Пьезоэлектрический трансформатор

Пьезоэлектрический трансформатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

В у, „. -:" нг„, +K«я(„

„,о«ке «ф«„ (t ) 718948

ПИСАНИЕ

Союз Советских

Социалистических

Ресиублик

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51) М.Кл г H 04 R 17100 (22) Заявлено 20.10.78 (21) 2676190/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— ! (43) Опубликовано 28.02.80. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 28.02.80

Государственный комитет

СССР лам изеб (53) УДК 534.232 (088.8) ло де ретений

° и открытий (72) Авторы изобретения

Г. Т. Левченко и А. А. През (71) Заявитель

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (54) П ЬЕЗОЭЛ ЕКТРИ ЧЕСКИ и TPAH СФОРМАТОР ч

1 2 е I

Изобретение относится к электротехни ке и может применяться в качестве вто- ричного источника питания в электронных преобразователях напряжения.

Известен пьезоэлектрический трансформатор, состоящий из прямоугольной пьезоэлектрической пластины,--.-поляризованной по толщине, с электродами возбудителя и генератора, нанесенными на всю поверхность плоскостей 11).

В рабочем режиме в материале пьезоэлемента возникают механические напряже«еия, расдределенные по синусоидальному закону с максимумом по середине пластины, что приводит к неэффективному. ис- 15 пользованию пьезоэлектрического материа-, ла на концах пьезоэлемента и, как следствие, к уменьшению удельной мощности пьезоэлектрического трансформатора, Наиболее близким к и обретению по технической сущности является пьезоэлектрический трансформатор, содержащий прямоугольную пьезоэлектрическую:пластину и электроды возбудителя и генератора (2).

Неэффективное использование пьезоэлектрической пластины из-за укороченных электродов, нанвсенных на участке, составляющем 74% от всей длины пластины, ведет к тому, что удельная мощность такого пьезоэлектрического трансформатора оказывается недостаточно высокой.

Цель изобретения — повышение удель ной мощности пьезоэлектрического трансформатора.

Для достижения поставленной цели на одну из плоскостей пьезоэлектрической пла- стины нанесен диэлектрический слой переменной толщины, а электроды возбудителя и генератора расположены на внешней по верхности диэлектрического слоя;

Кроме того, толщина диэлектрического слоя увеличивается к краям пластиньс pro параболическому закону.

На чертеже предоставлен пьезоэлектрический трайсформатор в разрезе.

Пьезоэлектрический трансформатор содержит прямоугольную пьезоэлектрическую пластину,1, поля1ризованную по толщине. С одной ее стороны на участок плоскости 1О, составляющий 90% от длины пластины 1, нанесен общий электрод 2, а с противоположной стороны — диэлектрический слой 3 переменной толщины, увеличивающейся к ее краям до толщины h. На внешнюю по вврхность диэлектрического слоя 8 нанесены электрод 4 возбудителя и электрод 5 генератора.

Закон нарастания толщины диэлектрического слоя 8 по длине пластины может

718948 быть, любым, например линейным. Однако наибольший положительный эффект дает параболическое изменение толщинъг - диэлектрического слоя. Максимальную толщи ну слоя 8.можно рассчитать из соотношения

h = 1,75t8,/8„, где t — толщина пьезоэлектрической пластины; в, — относительная диэлектрическая проницаемость нанесеннбго слоя; „ — диэлектрическая проницаемость керамики пьезоэлектрической пластины (a )) я,), При изпотовленли трансформатора на пьезокерамическую заготовку наносят слой ситаллового полуфабриката толщиной h.

Например, для ситалла СТБ-1 и керамической пластины из титаната барйя толщиной t=3 мм максимальная толщина h диэлектрического слоя равна 15 мкм. Сплавляют ситалл и кераМику" при " температуре размягчения ситалла (650 С). После этого шлифовальной пастой снимают лишнее ситалловое покрытие, добиваясь параболического изменения толщины диэлектрического слоя от середйны к ионцам пьезоэлемента. Затем наносят методом вжигания металл ические электроды на среднем участ ке /<>, составляющем 90% от всей длины /, и поляризуют керамику в поле 2 кВ!мм при температуре 120 С.

Диэлектрический слой, изменяющийся по толщине по параболическому закону, может быть нанесен также известным спо со б ом вакуумного напыления;

Пьезоэлектрический трансформатор работает следующим образом.

На вход (электроды 2 — 4) возбудителя пьезоэлектрического трансформатора подключают источник переменного тока с резонансной частотой, зависящей от длины/ пьезоэлектрической пластйны и скорости звука в ней, нагрузку подключают к электродам (2 — 5) генератора.

Приложенное электрическое напряжение пер ераспределя ется между диэлектрическим слоем 8 и пьезоэлектрической пла1 стиной 1, причем по середине пластины электрическое напряжение максимально, а на концах, где максимальна толщина ди

5 ээллееккттррииччеессккоогго о ссллоояя, электрическое напряжение на пьезоэлектрической пластине м инимально.

Ъ.

Данный пьеюэлектрический трансформатор имеет удельную мощность на 7% выше, чем у известного трансформатора, и на 1 — 2% более высокий КПД. Последнее может играть существенную роль при изготовлении малогабаритной аппаратуры с использованием высококачественных пьезоэлектрических трансформаторов, например с КПД 95% и выше, когда увеличение

КПД на 1 — 2% приводит к значительному, порядка 20 — 30%, уменьшению теплового излучения.

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрический трансформатор, содержащий прямоугольную пьезоэлектри25 ческую пластину и .электроды возбудителя и генератора, отл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения удельной мощности, на одну из плоскостей пьезоэлектрической пластины нанесен диэлектрический слой пере30 меняной толщины, а электроды возбудителя и генератора расположены на внешней поверхности д иэлектр ического слоя.

2. Трансформатар по п. 1, о тл и ч а юшийся тем, что толщина диэлектрического слоя увеличивается к краям пластины по параболическому закону.

Источники информации, пр инятые: во внимание при экспертизе:

4О 1. Лавриненко В. В., Пьезоэлектрическ ие прансформаторы. М., «Энергия», 1975, с. 27.

2. Некрасов И. И. и др. Зависимость эффективного электромеханического коэф4> фициента связи от размеров электродов пьезоэлектрика. В сб. «Диэлектрики и полупроводнйки», вып. 8. Киев, 1975 (про тотип).

718948

Составитель О. Петров

Техред В. Серикова

Корректор С. Файн

Редактор Г. Грузова

Тип, Харьк. фил. пред. «Патент»

Заказ 50/105 Изд. № 164 Тираж 729 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5