[發明專利]一種陣列式壓電變壓器

有效

• 申請號: 201710123318.2
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106876574B
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 潘成亮;王洪賓;于連棟;李維詩;夏豪杰;韓麗玲;王玉;張婷
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: H01L41/107
• 分類號: H01L41/107
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種陣列式壓電變壓器，寬度方向上平行排列的若干窄板狀壓電體通過側面連接體相互連接，構成壓電體陣列；壓電體厚度方向上的外表面形成有輸入電極和輸出電極，分別通過連接體外表面的連接電極相互連接并引出外接電極；通過設置相鄰壓電體輸入電極或輸出電極的連接方式，可實現壓電體陣列輸入電極或輸出電極的并聯和串聯。本發明采用陣列式壓電變壓器設計，制作工藝簡單，在擴展壓電變壓器尺寸的情況下，保持壓電體能量轉換特性，降低電極布局復雜度，同時利用電極并/串聯方式實現升/降壓比可調，并增大壓電變壓器表面積有利于散熱。

技術領域

本發明涉及壓電變壓器領域，具體是一種陣列式壓電變壓器。

背景技術

當今世界，人類社會己邁進移動互聯網絡的信息時代，電子產品以前所未有的速度向小型化、輕量化和集成化方向發展，這就要求構成電子產品的基本元器件具有體積小、重量輕、高效節能、安全可靠、易于集成等特點。

變壓器是電子產品中廣泛使用的基本元器件，傳統的電磁變壓器由于結構、材料等方面的原因，使得現有產品很難滿足高效小型化的設計需求，已經成為制約電子產品小型化的最大障礙之一。壓電變壓器以機械振動為媒介，通過兩個機械部分相互耦合而電路部分相互絕緣的壓電陶瓷諧振體之間的機電耦合作用，實現輸入、輸出電壓或電流之間的隔離和變換，具有體積小、效率高、無電磁干擾等優點。自從1954年美國的Rosen提出壓電變壓器概念以來，不同材料、振型和尺寸的壓電變壓器相繼得到發展，在電子產品中有著越來越廣泛的應用前景。

壓電變壓器的能量轉換功率與材料性能、結構尺寸、工作頻率等諸多因素有關。在材料性能確定的情況下，壓電變壓器尺寸越大，特定振型的諧振頻率越低，影響能量轉換功率，而要提高工作頻率，往往需要選擇高階的振型，這對電極布局、器件散熱等提出更高的要求。結構尺寸與工作頻率之間的相互制約關系，影響了壓電變壓器材料性能的發揮。

發明內容

本發明的目的是提供一種陣列式壓電變壓器，以解決現有技術壓電變壓器技術中因結構尺寸與工作頻率之間的相互制約關系而存在的諸多問題。

為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為：

一種陣列式壓電變壓器，其特征在于：包括至少兩個窄板狀的壓電體，每個壓電體左、右側邊為長邊即長度方向為前后方向，每個壓電體的前、后側邊為寬邊即寬度方向為左右方向，多個壓電體沿寬度方向依次平行排列形成陣列，按從前至后方向，相鄰兩個壓電體之間通過位于長邊四分之一和四分之三長度處的內部連接體相互連接，最左方的壓電體其左側長邊四分之一和四分之三長度處，以及最右方的壓電體其右側長邊四分之一和四分之三長度處分別連接有外部連接體，從而構成壓電體陣列，每個壓電體的上、下表面前半部分別鍍有輸入電極，每個壓電體的上、下表面后半部分別鍍有輸出電極，輸入電極與輸出電極之間具有足以實現絕緣的空隙，內部連接體和外部連接體的上、下表面有選擇地鍍有連接電極，每個外部連接體的外側分別鍍有外接電極。

位于長邊四分之一長度處的多個內部連接體上、下表面分別鍍有連接電極，相鄰壓電體上表面的輸入電極之間通過長邊四分之一長度位置的內部連接體上表面鍍設的連接電極依次連接，相鄰壓電體下表面的輸入電極之間通過長邊四分之一長度位置的內部連接體下表面鍍設的連接電極依次連接，長邊四分之一長度位置的外部連接體中，其中一個外部連接體上表面鍍有連接電極，且該外部連接體上的外接電極通過外部連接體上表面的連接電極與對應側壓電體上表面的輸入電極連接；另一個外部連接體下表面鍍有連接電極，且該外部連接體上的外接電極通過外部連接體下表面的連接電極與對應側壓電體下表面的輸入電極連接，構成壓電體陣列的并聯輸入。