[发明专利]一种推挽式大功率超声波换能器

说明书

一种推挽式大功率超声波换能器，包括公共后盖板、换能装置；公共后盖板为正棱柱形，公共后盖板至少两相对两侧面外分别装一换能装置，位于公共后盖板相对两侧面外的两换能装置为一对同轴设置的换能装置组，换能装置组的两换能装置沿公共后盖板中心轴线对称设置；换能装置包括依次布置的压电晶堆、前盖板、工具头，压电晶堆通过螺杆的连接夹装在公共后盖板与前盖板之间，前盖板端部连接工具头，换能装置组的两换能装置中的压电晶堆的电气极性组装为互为反相。相对于现有的单工具头发射的超声波换能器而言，本发明有效提高了换能器的整体电声转换效率，减少了工具头单位面积所承担的发射功率，有效地减少工具头的磨损，延长工具头的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种换能器，尤其涉及一种推挽式大功率超声波换能器。

背景技术

超声波换能器是一种可以将频率≥20kHz的电能转换成机械能也可以将频率≥20kHz机械能量转换成电能的能量转换器件。超声波换能器常用于零部件的清洗、塑料或金属材料焊接、物质的乳化、破碎、提取等。

现有的大功率超声波换能器大多采用单个压电陶瓷晶堆推动单个工具头的结构设计，这种超声波换能器使用广泛，由两片或两片以上的压电陶瓷片加上金属结构件组成，纵向单面发射超声波。这种换能器优点是结构简单、性能比较稳定，但存在以下不足：连续发射超声功率小，一般在2KW以下；工具头磨损快，如果连续不间断工作，1年左右就需要更换一次工具头，维护费用高；单端单向发射超声波，能量转换效率有待提高，电能转换为机械能的效率在75%左右，自身损耗大。

发明内容

为了克服上述超声波换能器存在的缺陷，本发明提供一种推挽式大功率超声波换能器，减少了工具头单位面积所承担的发射功率，有效地减少工具头的磨损，延长工具头的使用寿命，降低后期维护费用，延长了工具头的更换周期，能够有效提高换能器的使用率。

本发明的技术方案在于：包括公共后盖板、换能装置；公共后盖板为正棱柱形，正棱柱形的底面为正n边形，n为偶数；前盖板为2m个， m≥2，公共后盖板至少两相对两侧面外分别装一换能装置，位于公共后盖板相对两侧面外的两换能装置为一对同轴设置的换能装置组，换能装置组的两换能装置沿公共后盖板中心轴线对称设置；公共后盖板相对两侧面外的一前盖板组成一对盖板组，每对盖板组的两盖板沿公共后盖板中心轴线对称设置；换能装置包括依次布置的压电晶堆、前盖板、工具头，压电晶堆为至少由两片堆叠的压电陶瓷片并联组成，压电晶堆通过螺杆的连接夹装在公共后盖板与前盖板之间，前盖板端部连接工具头，换能装置组的两换能装置中的压电晶堆的电气极性组装为互为反相。

换能装置组的两换能装置中的压电晶堆为压电晶堆A、压电晶堆B，压电晶堆A的正极与压电晶堆B的负极连接作为输入电极一， 压电晶堆A的负极与压电晶堆B的正极连接作为输入电极二。

压电晶堆A、压电晶堆B均由两片堆叠的压电陶瓷片并联组成；压电晶堆A中的压电陶瓷片的负极端面与公共后盖板或前盖板的端面贴合形成机械和电气连接，压电晶堆B中的压电陶瓷片的正极端面与公共后盖板或前盖板的端面贴合形成机械和电气连接。机械连接指部件之间直接接触连接；电气连接指的是用导线将部件连接在一起，也可以是直接接触连接，部件之间的导通电阻理论上为零或近似为零。

压电晶堆A、压电晶堆B均至少由三片堆叠的压电陶瓷片并联组成；压电晶堆A中的压电陶瓷片的负极端面与公共后盖板或前盖板的端面贴合形成电气连接，压电晶堆B中的压电陶瓷片的正极端面与公共后盖板或前盖板的端面贴合形成电气连接。

公共后盖板的正棱柱形的底面为正四边形，公共后盖板两相对两侧面外分别装一换能装置。