Пьэзоэлектрическое устройство Советский патент 1978 года по МПК B06B1/06 H04R17/00 

1

Изобретение относится к области пьезоэлектрических пьеэопреобразователей и может быть использовано во вторичных источниках питания.

Известен пьезокварцевый резонатор сдви- говых . колебаний, выполненный в виде стержня прямоугольного сечения с боковыми гранями выпуклой формы ij. . Это устройство сложно в изготовлении и имеет достаточно большие амплитуды по- бочных колебаний, привоДяшие к уменьшению добротности.

Известны также низковольтные пьезоэлектрические трансформаторы, выполнен)1ые на основе пьезопластины пря.юугопыюй формы, у которых при возбуждении пьезопластины в определеннокт направлении происходит отбор части энергии на колебания в других плоскостях, что снижает добротность и КПД пьезотрансформатора. Кроме этого, в нем возможен перескок с одной резонансной частоты на другую, который вызывает изчюнения выходной моцности и ухудшит ряд других электрических характеристик. Этот трансформатор имеет Bbi-

2

сокочастотные колебания от поперечно-поперечных колёбанийХ21.

Бпижайшим по сушеству технического ре шения является пьезоэлектрическое устройство, имеющее поляризованную пластину прямоугольного сечения с нанесенными элегродами, в которой возбуждаются, сдвиговые колебания, при этом одна или две боковые грани нормальные к размеру, определяющие частоты побочнь Х колебаний, имеют вогнутые поверхности 3. Это устройство имеет хорошие показатели по устранению побочных паразитных колебаний и обеспечению высокой добротности.

Однако отмечается сложность выполнения и обработки, сложность сборки пьезоустройства в обшей .конструкции блока, невысокая надежность из-за оспабпення среднего по длине сечения (это особе)но важно, так как в это сеченя к возникают Наибольшие нагрузки в связи с тем, что он соответствует макси.мапыюй амплитуде ко- .лебаний); имеется разница в резонансных частотах :.;ежду внутренни;.И и крайними . электродами, приводящая к ухуд1аению добротности устройства и выходной sfoumocni; наптие высокочастотных колебаний от поперечно-поперечных колебаний.

Цепью изобретения является упрощение технологии и повышение надежности пьезоэлектрического устройства.

Эта цель достигается тем, что одна из боковых граней пояярнзованной пластины выполнена под углом к противоп:оло ;ной грани а крайние электроды сужены относительно внутренних электродов. При этом боковым граням придана шероховатая поверхность.

На чертеже показано устройство, общий вид.

Устройство представляет собой поляризойанную пьезоппастину 1 прямоугольного сечения, на которую нанесены электроды 2 и 3 секций возбудителя и генератора. Ояаа из торцовых граней пластины выполнена под углом к противоположной. Крайние электроды 2 iсужены относительно внутренних 3.

Устройство работает следующим образом.

При подаче на секции возбудителя переменного напряжения определенной частоты в пластине 1 возникают резонансные механические колебания. Последние возбуждают в генераторной секции переменную ЭДС Переменное напряжение снимается с электродов, нанесенных на пласт(1ну генераторной секции.

Резонансная частота колебаний определяется материалом и геометриче.скими размерами пьёзоэяе мента.

Если размер, определяющий частоту продольных колебаний, имеет перекшнное значение, например пьезопластина усечена по длине, ее площадь имеет трапеции- и размер А в каждой точке пластины - разное значение, то резонансные частоты в продольном направлении отсутствуют, так как

. - ,-.JL. .

Р А

где N - частотная постоянная пьезомате-

риала; А - геометрический размер пластины.

В этом случае fp носит неопределенный характер, поскольку величина А в каждом сечении разная.

Аналогично, если это необходимо ., устраняются паразитные колебания по толщине, сделав ассиметричную толщину пьезоэлемента.

Величина Д А (см. чертеж) определена экспериментально и равна 4 А (O.),

В силу того, что крайние электроды имеют меньщую жесткость по сравнению с остальными, их собственная резонансная частота отличается от резонансной Частотывнутренних элементов. Однако в данной конструкции это не снижает добротности и выходной мощности устройства, поскольку крайние электроды выполнены уже, чем другие электроды на величину, пропорциональную разбросу их резонансных частот. Благодаря такому конструктивному выполнению компенсируется разница в резонансной частоте между внутренними и крайни- . ми .электродами, устройство работает на единой резонансной частоте.

Подавление высших гармоник от поперечно-поперечных колебаний обеспечивается тем,, что боковые грани пьезоэлемента шероховатые (на чертеже не показано). ронеровности способствуют процессу затухания высокочастотных колебаний н, таким образом, подавляют паразитные высшие гармоники, образуемь1е поперечно поперечны- ми колебаниями на основной резонансной частоте устройства.

Ф о .р м у п а . изобретения

1.Пьезоэлектрическое устройство, например пьезотрансформатор, содержашее поляризованную прямоугольную пластину с нанесендагм.и эпектрода и-,, .;0. т п. и ,ч а ю ш ее d я тем, что, повышения выходной мощности TI упрощения технологии изготовления, одна из граней пластины в направлении поперечнош-поперечньтх колебаний выполнена под углом к потивоположной грани, а крайние эттектроды сужены относительно внутренних на величину, пропорциональную разбросу их резонансных частот..

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что боковые грани поляризованной пластины выполнены шерохов.а- тыми.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;

1.Авторское свидетельство СССР № 311375, кл. Н 041 17/ОО, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 365956, кл. Н 04 Т 17/ОО, 1971.

3.Авторское свидетельство СССР

№ 296226, кл. Н 04 R 17/00, 1969.