CN201098668Y - 一种改进型超音波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种改进型超音波换能器，包括依次同轴设置的前盖、多片压电晶片、后盖，所述的多片压电晶片夹设在所述的前盖和后盖之间，所述的前盖具有沿其轴向延伸的一段导波段、至少一段变幅段，且所述的导波段与所述的变幅段一体成型，改型后的超音波换能器事实上是把半波长换能器与半波长变幅器一体加工成型从而成为全波长共振体结构，在高频通电解离下多片压电晶片会膨胀收缩产生共振，高频振动波直接传到焊接头驱动焊接头做功即可进行塑胶熔接，能量损失较少，稳定性较高，且这种一体化的结构使得超音波换能器的加工成本较低，更具有经济性。

Description

一种改进型超音波换能器

技术领域

本实用新型涉及一种工业超声发生器械，特别是涉及超音波换能器。

背景技术

现代的塑料熔接机广泛使用超音波换能器把电能转换为机械振动能，并借由变幅器把来自换能器的振幅进一步扩大，最后在利用焊接头把来自变幅器的振动传到焊接头从而进行塑胶的熔接，由换能器、变幅器、焊接头组成的机构在此称之为超音波换能器系统。

传统的超音波换能器系统如图2所示，包括依次同轴设置的半波长换能器10、半波长变幅器20、焊接头30，由于在使用时需根据不同的场合换用不同的焊接头，因此焊接头30与半波长变幅器20通过螺柱201来连接一是可方便替换，二是起到锁紧以便于传导振动，半波长换能器10与半波长变幅器20的结合也采用螺柱101来锁紧，但是为了有效地传导大功率超音波，需要半波长换能器10与半波长变幅器20相接触面被均匀紧压，这就要求这种螺柱锁紧方式的锁紧接触面必须被精密的加工，并能够配合强大而合适的锁紧力才能有效传导，因此在加工制造半波长换能器10与半波长变幅器20时，要对接触面精密加工，同时还要保证螺柱的精密加工，在装配的时候要具备一定的锁紧技术及调试技术才能使两者结合的较紧密，因此，制造和组装工序较复杂，且这种螺柱锁紧长时间使用后锁紧面间会因高频率振动导致精度劣化，且使锁紧面产生积垢从而阻碍传导，导致能量损失较多，也会使得半波长换能器10发热，尤其是在极限功率使用时发热现象更明显，从而烧坏压电陶瓷晶片，导致换能器10使用寿命短且效率低等致命弱点。

发明内容

本实用新型目的是为了克服现有技术的不足而提供一种能量损失较少、稳定性较高、使用寿命较长的超音波换能器。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种改进型超音波换能器，包括依次同轴设置的前盖、多片压电晶片、后盖，所述的多片压电晶片夹设在所述的前盖和后盖之间以螺栓加以锁固，所述的前盖具有沿其轴向延伸的一段导波段、至少一段变幅段，且所述的导波段与所述的变幅段一体成型。

更进一步地，所述的变幅段靠近导波段一端的直径大于远离导波段的一端的直径，从而进行扩大波长幅度。

由于上述技术方案的运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：改型后的超音波换能器事实上是把半波长换能器与半波长变幅器一体加工成型从而成为全波长共振体结构，其高频振动波直接传到焊接头驱动焊接头做功即可进行塑胶熔接，此传导过程由于前盖的一体化设计使得在相同超音波功率下，能量损失较少，且稳定性较高，且这种一体化的结构使得超音波换能器的加工成本较低，更具有经济性。

附图说明

附图1为本实用新型超音波换能器的结构示意图(部分剖视)；

附图2为现有技术中超音波换能器系统的结构示意图(部分剖视)；

其中：1、前盖；11、导波段；12、变幅段；

2、压电晶片；3、后盖；33、锁定螺栓；

10、半波长换能器；20、半波长变幅器；30、焊接头；101、螺栓；

201、螺栓；

具体实施方式

下面结合附图、举例详细说明本实用新型的具体内容：

如图1所示的超音波换能器，包括同轴设置的前盖1、多片压电晶片2、后盖3，压电晶片2夹设在前盖1与后盖3之间。其中，所述的后盖3为圆柱体，且后盖3中心轴向开设有贯穿孔。所述的压电晶片2材质为锆钛酸铅(PZT)，每片压电晶片2呈圆饼状，中间开设有孔，在本实施例中，共有四片压电晶片2依次排列设置，各压电晶片2中心孔相连通。所述的前盖1与压电晶片2相挨紧设置的一端中心轴向部分开设有螺纹孔，后盖3、多片压电晶片2、前盖1利用锁定螺栓33相连接形成本实施例的超音波换能器。

且前盖1沿其轴向依次具有一段导波段11、一段变幅段12，所述的导波段11与变幅段12一体成型，其材质可选用钛合金或铝合金，故本实用新型的超音波换能器为全波长共振体结构。

其中，所述的变幅段12靠近导波段11一端的径向宽度大于远离导波段11的一端的径向宽度，从而达到扩幅的效果，此为本领域公知常识，不再赘述。

由于前盖的一体成型，即将传统的半波长换能器与半波长变幅器设计成一体式，形成全波长共振体，在高频通电解离情况下，压电晶片的膨胀收缩产生共振，高频振动经前盖直接传到焊接头30从而进行熔接工作，因此本实用新型具有以下优点：

1、完全除去了半波长换能器与半波长变幅器结合的困扰，且可长时间使用，稳定性也较高；

2、由于一体式设计，因此在同样超音波功率下，特别是在极限功率下，能量损失较小，对推动焊接头的工作能力范围较大；

3、省去了半波长换能器与半波长变幅器间的精密加工、复杂的装配工序，使得本实用新型更具经济性。

Claims (2)

1、一种改进型超音波换能器，包括依次同轴设置的前盖(1)、多片压电晶片(2)、后盖(3)，所述的多片压电晶片(2)夹设在所述的前盖(1)和后盖(3)之间，其特征在于：所述的前盖(1)具有沿其轴向延伸的一段导波段(11)、至少一段变幅段(12)，且所述的导波段(11)与所述的变幅段(12)一体成型。

2、根据权利要求1所述的一种改进型超音波换能器，其特征在于：所述的变幅段(12)靠近导波段(11)一端的直径大于远离导波段(11)的一端的直径。

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