專利名稱：：一種徑向振動壓電變壓器及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及壓電變壓器
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)及某些特殊性能的徑向振動壓電變壓器及其制備方法。
背景技術(shù)：
：徑向振動壓電變壓器是處于發(fā)展中的一種新型壓電變壓器，這種壓電變壓器突出的優(yōu)點是能以很小的尺寸實現(xiàn)低壓大功率輸出，可用在電子整流器、適配器及電源中。以圓形徑向振動模式變壓器為例，以往的徑向振動壓電變壓器都注意到了變壓器的單片形狀，多片層疊方式，電極的引出，絕緣組件的構(gòu)成等問題，使其達到輸出降壓或升壓的目的，并達到一定的技術(shù)性能指標，滿足初、次級間絕緣隔離的特定安全標準。但是，存在著以下問題圓形徑向振動模式單片表面電極及其延伸形成的側(cè)電極是對稱的，在圓片做徑向振動時，往往會在單片圓周外，比單片直徑大的兩對稱凸出部位(即側(cè)電極與焊片釬焊部位)形成兩對稱的駐波點，駐波點處會聚集較大的能量，形成兩個對稱的發(fā)熱點，造成的高溫甚至可能融化掉側(cè)電極處的釬焊點。初、次級之間釆用隔離片，初、次級的側(cè)面又采用了絕緣包覆，他們組成了完整的絕緣組合，將初級(或次級)整體性的包封起來，雖然達到了特定的安全標準，卻極大的增加了變壓器的損耗，另外，沒有考慮如何消除隔離片兩側(cè)的初級片和次級片之間壓差導(dǎo)致的初、次級間漏流損耗的影響，更沒有顧及到驅(qū)動電壓波形對初級單片去極化的影響。問題還包括如何使初、次級的結(jié)構(gòu)參數(shù)協(xié)調(diào)、匹配，以使變壓器具有某些優(yōu)良的特殊性能，例如其輸入電壓與輸入電流同相位或?qū)Σ煌撦d具有恒功率輸出或恒流輸出特性等的問題也亟待解決。為解決上述問題，需要設(shè)計一種具有優(yōu)化結(jié)構(gòu)并兼具優(yōu)良特殊性能的高效率、低損耗徑向振動壓電變壓器。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種優(yōu)化結(jié)構(gòu)的徑向振動壓電變壓器及其制備方法，可以實現(xiàn)最大限度地降低損耗，提高效率，同時使壓電變壓器具有某些優(yōu)良的特殊性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明釆用如下技術(shù)方案一種徑向振動壓電變壓器，所述變壓器的初、次級分別由陶瓷單片以并聯(lián)或串聯(lián)方式層疊構(gòu)成，所述陶瓷單片為圓形或正多邊形，其特征在于，所述陶瓷單片上、下表面的表面電極為與所述上、下表面具有相同的幾何中心，半徑或邊長小于所述上、下表面半徑或邊長的圓形或正多邊形被銀形成，所述表面電極的圓形或正多邊形有徑向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面電極非中心對稱；從所述上、下表面電極的凸出部分至所述陶瓷單片的邊緣起，沿陶瓷單片的側(cè)面進行被銀，被銀至另一表面邊緣上形成兩個側(cè)電極，所述兩個側(cè)電極非中心對稱；所述陶瓷單片沿層疊方向極化。其中，所述初、次級之間無隔離片或有一片隔離片或有雙片隔離片。其中，將帶有導(dǎo)線的焊片與所述陶瓷單片在同一側(cè)的側(cè)電極沿切線方向釬焊。其中，所述壓電變壓器用于鎮(zhèn)流器時，初、次級共地，或分別在同一隔離片的兩側(cè)。其中，所述壓電變壓器用于鎮(zhèn)流器，且初、次級間有隔離片時，用絕緣材料包覆在所述焊片以及所述側(cè)電極；初、次級間無隔離片，初、次級共地時，所述焊片以及所述側(cè)電極不包覆。其中，所述壓電變壓器用于壓電電源時，初、次級釆用隔離片電6隔離，初、次級的地分別在同一隔離片的兩側(cè)。其中，所述壓電變壓器用于壓電電源時，用絕緣材料包覆所述焊片以及所述側(cè)電極。其中，所述初、次級層數(shù)之比反比于輸入、輸出電壓之比，比例系數(shù)Km在0.61.6范圍內(nèi)。