專利名稱：復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多個(gè)燒結(jié)體組合而成的復(fù)合獨(dú)石化結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器的制作方法，屬于HOIF29/00類。
以往的壓電陶瓷變壓器是采用單一燒結(jié)體，在該瓷體上制備驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端，由于壓電陶瓷材料介電常數(shù)比較高，使壓電變壓器驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端之間有較強(qiáng)的電耦合作用，造成高電壓側(cè)與低電壓側(cè)漏電流較大達(dá)不到絕緣要求；又由于單一個(gè)燒結(jié)體的壓電變壓器，瓷體制備是一次完成，使其不能任意調(diào)整驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端之間的層數(shù)比，因而不能很精確地調(diào)整變壓器變比。尤其是在單一燒結(jié)體瓷體上同時(shí)要制備多層驅(qū)動(dòng)端和多層發(fā)電端和發(fā)電端、驅(qū)動(dòng)端按設(shè)計(jì)要求采用不同材料制備，其制備方法相對(duì)于多層復(fù)合壓電陶瓷變壓器的獨(dú)石結(jié)構(gòu)來說，其工藝難度較大。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述之不足提供一種復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器的制作方法，它既能克服單一燒結(jié)瓷體變壓器的各種缺陷，又能減少制作工藝的難度，從而使壓電陶瓷變壓器及其制作方法有突出的改進(jìn)。
本發(fā)明的目的是這樣達(dá)到的一種復(fù)合獨(dú)石化壓電陶瓷變壓器。依設(shè)計(jì)要求，先分別制備各驅(qū)動(dòng)端、發(fā)電端及絕緣片，然后將經(jīng)過本發(fā)明各工序制備后的壓電陶瓷體被覆外電極，經(jīng)極化后符合要求的驅(qū)動(dòng)端、發(fā)電端及絕緣片，按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行工藝組裝。其制作工藝步驟為(1)膜片制備將壓電陶瓷粉體材料，加入占其重量10—30％的塑化劑，混合均勻后在成膜機(jī)上按設(shè)計(jì)要求，制作規(guī)定厚度膜片，成膜機(jī)可采用流延機(jī)、軋膜機(jī)、擠膜機(jī)或噴膜機(jī)；(2)被覆內(nèi)電極將上述制成的膜片，經(jīng)裁剪后在印制機(jī)械上用鈀——銀內(nèi)電極漿料印制上內(nèi)電極；(3)迭片成型將上述印制有內(nèi)電極的膜片，按彼此相對(duì)的方向迭合，分別達(dá)到驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端所需的層數(shù)，然后在壓力機(jī)械上使其上下及四周各側(cè)面承受均勻的壓力，壓制成所需坯體；(4)烘干將工序(3)成型好的坯料放入干燥箱內(nèi)在溫度80℃—120℃進(jìn)行烘干6—48小時(shí)；(5)排膠將工序(4)烘干好的坯料放入窯爐(如箱式窯或隧道窯)進(jìn)行低溫、慢速升溫，使塑化劑氣化排出，所述低溫是由100℃起到所述升溫350℃止；(6)高溫?zé)Y(jié)將經(jīng)工序(5)處理后的坯料，在工業(yè)窯爐中燒結(jié)，該材料為普通常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900℃—1100℃制成壓電陶瓷瓷體；(7)被覆外電極及極化將經(jīng)工序(6)燒結(jié)好的壓電陶瓷體冷卻到室溫后，取出進(jìn)行清理后被覆好外電極(如銀、鎳、銅或鎵—銦電極)；置于120℃的硅油中以3000—4500伏/毫米電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行極化20分鐘，使瓷體內(nèi)部電疇按電場(chǎng)方向排列；(8)檢測(cè)與組裝經(jīng)工序(7)極化后的驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端及事先制備好的絕緣片，按設(shè)計(jì)要求的參數(