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.
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 связан с центральным углом соотношением = /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.Формула изобретения
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.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2
Похожие патенты:
Пьезопреобразователь // 2134436
Изобретение относится к геофизической скважинной аппаратуре и аппаратуре для физического воздействия на пласты, может быть использовано в геологоразведке, нефтяной, газовой горной и других отраслях промышленности для интенсификации добычи полезных ископаемых
Изобретение относится к области ультразвукового (УЗ) неразрушающего контроля материалов и изделий, осуществляемого через газовую среду, а именно к конструкциям УЗ преобразователей, и может использоваться в технике УЗ локации и управления объектами в воздухе, измерения толщины тонколистовых материалов, измерения уровня жидких и сыпучих сред в резервуарах и бункерах, контроля температуры воздуха, определения концентрации газов и пр
Виброгироскоп // 2123219
Изобретение относится к электрическим приборам на твердом теле, предназначено для работы в качестве датчика угловой скорости подвижных объектов и обеспечивает повышение точности навигационных систем
Изобретение относится к исследованию физических свойств веществ и предназначено для работы в качестве манипулятора рабочего органа растрового микроскопа
Изобретение относится к ультразвуковым преобразователям и устройствам для озвучивания жидкости и может быть использовано в радиотехнической, машиностроительной и других отраслях промышленности
Позиционирующее устройство // 2080631
Монолитный кристаллический фильтр // 2073952
Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться при разработке устройств селекции сигналов по частоте
Многослойный пьезоэлектрический элемент // 2029416
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к датчикам давления, и предназначено для измерения быстропеременных давлений жидкостей и газов
Привод микроманипулятора // 2149752
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потока и расхода вещества ультразвуковым методом, а также в устройствах ультразвуковой дефектоскопии
Пьезоэлектрический преобразователь // 2189668
Изобретение относится к измерительным устройствам и предназначено для работы в ультразвуковых расходомерах
Устройство обработки шумоподобных сигналов // 2205448
Изобретение относится к технике радиосвязи и может быть использовано при передаче дискретной информации М-ичными шумоподобными сигналами, формируемыми на основе системы циклических сдвигов N-разрядной двоичной псевдослучайной последовательности
Пьезоэлектрический изгибный преобразователь // 2212736
Изобретение относится к измерительным устройствам и предназначено для работы в датчиках вибрации
Пьезоэлектрический привод // 2223574
Изобретение относится к многослойным пьезоэлектрическим приводам
Изобретение относится к оптике, предназначено для работы в качестве исполнительного устройства в адаптивных оптических системах
Пьезокерамическая многослойная деталь для измерительных приборов и способ ее изготовления // 2264678
Изобретение относится к пьезоэлектрическому электромеханическому приводу или сенсорному элементу, выполненному пакетным способом