其中，所述壓電變壓器次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù)N與變壓器的最佳效率系數(shù)S成正比，與壓電變壓器變壓器額定負載電阻R成反比。其中，所述初、次級總厚度之比KT在0.61.6范圍內(nèi)。其中，次級層數(shù)與次級層厚之比正比于N，反比于所述壓電變壓器工作圓頻率Q)及次級介電常數(shù)S。其中，所述S滿足2§2/1+5^&(Ka，5),Ka=f2(Ka，S)，其中K為所述壓電變壓器的波數(shù)，a為所述陶瓷單片的半徑時，所述壓電變壓器輸入電壓與輸入電流同相位或相差兀相位。其中，所述S滿足S2^y，y=f3(Kr)，其中，Kr=AR/R，R為所述變壓器的額定負載，AR為R的變化增量時，所述壓電變壓器在額定負載R附近R土AR范圍內(nèi)變化時，具有輸出恒功率特性，或者在遠小于額定負載R的范圍0Ri內(nèi)有恒流輸出特性。其中，Ka在1.82.4范圍內(nèi)，S使所述變壓器內(nèi)阻最小、等效外負載最大，從而變壓器的效率最高，S在01.6范圍內(nèi)。一種徑向振動壓電變壓器的制備方法，選取圓形或正多邊形陶瓷單片制備壓電變壓器，該方法包括以下步驟在所述上、下表面具有相同的幾何中心，半徑或邊長小于所述上、下表面半徑或邊長的圓形或正多邊形上被銀形成上、下表面的表面電極，所述圓形或正多邊形表面電極有徑向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面電極非中心對稱；從所述上、下表面電極的凸出部分至所述陶瓷單片的邊緣起，沿陶瓷單片的側(cè)面進行被銀，被銀至另一表面邊緣上形成兩個側(cè)電極，所述兩個側(cè)電極非中心對稱；將所述陶瓷單片沿層疊方向極化；通過設(shè)計確定變壓器初、次級層數(shù)比，最佳效率系數(shù)，次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù),次級層數(shù)厚度比，初、次級總厚度比及等效波數(shù)，確定初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系，得到初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)值，確定初、次級的并、串聯(lián)與層疊方式；按變壓器用途性質(zhì)，確定在初、次級之間無隔離片或加入一片隔離片或加入雙片隔離片。本發(fā)明所提供的徑向振動壓電變壓器以及由本發(fā)明所提供的徑向振動壓電變壓器的制備方法制備的壓電變壓器具有以下有益效果1)初、次級表面電極及側(cè)電極的非中心對稱，避免了駐波點的產(chǎn)生，消除了駐波點引起的發(fā)熱現(xiàn)象，減少了損耗；2)初級驅(qū)動電路釆用間歇式半正弦波驅(qū)動形式時，不會對初級單片產(chǎn)生去極化現(xiàn)象；3)初、次級的地盡可能在同一隔離片的兩側(cè)，減少了初、次級壓差引起的漏流損耗；4)盡可能減少了絕緣包覆，從而減少了絕緣損耗；5)最佳效率系數(shù)的選取，及工作頻率的確定使得變壓器的內(nèi)阻(包括機械損耗內(nèi)阻，壓電損耗內(nèi)阻及介電損耗內(nèi)阻)最小，使得等效額定負載最大，因此變壓器的損耗最小；6)初、次級總厚度之比的確定方法使得變壓器輸入電壓與輸入電流同相位或相位差為ti;7)改善了變壓器的性能，使得變壓器具有恒輸出功率特性時，更適用于鎮(zhèn)流器用；8)在一定負載范圍內(nèi)，變壓器顯現(xiàn)恒流特性，因此可用于特殊要求的恒流源。圖l為本發(fā)明徑向壓電變壓器的陶瓷單片表面電極以及側(cè)電極示意圖2為AB類陶瓷單片正視圖；圖3為AB類陶瓷單片F(xiàn)方向俯視圖，內(nèi)圈為A面面電極形狀示意；圖4內(nèi)圈為B面面電極形狀示意；圖5為B'A'類陶瓷單片正視圖6為B'A'類陶瓷單片F(xiàn)方向俯視圖，內(nèi)圈為B'面面電極形狀示意；圖7內(nèi)圈為A'面面電極形狀示意；圖8為AB類陶瓷單片極化示意；圖9為B'A'類陶瓷單片極化示意；圖10為陶瓷單片側(cè)電極示意圖11為AB—B'A'并聯(lián)層疊法示意圖12為AB—A'B'串聯(lián)層疊法示意圖13為B'A'—AB并聯(lián)層疊法示意圖14為A'B'—AB串聯(lián)層疊法示意圖。