压电变压及压电功率传输技术,具有无电磁污染、可微型化、不惧高压击穿、能量转换效率高、安全性高、便于批量生产等优点,其广泛应用于液晶显示屏、高频开关电源、笔记本适配器、手机充电器、航天航空设备、潜艇电子设备、民用照明设备等国防民生的各个方面。在压电无线功率传输领域,传统纵向夹心式压电变压器存在着传输通道单一,不能适应一些特殊场合多维功率传输及变压的需要。为了提高现有纵向夹心式压电变压器的机电性能,增加其传输通道数量及变压能力,本文首先对二维/三维正交复合振动方向变换器进行研究,在此基础上,进一步提出了新型二维/三维多路输出正交复合夹心式压电变压器。主要研究内容如下:(1)通过引入二维机械耦合系数和二维纵向力转换系数,基于表观弹性法和机电类比原理,建立了二维正交复合振动方向变换器包含两种纵向耦合振动模式的统一等效电路模型。结合有限元软件ANSYS和实验测试结果证明了等效电路法的正确性,且等效电路法结果较之原有的直接波动方程法更加简明。(2)通过引入三维机械耦合系数和三维纵向力转换系数,基于表观弹性法和机电类比原理建立了三维正交复合振动方向变换器包含三种纵向耦合振动模式的统一等效电路模型。等效电路法结果、有限元法结果和实验测试结果基本一致,验证了本文三维正交复合振动方向变换器等效电路模型的正确性。(3)二维正交复合振动方向变换器集二维振动输出和功率合成为一体。基于此,提出了二维单激励三路输出正交复合夹心式压电变压器。进一步获得了变压器的共振频率方程、有效机电耦合系数、传输变压比和传输功率比等表达式。利用等效电路法、有限元法和实验测试分析了压电变压器的频率和负载响应机电特性,为该类压电变压器的工程应用提供了理论设计指导及实验数据参考。(4)较之二维正交复合振动方向变换器,三维正交复合振动方向变换器在三维空间具有更多分支振动,可实现更大的功率合成和更多维的振动输出。基于此,提出了三维对称激励四路输出正交复合夹心式压电变压器。进一步获得了变压器的共振频率方程、有效机电耦合系数、传输变压比和传输功率比等表达式。利用等效电路法、有限元法和实验测试分析了压电变压器的频率响应机电特性,为此类压电变压器走向工程应用提供理论设计指导和实验数据参考。