CN104867634B - 一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构及其电扇 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构及其电扇，该结构为设在压电风扇芯片外侧的三层绝缘结构，包括底层绝缘层、高分子胶带和顶层绝缘层；底层绝缘层与压电风扇芯片相连，高分子胶带粘结底层绝缘层与顶层绝缘层。本发明采用三层结构的复合绝缘层，克服了单层单一绝缘材料由于长时间弯曲、变形，材料容易疲劳开裂，使得压电风扇绝缘性能无法保证，最终导致压电风扇失效；克服由于单一材料裹覆多种材料由于热膨胀系数的差异，导致绝缘层裹覆不牢而造成压电风扇芯片和绝缘层之间脱离，使得绝缘性能下降，造成压电风扇早期失效。采用三层结构的复合绝缘层，大大减少了单层结构绝缘层的内应力，提高了与压电风扇芯片的亲和力，使其和芯片结合更牢靠。
Description
技术领域
本发明属于压电电扇技术领域，具体涉及一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构及其电扇。
背景技术
功率器件散热用双体交替工作压电电扇高绝缘，是压电风扇在恶劣环境下能够长时间正常工作，一个重要保证。因为压电风扇是通过压电陶瓷谐振，将高频的振动信号通过金属放大器传递、放大，达到金属放大器大幅度来回摆动，定向散热的效果。由于压电陶瓷风扇的叶片是由两片压电陶瓷片、中间的复合材料和金属放大器组成。这三种材料厚度比较薄，彼此电极之间的仅有0.2毫米左右，电扇在工作的时候，驱动器电压又比较高（85~160V），遇空气中的水份或者可以导电的小颗粒，极易绝缘下降，严重时还会造成短路。尤其在恶劣环境中，如海上使用的设备，一般的单层绝缘是很难保证的。
发明内容
发明目的：针对现有单层材料绝缘满足不了恶劣环境使用技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构，以期大幅度提高压电风扇的绝缘性能，保证压电风扇在恶来环境中能够长期正常工作。本发明的另一目的是提供一种具有上述绝缘结构的双体交替工作压电电扇。
技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构，为设在压电风扇芯片外侧的三层绝缘结构，包括底层绝缘层、高分子胶带和顶层绝缘层；底层绝缘层与压电风扇芯片相连，高分子胶带粘结底层绝缘层与顶层绝缘层。
所述的底层绝缘层、高分子胶带和顶层绝缘层均与压电风扇芯片材料相同或相似。
所述的压电风扇芯片包括2片压电陶瓷片、复合材料、金属片，在每片压电陶瓷片的相对两面上均制有合金电极，复合材料设在2片压电陶瓷片之间，复合材料的一端引出铜电极，铜电极与位于压电陶瓷片和复合材料之间的合金电极相连，在其中一片压电陶瓷片下方设金属片，金属片的一端延伸出压电陶瓷片，金属片的延伸方向与复合材料引出铜电极的方向相反。
所述底层绝缘层绝缘性能大于1010Ω的高分子绝缘材料。
所述的高分子胶带绝缘性能大于1010Ω的耐高温、抗腐蚀高分子胶带。
一种具有绝缘结构的双体交替工作压电电扇，包括压电风扇芯片和设在压电风扇芯片外侧的三层绝缘结构；所述的压电风扇芯片包括2片压电陶瓷片、复合材料、金属片，在每片压电陶瓷片的相对两面上均设有合金电极，复合材料设在2片压电陶瓷片之间，复合材料的一端引出铜电极，铜电极与位于压电陶瓷片和复合材料之间的合金电极相连，在其中一片压电陶瓷片下方设金属片，金属片的一端延伸出压电陶瓷片，金属片的延伸方向与复合材料引出铜电极的方向相反；所述的三层绝缘结构包括底层绝缘层、高分子胶带和顶层绝缘层；底层绝缘层与压电风扇芯片相连，高分子胶带粘结底层绝缘层与顶层绝缘层。