圖l中，1、表面電極；2、與上表面電極凸出部分相連的側(cè)電極；3、與下表面電極凸出部分相連的側(cè)電極。具體實施例方式本發(fā)明提出的一種徑向振動壓電變壓器及其制備方法，結(jié)合附圖和實施例說明如下。實施例l本實施例所提供的一種徑向振動壓電變壓器的制備方法包括如一、變壓器結(jié)構(gòu)形式1.圓形(或正多邊形)陶瓷單片電極的制備方法以圓形陶瓷單片電極的制備方法為例。I.IAB類單片如2圖所示，為AB類單片正視圖，上、下表面分別為A、B。將單片分成I、II、III、IV四個象限，上表面A面表面電極為與圓形表9面同心，半徑小于A面半徑，在IV象限有徑向凸出、在I象限有徑向凹陷的不規(guī)則圓形被銀形成，如圖3所示；下表面B面與A面相反，表面電極的徑向凸出部分在I象限、凹陷部分在IV象限，如圖4所示；A、B面的表面電極非中心對稱。1.2B'A'類單片B'A'類單片正好與AB類單片相反，即以X為對稱軸，與AB類單片成鏡面對稱。如圖5所示，為B'A'類單片正視圖，上、下表面分別為B'、A'。同樣將單片分成I、II、III、IV四個象限，上表面B'表面電極為與圓形表面同心，半徑小于B'面半徑，在I象限有徑向凸出、在IV象限有徑向凹陷的不規(guī)則圓形被銀形成，如圖6所示；下表面A'與B'面相反，表面電極的徑向凸出部分在IV象限、凹陷部分在I象限，如圖7所示；B'、A'面的表面電極非中心對稱。1.3單片的極化陶瓷單片沿層Z軸即層疊方向極化。如圖8所示，AB類單片極化時，所施加的外電場方向為A面電極為+,B面電極為-。故形成的極化方向為由A面指向B面；如圖9所示，B'A'類單片極化時，所施加的外電場方向為A'面電極為+，B'面電極-。故形成的極化方向為由A'面指向B'面。1.4側(cè)電極制備在每一表面電極的徑向凸出部分至圓周的邊緣起沿側(cè)面被銀至另一表面的圓周邊緣止，形成側(cè)電極，如圖10所示，AB類單片在IV象限的側(cè)電極為d側(cè)電極，在I象限的側(cè)電極為C2側(cè)電極；B'A'類單片在IV象限的側(cè)電極為CV側(cè)電極，在I象限的側(cè)電極為(V側(cè)電極；表面電極及其惻電極的非中心對稱的設(shè)計，避免了駐波點的產(chǎn)生，消除了駐波點引起的發(fā)熱現(xiàn)象，減少了由此帶來的損耗。如圖l所示為本發(fā)明的陶瓷單片的表面電極以及側(cè)電極示意圖。2.單片的層疊方式陶瓷單片以并聯(lián)或串聯(lián)方式層疊構(gòu)成變壓器的初、次級。2.1兩片的并聯(lián)與串聯(lián)層疊并聯(lián)層疊法如圖ll、12所示，各取一片AB類單片與一片B'A'類單片，按AB—B'A'順序上下重疊，或按B'A'—AB順序上下重疊，即為兩片的并聯(lián)層疊法。形成的側(cè)電極分別為d'及C2—CV或為CV—C,及C2'—C2;串聯(lián)層疊法如圖13、14所示，各取一片AB類單片與一片B'A'類單片，將B'A'片繞X軸旋轉(zhuǎn)180。成A'B'片，然后按AB—A'B'或A'B'—AB的順序上下重迭，即得兩片的串聯(lián)迭法。此時形成的側(cè)電極,分別為Q—CV及C2^d'或C2—CV與d'—C2。2.2多片的并聯(lián)和串聯(lián)層疊多片并聯(lián)是兩片并聯(lián)的拓展，其層疊順序為AB—B'A'—AB—B'A'—AB—B'A'—......多片串聯(lián)亦是兩片串聯(lián)的拓展，其順序為AB—A'B'—AB—A'B'—AB—A'B'—......;3.初、次級層疊方式以及隔離片的設(shè)計方法3.1初級與次級共地，無任何隔離片初級單片符號加腳注'T，，次級單片符號加腳注"2";初級與次級相連表面(即共地面)必須皆為B面，以減小初級漏流損耗，以及消除去極化影響；此外，初級(或次級)疊片組相當(dāng)于次級(或初級)疊片組順時針繞z軸旋轉(zhuǎn)90。，即iv象限轉(zhuǎn)至ni象限，I象限轉(zhuǎn)至IV象限。3丄1順序?qū)盈B法適用于初級與次級各級分別任意是串聯(lián)或并聯(lián)層疊法的狀態(tài)，即~■Bi'Ai'—AiBiI順時旋轉(zhuǎn)卯°82'八2'—A2B2—■——AiBi—A卩B匸I順時旋轉(zhuǎn)9o。