一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于壓電陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)
Ho
【背景技術(shù)】
[0002]目前，壓電陶瓷風(fēng)扇散熱系統(tǒng)主要是由壓電風(fēng)扇葉片和壓電風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源兩大部分組成，其工作原理是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，壓電陶瓷在電場的作用下，壓電陶瓷會(huì)產(chǎn)生變形(產(chǎn)生位移)，施加一定頻率的交變電壓，并通過機(jī)械放大，最終達(dá)到風(fēng)向穩(wěn)定、高速、能夠長期工作的風(fēng)扇效果。通過調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源的變換頻率，與壓電風(fēng)扇組件自身的諧振頻率一致，使得風(fēng)扇葉片達(dá)到最大的擺幅。隨著壓電風(fēng)扇的長期工作，由于存在壓電材料自身老化、工作環(huán)境溫度變化、灰塵等污物附著等多種因素，會(huì)使得壓電風(fēng)扇組件的諧振頻率發(fā)生變化，驅(qū)動(dòng)電源的輸出頻率已與壓電風(fēng)扇組件的諧振頻率不匹配，風(fēng)扇葉片的擺幅會(huì)大幅度降低，達(dá)不到預(yù)期的散熱效果。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]發(fā)明目的:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，通過檢測傳感部分的輸出信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源的輸出頻率，以時(shí)刻保持最佳的風(fēng)扇效果。
[0004]技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0005]一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，包括壓電陶瓷片、復(fù)合材料層、金屬片和安裝座；所述的壓電陶瓷片有2片，按照極化方向“ +、一、+、一”排列粘連在復(fù)合材料層的對(duì)應(yīng)兩面上；所述壓電陶瓷片的一端與金屬片相連，另一端安裝在安裝座內(nèi)，設(shè)在壓電陶瓷片以及復(fù)合材料層上的引出線從安裝座內(nèi)引出；在壓電陶瓷片正極的電極表面上分割出獨(dú)立的兩個(gè)壓電陶瓷區(qū)域(也可以橫向分隔設(shè)置傳感器區(qū)域)，其中一個(gè)為傳感器功能區(qū)，另一個(gè)為驅(qū)動(dòng)使用區(qū)；所述的壓電陶瓷片的正極、負(fù)極、及中間導(dǎo)電復(fù)合層分別連接風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源的“+、_、+/_，，端口。
[0006]所述的傳感器功能區(qū)的信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，接入驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源通過檢測傳感部分的電壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的變換頻率，與壓電風(fēng)扇的自身諧振頻率保持一致。
[0007]所述壓電陶瓷片為壓電常數(shù)d33大于750的壓電陶瓷。
[0008]所述的中間電極是能切換正極或負(fù)極的控制極。
[0009]所述金屬片粘接在壓電陶瓷片的自由端。
[0010]所述2片壓電陶瓷片中的一片與負(fù)極相連，另一片與正極相連；所述的導(dǎo)電復(fù)合材料層與中間電極相連。
[0011]有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0012](I)采用自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，通過檢測、控制壓電風(fēng)扇組件中的壓電傳感部分，使得壓電風(fēng)扇組件的諧振頻率與電源輸出頻率相一致，以使得風(fēng)扇葉片達(dá)到最大擺幅，達(dá)到最佳散熱效果；
[0013](2)將壓電陶瓷片粘接在復(fù)合材料兩側(cè)，不僅可降低壓電陶瓷內(nèi)應(yīng)力，提高葉片的柔韌性，也能使得壓電電扇風(fēng)達(dá)到最佳擺幅，保證風(fēng)扇的最佳效果；
