CN202942240U - 一种超声洁牙换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种超声洁牙换能器，其特征在于：包括依次连接的工作尖、变幅杆、前盖板、PZT-8压电陶瓷材料的压电陶瓷片和后盖板，所述工作尖、变幅杆、所述前盖板、所述压电陶瓷片和所述后盖板中心均设有通孔，且各个通孔相互连通。本实用新型提出的超声洁牙换能器，一方面选用全振动模式，阻抗小；另一方面选用高性能压电材料PZT-8，实现低电压驱动；具有性能优良，工作稳定性高等优点。

Description

一种超声洁牙换能器

技术领域

本实用新型涉及口腔医疗器械领域，尤其涉及一种超声洁牙换能器。

背景技术

目前，国内实际使用的超声洁牙换能器存在整体手柄震动大、易发热、阻抗大、驱动电压大。导致传统的超声洁牙换能器的工作稳定性不够，连续工作时间短，经分析，主要不足之处有如下几点：

1、变幅杆的结构尺寸未优化；

2、换能器采用的是半波模式，阻抗大，易发热；

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种性能更加优良的超声洁牙换能器，该超声洁牙换能器选用振动模式为全波振动模式，阻抗小。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种超声洁牙换能器，包括依次连接的工作尖、变幅杆、前盖板、PZT-8压电陶瓷材料的压电陶瓷片和后盖板，所述工作尖、变幅杆、所述前盖板、所述压电陶瓷片和所述后盖板中心均设有通孔，且各个通孔相互连通。

优选地，所述变幅杆通过环形固定圈与所述前盖板连接。

优选地，所述变幅杆外径为Φ10～Φ15mm，轴向长度为45～50mm。

优选地，所述环形固定圈的外径为Φ12～Φ18mm。

优选地，所述压电陶瓷片内环直径为Φ4～Φ6mm，外环直径为Φ8～Φ12mm，厚度为1～5mm。

优选地，所述后盖板一端与所述压电陶瓷片连接，另一端与铜接口通过固定件连接。

进一步的，所述铜接口与洗牙用水导管连接。

优选地，所述压电陶瓷片与所述变幅杆同轴度为0.02～0.06。

优选地，所述换能器总长度为110～130mm。

本实用新型产生的有益效果是：

1、本实用新型提出的超声洁牙换能器，选用振动模式为全波振动模式，阻抗小；

2、本实用新型选择PZT-8的高性能压电陶瓷材料，机械性能高，可实现低电压驱动；

3、本实用新型利用阻抗分析仪测试换能系统的导纳特性，检测系统运动的谐振频率；利用激光多谱勒测振仪测试换能系统末端的位移振幅及振动模态，以检测系统的位移输出；变幅杆的尺寸经过优化设计得到，可实现超声洁牙换能器工作稳定性高，长时间连续工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种超声洁牙换能器一个实施例的主视结构示意图；

图2为本实用新型一种超声洁牙换能器一个实施例的剖视结构示意图；

图中：1工作尖；2变幅杆；21环形固定圈；3前盖板；4压电陶瓷片；5后盖板；6铜接口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据图1-图2所示的优选实施例，一种超声洁牙换能器，包括依次连接的工作尖1、变幅杆2、前盖板3、PZT-8压电陶瓷材料的压电陶瓷片4和后盖板5，所述工作尖1、变幅杆2、所述前盖板3、所述压电陶瓷片4和所述后盖板5中心均设有通孔，且各个通孔相互连通。所述变幅杆2通过环形固定圈21与所述前盖板连接。

所述变幅杆2一端与所述前盖板3连接，另一端与所述工作尖1通过固定件连接，本实施例中优选固定件为M3的螺纹连接。本实施例中，所述工作尖1采用传统型的工作尖，银亮钢制造，所述变幅杆2和所述前盖板3采用钛合金TC4制造，所述后盖板5采用不锈钢304制造。