B2'A2'—A2B2—.~■B/Ai'—A!BiI順時旋轉(zhuǎn)9o。B2'A2'—B2A2—.。3丄2夾心層疊法僅適用于初級、次級皆為并聯(lián)層疊法的狀況，即...一A!BiI順時旋轉(zhuǎn)9o。B2'A2'一A2B2——B2'A2'—A2B2IB'Ai'—...或…一A2B2I順時旋轉(zhuǎn)9o。Bi'Ai'—AiB!—…一Bi'Ai'—A!Bi|B2'A2'—…3.2初級與次級共地，有一片隔離片(符號為II)可適用于初級、次級中有一個為串聯(lián)，另一個為并聯(lián)時，使用夾心層疊法，即AiBiII順時旋轉(zhuǎn)9o。A2B2~A^2'B2'IBi'Ai'AiBiI順時旋轉(zhuǎn)9o。B2'A2'—A2B2IIA卩B卩A2B2II順時旋轉(zhuǎn)9o。AiBi—A卩B!'IB2'A2'A2B2I順時旋轉(zhuǎn)90°B!'A—A!B!IIA2'B2'。以上3.1~3.2初、次級層疊方式以及隔離片的選用適用于做為鎮(zhèn)流器使用的壓電變壓器的設(shè)計，當(dāng)設(shè)計用于壓電電源的壓電變壓器時，就必須將初級與次級電隔離，但為了減少隔離片兩側(cè)的電位差，以減小漏流損耗，從結(jié)構(gòu)安排上，仍應(yīng)盡量使初級地與次級地靠近。初、次級層疊方式以及隔離片的設(shè)計方法如下3.3順序?qū)盈B法初級與次級之間僅有一片隔離片。3.3.1初級(或次級)串聯(lián)，次級(或初級)并聯(lián)人iBi—Ai'Bi'II順時旋轉(zhuǎn)卯。B2人2—A2'B2'12或A2B2—A2'B2'II順時旋轉(zhuǎn)9o。BtA!—Ai'B!'其中，隔離片兩側(cè)分別為初級與次級的地。3.3.2初級與次級皆為并聯(lián).，，BiAi——A2'B2'II順時旋轉(zhuǎn)9(rB2A2—A2'B2'H.同樣，隔離片兩側(cè)分別為初級與次級的地。3.4夾心層疊法初、次級之間必須釆用雙隔離片。3.4.1初次級皆為并聯(lián)Ai'Bi'II順時旋轉(zhuǎn)9o。B2^A2—i^2'B2'II每個隔離片的兩側(cè)皆為初、次級地。3.4.2初、次級一個為串聯(lián)，另一個為并聯(lián)A/Bi'II順時旋轉(zhuǎn)9o。B2A2一A2'B2'_B2A2IIAiBi兩個隔離片中，有一個隔離片的兩側(cè)分別為初次級的地，另一個隔離片的兩側(cè)分別為高電位片。3.5絕緣包覆與隔離片的設(shè)計壓電變壓器用于鎮(zhèn)流器，且初、次級間有隔離片時，用絕緣材料包覆在焊片以及側(cè)電極；初、次級間無隔離片，初、次級共地時，焊片以及側(cè)電極不用包覆，以減小初、次級間的漏流損耗以及絕緣損耗；壓電變壓器用于壓電電源時，初、次級釆用隔離片電隔離，初、次級的地分別在同一隔離片的兩側(cè)，以減小初、次級間的漏流損耗以及絕緣損耗；隔離片應(yīng)選擇剛度與陶瓷單片剛度同一數(shù)量級的絕緣片，其介電常數(shù)應(yīng)盡可能小，其直徑均比陶瓷單片直徑大0.5-lmm/左右即可。4.電極的引出盡管側(cè)電極非中心對稱，減少了產(chǎn)生駐波點的可能性，但是在引出時仍應(yīng)遵循以下原則同一側(cè)的側(cè)電極用帶有導(dǎo)線的焊片，沿圓周的切線方向?qū)⒑钙c側(cè)電極釬焊，這樣可以盡量減小焊點凸出圓周的部分。二、變壓器初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系與設(shè)計方法1.初次級層數(shù)初、次級層數(shù)的設(shè)計需滿足對初、次級層數(shù)比m"m2的設(shè)計要求，其中，各單片串聯(lián)時，層數(shù)等于"l";各單片并聯(lián)時，層數(shù)等于參與并聯(lián)的單片數(shù)；hm/m2反比于輸入輸出電壓比^/V2,比例系數(shù)、是多個變量的函數(shù)，這些變量包括初、次級機電轉(zhuǎn)換系數(shù)比kn，變壓器等效內(nèi)、外電抗之和與等效輸出電抗之比(1+(3)，其關(guān)系式如下km=f(kn,l+p),在某些特定工作頻率下有km=0.61.6。