改進(jìn)的壓電晶片式超聲波換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型主要涉及一種新型的換能器結(jié)構(gòu)，尤其是壓電晶片形式的超聲換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波換能器是超聲波設(shè)備中最核心的部件，是一種將高頻電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能(即超聲波)的能量轉(zhuǎn)換裝置，通常有磁致伸縮換能器和壓電晶片式換能器兩種。磁致伸縮換能器的電聲轉(zhuǎn)換效率比較低，且在使用一定時(shí)間后會(huì)慢慢喪失電聲轉(zhuǎn)換能力，所以應(yīng)用已較少。
[0003]目前比較成熟可靠的是壓電式換能器，主要利用壓電陶瓷片的壓電效應(yīng)，其一般結(jié)構(gòu)如圖1所示，是由后蓋板、陶瓷片、電極片、前蓋板、預(yù)應(yīng)力螺桿組成。根據(jù)形狀可以分為柱形、倒喇叭型、鋼后蓋型、中間夾鋁片等幾種形狀。主要使用在超聲焊接、超聲波清洗、超聲波萃取乳化等領(lǐng)域。
[0004]該結(jié)構(gòu)形式的換能器主要存在以下兩點(diǎn)不足:
[0005]第一，鋼結(jié)構(gòu)的換能器電極片一般由薄銅片或者鎳片制作，又由于現(xiàn)有壓電式換能器晶堆一般并未分布在換能器的節(jié)面上，所以在換能器產(chǎn)生縱向振動(dòng)的同時(shí)，電極片也會(huì)產(chǎn)生與之頻率一致的縱向振動(dòng)。因超聲高頻率的特性，使得電極片始終處于高強(qiáng)度的疲勞狀態(tài)下，工作一段時(shí)間后容易產(chǎn)生斷裂的現(xiàn)象。
[0006]其次，為了方便電信號(hào)輸入到換能器，現(xiàn)有的電極片通常會(huì)在外緣延伸出兩個(gè)焊點(diǎn)，用來(lái)連接信號(hào)電纜線。由于在工作中換能器的陶瓷片會(huì)帶有較高的非安全電壓，為了增加安全性，實(shí)際使用中通常會(huì)在換能器上增加一個(gè)保護(hù)外殼，此時(shí)，因電極片給外殼的尺寸帶來(lái)限制，使得整個(gè)產(chǎn)品無(wú)法做到更小。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)電極片在工作后比較容易斷裂、外殼設(shè)計(jì)局限性大的不足，提供一種能大幅提升電極片壽命的超聲波換能器，并通過(guò)改變陶瓷片的形狀來(lái)獲得更大的安裝空間。
[0008]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0009]提供一種改進(jìn)的壓電晶片式超聲波換能器，包括多組間隔布置的陶瓷片與電極片，以及設(shè)于首尾兩端的后蓋板和前蓋板；預(yù)應(yīng)力螺桿穿過(guò)后蓋板、陶瓷片、電極片和前蓋板的中心所述后蓋板、陶瓷片和電極片均為尺寸一致的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，在后蓋板和陶瓷片上設(shè)有缺口，在缺口處露出的電極片表面設(shè)有供電壓輸入線纜接入的焊接位。
[0010]作為一種改進(jìn)，所述各個(gè)缺口對(duì)齊或交錯(cuò)布置。
[0011]作為一種改進(jìn)，所述缺口的形狀為橢圓形、凹月形、弓形、扇形或扇環(huán)形。
[0012]作為一種改進(jìn)，所述前蓋板上設(shè)有帶螺紋的安裝孔。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用逆向設(shè)計(jì)思維，不增設(shè)加固部件而是靠做減法來(lái)簡(jiǎn)化部件結(jié)構(gòu)。因而，本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于:
[0014]1、本實(shí)用新型的換能器所使用的陶瓷片在形狀上由傳統(tǒng)的正圓環(huán)型改變?yōu)閹笨诘膱A環(huán)形，同時(shí)對(duì)后蓋板的尺寸與形狀進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。使得所產(chǎn)生超聲振動(dòng)強(qiáng)度與傳統(tǒng)形式換能器保持一致的前提下，能在很大程度上可以減少電極片斷裂的情況。
[0015]2、本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)后蓋板、陶瓷片外緣形狀進(jìn)行改良，通過(guò)采用圓環(huán)狀電極片，大大的減小了電極片的投影范圍，使保護(hù)外殼的設(shè)計(jì)及使用范圍更加靈活。
[0016]3、本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)陶瓷片邊緣形狀的改良設(shè)計(jì)，提高了電極片焊接位的面積，因此增加了該部位的強(qiáng)度，極大減小了電極片斷裂發(fā)生的概率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是該實(shí)用新型的通用結(jié)構(gòu)立體示意圖；
