[发明专利]压电换能器

说明书

本发明涉及一种多层型压电换能器，更具体地说，涉及对位于由多层压电陶瓷材料层组成的叠片元件中驱动电极的图形所作的改进。

压电换能器的压电元件呈细长板的形式，其上形成有多个电极。第一电极和第二电极在压电元件的纵向边形成，在压电元件的厚度方向上彼此面对。第三电极在压电元件的另一纵向边的端面上形成。压电元件的一面沿其厚度方向极化，另一面沿其纵向极化。第一和第二电极用作驱动部分或输入端，第三电极用作发电部分或输出端。

上述第一和第二电极之间加上其自然振荡频率取决于压电元件纵向尺寸的输入电压时，压电元件因受电致伸缩作用而在纵向上产生强烈的机械振荡，从而在压电元件的另一面产生作为交流高压在第三电极与第一或第二电极之间输出的电荷。综上所述，压电换能器是通过将电能变换成机械能再将机械能变换成电能进行升压的。

这种压电换能器通常采用象锆钛酸铅之类材料的压电陶瓷材料作为压电元件。然而，许多压电换能器有这样的问题：由于其升压比通常很小，因而难以实用。确定升压比的因素包括压电元件的纵向尺寸和厚度方向的尺寸，即第一与第二电极之间的间距。纵向尺寸越大，或厚度方向的尺寸(即第一与第二电极之间的间距)越小，则能得到的升压比越大。然而，增大纵向尺寸会引起压电换能器体积增大和难以极化等问题。减小厚度方向的尺寸会产生压电元件机械强度下降的问题。上述两种措施通常都不能作为提高升压比的方法。

多层型压电换能器已作为能解决上述问题而具有较大升压比的压电换能器提出来。多层压电换能器的压电元件呈叠片元件的形式，由多层压电陶瓷材料层组成，驱动端或输入端的电极是多个驱动电极，各形成为面对毗邻的驱动电极，各电极之间夹有压电陶瓷材料层。第一、第二和第三端电极在叠片元件的外表面上形成，多个驱动电极交替地与第一或第二端电极电连接。第三端电极用作发电端或输出端的电极。

综上所述，采用多层型压电换能器可以缩短各电极之间的间距而不致削弱压电元件的机械强度，同时可以增加电致伸缩产生的机械能，因而不难获取实用的升压比。然而，在这种多层型压电换能器中，由于叠片元件中有驱动电极，因而在驱动压电换能器的过程中受到机械振动或外来的某种冲击力时，压电陶瓷材料层会分离开来。现已发现，这种分离能降低压电换能器的性能，还会使驱动电极在温度高、湿度大的情况下移位，从而即使分离面不大也会使水分进入。

因此，本发明的一个目的是提供一种能最大限度地减少上述压电陶瓷材料层分离问题的多层型压电换能器。

本发明涉及这样一种多层型压电换能器，其包括：一个叠片元件，由多个压电陶瓷材料层组成；第一、第二和第三端电极，各形成在叠片元件外表面的不同位置上；多个第一驱动电极，与第一端电极电连接；和至少一个第二驱动电极，与第二端电极电连接，且面对每一个第一驱动电极，第一与第二驱动电极之间夹有至少一层压电陶瓷材料层。为解决上述技术问题，本发明具有这样的特征：位于叠片元件内侧的第一和第二驱动电极至少有一个具有许多贯通的部分，从而使两个位于驱动电极两侧的压电陶瓷材料层在多个位置上彼此连接。

上述具有贯通部分的驱动电极例如可以制成网状或条状的形式。

如上所述，按照本发明，位于叠片元件内的驱动电极具有多个贯通部分，驱动电极两侧的压电陶瓷材料层通过这些贯通部分在多个位置上彼此连接，从而使压电陶瓷材料层之间不致分开，这样就可以提供一种耐潮、性能不致变坏、机械强度得以提高的多层型压电换能器。

为了说明本发明，给出几个最佳实施例的附图，然而应了解，本发明并不局限于这些最佳实施例。

图1是本发明第一实施例的压电换能器1的外观示意透视图。

图2是图1所示压电换能器1的平面图，示出了压电陶瓷材料层2a、…、2n的上表面和压电陶瓷材料层2n的下表面。

图3是和图2类似的视图，示出了本发明的第二实施例。

图4的视图与图2类似，示出了本发明的第三实施例。

图5的视图也与图2类似，示出了本发明的第四实施例。

图6的曲线比较了本发明第一至第四实施例的各升压比相对于输入电压的变化，并示出了按现有技术制造的对比制品的一个例子。