电系统中有很大的应用前景。