Пьезоэлектрический трансформатор Советский патент 1978 года по МПК H01F30/00 H01L41/00 

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано во вторичных источниках питания радиотехнической и электронной аппаратуры.

Известен пьезоэлектрический трансформатор, в котором крепление пьезоэлемента пьезотрансформатора осуществляется вдоль линий нулевых смеш,ений с помощью жестких стержней 1.

Однако для этого трансформатора характерна недостаточная теплоотдача, что приводит к резкому снижению предельно допустимого

значения выходной мощности. Кроме того, конструкция такого трансформатора отличается низкой механической прочностью и надежностью в условиях действия выбраций и ударов.

Известен пьезоэлектрический трансформатор, состоящий по меньшей мере из одной пьезоэлектрической пластины, узла крепления и корпуса 2.

Однако такой трансформатор характеризуется малой допустимой выходной мощностью и недостаточной прочностью. Цель изобретения - повышение допустимой выходной мощности и прочности трансформаора.

Это достигается тем, что узел крепления выполнен в виде металлической обоймы, закрепленной в корпусе и удерживающей пьезоэлектрическую пластину вдоль двух противоположных длинных ее сторон с помощью прижимных металлических планок, причем части элементов крепления, соприкасающиеся с пьезоэлектрической пластиной, покрыты пленкой из материала с малым коэффициентом трения, например, фторопластом.

Предлагаемая конструкция имеет особые преимущества для пьезоэлектрических трансформаторов с оптимальным отношением длины к ширине пьезопластины, при котором на

15 рабочей частоте используются связанные колебания, а узловые линии (линии нулевых смещений) отличны от прямых и имеют сложное, заранее неизвестное расположение, так что поиск их в процессе сборки трансформатора затруднен.

20 На фиг. 1 изображен предлагаемый трансформатор, разрез и крышка;на фиг. 2 - узел I, на фиг. 3 приведены экспериментальные зависимости выходной мощности от входного напряжения для предлагаемого трансформатора

25 (кривая 8) и для известной конструкции с той

же самой пьезокерамической пластиной закрепленной в узле (кривая 9).

Пьезотрансформатор содержит одну или несколько пьезопластин 1 из пьезоэлектрического материала, поляризованных по толщине и работающих на продольных колебаниях. Пластины укладываются в пазы обоймы 2, изготовленной из металла с малой плотностью и высокой теплопроводностью (например, из алюминиевого сплава АМГ-5М). Фиксация пьезопластин в обойме осуществляется с помощью прижимных планок 3 и винтов 4. Пьезопластины снабжены электродами 5. Все металлические поверхности, имеющие непосредственный контакт с пьезоэлементом (обойма и прижимные планки), покрыты тонким слоем лака с фторопластовым наполнителем (например, лаком марки Л-32), имеющего хорощие электроизолирующие свойства и низкий коэффициент трения. Обойма с пьезоэлементом помещена в металлический корпус 6, закрытый крыщкой 7. При работе трансформатора тепло, выделяющееся в пьезоэлементах вследствие механических и диэлектрических потерь, отводится через металлические делители 2 и 3, контактирующие по всей длине с пьезоэлементами. Слой фторопластового лака между металлом и пьезоэлементом обеспечивает электроизоляцию в то же время обладает достаточно высокой теплопроводностью, а также исключает демпфирование механических колебаний пьезоэлементов вследствие низкого коэффициента трения.

Предельно допустимая выходная мощность пьезотрансформатора при использовании современных типов пьезокерамики и при фиксиро ванных размерах пьезопластины ограничивается нагревом керамики, т. е. существует некоторая максимальная температура, превышение которой для нормальной работы трансформатора недопустимо. Соответственно ограничивается возможность увеличения входного напряжения при заданном сопротивлении нагрузки, т.е. предельная величина выходной мощности. В предлагаемом трансформаторе улучшение условий теплоотдачи приводит к снижению температуры при прочих равных условиях, т. е. к повыщению верхнего предела выходной мощности. Одновременно предлагаемое крепление пьезоэлементов повыщает прочность конструкции пьезоэлектрического трансформатора по

отнощению к импульсным механическим нагрузкам по сравнению с известным ранее.

Как следует из графика (см, фиг. 3), величина коэффициента передачи по напряжению являющаяся основным электромеханическим параметром, практически не изменилась во веем интервале входных (Vsx ) напряжений от нуля до номинального значения (см. кривые 8 и 9). Измерения выходной мощности

при значениях VBX, близких к предельным (выще номинального), показали, что предлагаемый трансформатор может работать при более высоких значениях Vjx, т. е. выдавать более высокую мощность, чем известный трансформатор, если соотнощения размеров пьезопластины и элементов крепления соответствуют указанным. При этом сравнительные испытания предлагаемого .и известного трансформаторов показали значительное (в 3-4 раза) увеличение допустимых импульсных

(ударных) нагрузок для предлагаемого трансформатора.

Формула изобретения

25

Пьезоэлектрический трансформатор, состоящий по меньщей мере из одной пьезоэлектрической пластины, узла крепления и корпуса отличающийся тем, что, с целью повыщения допустимой выходной мощности и прочности конструкции, узел крепления выполнен в виде металлической обоймы, закрепленной в корпусе и удерживающей пьезоэлектрическую пластину вдоль двух противоположных длинных ее сторон с помощью прижимных металлических планок, причем части элементов крепления, соприкасающиеся с пьезоэлектрической пластиной, покрыты пленкой из материала с

малым коэффициентом трения, например фторопластом.

Источники информации, принятые во внимание при.экспертизе:

1. Заявка Японии № 49-30395, к„1. 100 В 1, 1974.

2. Заявка Японии № 49-30396, кл. 100 Bl,

1974.