2.次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù)N次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù)N為次級二維截止電容與變壓器工作圓頻率的乘積，該特征結(jié)構(gòu)系數(shù)N與最佳效率系數(shù)3成正比，與變壓器額定負載R成反比，即N^S(1/R)。3.最佳效率系數(shù)5最佳效率系數(shù)S是使變壓器的等效內(nèi)阻(包含機械損耗等效內(nèi)阻，壓電損耗等效內(nèi)阻，介電損耗等效內(nèi)阻)最小，同時又使變壓器等效外負載最大，以使變壓器效率最高時的效率系數(shù)。4.初級總厚度與次級總厚度之比KT(m^/mw)這里^(或t2)為初級(或次級)的層厚，m,(或m2)為初級(或次級)的層數(shù)，當(dāng)多片串聯(lián)時，層厚(^或T2)為各單片厚度之和；當(dāng)多片并聯(lián)時，層厚(A或T2)等于各單片的厚度；KT與初、次級介電常數(shù)比Ks及初、次級機電轉(zhuǎn)換系數(shù)比Kn有關(guān)，與初、次級介電常數(shù)之比Ke成正比，與初次級機電轉(zhuǎn)換系數(shù)之比Kn的n次方成反比KT=f5(kE，Kn)通常KT=0.6~1.6。5.次級層數(shù)與次級層厚之比次級層數(shù)與次級層厚比m2/i2正比于結(jié)構(gòu)特征系數(shù)N,反比于工作頻率及次級介電常數(shù)S2m2/T2KN*(l/co)*(l/s2)。6.變壓器波數(shù)K(或Ka)其中，a為構(gòu)成壓電變壓器的圓形陶瓷單片的半徑；K與工作頻率co有如下關(guān)系(o-Kv，其中v為壓電變壓器的等效波速。壓電變壓器的工作頻率應(yīng)處于這樣一種狀態(tài)，它應(yīng)使變壓器工作在效率最高狀態(tài)，(即5應(yīng)達到最佳設(shè)計值)，同時又使變壓器具有某些特殊性能。例如，在該工作頻率下，變壓器的輸入電壓與輸入電流同相位(或相位差為u);在該工作頻率下，變壓器在某額定負載及附近正負偏離范圍內(nèi)，近似具有恒定輸出功率。最佳效率系數(shù)S與波數(shù)K(或Ka)應(yīng)同時滿足以下不等式和方程式，即2S2/l+S、f"Ka,S),Ka=f2(Ka，5)通常5=01.6Ka=1.8~2,4變壓器的輸入電壓與輸入電流同相位(或相位差為或者S2"，y=f3(Kr)這里Kr=AR/RR為壓電變壓器變壓器額定負載電阻厶R為R的變化增量通常y<l變壓器在額定負載R及附近正負偏離R士AR范圍內(nèi)，近似具有15恒定輸出功率。由以上6個特征量，按上述步驟次序計算就可以得出具有恒輸出功率特性的壓電變壓器初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)(mpm2，Tl，t2)，構(gòu)成壓電變壓器的陶瓷單片半徑a，往往先行確定，然后再通過計算變壓器各點的應(yīng)力，應(yīng)變值來最后確認；或者也可根據(jù)實驗測量變壓器在額定負載下的溫升來最后確認。使壓電變壓器具有恒流輸出的特性的設(shè)計方法如下利用上述6個特征量設(shè)計恒輸出功率變壓器，其額定負載為R,額定輸出電壓為V2，變壓器工作頻率為co;變壓器的工作頻率仍保持(o不變時，負載遠小于額定負載R的范圍0Ri內(nèi)便可獲得恒流輸出特性，這里RiS1/5R。實施例2本實施例所需的壓電變壓器設(shè)計要求如下輸入電壓V尸140V;輸出電壓VflOV;額定輸出功率P-20W;額定負載11=5^;工作溫度-40。C一+5(TC;在0.4P—1P范圍內(nèi)；輸入電壓與輸入電流同相位或相位差為兀；相位誤差<5°。按照本發(fā)明所提供的徑向振動壓電變壓器的制備方法，求解如下mi/m2=l/14，km=l，即初級由陶瓷單片串聯(lián)，次級由陶瓷單片并聯(lián)構(gòu)成；Ka=2.18，當(dāng)陶瓷單片半徑3=0.013m時，壓電變壓器波數(shù)K=167;故co=Kv=27tx89xl031/sec;5=1.39，N=0.28;nWm^l.U;m2/i:2=6086l/m，t2=0.00023m,u產(chǎn)0.00365m，m產(chǎn)l，m2=14，a=0.013m。