Способ однонаправленной круговой поляризации цилиндрических пьезоэлементов

 

Изобретение может быть исполь.зовано для изготовле|ц1я иьезоэлектрически.х фильтров , трансформаторов, двигателей, .чиний залерл ки и нрочих элементов и устройств в иьезотехнике. Цель изобретения - повышение ме.ханической прочности и снижение трудоемкости изготовления иьезоэлементов с однонанравленной круговой ноляризацией. Для этого а корнусе 1, заполненном диэлектрической жидкостью 2, расположены электропроводящие скользя.щие контакты 3 и 4, касающиеся гювер.хности частично погружепного в диэлектрическую жидкость 2 цилиндрического пьезоэлемента 5, приводимого во вращение вокруг своей оси. За время вращения каждый участок окружности цилиндрического пьезоэлемента 5 подвергается воздействию электрического поля в .меньшей по объему области ньезоэ.аемептом 5. Для уменьи ения деполяризации большей части цилиндрического пьезоэлемента 5, ограниченной линиями соприкосновения, эта часть не погружается в диэлектрическую жидкость 2, а выносится на воздух. 2 з. п. ф-лы, 5 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 Н 04 31 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4133399/24-10 (22) 23.06.86 (46) 30.08.88. Бюл. № 32 (71) Киевский политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В. В. Лавриненко и Ю. Г. Шельпук (53) 534.232 (088.8) (56) П атент C LLIA ¹ 3774057, кл. Н 04 R 17/00, онублик. 1973. (54) (:! 1ОООБ ОЛНОНЛ1!РАВ ЕН НОЙ

КРУГОВОЙ l!ОЛ ЯРИЗЛЦИ И ЦИЛ И 1-)ДРИЧГСКИХ ПЬЕЗОЭЛЕЧЕНТОВ (57) Изобретение может быть использовано для изготовлеIlHH пьезоэлектрических рильтров, трансформаторов, двигателей, линий задержки и прочих элементов и устройств в llhcçoòåõíèêå. Цель изооретения -- иовы.SU»1420676 A1 шение механической прочности и снижение трудоем кости изготовления и ьезоэле ментов с однонаправленной круговой поляризацией.

Для этого в корпусе 1, заполненном диэлектрической жидкостью 2, расположены электропроводящие скользящие контакты 3 и 4, касающиеся поверхности частично погруженного в диэлектрическую жидкость 2 цилиндрического пьезоэлемента 5, приводимого во вращение вокруг своей оси. 3а время вращения каждый участок окружности цилипдрического пьезоэлемента 5 подвергается воздействию электрического поля в меньшей по объему области ньезоэлемецтом 5. Для уменьшения деполяризации большей части цилиндрического пьезоэлемента 5, ограниченной линиями соприкосновения, эта часть не погружается в диэлектрическуlo жидкость 2, а выносится на воздух. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к способам поляризации пьезоэлементов и может быть использовано для изготовления пьезоэлектрических фильтров, трансформаторов, двигателей, линий задержки и прочих элементов и устройств пьезотехники с возбуждением в пьезоэлементах крутильных колебаний.

Целью изобретения является повышение механической прочности и снижение трудоемкости изготовления пьезоэлементов с однонаправленной круговой поляризацией.

На фиг. 1 схематично изображена поляризационная установка для осуществления предлагаемого способа поляризации; на фиг. 2 и 3 — поляризованность полого и сплошного пьезокерамических цилиндров, соответственно после круговой поляризации предлагаемым способом при расположении электропроводящих скольящих контактов вдоль образующей цилиндра, на фиг. 4 и 5— то же, при расположении скользящих контактов под углом а к образующей. 20

Поляризационная установка (фиг. 1) содержит корпус 1, заполненный диэлектрической жидкостью 2. В корпусе 1 расположены электропроводящие скользящие контакты 3 и 4, касающиеся поверхности частично погруженного в диэлектрическую жидкость 2 цилиндрического пьезоэлемента 5, приводимого во вращение вокруг своей оси. Электропроводящие скользящие контакты прижаты к пьезоэлементу 5 и подсоединены к источнику 6 высокого напряжения 30 с помощью проводников 7 и 8 соответственно

Диэлектрическая жидкость 2 нагревается до необходимой температуры с помощью нагревателя 9.