本发明的双体交替工作压电电扇的绝缘结构，在压电风扇芯片的基础上，先裹覆一层高分子绝缘材料；然后再缠绕一层耐高温、抗腐蚀高分子胶带；最后再裹覆一层高分子绝缘材料。这样形成高分子复合绝缘材料，耐高温、抗腐蚀高分子胶带，高分子绝缘材料三层结构的复合绝缘层。使得压电风扇绝缘性能得到大大地提高。利用高分子绝缘材料特有的绝缘性能、固化后的弹性以及与其它材料（如陶瓷、金属放大器等）结合力好的特点和耐高温，抗腐蚀高分子胶袋密封性能好，弹性好，附着力强，容易操作等优点，既克服单纯用高分子材料绝缘固化后脆性大，在不断的弯曲的情况下，由于单层绝缘，涂层较厚易开裂，导致绝缘性能下降。采用两种材料复合层，即使高分子涂层开裂，由于高分子胶带的具有较强的弹性和很好的附着力，而且密封性能也非常好，所以长时间恶劣环境使用能够保证压电风扇的绝缘性能。如果单纯地用耐高温、抗腐蚀胶带做绝缘，存在着，胶带之间的缝隙处存在绝缘层薄弱环节，另外，压电风扇工作久了，会出现胶带脱落，导致压电风扇绝缘下降，压电风扇无法正常工作。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
（1）采用三层结构的复合绝缘层，克服了单层单一绝缘材料由于长时间弯曲、变形，材料容易疲劳开裂，使得压电风扇绝缘性能无法保证，最终导致压电风扇失效；
（2）采用多种复合绝缘材料，克服由于单一材料裹覆多种材料（陶瓷片、复合材料、金属片）由于热膨胀系数的差异，导致绝缘层裹覆不牢而造成压电风扇芯片和绝缘层之间脱离，使得绝缘性能下降，导致压电风扇早期失效。采用三层结构的复合绝缘层，大大减少了单层结构绝缘层的内应力，提高了与压电风扇芯片的亲和力，使其和芯片结合更牢靠；
（3）采用三层结构的复合绝缘层，压电风扇的绝缘性大大提高，由于三层结构的复合绝缘层的高分子绝缘材料厚度减薄，加上高分子胶带既有很高的强度也能够保持着一定弹性，因此绝缘层的脆性下降，提高绝缘层的机械性能，所以不会降低压电风扇的基本性能。
附图说明
图1是双体交替工作压电电扇高绝缘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图进一步阐明本发明，本具体实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
双体交替工作压电电扇，包括压电风扇芯片和三层结构绝缘层两部分。压电风扇芯片是发热器件散热作用的核心部分，压电风扇是通过芯片实现功能的。三层结构绝缘层，是为了保证压电风扇能够长期在恶劣环境下正常的保证。如果不加保护，压电风扇很快在空气中绝缘下降，最终导致失效。所以做好压电风扇的绝缘是非常重要的。
