CN211678636U - 一种10kw高功率超声波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种10KW高功率超声波换能器，包括金属前盖板和金属后盖板，所述金属前盖板和金属后盖板之间通过螺钉固定，金属前盖板和金属后盖板的内部安装有多排压电陶瓷片和晶片，电陶瓷片和晶片相互交错排列，金属前盖板和金属后盖板的内部还固定有电路板，电路板上锡焊有换能电路，换能电路上锡焊有延伸至金属后盖板外部的电极线。本10KW高功率超声波换能器，加上螺钉把压电陶瓷片和晶片加上压预应力，连接更加紧固，螺钉对共振频率有小的影响，而电声转换效率不变，在处理器输出一定的频率脉冲，动态电感L1和动态电容C1的配合形成超声波，从动态电阻R1输出，完成超声电磁振荡的能量转换为声波。

Description

一种10KW高功率超声波换能器

技术领域

本实用新型涉及超声波换能器技术领域，具体为一种10KW高功率超声波换能器。

背景技术

引线键合设备中，以超声压焊为最基本和普遍的方式。超声波的能量通过换能器转换为机械能量，即超声波能量施加于换能器的压电陶瓷晶片使之振动，并通过变幅杆传递到垂直安装在其顶端的劈刀上，使其尖端产生一定振幅的机械振动。这种机械能量促使其作用下的两种金属之间形成洁净界面并且相互扩散而焊接在一起。在引线键合设备中，用这种原理将金丝、铝丝或铜丝等金属引线与焊盘金属层键合在一起。

由于压电陶瓷的抗压应力远大于抗拉应力，胶合层也容易在大振幅情况下在拉伸阶段遭到破坏，导致换能器损坏。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种10KW高功率超声波换能器，加上螺钉把压电陶瓷片和晶片加上压预应力，连接更加紧固，解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种10KW高功率超声波换能器，包括金属前盖板和金属后盖板，所述金属前盖板和金属后盖板之间通过螺钉固定，金属前盖板和金属后盖板的内部安装有多排压电陶瓷片和晶片，电陶瓷片和晶片相互交错排列，金属前盖板和金属后盖板的内部还固定有电路板，电路板上锡焊有换能电路，换能电路上锡焊有延伸至金属后盖板外部的电极线；

所述换能电路包括静态电容C0、动态电容C1、动态电阻R1和动态电感 L1，动态电容C1串联动态电感L1和动态电阻R1，静态电容C0并联在动态电容C1和动态电阻R1的端口上。

优选的，所述金属前盖板和金属后盖板的连接处用环氧树脂强力胶胶合。

优选的，所述静态电容C0所在的支路称为静态支路，动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1所在的支路则称为动态支路。

优选的，所述动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1是其在谐振频率上的值。

优选的，相邻两片的所述压电陶瓷片极化方向相反，晶片的数目成偶数，金属前盖板和金属后盖板与同一极性的电极相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

本10KW高功率超声波换能器，加上螺钉把压电陶瓷片和晶片加上压预应力，连接更加紧固，螺钉对共振频率有小的影响，而电声转换效率不变，在处理器输出一定的频率脉冲，动态电感L1和动态电容C1的配合形成超声波，从动态电阻R1输出，完成超声电磁振荡的能量转换为声波。

附图说明

图1为本实用新型的换能器结构图；

图2为本实用新型的换能器电路图。

图中：1、金属前盖板；2、金属后盖板；3、螺钉；4、压电陶瓷片；5、电路板；6、晶片；7、换能电路；8、电极线。

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做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。

请参阅图1，一种10KW高功率超声波换能器，包括金属前盖板1和金属后盖板2，所述金属前盖板1和金属后盖板2之间通过螺钉3固定，金属前盖板1和金属后盖板2的连接处用环氧树脂强力胶胶合，金属前盖板1和金属后盖板2的内部安装有多排压电陶瓷片4和晶片6，电陶瓷片4和晶片6相互交错排列，相邻两片的压电陶瓷片4极化方向相反，晶片6的数目成偶数，金属前盖板1和金属后盖板2与同一极性的电极相连，金属前盖板1和金属后盖板2的内部还固定有电路板5，电路板5上锡焊有换能电路7，换能电路 7上锡焊有延伸至金属后盖板2外部的电极线8，压电陶瓷片4的抗压应力远大于抗拉应力，用环氧树脂强力胶连接形成的胶合层也容易在大振幅情况下在拉伸阶段遭到破坏，所以加上螺钉3把压电陶瓷片4和晶片6加上压预应力，连接更加紧固，螺钉3对共振频率有小的影响，而电声转换效率不变。

请参阅图2，换能电路7包括静态电容C0、动态电容C1、动态电阻R1 和动态电感L1，动态电容C1串联动态电感L1和动态电阻R1，动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1是其在谐振频率上的值，静态电容C0并联在动态电容C1和动态电阻R1的端口上，静态电容C0所在的支路称为静态支路，动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1所在的支路则称为动态支路。

静态电容C0远低于谐振频率的频率上测出的换能器电容，为真实的电学，动态电感L1和动态电阻R1从换能器的质量、机械特性和损耗等分别折算过来的等效参数，工作在谐振频率时，在处理器输出一定的频率脉冲，动态电感L1和动态电容C1的配合形成超声波，从动态电阻R1输出，完成超声电磁振荡的能量转换为声波。

综上所述：本10KW高功率超声波换能器，加上螺钉3把压电陶瓷片4 和晶片6加上压预应力，连接更加紧固，螺钉3对共振频率有小的影响，而电声转换效率不变，在处理器输出一定的频率脉冲，动态电感L1和动态电容 C1的配合形成超声波，从动态电阻R1输出，完成超声电磁振荡的能量转换为声波。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”；“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程；方法；物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程；方法；物品或者设备所固有的要素。本文中描述的“连接”、“接”、“相连”、“串联”、“并联”等连接关系术语均表示为电路中常见的电性连接方式。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化；修改；替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种10KW高功率超声波换能器，包括金属前盖板(1)和金属后盖板(2)，其特征在于：所述金属前盖板(1)和金属后盖板(2)之间通过螺钉(3)固定，金属前盖板(1)和金属后盖板(2)的内部安装有多排压电陶瓷片(4)和晶片(6)，电陶瓷片(4)和晶片(6)相互交错排列，金属前盖板(1)和金属后盖板(2)的内部还固定有电路板(5)，电路板(5)上锡焊有换能电路(7)，换能电路(7)上锡焊有延伸至金属后盖板(2)外部的电极线(8)；

所述换能电路(7)包括静态电容C0、动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1，动态电容C1串联动态电感L1和动态电阻R1，静态电容C0并联在动态电容C1和动态电阻R1的端口上。

2.根据权利要求1所述的一种10KW高功率超声波换能器，其特征在于：所述金属前盖板(1)和金属后盖板(2)的连接处用环氧树脂强力胶胶合。

3.根据权利要求1所述的一种10KW高功率超声波换能器，其特征在于：所述静态电容C0所在的支路称为静态支路，动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1所在的支路则称为动态支路。

4.根据权利要求1所述的一种10KW高功率超声波换能器，其特征在于：所述动态电容C1、动态电阻R1和动态电感L1是其在谐振频率上的值。

5.根据权利要求1所述的一种10KW高功率超声波换能器，其特征在于：相邻两片的所述压电陶瓷片(4)极化方向相反，晶片(6)的数目成偶数，金属前盖板(1)和金属后盖板(2)与同一极性的电极相连。

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