Пьезоэлектрический трансформатор

САНЕТЕ Союз Советских Социалистических РеспубликО П ИЗО СВИ К АВТОРСКОМ Дополнительное Заявлено 15,02,7 ид 21) 2 с присоединением заявки-(45) Дата опубликования описания 10,0 Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий088.8) Г. Т. Левченко А. Пр 2) Авторы изобретен Киевский ордена Ленина политехнический институтим, 50-летия Великой Октябрьской социалистической революци(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТРАНСФОРМ ичение ектриЭто достигается тем, что в трансформаторе возбудительполнены на отдельных пьезо пластинах, установленных с за ленных своими концами пос соединенных масс, при этом ческие пластины выполнены с но уменьшаюшейся от середин шей на концах 0,4 - О,б макс рины пластины. На чертеже схема предлагаемый пьезотранпредлагаемом генератор выэлектрических зором и скрепредством при- пьезокерамишириной, плавы и составляюимальной шиизображен тор, содержа тическ сформ 1Изобретение может быть использовано в качестве вторичного источника питания в электронных преобразователях напряжения.Известные пьезоэлектрические трансформаторы 11, 2, работаюшие на резонансной частоте изгибных колебаний и содержащие биморфный пьезоэлемент со свобод 5 но колеблюгцимися концами, в частности, с присоединенной массой. В известных пьезоэлектрических трансформаторах изгиба возникают деформации сдвига, имеющие максимальную величину по нейтрали элемента, т. е. там, где склеены половины биморфа. Поэтому в материале пьезоэлемента из-за деформаций сдвига наблюдаются дополнительные потери, уменьшавшие его добротность Я, а изгибные колебания работающего пьезоэлемента приводят к быстрому 15 его старению из-за сдвиговых деформаций склеиваюшего состава и разрушению пьезоэлектрического трансформатора.Наиболее близким по технической сушности к изобретению является пьезоэлектрический трансформатор 21, содержаший возбудитель с поперечной и генератор с продольной поляризациями и присоединенные массы.Напркого тра яжение на выходе пьезоэлектричеснсформатора пропорционально его е добротности Я, следовательно наличие паразитных сдвиговых деформаций и возникаюших из-за них переменных скалывающих напряжений в области складки пластин относится к недостаткам прототипа как одна из причин уменьшения его добротности. Кроме того, при свободных колебаниях прямоугольной пластины деформация изгиба распределяется неравномерно, уменьшаясь к концам пластины. Это снижает выходное электрическое напряжение, ограниченное пре дельно допустимыми механическими деформациями в центре пластины.11 елью изобретения является увел коэффициента трансформации пьезоэл ческого трансформатора.- Ае,", ф ший пьсзокерамицеские пластины возбуди 0037 Формула изобретения Г 1 ьезоэлектрицеский трансформатор, содержащий возбудитель с поперечной и генератор с продольной поляризациями и присоединенные массы, отличаюиииея тем, цто,с целью увеличения коэффициента трансформации, возбудитель н генератор выполнены на отдельных пьезокерамических пла;О стинах, установленных с зазором, скрепленных своими концами посредством присоединенных масс, и имевших ширину, плавноуменьшаюцуюся от середины и составлявшую на концах 0,4-.0,6 максимальной пирины пластины.35 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Лавриненко В. В. Пьезоэлектрическиетрансформаторы. М., Энсргия, 1975.2, Авторское снидете.,ство СССР40,х. 476832, кл. Е 1 04 Р7 00, 1972,теля 1, поляризованного по толшине, и геератора 2, поляризованного вдоль длины, ластины скреплены между собой на концах посредством металлических присоединенныхх масс 3 и 4. Присоединенные массы ихуют ушки, за которые пьезотрансформато 19 крепится четырьмя струнами 5 и 6 к корпусу, не показанному на чертеже. Главные поверхности возбудителя покрыты элек 1- родами 7. На обоих концах пьезоэлектрической пластины генератора нанесены элект. роды 8.Под действием переменного электрицеского напряжения, приложенного к электродам 7, меняется длина возбудителя 1. Этому эффекту противодействует генератор 2, соединенный с возбудителем посредством присоединенных масс 3 и 4. Вследствие этого возникают изгибные колебания, которые усиливаются пропорционально добротности Я в том случае, когда электрическое напряжение подается на резонансной цастоте изгибных колебаний устройства. Для устранения влияния крепления на эффективность работы пьезотрансформатора к массам 3 и 4 приделаны ушки с таким расчетом, чтобы место крепления к ним струн 5 и 6 было, в области узла стоячей волны изгибных колебаний устройства, Длина и натяжение струн выбираются с учетом равенства на собственной резонансной частоте крутильных колебаний цастоте изгибных колебаний устройства.Пластины возбудителя и генератора изготовляются из пьезокерамики, например ЦТС - 23 одинаковой толшины с шириной, пл;вно уменьшаюшсися от середины к краям и составляюшей на концах примерно 0,4- 0,6 от ее максимального значения.,с.н- ней шее уменьшение ширины нежелате.п,по пз-за падения емкости на выходе трансформатора (т. е. возрастаис его внутрепнсп сопротивления) . Более широкис па концах пласпшы рсбют в качестве согласуюп.его механичсскс- го э"емспта излишне больших прпсссдппс- ных масс 3 и 4, снижаюших эффективныи ксэффициент электромеханической связи пьезотрансформатора. Присоединенные массы рекомендуется изготовлять из алюмип;я со стальными (если необходимо) ушкамп.Суммарная присоединенная масса составляет приблизительно пятую часть от массы всего устройства.Предлагаемый пьезотрансформатор благодаря устраненик деформаций сдвига и потерь на трение в склейке между пластинами биморфного пьезоэлемента имеет коэф фициеыт трансформации в полтора раза выше, чем у прототипа. Кроме того, более равномс рное распределение механических напряжений по всей длине пьезоэлемента позволяет увеличить в 2 раза снимаемую с пьезоэлектрического трансформатора мопность.