專利名稱：大功率超聲波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種主要適用于各種金屬、塑料焊接及振動拉絲等超聲振動加工機(jī)械的大功率超聲波換能器。
在現(xiàn)有技術(shù)中，大功率超聲波換能器均存在壽命短、電聲轉(zhuǎn)換效率低、容易發(fā)熱，發(fā)熱后導(dǎo)致工作頻率漂移，使機(jī)器無法正常工作等缺點(diǎn)。究其原因，或是由于后負(fù)載塊直接旋入螺桿后(如圖4所示)，其與壓電陶瓷片的接觸面發(fā)生傾斜，導(dǎo)致壓力不均勻，使壓電陶瓷片產(chǎn)生內(nèi)耗發(fā)熱，嚴(yán)重者因壓電陶瓷片互相碰擊而碎裂；或是由于使用獨(dú)立的螺母壓緊后負(fù)載塊后(如圖5所示)，把后負(fù)載塊減薄，使后負(fù)載力受到削弱及發(fā)生翹曲振動所至。同時，壓電陶瓷元件在大功率的驅(qū)動下也發(fā)生應(yīng)力過大的問題。
本實用新型的目的旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單、輸出效率高、發(fā)熱量小的大功率超聲波換能器，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
按此目的設(shè)計的大功率超聲波換能器，包括前、后負(fù)載塊和用螺桿壓緊在其間的壓電陶瓷片及電極片，其結(jié)構(gòu)特征是后負(fù)載塊的一端設(shè)置有螺母沉孔，壓緊螺母置于所述的沉孔中。所述的螺母為圓形，螺母的厚度≤1/20波長，且螺母伸出后負(fù)載塊端面≤1/100波長。所述前負(fù)載塊表面設(shè)置有散熱槽，且一般為均布的軸向弧形散熱槽。
本超聲波換能器采用圓形螺母緊固于后負(fù)載塊的沉孔中的結(jié)構(gòu)，螺母的外徑略小于沉孔直徑，由此減小的質(zhì)量由螺母及螺桿伸出后負(fù)載塊的部分補(bǔ)足。這樣既保證了后負(fù)載塊的厚度，使其工作時不會產(chǎn)生嚴(yán)重的翹曲振動，又保證了壓電陶瓷片接觸壓力均勻，增加了機(jī)電耦合系數(shù)，減小內(nèi)耗發(fā)熱，提高了輸出效率。前負(fù)載塊設(shè)置的弧形散熱槽，既保證了其彈性拉伸強(qiáng)度，又使其具有較好的聚能作用，使輸出端獲得較高的振幅，也增加了散熱面積。前負(fù)載塊的輸出端設(shè)置的圓弧過渡區(qū)，使其能與變幅桿之間得到良好阻抗匹配的同時還改善了因階梯過渡所引起的應(yīng)力集中問題。本產(chǎn)品輸出效率高，發(fā)熱量小，可在大功率驅(qū)動下連續(xù)工作。
附圖為本實用新型的一個實施例。


圖1為超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的左視圖。
圖3為本換能器與變幅桿、焊模的連接結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為現(xiàn)有的螺桿連接式換能器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5為現(xiàn)有的后置螺母式換能器結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1-圖3，在前負(fù)載塊6和后負(fù)載塊3之間相間設(shè)置壓電陶瓷片4及電極片5，并用中心螺桿1和壓緊螺母將其壓緊。后負(fù)載塊3的一端設(shè)置有螺母沉孔，壓緊螺母2置于所述的沉孔中。所述的螺母為圓形，其厚度為≤1/20波長，且螺母伸出后負(fù)載塊端面≤1/100波長。前負(fù)載塊表面設(shè)置有均布的軸向弧形散熱槽7，一般為4--8條，其槽底間距離≥前負(fù)載塊小端外徑。前負(fù)載塊的后端直徑與壓電陶瓷片直徑相匹配；其前端設(shè)置有圓滑過渡區(qū)8過渡到小端，使之與變幅桿9直徑匹配。圖中10為焊頭，11為膠圈，12為中心螺桿。
權(quán)利要求1.一種大功率超聲波換能器，包括前、后負(fù)載塊(6、3)和用中心螺桿(1)壓緊在其間的壓電陶瓷片(4)及電極片(5)，其特征是后負(fù)載塊的一端設(shè)置有螺母沉孔，壓緊螺母(2)置于所述的沉孔中。
2.如權(quán)利要求1所述的大功率超聲波換能器，其特征是前負(fù)載塊(6)表面設(shè)置有散熱槽(7)。
3.如權(quán)利要求1所述的大功率超聲波換能器，其特征是所述的壓緊螺母(2)為圓形。
4.如權(quán)利要求1或3所述的大功率超聲波換能器，其特征壓緊螺母(2)的厚度為≤1/20波長，且螺母伸出后負(fù)載塊端面≤1/100波長。
5.如權(quán)利要求2所述的大功率超聲波換能器，其特征是前負(fù)載塊表面均布軸向弧形散熱槽。
6.如權(quán)利要求2或5所述的大功率超聲波換能器，其特征是前負(fù)載塊的后端直徑與壓電陶瓷片直徑相匹配；其前端設(shè)置有圓滑過渡區(qū)(8)過渡到小端，使之與變幅桿(9)直徑匹配。
7.如權(quán)利要求5所述的大功率超聲波換能器，其特征是前負(fù)載塊表面設(shè)置有4--8條散熱槽，且散熱槽底間距離≥前負(fù)載塊小端外徑。
專利摘要本實用新型涉及一種大功率超聲波換能器,包括前、后負(fù)載塊和用螺桿壓緊在其間的壓電陶瓷片及電極片,其后負(fù)載塊的一端設(shè)置有螺母沉孔,壓緊螺母置于所述的沉孔中,前負(fù)載塊表面設(shè)置有均布的軸向弧形散熱槽。本結(jié)構(gòu)既保證了后負(fù)載塊的厚度,使其工作時不會產(chǎn)生嚴(yán)重的翹曲振動,又保證了壓電陶瓷片接觸壓力均勻,增加了機(jī)電耦合系數(shù),減小內(nèi)耗發(fā)熱,提高了輸出效率。本產(chǎn)品輸出效率高,發(fā)熱量小,可在大功率驅(qū)動下連續(xù)工作。
文檔編號H04R17/00GK2369440SQ9923538
公開日2000年3月15日 申請日期1999年2月10日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月10日
發(fā)明者馮典昭, 戴光 申請人:順德市大良鎮(zhèn)長興電子制造有限公司