[實(shí)用新型]圓形壓電變壓器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820166805.3
• 申請(qǐng)日: 2008-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN201285769Y
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余厲陽(yáng);高明煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L41/083
• 分類號(hào): H01L41/083;H01L41/04;H01L41/047
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 杜 軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于能源技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種壓電器件，具體是一種壓電變壓器。

背景技術(shù)

壓電變壓器作為一種新型電子器件，與傳統(tǒng)的電磁變壓器相比，具有體積小、重量輕、高升壓比、高轉(zhuǎn)換效率、使用時(shí)不會(huì)擊穿、耐高溫、不怕燃燒和不引起電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于電子集成領(lǐng)域。壓電變壓器分驅(qū)動(dòng)部分和發(fā)電部分。工作時(shí)，在驅(qū)動(dòng)部分的輸入電極加上一交變的輸入電壓，使壓電陶瓷片振動(dòng)，振動(dòng)傳播到發(fā)電部分，在發(fā)電部分輸出電極上產(chǎn)生交變的輸出電壓。

目前的壓電變壓器一般在升壓比較大時(shí)，輸出功率較小，或者升壓比較小時(shí)，輸出功率較大。在實(shí)際照明系統(tǒng)等應(yīng)用中常常需要在高升壓比的情況下實(shí)現(xiàn)大功率輸出。現(xiàn)有的壓電變壓器多為長(zhǎng)方形，基于k₃₁和k33的耦合方式，被稱為Rosen型。此類壓電變壓器一般輸入幾伏到幾十伏的交變電壓，就可以獲得幾千伏以上的高壓輸出，但輸出功率不大，僅有幾瓦。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在高升壓比下實(shí)現(xiàn)大功率輸出的壓電變壓器，適合在CRT、液晶顯示器、等離子發(fā)生器、打印機(jī)等產(chǎn)品中使用。

本實(shí)用新型的壓電變壓器包括通過(guò)疊層共燒在一起的n個(gè)完全相同的單層壓電變壓器，2≤n≤20；每個(gè)單層壓電變壓器包括圓環(huán)形的壓電陶瓷片，圓環(huán)形壓電陶瓷片的外側(cè)壁固定設(shè)置有輸出電極，壓電陶瓷片的上下兩面分別固定設(shè)置有輸入電極。

所述的輸出電極為圓環(huán)形，其內(nèi)徑與圓環(huán)形的壓電陶瓷片的外徑相同，其高度與壓電陶瓷片邊沿的厚度相同，輸出電極與壓電陶瓷片的外側(cè)壁緊密配合。

所述的輸入電極為圓環(huán)形，其中心孔的直徑與壓電陶瓷片中心孔的直徑相同，且中心孔與壓電陶瓷片中心孔位置對(duì)應(yīng)。

由壓電陶瓷片、輸入電極和輸出電極構(gòu)成的單層壓電變壓器為等厚的片狀環(huán)形結(jié)構(gòu)；疊在一起的n個(gè)單層壓電變壓器的中心孔對(duì)應(yīng)，整體壓電變壓器為圓筒形。

所述的壓電變壓器中每個(gè)單層壓電變壓器的輸出電極依次相互接觸，相鄰的兩個(gè)單層壓電變壓器對(duì)應(yīng)的輸入電極相互接觸。

本實(shí)用新型在充分考慮Rosen型壓電變壓器工作機(jī)理、升壓比等特性的基礎(chǔ)上，提出了利用k15、kp耦合能量的圓形壓電變壓器，在提高升壓比的同時(shí)，增大輸出功率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中一個(gè)單層壓電變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，圓形壓電變壓器包括疊層結(jié)構(gòu)的n(2≤n≤20)個(gè)完全相同的單層壓電變壓器，層數(shù)根據(jù)使用需要決定。多個(gè)單層壓電變壓器采用疊層共燒工藝制備，是典型的獨(dú)石結(jié)構(gòu)。

每個(gè)單層壓電變壓器包括圓環(huán)形的壓電陶瓷片2，壓電陶瓷片2的外側(cè)壁固定設(shè)置有輸出電極3，壓電陶瓷片2的上下兩面分別固定設(shè)置有輸入電極1。輸出電極3為圓環(huán)形，其內(nèi)徑與圓環(huán)形的壓電陶瓷片2的外徑相同，其高度與壓電陶瓷片2邊沿的厚度相同。輸入電極1為圓環(huán)形，其中心孔的直徑與壓電陶瓷片2的中心孔4的直徑相同，且中心孔與壓電陶瓷片中心孔4位置對(duì)應(yīng)。輸入電極和輸出電極均采用Cu和Ni合金。

疊在一起的n個(gè)單層壓電變壓器的中心孔對(duì)應(yīng)，整體壓電變壓器為圓筒形，每個(gè)單層壓電變壓器的輸出電極依次相互接觸，相鄰的兩個(gè)單層壓電變壓器對(duì)應(yīng)的輸入電極相互接觸。

圖中的橫向箭頭和縱向箭頭為壓電陶瓷片2的極化方向。

工作時(shí)，壓電變壓器驅(qū)動(dòng)部分輸入電極幾伏特的電壓，壓電陶瓷片產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)傳播到發(fā)電部分，在輸出電極上產(chǎn)生上千伏的輸出電壓。

壓電變壓器的效率可以表達(dá)為：