一种径向振动压电变压器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种径向振动压电变压器及其制备方法，该压电变压器初、次级由圆形或正多边形陶瓷单片以并联或串联方式层叠构成；其表面电极为非中心对称，每一个面电极的凸出部分至所述单片边缘起，沿侧面被银，至另一表面边缘上所形成的侧电极也为非中心对称；每个单片沿层叠方向极化；初、次级之间无隔离片或有隔离片，用绝缘材料包覆侧电极；通过合理匹配初、次级结构参数与负载关系，使得压电变压器具有恒流输出、恒功率输出以及输入电压与输入电流同相位或相差π相位等优良特性，并最大限度地提高了压电变压器效率，降低了压电变压器损耗，提高了压电变压器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及压电变压器
，具体涉及一种具有优化结构及 某些特殊性能的径向振动压电变压器及其制备方法。
技术介绍
径向振动压电变压器是处于发展中的一种新型压电变压器，这种 压电变压器突出的优点是能以很小的尺寸实现低压大功率输出，可用 在电子整流器、适配器及电源中。以圆形径向振动模式变压器为例， 以往的径向振动压电变压器都注意到了变压器的单片形状，多片层叠 方式，电极的引出，绝缘组件的构成等问题，使其达到输出降压或升 压的目的，并达到一定的技术性能指标，满足初、次级间绝缘隔离的特定安全标准。但是，存在着以下问题圆形径向振动模式单片表面电极及其延伸形成的侧电极是对称 的，在圆片做径向振动时，往往会在单片圆周外，比单片直径大的两 对称凸出部位(即侧电极与焊片钎焊部位)形成两对称的驻波点，驻 波点处会聚集较大的能量，形成两个对称的发热点，造成的高温甚至 可能融化掉侧电极处的钎焊点。初、次级之间釆用隔离片，初、次级的侧面又采用了绝缘包覆， 他们组成了完整的绝缘组合，将初级(或次级)整体性的包封起来， 虽然达到了特定的安全标准，却极大的增加了变压器的损耗，另外， 没有考虑如何消除隔离片两侧的初级片和次级片之间压差导致的初、 次级间漏流损耗的影响，更没有顾及到驱动电压波形对初级单片去极 化的影响。问题还包括如何使初、次级的结构参数协调、匹配，以使变压器 具有某些优良的特殊性能，例如其输入电压与输入电流同相位或对不同负载具有恒功率输出或恒流输出特性等的问题也亟待解决。为解决上述问题，需要设计一种具有优化结构并兼具优良特殊性 能的高效率、低损耗径向振动压电变压器。专利
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种优化结构的径向振动压电变压器及其 制备方法，可以实现最大限度地降低损耗，提高效率，同时使压电变 压器具有某些优良的特殊性能。为实现上述目的，本专利技术釆用如下技术方案一种径向振动压电变压器，所述变压器的初、次级分别由陶瓷单 片以并联或串联方式层叠构成，所述陶瓷单片为圆形或正多边形，其 特征在于，所述陶瓷单片上、下表面的表面电极为与所述上、下表面 具有相同的几何中心，半径或边长小于所述上、下表面半径或边长的 圆形或正多边形被银形成，所述表面电极的圆形或正多边形有径向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面电极非中心对称；从所述上、下 表面电极的凸出部分至所述陶瓷单片的边缘起，沿陶瓷单片的侧面进 行被银，被银至另一表面边缘上形成两个侧电极，所述两个侧电极非 中心对称；所述陶瓷单片沿层叠方向极化。其中，所述初、次级之间无隔离片或有一片隔离片或有双片隔离片。其中，将带有导线的焊片与所述陶瓷单片在同一侧的侧电极沿切 线方向钎焊。其中，所述压电变压器用于镇流器时，初、次级共地，或分别在 同一隔离片的两侧。其中，所述压电变压器用于镇流器，且初、次级间有隔离片时， 用绝缘材料包覆在所述焊片以及所述侧电极；初、次级间无隔离片， 初、次级共地时，所述焊片以及所述侧电极不包覆。其中，所述压电变压器用于压电电源时，初、次级釆用隔离片电6隔离，初、次级的地分别在同一隔离片的两侧。其中，所述压电变压器用于压电电源时，用绝缘材料包覆所述焊 片以及所述侧电极。其中，所述初、次级层数之比反比于输入、输出电压之比，比例 系数Km在0.6 1.6范围内。其中，所述压电变压器次级结构特征系数N与变压器的最佳效 率系数S成正比，与压电变压器变压器额定负载电阻R成反比。 其中，所述初、次级总厚度之比KT在0.6 1.6范围内。 其中，次级层数与次级层厚之比正比于N，反比于所述压电变压器工作圆频率Q)及次级介电常数S。