[实用新型]大功率超声波换能器

说明书

本实用新型涉及一种主要适用于各种金属、塑料焊接及振动拉丝等超声振动加工机械的大功率超声波换能器。

在现有技术中，大功率超声波换能器均存在寿命短、电声转换效率低、容易发热，发热后导致工作频率漂移，使机器无法正常工作等缺点。究其原因，或是由于后负载块直接旋入螺杆后(如图4所示)，其与压电陶瓷片的接触面发生倾斜，导致压力不均匀，使压电陶瓷片产生内耗发热，严重者因压电陶瓷片互相碰击而碎裂；或是由于使用独立的螺母压紧后负载块后(如图5所示)，把后负载块减薄，使后负载力受到削弱及发生翘曲振动所至。同时，压电陶瓷元件在大功率的驱动下也发生应力过大的问题。

本实用新型的目的旨在提供一种结构简单、输出效率高、发热量小的大功率超声波换能器，以克服现有技术的不足之处。

按此目的设计的大功率超声波换能器，包括前、后负载块和用螺杆压紧在其间的压电陶瓷片及电极片，其结构特征是后负载块的一端设置有螺母沉孔，压紧螺母置于所述的沉孔中。所述的螺母为圆形，螺母的厚度≤1/20波长，且螺母伸出后负载块端面≤1/100波长。所述前负载块表面设置有散热槽，且一般为均布的轴向弧形散热槽。

本超声波换能器采用圆形螺母紧固于后负载块的沉孔中的结构，螺母的外径略小于沉孔直径，由此减小的质量由螺母及螺杆伸出后负载块的部分补足。这样既保证了后负载块的厚度，使其工作时不会产生严重的翘曲振动，又保证了压电陶瓷片接触压力均匀，增加了机电耦合系数，减小内耗发热，提高了输出效率。前负载块设置的弧形散热槽，既保证了其弹性拉伸强度，又使其具有较好的聚能作用，使输出端获得较高的振幅，也增加了散热面积。前负载块的输出端设置的圆弧过渡区，使其能与变幅杆之间得到良好阻抗匹配的同时还改善了因阶梯过渡所引起的应力集中问题。本产品输出效率高，发热量小，可在大功率驱动下连续工作。

附图为本实用新型的一个实施例。

图1为超声波换能器的结构示意图；

图2为图1的左视图。

图3为本换能器与变幅杆、焊模的连接结构示意图。

图4为现有的螺杆连接式换能器结构示意图。

图5为现有的后置螺母式换能器结构示意图。

参见图1-图3，在前负载块6和后负载块3之间相间设置压电陶瓷片4及电极片5，并用中心螺杆1和压紧螺母将其压紧。后负载块3的一端设置有螺母沉孔，压紧螺母2置于所述的沉孔中。所述的螺母为圆形，其厚度为≤1/20波长，且螺母伸出后负载块端面≤1/100波长。前负载块表面设置有均布的轴向弧形散热槽7，一般为4--8条，其槽底间距离≥前负载块小端外径。前负载块的后端直径与压电陶瓷片直径相匹配；其前端设置有圆滑过渡区8过渡到小端，使之与变幅杆9直径匹配。图中10为焊头，11为胶圈，12为中心螺杆。