Пьезоэлектрический трансформатор

 

Союз Советскмк

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ())) 721871 (6! ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 1 5,05.78 (21) 2 61 52 50/18-2 5 (5! )М. Кл. с присоединением заявки РЙ

Н 01 L 41/08

Пкударстеенвй кемнтет

СССР ао делам изобретений и открытий (23) П риоритет

ОпУбликовано 15.03.80. Бюллетень ¹ 10 (5З) УДК621.314. ,214(088,8) Дата опубликования описания 18 03.80 (72) Авторы изобретения

P. Х. Ьальян, М, И. Рошаль и И. 3. Яхимович (7! ) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМАТОР

Изобретение относится к области пьезоэлектрических устройств, в частности к пьезоэлектрическим трансформаторам (ПТ), и может быть использовано в радиоэлектронной аппаратуре малой и средней мощности для пре образования электрического сигнала одного уровня в сигнал другого более высокого или низкого уровня.

Известны пьезоэлектрические трансформаторы fl), представляющие собой монолитный поляризованный в поперечном направлении пьезокерамический элемент, снабженный тремя электродами и свободный на концах, для которого отношение расстояния между концами к длине волны (Л ) механических колебаний на рабочей частоте ПТ равно единице (вторая мода колебаний).

Функциональная схема таких ПТ состоит из двух секций — входной и выходной, поляризованных в поперечном направлении (поперечно-поперечный тип ПТ).

ПТ с указанным направлением поляризации используются в низковольт ных (до 1 кИ) вторичных источниках питания радиоэлектронной аппаратуре при сравнительно высоких входных

5 и выходных токах. Иеличийа коэффициента трансформации для этих ПТ незначительно отличается от единицы, ее можно в П раз увеличить, соединив параллелью -последовательно и пьезю1а .элементов.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является пьезоэлектрический трансформатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний с тремя электродами, образующими входную и выходную секции, с отношением длины пластины к длине волны механических колебаний на рабочей частоте, равным

3/4 (21.

В известном трансформаторе и.ионная секция поляризована продольно, а конец входной секции жестко зя721871 4 фиг. 1) благодаря обратному пьезо2о зо

45 креплен.

Такое техническое решение не обеспечивает повышения коэффициента трансформации при поперечном поляризации выходной секции.

Белью изобретения является повышение коэффициента трансформации, Бель обеспечивается тем, что в пьезоэлектрическом трансформаторе, содержащем пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний с тремя электродами, образующими входную и выходную секции, с отношением длины пластины к длине волны механических колебаний на рабочей частоте, равным

3/4, указанная пластина со стороны выходной секции жестко закреплена и имеет поперечную поляризацию.

Такое конструктивное решение ПТ обусловлено следующим: реализация ПТ с коэффициентом трансформации больше единицы связана с введением несимметрии" в его функциональную схему, т.е. с различным конструктивным выполнением входной и выходной секции (например, неодинаковая площадь электродов секций, ступенчатое выполнение пьезоэлемента и т.д;).

Различные условия закрепления на

KoBIlax пьезоэлемента (один конец жестко закреплен, а противоположный— свободен) позволяют усилить "несимметрию функциональной схемы ПТ, т. е. увеличить значение коэффициента трансформации при сохранении его рабочей частоты. Очевидно, что при обратном включении предложенного ПТ значение его коэффициента трансформации соответственно уменьшится.

На фит. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого пьезоэлектрического трансформатора; на фиг. 2 - вариант элемента крепления пластины, Пьезоэлектрический трансформатор (фиг. 1) вьлолнен в виде тонкой пьезокерамической пластины 1, длиной

6э = . Пластина снабжена тремя

Я электродами 2, 3 и 4, образующими входную (3,2) и выходную (4,3) секции, и жестко закреплена на конце выходной секции в элементе крепления 5.

Трансформатор работает следующим образом.

Переменное напряжение электрического поля, приложенного к входной секции пьезоплястины (электроды 2, 3 на электрическому эффекту вызывает механические колебания всей пластины, резонансно усиленные на частоте, характерной для пластины с одним зяжатым и другим свободным концом и соответствующей длине волны ) механические колебания в выходной секции из-дя прямого пьезоэффекта создают электрическое поле, приводящее к появлению разности потенциалов на электродах 4, 3.

Был изготовлен опытный образец предлагаемого ПТ.

Пьезоэлектрический трансформатор выполнен в виде тонкой пластины из пьезокерамического состава ilTC-23 с рабочей длиной 30 мкм, что соответствует — на частоте 80 кГц, Ь о х. +o шиРиной - и толщиной о . Пластина снабжена тремя электродами длиной — (входная секция), - (вью >о

2 ЗAþ ходная секция) и — общий элекч

4 род. Она поляризована в поперечном направлении - по толщине и работает в режиме продольных колебаний по длине на частоте фр = 80 кГц. Конец входной секции свободен, конец выходной секции жестко закреплен в зажиме 5 (см. фиг. 1 ). Конструктивный вариант элемента крепления приведен на фиг. 2.

Зажим 5 — круглый стержень из металла диаметром/ /2, и длиной д /4

1 (Л вЂ” длина волны продольных. коле1 баний в материале стержня) с диаметральной прорезью шириной A.© /40 на глубину Хо /8. Пьезокерямическая

1 пластина 1 вклеена в прорезь 6 с помощью эпоксидной массы MQ5-65.

Испытания трансформатора показали, что коэффициент его трансформации равен 2, 4.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический трансформатор, содержащий пьезоэлектрическую пластину продольных колебаний, с тремя электродами, образующими входную и выходную секции, с отношением длины

Ь. пластины к длине волны механических колебаний на рабочей частоте, равным

3/4, O T л H I à iO Bl H H C я что, с целью повышения коэффициента трансформации, указанная пластина со стороны выходной секции жестко закреплена и имеет поперечную поляризацию.

721871 фцх Р3

&пР

4us. 2

Составитель Б. Баев

Редактор И. Шубина Техред С. Мигай Корректор В. Синипкая

Заказ 140/42 Тираж 844 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патенг, г,Ужгород, ул.Проектная, 4

Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании N 1325058, кл. Н 2 Н, опублик. 01.08.73.

2. Лвторское свидетельство СССР по заявке М 2360026/25, кл. Н Ol (41/08, 13.05,76 (про тотип).