本实施例中选择振动模式为全波模式，变幅杆尺寸的设计步骤为：

根据全波模式的变幅杆部分设计频率方程设计出变幅杆部分的各级尺寸：

$\tan {\mathrm{kl}}_1=-\frac{\sin {\mathrm{kl}}_1(\cos k^{\′}{l}_2-{\mathrm{\δ}}_1\sin k^{\′}{l}_2)-\cos {\mathrm{kl}}_3({\mathrm{\δ}}_2\cos k^{\′}{l}_2-{\mathrm{\δ}}_3\sin k^{\′}{l}_2)}{\cos {\mathrm{kl}}_3(\cos k^{\′}{l}_2+{\mathrm{\δ}}_4\sin k^{\′}{l}_2)-\frac{k}{k^{\′}}\sin {\mathrm{kl}}_3\sin k^{\′}{l}_2}$

其中，k'与k为换能杆与安装部分的波数；

δ₁，δ₂，δ₃及δ₄为系统杆件的比例常量；

l为设计结构的各级长度；

（1）基于有限单元法的换能系统验证

利用大型有限元分析软件ANSYS对由一维弹性波理论建立的换能系统进行验证，获得换能系统的频率分布、振动模态、以及相应的振型；

（2）换能系统加工与装配

按各部件的结构尺寸，对换能系统各部分进行加工，利用指针测力计装配，操作过程中遵循：

所述压电陶瓷片4与所述变幅杆2同轴度为0.02～0.06，本实施例中，装配时压电陶瓷片4与变幅杆2的同轴度为0.04，可实现所述压电陶瓷片4与所述变幅杆2通孔配合紧密，从而增强所述超声洁牙换能器的工作稳定性。

（3）换能系统性能检测

利用阻抗分析仪测试换能系统的导纳特性，检测系统运动的谐振频率；利用激光多谱勒测振仪测试换能系统末端的位移振幅及振动模态，以检测系统的位移输出。

经过优化设计，全波模式振动的换能器性能优良的变幅杆2的总长度为45-50mm，所述变幅杆2外径为Φ10～Φ15mm，本实施例优选变幅杆2外径为Φ11mm，所述环形固定圈21的外径为Φ12～Φ18mm，本实施例优选所述环形固定圈21的外径为14mm，换能器总长为110mm～120mm。

所述压电陶瓷片4选用PZT-8的高性能压电陶瓷材料，其机械性能好，可实现低电压驱动，所述压电陶瓷片4内环直径为Φ4～Φ6mm，外环直径为Φ8～Φ12mm，厚度为1～5mm，本实施例中优选压电陶瓷片4尺寸为Φ10×Φ5×2mm。

所述后盖板5一端与所述压电陶瓷片4连接，另一端与铜接口6通过固定件连接，所述固定件优选螺纹连接，所述铜接口6采用HPb63-3制造。所述铜接口与洗牙水导管连接，本实施例中动力装置为超声波，所述超声波通过驱动压电陶瓷片产生，来完成超声洁牙换能器的工作。

本实施例中利用阻抗分析仪对换能器进行扫频测试，检测系统的谐振频率，可得系统的工作频率在60kHz左右；利用激光多谱勒测试仪检测换能器末端的位移输出，可得系统的输出位移为20um左右，符合超声波洁牙的要求。

本实用新型采用全振动模式，阻抗小，变幅杆的尺寸经过优化设计得到，可实现超声洁牙换能器工作稳定性高，长时间连续工作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超声洁牙换能器，其特征在于：包括依次连接的工作尖、变幅杆、前盖板、PZT-8压电陶瓷材料的压电陶瓷片和后盖板，所述工作尖、变幅杆、所述前盖板、所述压电陶瓷片和所述后盖板中心均设有通孔，且各个通孔相互连通。

2.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述变幅杆通过环形固定圈与所述前盖板连接。

3.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述变幅杆外径为Φ10～Φ15mm，轴向长度为45～50mm。

4.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述环形固定圈的外径为Φ12～Φ18mm。

5.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述压电陶瓷片内环直径为Φ4～Φ6mm，外环直径为Φ8～Φ12mm，厚度为1～5mm。

6.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述后盖板一端与所述压电陶瓷片连接，另一端与铜接口通过固定件连接。

7.如权利要求6所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述铜接口与洗牙用水导管连接。

8.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述压电陶瓷片与所述变幅杆同轴度为0.02～0.06。

9.如权利要求1所述的超声洁牙换能器，其特征在于：所述换能器总长度为110～130mm。

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