所制備的壓電變壓器的各項特性如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>實施例3本實施例所的壓電變壓器的設(shè)計要求如下:輸入電壓V^42.5V;輸出電壓Vf85V;額定輸出功率P:36W;額定負載R-200Q;在130Q—260n范圍內(nèi)，不調(diào)整工作頻率狀態(tài)下；輸出功率-P士5MP;在0-40Q范圍內(nèi)恒流，偏差<5%。按照本發(fā)明所提供的徑向振動壓電變壓器的制備方法，求解如下m"m產(chǎn)2/1，km=l,初級由陶瓷單片并聯(lián)構(gòu)成，次級由陶瓷單片串聯(lián)構(gòu)成；Ka:2扁,當(dāng)a^.0175m時，K=119.3,故0)=2兀x64.8xi031/sec,S=0.401;N=2.004xl0-3;nWm^^l，m2A;2=3331/m;u2=0.003m;T尸0.0015m;m尸2，m2=l，a=0.0175m;Ri=l/5xR=40Q;&64.8KHz。所制備的壓電變壓器的各項特性如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>以上實施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。19權(quán)利要求1、一種徑向振動壓電變壓器，所述變壓器的初、次級分別由陶瓷單片以并聯(lián)或串聯(lián)方式層疊構(gòu)成，所述陶瓷單片為圓形或正多邊形，其特征在于，所述陶瓷單片上、下表面的表面電極為與所述上、下表面具有相同的幾何中心，半徑或邊長小于所述上、下表面半徑或邊長的圓形或正多邊形被銀形成，所述表面電極的圓形或正多邊形有徑向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面電極非中心對稱；從所述上、下表面電極的凸出部分至所述陶瓷單片的邊緣起，沿陶瓷單片的側(cè)面進行被銀，被銀至另一表面邊緣上形成兩個側(cè)電極，所述兩個側(cè)電極非中心對稱；所述陶瓷單片沿層疊方向極化。2、如權(quán)利要求1所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述初、次級之間無隔離片或有一片隔離片或有雙片隔離片。3、如權(quán)利要求l所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，將帶有導(dǎo)線的焊片與所述陶瓷單片在同一側(cè)的側(cè)電極沿切線方向釬焊。4、如權(quán)利要求1-3任一項所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述壓電變壓器用于鎮(zhèn)流器時，初、次級共地，或分別在同一隔離片的兩側(cè)。5、如權(quán)利要求4所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述壓電變壓器用于鎮(zhèn)流器，且初、次級間有隔離片時，用絕緣材料包覆在所述焊片以及所述側(cè)電極；初、次級間無隔離片，初、次級共地時，所述焊片以及所述側(cè)電極不包覆。6、如權(quán)利要求1-3任一項所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述壓電變壓器用于壓電電源時，初、次級釆用隔離片電隔離，初、次級的地分別在同一隔離片的兩側(cè)。7、如上述權(quán)利要求6所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述壓電變壓器用于壓電電源時，用絕緣材料包覆所述焊片以及所述惻電極。8、如權(quán)利要求1所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述初、次級層數(shù)之比反比于輸入、輸出電壓之比，比例系數(shù)Km在0.6~1.6范圍內(nèi)。