shù)，經(jīng)檢測(cè)合格后按如下順序進(jìn)行組裝第一個(gè)驅(qū)動(dòng)端、第一個(gè)絕緣片、第一個(gè)發(fā)電端、第二個(gè)絕緣片、第二驅(qū)動(dòng)端、第三絕緣片、第二發(fā)電端……依次類推到第n個(gè)(n為自然數(shù)n≤10)驅(qū)動(dòng)端、第2n－1個(gè)絕緣片、第n個(gè)發(fā)電端、2n個(gè)絕緣片、第n＋1個(gè)驅(qū)動(dòng)端，構(gòu)成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器，其第一個(gè)和最后一個(gè)驅(qū)動(dòng)端的外表面分別與兩片絕緣膜相連；上述輸驅(qū)動(dòng)端、發(fā)電端和絕緣片之間可用焊接或粘接或低溫?zé)Y(jié)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是由于采用本發(fā)明復(fù)合獨(dú)石壓電陶瓷變壓器制作方法所制作的產(chǎn)品，它克服了單一燒結(jié)體的壓電陶瓷變壓器的驅(qū)動(dòng)端與發(fā)電端之間有較強(qiáng)的電耦合作用，造成高電壓側(cè)與低電壓側(cè)漏電流較大絕緣性能較差的缺點(diǎn)，也克服了不能很精確地調(diào)整變壓器變比的缺點(diǎn)；尤其是在單一燒結(jié)瓷體上，同時(shí)要制備多層驅(qū)動(dòng)端和多層發(fā)電端，這與本發(fā)明單獨(dú)制備驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端，從工藝上看前者難度遠(yuǎn)比本發(fā)明大得多。用本發(fā)明復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器制作方法所制成的產(chǎn)品，達(dá)到了多層迭片燒結(jié)后就象單獨(dú)一塊瓷體一樣的復(fù)合獨(dú)石化瓷體，用此方法制成的壓電陶瓷變壓器，具有制作工藝簡(jiǎn)單、制作精度高、實(shí)現(xiàn)了微型化、電壓變比低，尤其是驅(qū)動(dòng)端、發(fā)電端可用不同壓電材料制備，對(duì)現(xiàn)有壓電陶瓷變壓器來說是一種突出的改進(jìn)。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
圖2是本發(fā)明制作的產(chǎn)品，復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器結(jié)構(gòu)斷面示意圖。
如圖1所示，本發(fā)明復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器的制作方法的工藝步驟如下(1)膜片成型1將壓電陶瓷粉體材料加入占其重量25％的塑化劑，混合均勻后在成膜機(jī)上制成厚度為0.05—3.00毫米的膜片。在某一設(shè)計(jì)要求下驅(qū)動(dòng)端的最佳參數(shù)厚度為0.52毫米，層數(shù)為3層；發(fā)電端的最佳參數(shù)厚度為0.35毫米，層數(shù)為9層；(2)被覆內(nèi)電極2將上述膜片按設(shè)計(jì)要求裁剪成圓形也可為正多邊形及正方形在印刷機(jī)械上用鈀—銀內(nèi)電極漿料印刷上內(nèi)電極；(3)迭片成型3將被覆好內(nèi)電極的膜片，按彼此相對(duì)方向迭合，達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的層數(shù)，然后在等靜壓機(jī)上使其上下及四周各側(cè)面承受均勻壓力而成型；(4)烘干4將上述成型好的坯料放入干燥箱內(nèi)，在溫度100℃下烘干24小時(shí)；(5)排膠5將上述烘干好的坯料放入箱式窯爐中從低溫100℃升溫到350℃使塑化劑氣化。
