Способ однонаправленной круговой поляризации цилиндрических пьезоэлементов

- тсты ср Йи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬ(71) Киевский политехнический институтим. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(57) Изобретение может быть использованодля изготовления пьезоэлектрических срильтров, трансформаторов, двигателей, лицийзадержки и прочих элементов и устройствв цьсзотехцике. Цель изооретеция -- иовы. шецие механическои прочности и снижение трудоемкости изготовления пьезоэлементов с однонаправленной круговой поляризацией. Для этого в корпусе 1, заполненном диэлектрической жидкостью 2, расположены электропроводящце скользящие контакты 3 и 4, касающиеся поверхности частично погруженного в диэлектрическую жидкость 2 цилиндрического пьезоэлемента 5, приводимого во вращение вокруг своей оси. За время вращения каждый участок окружности цилиндрического пьезоэлемента 5 подвергается воздействию электрического поля в меньшей по объему области пьезоэлементом 5. Для уменьшения деполяризации большей части цилиндрического пьезоэлемента 5, ограниченной линиями соприкосновения, эта часть не погружается в диэлектрическую жидкость 2, Й в выносится ив воздух. 2 з. и. ф ды, 5 ял.Изобретение относится к способам поляризации пьезоэлементов и может быть использовано для изготовления пьезоэлектрических фильтров, трансформаторов, двигателей, линий задержки и прочих элементови устройств пьезотехники с возбуждениемв пьезоэлементах крутильных колебаний.Целью изобретения является повышениемеханической прочности и снижение трудоемкости изготовления пьезоэлементов с однонаправленной круговой поляризацией. 10На фиг, 1 схематично изображена поляризационная установка для осуществленияпредлагаемого способа поляризации; нафиг. 2 и 3 - поляризованность полого исплошного пьезокерамических цилиндров,соответственно после круговой поляризациипредлагаемым способом при расположенииэлектропроводящих скольящих контактоввдоль образующей цилиндра, на фиг. 4 и 5 -то же, при расположении скользящих контактов под углом а к образующей. 20Поляризационная установка (фиг. 1)содержит корпус 1, заполненный диэлектрической жидкостью 2. В корпусе 1 расположены электропроводящие скользящие контакты 3 и 4, касающиеся поверхности частично погруженного в диэлектрическуюжидкость 2 цилиндрического пьезоэлемента 5, приводимого во вращение вокруг своейоси. Электропроводящие скользящие контакты прижаты к пьезоэлементу 5 и подсоединены к источнику 6 высокого напряженияс помощью проводников 7 и 8 соответственноДиэлектрическая жидкость 2 нагреваетсядо необходимой температуры с помощьюнагревателя 9,Способ осуществляется следующим образом. 35В диэлектрическую жидкость 2, нагретуюс помощью нагревателя 9 до температуры,указанной в технических условиях на данныйпьезокерамический материал, частично погружают цилиндрический пьезоэлемент 5,жестко закрепленный на валу вал и элементы крепления не показаны), имеющем возможность вращения в корпусе . На скользящие контакты 3 и 4 подают напряжениеот источника 6, и цилиндрический элементприводится во вращение. Время вращения 45(Т) вычисляют из соотношения7= 2 дгде Я - радиус пьезоэлемента;- длина малой дуги, ограниченнойобразующими соприкосновенияскользящих контактов;4 - время поляризации, указанное втехнических условиях на пьезокерамический материал,За это время каждый участок окружностипьезоэлемента подвергается воздействию 55электрического поля в течение временив меньшей по объему области пьезоэлемента,ограниченной линиями соприкосновения 1420676скользящих контактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5. Отношение длины малой дуги / цилиндрического пьезоэлемента 5, ограниченной фиг, 1) точками касания электропроводящих скользящих контактов 3 и 4, к длине окружности цилиндра 2 тЯ необходимо выбирать из условия 0,1(1/2 тЯ( (0,25. Если 1,/2 лй)0,25, происходит деполяризация поляризованного состояния обратным полем в большей по объему области пьезоэлемента 5, в которой вектор напряженности электрического поля направлен против поляризованности. Если 1/2 лй(0,1, неоправданно возрастает время, необходимое для поляризации. Одно лишь соблюдение соотношения между длиной малой дуги 1 и длиной окружности 2 лР не обеспечивает получения поляризованности до нась 1 щения.Для дополнительного уменьшения деполяризации большей части пьезоэлемента, ограниченной линиями соприкосновения, эта часть не погружается в диэлектрическую жидкость, а выносится на воздух. Еще лучший результат получается при обдувании этой части пьезоэлемента холодным воздухом.Если линии соприкосновения скользящихконтактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5 параллельны образующей цилиндра, в пьезоэлементе 5 после поляризации возникает остаточная равномерная круговая поляризация, причем вектор поляризованности в каждой точке цилиндрического пьезоэлемента 5 имеет только тангенциальную составляющую фиг. 2 и 3), Если же линии соприкосновения скользящих контактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5 располагаются под углом к образующей в пьезоэлементе 5 возникает остаточная поляризация, причем вектор поляризованности имеет в каждой точке как тангенциальную так и аксиальную составляющую.Формула изобретения1. Способ однонаправленной круговойполяризации цилиндрических пьезоэлементов, состоящий в воздействии поляризуюшего напряжения на нагреваемый пьезоэлемент, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и снижения трудоемкости изготовления пьезоэлементов с однонаправленной круговой поляризацией, цилиндрический пьезоэлемент частично погружают в нагреваемую диэлектрическую жидкость, к погруженной части прижимают два электропроводящих скользящих контакта, соприкасающихся с цилиндрическим пьезоэлементом по линиям, параллельным образующей, к электропроводящим контактам прикладывают напряжение, большее коэрцитивного, и вращают пьезоэлемент вокруг своей оси, причем воздействие электрического поля и вращение производят в течение промежутка времени2 лйчасть пьезоэлемента принудительно охлаж.дают. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения пьезоэлемента, имеющего аксиальную и круговую составляющие поляризации, электропроводящие скользящие контакты соприкасаются с цилиндрическими пьезоэлементами по винтовым линиям, образующим угол с образующей. 1420676 где Я - внешний радиус пьезокерамического цилиндра;- длина малой дуги, ограниченнойобразующим и соприкосновенияскользящих контактов;- время поляризации, указа нное втехнических условиях на конкретный пьезокерамический материал2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что непогруженную в диэлектрическую жидкостьСоставитель Д. РасторгуевРедактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор А. ТяскоЗаказ 4335/58 Тираж 660 ПодписноеВВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4