[0014](3)使用金屬片作為金屬放大器，其材料選用優(yōu)質(zhì)合金材料，具有很好的彈性，達(dá)到最佳風(fēng)扇效果。
[0015](4)具有很好的實(shí)用性，能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)。
【附圖說明】
[0016]圖1是自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇的局部圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型，本【具體實(shí)施方式】在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，應(yīng)理解這些方式僅用于說明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。
[0019]如圖1和圖2所示，自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，包括2片壓電陶瓷片1、復(fù)合材料層2、金屬片3和安裝座4 ;2片壓電陶瓷片I按照極化方向“+、_、+、排列粘連在復(fù)合材料層2的上下對(duì)應(yīng)兩面上；其中I片壓電陶瓷片I的自由端與金屬片3相連，另一端連同另一片壓電陶瓷片I和復(fù)合材料層2 —起安裝在安裝座4內(nèi)，設(shè)在壓電陶瓷片以及復(fù)合材料層上的引出線7從安裝座4內(nèi)引出。壓電陶瓷片I中的一片與連接風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源的負(fù)極相連，另一片與連接風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源的正極相連，復(fù)合材料層2與連接風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源的中間電極相連，該中間電極是可切換正極或負(fù)極的控制極，組成一個(gè)完整壓電陶瓷風(fēng)扇葉片。在壓電陶瓷正極的電極表面上分割出獨(dú)立的兩個(gè)壓電陶瓷區(qū)域，其中一個(gè)為傳感器功能區(qū)5，另一個(gè)為驅(qū)動(dòng)使用區(qū)6 ;傳感器功能區(qū)5的信號(hào)通過線路連接到調(diào)理電路，經(jīng)調(diào)理電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，接入驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源通過檢測傳感部分的電壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的變換頻率，與壓電風(fēng)扇的自身諧振頻率保持一致，始終保持壓電風(fēng)扇偏轉(zhuǎn)幅度保持最大值，保證風(fēng)扇的最佳效果；使用金屬片作為金屬放大器，其材料選用優(yōu)質(zhì)合金材料，具有很好的彈性，達(dá)到最佳風(fēng)扇效果。
[0020]該自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，風(fēng)扇葉片是由兩片雙體壓電陶瓷片I構(gòu)成，復(fù)合材料層2 (該復(fù)合材料可以為碳纖維)的一側(cè)粘接極化方向?yàn)檎母邏弘姵?shù)(d33大于750)壓電陶瓷，另一側(cè)粘接極化方向?yàn)樨?fù)的高壓電常數(shù)(d33大于750)壓電陶瓷，雙體交替壓電電扇形成三層結(jié)構(gòu)。風(fēng)扇葉片上方的電極電壓是O伏，中間的電極是0/V變換的控制極，下方的電極電壓是V伏。工作時(shí)是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，當(dāng)給雙體交替壓電電扇控制極加上直流電壓V伏時(shí)，上方的壓電陶瓷產(chǎn)生O伏和V伏的電壓差，在電場作用下，通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，上方的壓電陶瓷會(huì)延伸形變，由于壓電陶瓷兩端的一端被固定，壓電陶瓷的另一端自由端就會(huì)向上偏轉(zhuǎn)。另一側(cè)下方的壓電陶瓷兩端電極的電壓分別是V伏和V伏等電位處于休息狀態(tài)，這一側(cè)壓電陶瓷和上方的壓電陶瓷粘在同一片復(fù)合材料上，它也會(huì)隨通電的壓電陶瓷向相同的一個(gè)方向向上偏轉(zhuǎn)。當(dāng)給雙體交替壓電電扇控制極加上直流電壓O伏時(shí)，風(fēng)扇葉片偏轉(zhuǎn)方向剛好相反，向下偏轉(zhuǎn)。