其中，所述S满足2§2/1+5^& (Ka， 5), Ka= f2 (Ka， S)， 其中K为所述压电变压器的波数，a为所述陶瓷单片的半径时，所述 压电变压器输入电压与输入电流同相位或相差兀相位。其中，所述S满足S2 ^y， y = f3(Kr)，其中，Kr = AR/R， R为所述变压器的额定负载，AR为R的变化增量时，所述压电变压器 在额定负载R附近R土 AR范围内变化时，具有输出恒功率特性，或者在远小于额定负载R的范围0 Ri内有恒流输出特性。其中，Ka在1.8 2.4范围内，S使所述变压器内阻最小、等效外 负载最大，从而变压器的效率最高，S在0 1.6范围内。一种径向振动压电变压器的制备方法，选取圆形或正多边形陶瓷 单片制备压电变压器，该方法包括以下步骤在所述上、下表面具有 相同的几何中心，半径或边长小于所述上、下表面半径或边长的圆形 或正多边形上被银形成上、下表面的表面电极，所述圆形或正多边形 表面电极有径向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面电极非中心对 称；从所述上、下表面电极的凸出部分至所述陶瓷单片的边缘起，沿 陶瓷单片的侧面进行被银，被银至另一表面边缘上形成两个侧电极，所述两个侧电极非中心对称；将所述陶瓷单片沿层叠方向极化；通过设计确定变压器初、次级层数比，最佳效率系数，次级结构特征系数, 次级层数厚度比，初、次级总厚度比及等效波数，确定初、次级结构 参数关系，得到初、次级结构参数值，确定初、次级的并、串联与层 叠方式；按变压器用途性质，确定在初、次级之间无隔离片或加入一 片隔离片或加入双片隔离片。本专利技术所提供的径向振动压电变压器以及由本专利技术所提供的径 向振动压电变压器的制备方法制备的压电变压器具有以下有益效果1) 初、次级表面电极及侧电极的非中心对称，避免了驻波点的产生，消除了驻波点引起的发热现象，减少了损耗；2) 初级驱动电路釆用间歇式半正弦波驱动形式时，不会对初级 单片产生去极化现象；3) 初、次级的地尽可能在同一隔离片的两侧，减少了初、次级 压差引起的漏流损耗；4) 尽可能减少了绝缘包覆，从而减少了绝缘损耗；5) 最佳效率系数的选取，及工作频率的确定使得变压器的内阻 (包括机械损耗内阻，压电损耗内阻及介电损耗内阻)最小，使得等效额定负载最大，因此变压器的损耗最小；6) 初、次级总厚度之比的确定方法使得变压器输入电压与输入 电流同相位或相位差为ti;7) 改善了变压器的性能，使得变压器具有恒输出功率特性时， 更适用于镇流器用；8) 在一定负载范围内，变压器显现恒流特性，因此可用于特殊 要求的恒流源。附图说明图l为本专利技术径向压电变压器的陶瓷单片表面电极以及侧电极示 意图2为AB类陶瓷单片正视图；图3为AB类陶瓷单片F方向俯视图，内圈为A面面电极形状示意；图4内圈为B面面电极形状示意；图5为B'A'类陶瓷单片正视图6为B'A'类陶瓷单片F方向俯视图，内圈为B'面面电极形状示意；图7内圈为A'面面电极形状示意；图8为AB类陶瓷单片极化示意；图9为B'A'类陶瓷单片极化示意；图10为陶瓷单片侧电极示意图11为AB—B'A'并联层叠法示意图12为AB—A'B'串联层叠法示意图13为B'A'—AB并联层叠法示意图14为A'B'—AB串联层叠法示意图。图l中，1、表面电极；2、与上表面电极凸出部分相连的侧电极； 3、与下表面电极凸出部分相连的侧电极。具体实施例方式本专利技术提出的 ，结合附图 和实施例说明如下。 实施例l本实施例所提供的一种径向振动压电变压器的制备方法包括如 一、变压器结构形式1.圆形(或正多边形)陶瓷单片电极的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向振动压电变压器，所述变压器的初、次级分别由陶瓷单片以并联或串联方式层叠构成，所述陶瓷单片为圆形或正多边形，其特征在于，　所述陶瓷单片上、下表面的表面电极为与所述上、下表面具有相同的几何中心，半径或边长小于所述上、下表面半径或边 长的圆形或正多边形被银形成，所述表面电极的圆形或正多边形有径向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面电极非中心对称；　从所述上、下表面电极的凸出部分至所述陶瓷单片的边缘起，沿陶瓷单片的侧面进行被银，被银至另一表面边缘上形成两个侧电极，所述 两个侧电极非中心对称；　所述陶瓷单片沿层叠方向极化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：夏定豪，
申请(专利权)人：夏定豪，
类型：发明
国别省市：11[]