9、如權(quán)利要求1所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述壓電變壓器次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù)N與變壓器的最佳效率系數(shù)5成正比，與壓電變壓器變壓器額定負載電阻R成反比。10、如權(quán)利要求l所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述初、次級總厚度之比Ki在0.61.6范圍內(nèi)。11、如權(quán)利要求IO所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，次級層數(shù)與次級層厚之比正比于N，反比于所述壓電變壓器工作圓頻率co及次級介電常數(shù)s。12、如權(quán)利要求8-ll所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述S滿足252/1+52^&(Ka,S)，Ka=f2(Ka，5),其中K為所述壓電變壓器的波數(shù)，a為所述陶瓷單片的半徑時，所述壓電變壓器輸入電壓與輸入電流同相位或相差兀相位。13、如權(quán)利要求12所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，Ka在1.82.4范圍內(nèi)，S使所述變壓器內(nèi)阻最小、等效外負載最大，從而變壓器的效率最高，S在01.6范圍內(nèi)。14、如權(quán)利要求8-ll所述的徑向振動壓電變壓器，其特征在于，所述S滿足S2y=f3(Kr)，其中，Kr=AR/R，R為所述變壓器的額定負載，AR為R的變化增量時，所述壓電變壓器在額定負載R附近R土AR范圍內(nèi)變化時，具有輸出恒功率特性，或者在遠小于額定負載R的范圍0~Ri內(nèi)有恒流輸出特性。15、一種徑向振動壓電變壓器的制備方法，選取圓形或正多邊形陶瓷單片制備壓電變壓器，該方法包括以下步驟在所述上、下表面具有相同的幾何中心，半徑或邊長小于所述上、下表面半徑或邊長的圓形或正多邊形上被銀形成上、下表面的表面電極，所述圓形或正多邊形表面電極有徑向的凸出和凹陷部分，且所述上、下表面電極非中心對稱；從所述上、下表面電極的凸出部分至所述陶瓷單片的邊緣起，沿陶瓷單片的側(cè)面進行被銀，被銀至另一表面邊緣上形成兩個側(cè)電極，所述兩個側(cè)電極非中心對稱；將所述陶瓷單片沿層疊方向極化；通過設(shè)計確定變壓器初、次級層數(shù)比，最佳效率系數(shù)，次級結(jié)構(gòu)特征系數(shù)，次級層數(shù)厚度比，初、次級總厚度比及等效波數(shù)，確定初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)關(guān)系，得到初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)值，確定初、次級的并、串聯(lián)與層疊方式；按變壓器用途性質(zhì)，確定在初、次級之間無隔離片或加入一片隔離片或加入雙片隔離片。全文摘要本發(fā)明涉及一種徑向振動壓電變壓器及其制備方法，該壓電變壓器初、次級由圓形或正多邊形陶瓷單片以并聯(lián)或串聯(lián)方式層疊構(gòu)成；其表面電極為非中心對稱，每一個面電極的凸出部分至所述單片邊緣起，沿側(cè)面被銀，至另一表面邊緣上所形成的側(cè)電極也為非中心對稱；每個單片沿層疊方向極化；初、次級之間無隔離片或有隔離片，用絕緣材料包覆側(cè)電極；通過合理匹配初、次級結(jié)構(gòu)參數(shù)與負載關(guān)系，使得壓電變壓器具有恒流輸出、恒功率輸出以及輸入電壓與輸入電流同相位或相差π相位等優(yōu)良特性，并最大限度地提高了壓電變壓器效率，降低了壓電變壓器損耗，提高了壓電變壓器的可靠性。文檔編號H01L41/107GK101645486SQ20081011802公開日2010年2月10日申請日期2008年8月6日優(yōu)先權(quán)日2008年8月6日發(fā)明者夏定豪申請人:夏定豪