如图1所示，压电风扇芯片的主要结构包括2片压电陶瓷片1、复合材料2、金属片3（金属放大器），在每片压电陶瓷片1的相对两面上均设有合金电极6，复合材料2设在2片压电陶瓷片1之间，复合材料2的一端引出铜电极7，铜电极7与位于压电陶瓷片1和复合材料2之间的合金电极6相连；在其中一片压电陶瓷片1下方设金属片3，金属片3的一端延伸出压电陶瓷片1，金属片3的延伸方向与复合材料2引出铜电极7的方向相反。在压电风扇上做三层结构的绝缘层，首先考虑压电风扇芯片是由压电陶瓷片1和中间复合材料2以及金属片3（金属放大器）相互粘接而构成的。在2片压电陶瓷片1的对应外侧均设三层结构绝缘层，底层绝缘层4紧贴压电陶瓷片1的表面，材料选用高分子绝缘材料，确保与压电风扇芯片粘接材料结构相似，使得底层缘层和被裹覆的材料具有亲和力，互相结合牢靠；在底层绝缘层4外侧采用同样结构相似耐高温、抗腐蚀高分子聚酰亚胺胶带5缠绕，这样既能克服底层绝缘层4有气孔和疲劳造成的裂纹等缺陷，同时提高底层绝缘层4的强度；在高分子胶带5外侧再裹覆一层与底层材料一样的高分子绝缘材料制备而成的顶层绝缘层8，可以防止胶带缠绕的缝隙，确保三层绝缘的效果。底层绝缘层4优选绝缘性能大于1010Ω的高分子绝缘材料。高分子胶带5优选绝缘性能大于1010Ω的耐高温、抗腐蚀高分子胶带。
本发明采用三层结构绝缘，也就是采用两层高分子绝缘材料裹覆，中间夹一层耐高温、抗腐蚀高分子胶带，两种材料复合处理的方法，保证绝三层结构绝缘复合层，既可以起到高强度防腐（压电风扇在通电的情况下，符合元器件盐雾试验标准《GR487标准》。即用5% NaCl 溶液通电14天后。再存储到30天后，通电1小时，压电风扇能够正常工作）。能够保证压电风扇长时间在海水侵蚀的恶劣环境下能够正常工作，同时还要保证压电风扇的散热性能。
Claims (3)
1.一种双体交替工作压电电扇的绝缘结构，其特征在于：为设在压电风扇芯片外侧的三层绝缘结构，包括底层绝缘层(4)、高分子胶带(5)和顶层绝缘层(8)；底层绝缘层(4)与压电风扇芯片相连，高分子胶带(5)粘结底层绝缘层(4)与顶层绝缘层(8)；所述底层绝缘层(4)绝缘性能大于1010Ω的高分子绝缘材料；所述的高分子胶带(5)绝缘性能大于1010Ω的耐高温、抗腐蚀高分子胶带。
2.根据权利要求1所述的双体交替工作压电电扇的绝缘结构，其特征在于：所述的压电风扇芯片包括2片压电陶瓷片(1)、复合材料(2)、金属片(3)，在每片压电陶瓷片(1)的相对两面上均设有合金电极(6)，复合材料(2)设在2片压电陶瓷片(1)之间，复合材料(2)的一端引出铜电极(7)，铜电极(7)与位于压电陶瓷片(1)和复合材料(2)之间的合金电极(6)相连；在其中一片压电陶瓷片(1)下方设金属片(3)，金属片(3)的一端延伸出压电陶瓷片(1)，金属片(3)的延伸方向与复合材料(2)引出铜电极(7)的方向相反。
3.一种具有绝缘结构的双体交替工作压电电扇，其特征在于：包括压电风扇芯片和设在压电风扇芯片外侧的三层绝缘结构；所述的压电风扇芯片包括2片压电陶瓷片(1)、复合材料(2)、金属片(3)，在每片压电陶瓷片(1)的相对两面上均设有合金电极(6)，复合材料(2)设在2片压电陶瓷片(1)之间，复合材料(2)的一端引出铜电极(7)，铜电极(7)与位于压电陶瓷片(1)和复合材料(2)之间的合金电极(6)相连，在其中一片压电陶瓷片(1)下方设金属片(3)，金属片(3)的一端延伸出压电陶瓷片(1)，金属片(3)的延伸方向与复合材料(2)引出铜电极(7)的方向相反；所述的三层绝缘结构包括底层绝缘层(4)、高分子胶带(5)和顶层绝缘层(8)；底层绝缘层(4)与压电风扇芯片相连，高分子胶带(5)粘结底层绝缘层(4)与顶层绝缘层(8)；所述底层绝缘层(4)绝缘性能大于1010Ω的高分子绝缘材料；所述的高分子胶带(5)绝缘性能大于1010Ω的耐高温、抗腐蚀高分子胶带。
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