Изобретение относится к устройствам на твердом теле и предназначено для использования в качестве пьезотрансформатора и других устройств пьезотехники.
Известен пьезоэлектрический трансформатор в виде цилиндрической пьезокерамической оболочки с электродами на ее поверхностях (патент Японии N 61-189678, от 23.8.1986, кл. H 01 L 41/08). Устройство обладает переходной характеристикой с повышенной линейностью, что упрощает управление пьезотрансформатором в схеме источника вторичного электропитания. Однако область применения устройства ограничена маломощными высоковольтными источниками питания.
Известен электромеханический преобразователь в виде кольцевой пьезокерамической оболочки с электродами на ее поверхности (Ерофеев А.А. и др. Пьезоэлектрические трансформаторы и их применение в радиоэлектронике, - М. 1998, стр. 10-12, рис. 1.1.2.ж). Для преобразования повышенной мощности оболочка выполнена в виде кольцевого (цилиндрического или дискового) пьезоэлемента. Однако для повышения мощности необходимо увеличение электрической емкости секций пьезотрансформатора, В известном устройстве это возможно лишь путем уменьшения толщины оболочки. При этом снижается механическая прочность преобразователя и его надежность, что не позволяет получить преобразователи с мощностью больше 10-20 Вт.
Изобретение позволяет увеличить мощность пьезоэлектрического преобразователя и тем самым расширить область применения источников вторичного электропитания.
Указанный технической эффект достигается тем, что в пьезоэлектрическом преобразователе, содержащем кольцевую оболочку из пьезокерамического материала с электродами на ее поверхностях, оболочка имеет крестообразное поперечное сечение, а ее срединные поверхности представляют собой листы Мебиуса.
Создание пьезоэлектрического преобразователя стало возможным благодаря новой конструкции кольцевой оболочки. Крестообразная форма поперечного сечения обеспечивает высокую жесткость и механическую прочность оболочки, позволяет уменьшить толщину оболочки, увеличить электрическую емкость секций преобразователя и тем самым увеличить мощность преобразователя. Выполнение срединных поверхностей оболочки в виде листов Мебиуса позволяет сохранить свойственную цилиндрическим оболочкам многочастотность амплитудно-частотной характеристики, т.к. лист Мебиуса представляет собой прямоугольник, соединенный противоположными сторонами (Математическая энциклопедия. - М., 1982, т. 3, стр. 630). Таким образом упрощается управление режимом пьезоэлектрического преобразователя при его применении в составе источника вторичного электропитания.
На фиг. 1 изображен общий вид пьезоэлектрического преобразователя и схема его электрических соединений в источнике вторичного электропитания; на фиг. 2 - проекции кольцевой оболочки пьезоэлектрического преобразователя.
Пьезоэлектрический преобразователь содержит оболочку 1 с нанесенными на ее поверхности электродами, образующими секции возбудителя и генератора, Секция возбудителя подключена к внешнему генератору электрических колебаний 2. Секция генератора пьезоэлектрического преобразователя подключена к нагрузке 3. Оболочка 1 изготовлена методом шликерного литья из пьезокерамического материала. После нанесения электродов методом вжигания пьезокерамический материал поляризуется по толщине. Срединными поверхностями оболочки являются пересекающиеся листы Мебиуса. Угол поворота поперечного сечения α связан с центральным углом ϕ соотношением α = ϕ/2 (фиг. 1). Вследствие поворота сечения оказываются электрически соединенными накрест лежащие квадранты преобразователя.
Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.
При подаче сигнала от генератора электрических колебаний 2 на электроды секции возбудителя за счет поперечного обратного пьезоэффекта возникают механические колебания оболочки 1, которые в результате прямого пьезоэффекта преобразуются в секции генератора в электрические колебания, поступающие в нагрузку 3. Нагрузкой 3 может быть выпрямитель, питающий постоянным напряжением различные радиоэлектронные устройства.
Пьезоэлектрический преобразователь, кроме описанного выше применения в источнике вторичного электропитания, может быть использован в качестве электроакустического преобразователя в ультразвуковых детекторах систем охраны и безопасности. В этом случае высокая мощность предлагаемого преобразователя позволяет увеличить чувствительность детекторов и площадь охраняемой зоны.
Новый вид твердотельного пьезоэлектрического преобразователя позволяет существенно расширить возможности источников вторичного электропитания и повысить их надежность и экономичность за счет применения одного мощного преобразователя вместо параллельного соединения нескольких преобразователей с выпрямителями.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА | 2001 |
|
RU2202816C2 |
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД МОДУЛЯТОРА ВОЛНОВОГО ФРОНТА | 1998 |
|
RU2134479C1 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗГИБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2212736C2 |
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТИРКИ | 2002 |
|
RU2200780C1 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР | 1998 |
|
RU2150117C1 |
СЕЙСМОПРИЕМНИК | 2002 |
|
RU2204850C1 |
ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ | 2000 |
|
RU2165116C1 |
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2216129C2 |
АДАПТИВНОЕ ЗЕРКАЛО | 2001 |
|
RU2186412C1 |
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ | 2001 |
|
RU2189668C1 |
Изобретение относится к устройствам на твердом теле и предназначено для использования в качестве пьезотрансформатора и других устройств пьезотехники. Пьезоэлектрический преобразователь содержит кольцевую оболочку из пьезокерамического материала с электродами на ее поверхности. Оболочка имеет крестообразное поперечное сечение, а ее срединные поверхности представляют собой листы Мебиуса. Изобретение позволяет увеличить мощность пьезоэлектрического преобразователя и тем самым расширить область применения источников вторичного электропитания. 2 ил.
Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий кольцевую оболочку из пьезокерамического материала с электродами на ее поверхностях, отличающийся тем, что оболочка выполнена с крестообразным поперечным сечением, а ее срединные поверхности представляют собой листы Мебиуса.
ЕРОФЕЕВ А.А | |||
и др | |||
Пьезоэлектрические трансформаторы и их применение в радиоэлектронике | |||
- М., 1988, с | |||
Печь-кухня, могущая работать, как самостоятельно, так и в комбинации с разного рода нагревательными приборами | 1921 |
|
SU10A1 |
0 |
|
SU320839A1 | |
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок | 1923 |
|
SU51A1 |
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок | 1923 |
|
SU51A1 |
Авторы
Даты
2000-05-20—Публикация
1998-05-27—Подача