[发明专利]复合结构压电陶瓷变压器

说明书

本发明涉及一种多组烧结体组合而成的复合结构压电陶瓷变压器，属于HO1 F29/00类。

普通变压器和脉冲变压器都是通过磁的耦合来传输信号和实现“变压”作用，普通变压器采用矽钢片作磁心，而脉冲变压器采用高频下导磁率高的铁淦氧磁心或铍莫合金磁心。随着电子技术的发展，电子元器件向轻、薄、短、小方向发展，各种集成电路、电阻、电容等元器件均已微型化，唯有变压器，尤其是电源变压器，仍摆脱不了体积较大的磁心和线圈，同时也有反峰压高，使脉冲变压器驱动电路要承受较高的电压冲击和需要专门负载短路自动保护电路，不能实现微型化和片型化。

压电陶瓷变压器具有无反峰压，负载短路自动保护截止，并可实现片型化；但以往的压电陶瓷变压器是采用一块单一的烧结体，多为横纵向振动模式的压电陶瓷变压器，因其摆脱了磁芯和线圈，体积可缩小，但其变比仍受到限制，也不能方便的变换输入/输出的级间关系，其高压和低压之间的绝缘强度也不够安全。

本发明的目的是针对上述之不足，设计一种可制成片状的微型电源换能元件，其电压变比较低，可方便的变换输入/输出级间关系，同时级间有比较高的绝缘强度，以保证使用安全。

本发明的目的是这样实现的，一种复合结构压电陶瓷变压器，其结构特点是具有2个以上驱动端和比驱动端少一个的发电端及数量为2倍发电端的绝缘片，上述各件其顺序是按第1个驱动端、第1个绝缘片、第1个发电端、第2个绝缘片、第2个驱动端、第三个绝缘片、第2个发电端、第4个绝缘片、第3个驱动端……依次类推到第n(n为自然数n≤10)个驱动端、第2n-1个绝缘片、第n个发电端、第2n个绝缘片、第n+1个驱动端，构成一个多层合结构的压电陶瓷变压器，其第一个和最后一个驱动端的外表面分别与两片绝缘膜相连接。

所述驱动端、发电端和绝缘片之间，可采用焊接或粘结及低温烧结。

所述驱动端均为被覆好外电极的压电陶瓷片，各驱动端由引出电极并联或串联引出。

所述每个发电端是由相同材料若干层压电薄片形成一个发电组或由可同、可异的压电材料形成多个发电组；每一奇数压电陶瓷薄片的内电极与每一偶数薄片的内电极交错排列，相互绝缘，分别构成发电端A组内甲汇流电极及内乙汇流电极；相邻压电陶瓷薄片的极化方向相反，各发电组可以并联或串联引出，或分别引出。

所述绝缘片是无机膜片或是高分子复合材料膜片，其表面制备导入驱动端电流和导出输出电流的引出电极。

所述驱动端、发电端的压电陶瓷片，其轴向截面可以是任意几何形状。

本发明的优点是：

(1)可实现电源变压器微型化。因采用了电能-机械能-电能转换方式的压电陶瓷变压器，排脱了普通变压器的磁芯和线圈。

(2)电压变比较低，可方便的变换输入/输出级间关系。本发明发电端是将机械振动的应力波转换为电荷输出，每个发电单元根据可选用压电材料的性能和所需电压、电流的要求制成一定厚度的多片组合，构成复合层，发电端根据要求，可制成相同或不同的电压及功率输出的独立单元并复合而成。

(3)级间有比较高的绝缘强度，采用绝缘性能好的级间绝缘层，以达到安全要求。

(4)安全保护作用好，焊接方便。绝缘膜是将驱动端电极与外壳或机械外连接进行绝缘，起到安全保护作用，同时将驱动端电极引出至便于焊接的位置。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明复合结构压电陶瓷变压器结构断面示意图

图2是驱动端断面示意图

图3是发电端各层压电陶瓷片A组内电极及其汇流电极断面示意图

图4是发电端各层压电陶瓷片B组内电极及其汇流电极断面示意图

如图1所示，本发明复合结构压电陶瓷变压器具有2个以上驱动端和数量比驱动端少一个的发电端及数量为2倍发电端的绝缘片，上述各件其顺序是按第1个驱动端1a、第1个绝缘片2a、第1个发电端3a、第2个绝缘片2b、第2个驱动端1b、第3个绝缘片2c、第2个发电端3b、第4个绝缘片2d、第3个驱动端1c……依次类推至第n个驱动端1n、第2n-1个绝缘片2_2n-1、第n个发电端3n、第2n个绝缘片2_2n第n+1个驱动端1_n+1，构成一个多层复合结构的压电陶瓷变压器。其中n≤10，对平面扩张振动模式者n取1-4最佳，厚度方向振动模式者n取7-9最佳。