此時(shí)下方的壓電陶瓷電極兩端電壓分別是O伏和V伏電壓差，同樣在電場的作用下，通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，下方的壓電陶瓷產(chǎn)生延伸變形，壓電陶瓷的兩端的一端被固定，壓電陶瓷的另一端自由端就會(huì)向下偏轉(zhuǎn)。而此時(shí)上方的壓電陶瓷電極兩端的電壓分別為O伏和O伏等電位處于休息狀態(tài)，這一側(cè)壓電陶瓷粘在同一片復(fù)合材料上，它也隨通電的壓電陶瓷向同一個(gè)方向向下偏轉(zhuǎn)。所以調(diào)整壓電電扇的控制極O和V的變換速度，可以控制壓電陶瓷葉片偏轉(zhuǎn)速度；控制供電電壓，可以控制葉片偏轉(zhuǎn)的幅度。要達(dá)到最佳的風(fēng)扇效果，選擇壓電陶瓷尺寸大小和金屬放大器尺寸相結(jié)合，在壓電陶瓷最佳共振頻率點(diǎn)，風(fēng)扇的效果也為最佳。
[0021]本實(shí)用新型的自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，采用在壓電陶瓷自身分割出一塊獨(dú)立的區(qū)域作為傳感部分(也可以橫向分隔設(shè)置傳感器區(qū)域)，通過檢測傳感部分采集的信號(hào)，風(fēng)扇電源自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電源的輸出頻率，保持與風(fēng)扇組件的諧振頻率相一致，使得壓電風(fēng)扇葉片達(dá)到最大擺幅，保證風(fēng)扇的最佳散熱效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，其特征在于:包括壓電陶瓷片(1)、復(fù)合材料層(2)、金屬片(3)和安裝座⑷；所述的壓電陶瓷片(I)有2片，按照極化方向“+、一、+、一”排列粘連在復(fù)合材料層(2)的對(duì)應(yīng)兩面上；所述壓電陶瓷片(I)的一端與金屬片(3)相連，另一端安裝在安裝座(4)內(nèi)，設(shè)在壓電陶瓷片(I)以及復(fù)合材料層(2)上的引出線從安裝座(4)內(nèi)引出；在壓電陶瓷片(I)正極的電極表面上分割出獨(dú)立的兩個(gè)壓電陶瓷區(qū)域，其中一個(gè)為傳感器功能區(qū)(5)，另一個(gè)為驅(qū)動(dòng)使用區(qū)(6);所述的壓電陶瓷片(I)的正極、負(fù)極、及中間導(dǎo)電復(fù)合層分別連接風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電源的“ +、-、+/-”端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，其特征在于:所述的傳感器功能區(qū)(5)的信號(hào)經(jīng)調(diào)理電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，接入驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源通過檢測傳感部分的電壓信號(hào)，自動(dòng)調(diào)整驅(qū)動(dòng)電路的變換頻率，與壓電風(fēng)扇的自身諧振頻率保持一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，其特征在于:所述壓電陶瓷片⑴為壓電常數(shù)d33大于750的壓電陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，其特征在于:所述金屬片(3)粘接在壓電陶瓷片(I)的自由端。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，包括壓電陶瓷片、復(fù)合材料層、金屬片和安裝座；所述的壓電陶瓷片有2片，按照極化方向“+、－、+、－”排列粘連在復(fù)合材料層的對(duì)應(yīng)兩面上；所述壓電陶瓷片的一端與金屬片相連，另一端安裝在安裝座內(nèi)，設(shè)在壓電陶瓷片以及復(fù)合材料層上的引出線從安裝座內(nèi)引出；在壓電陶瓷正極的電極表面上分割出獨(dú)立的兩個(gè)壓電陶瓷區(qū)域，其中一個(gè)為傳感器功能區(qū)，另一個(gè)為驅(qū)動(dòng)使用區(qū)。該自帶傳感功能的壓電陶瓷風(fēng)扇，通過檢測、控制壓電風(fēng)扇組件中的壓電傳感部分，使得壓電風(fēng)扇組件的諧振頻率與電源輸出頻率相一致，以使得風(fēng)扇葉片達(dá)到最大擺幅，達(dá)到最佳散熱效果。
【IPC分類】F04D33-00, H02N2-14
【公開號(hào)】CN204465383
【申請?zhí)枴緾N201520025624
【發(fā)明人】楊杰, 張偉東, 黃玉喜
【申請人】江蘇聯(lián)能電子技術(shù)有限公司
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年1月15日