(6)高溫?zé)Y(jié)6將上述坯料放入工業(yè)窯爐內(nèi)燒結(jié)，驅(qū)動(dòng)端與發(fā)電端分別在1000℃和1080℃燒制成獨(dú)石化壓電陶瓷瓷體；(7)被覆外電極及極化7將上述燒結(jié)好的壓電陶瓷瓷體冷卻至室溫，被覆好銅外電極；置于120℃硅油中以4500伏/毫米電場(chǎng)強(qiáng)度極化20分鐘，使瓷體電疇按電場(chǎng)方向排列；(8)檢測(cè)與組裝8將上述極化后經(jīng)檢測(cè)合格的壓電陶瓷片按圖2所示的順序進(jìn)行組合裝配。按n＝1進(jìn)行組合，制成復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器主要性能輸入電壓Vi.rms70伏輸出電壓Vo.rms17伏輸出電流Io.rms1.5安培輸出功率W 25.5瓦轉(zhuǎn)換效率η ＞90％絕緣電阻R/100v＞1010歐姆絕緣電壓VB.rms ＞3750伏1分鐘如圖2所示，驅(qū)動(dòng)端以1a、1b、1c…1n、1n＋1表示；發(fā)電端以3a、3b…3n表示；絕緣片以2a、2b、2c、2d、2e…22n－1、22n表示；絕緣膜以4a、4b表示。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器的制作方法，其特征是其制作工藝步驟如下①膜片制備(1)將壓電陶瓷粉體，加入占其重量10—30％的塑化劑，混合均勻后在成膜機(jī)(可用流延機(jī)、軋膜機(jī)、擠膜機(jī)、噴膜機(jī)其中的一種)上按技術(shù)要求，制作規(guī)定厚度的膜片；②被覆內(nèi)電極(2)將上述制成的膜片，經(jīng)裁剪后在印制機(jī)械上用鈀——銀內(nèi)電極漿料印制上內(nèi)電極；③迭片成型(3)將上述印制有內(nèi)電極的膜片，按彼此相對(duì)的方向迭合，分別達(dá)到驅(qū)動(dòng)端和發(fā)電端所需的層數(shù)，然后在壓力機(jī)械上使其上下及四周各側(cè)面承受均勻的壓力，壓制成所需坯體；④烘干(4)將工序③成型好的坯料放入干燥箱內(nèi)在溫度80℃—120℃進(jìn)行烘干6—48小時(shí)；⑤排膠(5)將工序④烘干好的坯料放入窯爐(如箱式窯或隧道窯)進(jìn)行低溫、慢速升溫，使塑化劑氣化排出，所述低溫是由100℃起到所述升溫350℃止；⑥高溫?zé)Y(jié)(6)將經(jīng)工序⑤處理后的坯料，在工業(yè)窯爐中燒結(jié)，該材料為普通常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為900℃—1150℃制成壓電陶瓷資體；⑦被覆外電極及極化(7)將經(jīng)工序⑥燒結(jié)好的壓電陶瓷瓷體冷卻到室溫后，取出進(jìn)行清理后被覆好外電極(如銀、鎳、銅或鎵—銦電極)；置于120℃的硅油中以3000—4500伏/毫米電場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行極化20分鐘，使瓷體內(nèi)部電疇按電場(chǎng)方向排列；⑧檢測(cè)與組裝(8)經(jīng)工序⑦極化后按設(shè)計(jì)要求的參數(shù)指標(biāo)，經(jīng)檢測(cè)合格后，與制備好的絕緣片一起按以下次序進(jìn)行組合裝配第一個(gè)驅(qū)動(dòng)端、第一個(gè)絕緣片、第一個(gè)發(fā)電端、第二個(gè)絕緣片、第二驅(qū)動(dòng)端、第三絕緣片、第二發(fā)電端、第四絕緣片、第三個(gè)驅(qū)勸端……依次類推到第n個(gè)(n為自然，n≤10)驅(qū)動(dòng)端、第2n－1個(gè)絕緣片、第n個(gè)發(fā)電端、2n個(gè)絕緣片、第n＋1個(gè)驅(qū)動(dòng)端，構(gòu)成一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器，其第一個(gè)和最后一個(gè)驅(qū)動(dòng)端的外表面分別與兩片絕緣膜相連。上述驅(qū)動(dòng)端、發(fā)電端和絕緣片之間可采用粘接、焊接或低溫?zé)Y(jié)。
全文摘要
一種復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓的制作方法，其工藝是膜片制備、被覆內(nèi)電極、迭片成型、烘干、排膠、高溫?zé)Y(jié)及極化和檢測(cè)與組合，從而具有制備工藝簡(jiǎn)單、制作精度高、能實(shí)現(xiàn)微型化、電壓比低，又能方便的變換輸入和輸出級(jí)間關(guān)系和絕緣性能好的復(fù)合獨(dú)石結(jié)構(gòu)壓電陶瓷變壓器的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01F41/00GK1130293SQ9510795
公開日1996年9月4日 申請(qǐng)日期1995年8月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月4日
發(fā)明者鄧維體, 李竑一 申請(qǐng)人:北京偉泰電子電器有限公司