Пьезоэлемент Советский патент 1978 года по МПК H03H9/04 

На фиг. 1-4 представлены варианты выиолнсния пьезоэлемента; на фиг. 5 и 6 - иопсрсчное сечение ньезоэлементов, выполненное соответствеино на фиг. 1, 2 и па фиг. 3,4 (стрелками обозначено направлепие электрических полей). ..- Пьезоэлемент, выполненный из пьезоэлектрического материала с направлением ширины вдоль полярной осп X пьезоэлсктрпка, снабжен расположеипымп на каждой из двух наибольших противоположных стороп 1 и 2 направленными вдоль длпны пьезоэлемента электродными иокрытпями в форме трех полос 3-5, причем одпа из полос 4 расположена посередине ньсзоэлемента, а две другие полосы 3 и 5 - у краев. При этом средние полосы 4 и краевые полосы 3 и 5 соединены соответственно с контактными площадками 6 и 7, размещенными в узлах изгпбпых колебаний пьезоэлемеита (фиг. 1, 2). Кроме того, иьезоэлемепт может быть разделен вдоль длины прорезью на две части 8 и 9 с симметричным расиоложением на них электродных покрытий в внде иолос 3-5 (фиг. 3, 4). Пьезоэлемент работает следующим образом. При выиолненни пьезоэлемента (фиг. 1, 2), когда к электродным покрытиям в виде краевых полос 3 и 5 приложен положительный потенциал, а к электродным покрытиям в виде средней полосы 4 - отрицательный потенциал, упругую деформацию пьезоэлемента создают только составляющие электрического поля, направленные вдоль полярной оси X пьезоэлектрика (фиг. 5). Следовательно, при подаче переменного напряжения в правой и левой половииах пьезоэлемента в любой момент времени деформации будут противоиоложны п соответственно удлинение одной половины стержня прп одповременном укорочении другой вызывает изгибные колебания стержия, собственная резонансная частота которых пропорциональна щирине и обратно иронорциональна квадрату длины. Почти все поле в иьезоэлементе направлено вдоль полярпой оси, по сосредоточено вблизи поверхностей, поэтому толщина пьезоэлемента может быть сЗЧцественно уменьгнена. что приводит к уменьшению трудоемкости его изготовления, уменьшению расхода материала. При разделении пьезоэлемепта вдоль длины прорезью на две части 8 и 9 (фиг. 3, 4) с симметричным расположением электродпых покрытий на этих частях в любой момент времеии в каждой из них действуют электрические поля, направленные встречно вдоль оси А (фиг. 6), что создает нротивопо.тожиые деформации сжатия - растяжения по длине в обеих частях 8, 9 и приводит к изгибным колебаниям каждой пз них, происходящим в противофазе, что создает уравиовешенную динамическую систему. При этом понижается рабочий диапазон частот пьезоэлемента. В результате уменьшения массы металла, папесенного па пьезоэлемепт (вынолнепие электродных покрытий в виде узких полос), умеиьшаются активные потери, старение и повышается стабильность частоты. Ф о р м у л а и 3 о б р е т е п и я 1. Пьезоэлемент, выполненный из пьезоэлектрпческого материала с направлением щирины вдоль полярной оси пьезоэлектрика, снабженный электродными иокрытиями в форме иолос вдоль длины пьезоэлемента, расположенных на двух наибольших противоположных его сторонах, и контактными площадками, размещенными в узлах изгибных колебаПИЙ пьезоэлемента и соединенными с электродными покрытиями, отличающийся тем, что, с целью повыщення стабильности частоты и упрощения изготовления, электродное нокрытие па каждой из двух сторон пьезоэлемента состоит из трех полос, одна из которых расположепа посередине пьезоэлемеита, а две другие - у краев, при этом средние и краевые полосы соединены соответственно с разными контактными площадками. 2. Пьезоэлемепт поп. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью поиижепия рабочего диапазона частот, Пьезоэлемент разделен вдоль длины прорезью иа две части с симметричным расположением электродных покрытий па обеих частях. Источннки информации, прииятые во внимание при экспертизе 1. Патент Великобритании № 1340835. кл. П1Е, оиублик. 1973. 2. Патент США i 3683213, кл. 310-9.6, онублик. 1972.

2 I

г

ffViis J

2

J S

Фиг 5