ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2000 года по МПК H01L41/08 

Описание патента на изобретение RU2149483C1

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.

Похожие патенты RU2149483C1

название год авторы номер документа
ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР ВОЛНОВОГО ФРОНТА 2001
  • Панич А.Е.
  • Житомирский Г.А.
RU2202816C2
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ ПРИВОД МОДУЛЯТОРА ВОЛНОВОГО ФРОНТА 1998
  • Панич А.Е.
  • Житомирский Г.А.
RU2134479C1
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗГИБНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2001
  • Доля В.К.
  • Вусевкер В.Ю.
  • Панич А.Е.
RU2212736C2
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТИРКИ 2002
  • Доля В.К.
  • Круглов А.К.
  • Панич А.Е.
RU2200780C1
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АКСЕЛЕРОМЕТР 1998
  • Вусевкер Ю.А.
  • Гориш А.В.
  • Дунаевский В.П.
  • Панич А.Е.
RU2150117C1
СЕЙСМОПРИЕМНИК 2002
  • Доля В.К.
  • Круглов А.К.
RU2204850C1
ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 2000
  • Смотраков В.Г.
  • Еремкин В.В.
  • Панич А.Е.
  • Вусевкер Ю.А.
RU2165116C1
ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2001
  • Крамаров Ю.А.
  • Рысс Б.Я.
  • Копелиович М.Б.
  • Магер В.П.
  • Панич А.Е.
  • Яновский М.Г.
  • Манырин В.Н.
  • Бакиров А.А.
RU2216129C2
АДАПТИВНОЕ ЗЕРКАЛО 2001
  • Панич А.Е.
  • Житомирский Г.А.
RU2186412C1
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2001
  • Богуш М.В.
  • Вусевкер Ю.А.
  • Кудинов А.П.
  • Панич А.Е.
  • Чернявский С.А.
RU2189668C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 149 483 C1

Реферат патента 2000 года ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

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.

Формула изобретения RU 2 149 483 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2149483C1

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
  • Богач В.И.
SU10A1
0
SU320839A1
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок 1923
  • Лучинский Д.Д.
SU51A1
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок 1923
  • Лучинский Д.Д.
SU51A1

RU 2 149 483 C1

Авторы

Житомирский Г.А.

Новиков Ю.А.

Панич А.Е.

Даты

2000-05-20Публикация

1998-05-27Подача