Способ осуществляется следующим образом. 35

В диэлектрическую жидкость 2, нагретую с помощью нагревателя 9 до температуры, указанной в технических условиях на данный пьезокерамический материал, частично погружают цилиндрический пьезоэлемент 5, жестко закрепленный на валу (вал и элемен- 40 ты крепления не показаны), имеющем возможность вращения в корпусе !. На скользящие контакты 3 и 4 подают напряжение от источника 6, и цилиндрический элемент приводится во вращение. Время вращения 45 (T) вычисляют из соотношения т 2

/ где R — радиус пьезоэлемента;

l — длина малой дуги, ограниченной образующими соприкосновения скользящих контактов; — время поляризации, указанное в технических условиях на пьезокерамический материал.

3а это время каждый участок окружности пьезоэлемента подвергается воздействию 55 электрического поля в течение времени в меньшей по объему области пьезоэлемента, ограниченной линиями соприкосновения

1420676 скользящих контактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5. Отношение длины малой дуги / цилиндрического пьезоэлемента 5, ограниченной (фиг. 1) точками касания электропроводящих скользящих контактов 3 и 4, к длине окружности цилиндра 2тЯ необходимо выбирать из условия 0,1(1/2тЯ( (0,25. Если L/2ëR)0,25, происходит деполяризация поляризованного состояния обратным полем в большей по объему области пьезоэлемента 5, в которой вектор напряженности электрического поля направлен против поляризованности. Если l/2ëR(0,1, неоправданно возрастает время, необходимое для поляризации. Одно лишь соблюдение соотношения между длиной малой дуги l и длиной окружности 2лР не обеспечивает получения поляризованности до насыщения.

Для дополнительного уменьшения деполяризации большей части пьезоэлемента, ограниченной ° линиями соприкосновения, эта часть не погружается в диэлектрическую жидкость, а выносится на воздух. Еще лучший результат получается при обдувании этой части пьезоэлемента холодным воздухом.

Если линии соприкосновения скользящих контактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5 параллельны образующей цилиндра, в пьезоэлементе 5 после поляризации возникает остаточная равномерная круговая поляризация, причем вектор поляризованности в каждой точке цилиндрического пьезоэлемента 5 имеет только тангенциальную составляющую (фиг. 2 и 3). Если же линии соприкосновения скользящих контактов 3 и 4 с цилиндрическим пьезоэлементом 5 располагаются под углом к образующей в пьезоэлементе 5 возникает остаточная поляризация, причем вектор поляризованности имеет в каждой точке как тангенциальную так и аксиальную составляющую.

Форл ула изобретения

1. Способ однонаправленной круговой поляризации цилиндрических пьезоэлементов, состоящий в воздействии поляризующего напряжения на нагреваемый пьезоэлемент, отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности и снижения трудоемкости изготовления пьезоэлементов с однонаправленной круговой поляризацией, цилиндрический пьезоэлемент частично погружают в нагреваемую диэлектрическую жидкость, к погруженной части прижимают два электропроводящих скользящих контакта, соприкасающихся с цилиндрическим пьезоэлементом по линиям, параллельным образующей, к электропроводящим контактам прикладывают напряжение, большее коэрцитивного, и вращают пьезоэлемент вокруг своей оси, причем воздействие электрического поля и вращение производят в течение промежутка времени

2лР

1420676 где R — внешний радиус пьезокерамического цилиндра;

l — длина малой дуги, ограниченной образующим и соприкосновения скользящих контактов; — время поляризации, указа нное в технических условиях на конкретный пьезокерамический материал.-.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что непогруженную в диэлектрическую жидкость часть пьезоэлемента принудительно охлаждают.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью получения пьезоэлемента, имеющего аксиальную и круговую составляющие поляризации, электропроводящие скользящие контакты соприкасаются с цилиндрическими пьезоэлементами по винтовым линиям, образующим угол с образующей.

Фиг. 2

Составитель Д. Расторгуев

Редактор А. Лежнина Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4335 58 Тираж 660 Подписное

В

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4