[0018]圖2是圖1的橫截面示意圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)方式的立體視圖；
[0020]圖4是圖3中產(chǎn)品的俯視圖；
[0021]圖5是本實(shí)用新型的另一種實(shí)現(xiàn)方式的立體視圖；
[0022]圖6是圖5中產(chǎn)品的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0024]本實(shí)用新型的超聲波換能器包括依次布置的后蓋板1、陶瓷片2、電極片3、前蓋板4，其中陶瓷片2和電極片3有若干組且相互間隔布置，并以由預(yù)應(yīng)力螺桿5穿過(guò)其中心而串聯(lián)起來(lái)。后蓋板I的材質(zhì)可選取鋁合金、鈦合金、不銹鋼或合金鋼，電極片3 —般選用銅合金或鎳合金材質(zhì)制造。前蓋板4上預(yù)留一個(gè)帶螺紋的安裝孔，可利用螺栓將常規(guī)的超聲波變幅桿(也可能直接連接模具)與前蓋板4連接。本實(shí)用新型的超聲波換能器依次與變幅桿、超聲波模具和超聲波驅(qū)動(dòng)電源相連接即形成一個(gè)完整的超聲波發(fā)射系統(tǒng)。
[0025]本實(shí)用新型中，后蓋板1、陶瓷片2和電極片3均為尺寸一致的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，在后蓋板I和陶瓷片2上設(shè)有缺口，在缺口處露出的電極片3表面設(shè)有供電壓輸入線纜接入的焊接位。各個(gè)缺口可以是對(duì)齊的，也可以是交錯(cuò)布置的。缺口的形狀有多種形式可選，如橢圓形、凹月形、弓形、扇形或扇環(huán)形。
[0026]本實(shí)用新型通過(guò)采用保持正圓形外緣的設(shè)計(jì)，大大的減小了電極片3的投影范圍，使保護(hù)外殼的設(shè)計(jì)及使用范圍更加靈活。通過(guò)保留電極片3正圓形而對(duì)后蓋板I和陶瓷片2形狀改良的設(shè)計(jì)，可有效增加電極片3設(shè)焊接位部分的面積，并增加電極片3強(qiáng)度，極大減小了斷裂發(fā)生的概率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.改進(jìn)的壓電晶片式超聲波換能器，包括多組間隔布置的陶瓷片與電極片，以及設(shè)于首尾兩端的后蓋板和前蓋板；預(yù)應(yīng)力螺桿穿過(guò)后蓋板、陶瓷片、電極片和前蓋板的中心；其特征在于，所述后蓋板、陶瓷片和電極片均為尺寸一致的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；其中，在后蓋板和陶瓷片上設(shè)有缺口，在缺口處露出的電極片表面設(shè)供電壓輸入線纜接入的焊接位。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，設(shè)在后蓋板和陶瓷片上的缺口相互對(duì)齊或交錯(cuò)布置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述缺口的形狀為橢圓形、凹月形、弓形、扇形或扇環(huán)形。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)中所述的超聲波換能器，其特征在于，所述前蓋板上設(shè)有帶螺紋的安裝孔。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及換能器結(jié)構(gòu)，旨在提供一種改進(jìn)的壓電晶片式超聲波換能器。該換能器包括多組間隔布置的陶瓷片與電極片，以及設(shè)于首尾兩端的后蓋板和前蓋板，預(yù)應(yīng)力螺桿穿過(guò)其中心；后蓋板、陶瓷片和電極片均為尺寸一致的環(huán)狀結(jié)構(gòu)；在后蓋板和陶瓷片上設(shè)有缺口，在缺口處露出的電極片表面設(shè)供電壓輸入線纜接入的焊接位。本實(shí)用新型在所產(chǎn)生超聲振動(dòng)強(qiáng)度與傳統(tǒng)形式換能器保持一致的前提下，能在很大程度上可以減少電極片斷裂的情況。通過(guò)采用圓環(huán)狀電極片，大大的減小了電極片的投影范圍，使保護(hù)外殼的設(shè)計(jì)及使用范圍更加靈活。提高了電極片焊接位的面積，因此增加了該部位的強(qiáng)度，極大減小了電極片斷裂發(fā)生的概率。
【IPC分類】B06B1/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204672533
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520217421
【發(fā)明人】余捷, 華大成, 陳元平
【申請(qǐng)人】杭州成功超聲設(shè)備有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年4月10日