CS197946B1

CS197946B1 - Device for making the polarization electrodes on the group of thin piezziceramic plates

Info

Publication number: CS197946B1
Application number: CS438478A
Authority: CS
Inventors: Oto Stefan; Antonin Hofmann
Original assignee: Oto Stefan; Antonin Hofmann
Priority date: 1978-07-03
Filing date: 1978-07-03
Publication date: 1980-05-30

Description

Vynález se týká zařízeni k vytváření polarizačních elektrod na skupině tenkých piezokeramických destiček pro vybuzení obrysových, ohybových, tloušťkových a tloušťkově střižných kmitů.The invention relates to a device for generating polarizing electrodes on a plurality of thin piezoceramic plates for exciting contouring, bending, thickness and thickness shearing.

V současné době jsou piezokeramické destičky o tloušťce řádově několik desetin milimetrů polarizovány podle typu využívaných kmitů tak, aby vektor polarizace byl buá kolmý k rovině destičky pro kmity obrysové, tloušťkové, případně ohybové, nebo ležel v rovině pro kmity tloušťkově střižné nebo. ohybové. Za tím účelem je nutno opatřit piezokeramické destičky polarizačními elektrodami tak, aby směr vektoru požadované polarizace byl kolmý k polarizačním elektrodám, například nanesením vrstvy stříbrné vypalovací pasty. S ohledem na tloušťku destičky je čisté nanesení elektrod na protilehlé strany destičky obtížné a prakticky nemožné. Vzhledem k nedokonalému provedení elektrod působí při polarizaci velká nehomogenita elektrického pole v okolí polarizačních elektrod a intenzita elektrického pole často přerůstá elektrickou pevnost na rozhraní keramika-olejová lázeň. Až dosud se připravovaly destičky pro polarizaci tak, že destičky využívající kmity obrysové a tloušťkové se opatřily polarizační elektrodou s izolační mezerou, nebo se u pokovených destiček zabrousily hrany, aby se zabezpečila správná polarizace. Destičky využívající kmity tloušťkově střižné a tloušťkové se připravovaly tak, že z piezokeramického mate197 946At present, piezoceramic plates of the order of a few tenths of a millimeter are polarized according to the type of oscillations used, so that the polarization vector is either perpendicular to the plane of the plate for contour, thickness or bending oscillations or lies in the plane for thickness shear or. bending. To this end, it is necessary to provide the piezoceramic plates with polarizing electrodes such that the direction of the desired polarization vector is perpendicular to the polarizing electrodes, for example by applying a layer of silver baking paste. Due to the thickness of the plate, clean deposition of the electrodes on opposite sides of the plate is difficult and practically impossible. Due to the imperfect design of the electrodes, a large inhomogeneity of the electric field around the polarizing electrodes is caused by polarization and the electric field intensity often outweighs the electrical strength at the ceramic-oil bath interface. Up to now, the plates have been prepared for polarization by providing the plates using contour and thickness oscillations with a polarizing electrode with an insulating gap, or the edges of the metallized plates are ground to ensure correct polarization. Plates using thickness and shear vibrations were prepared by making piezoceramic mate197 946

197 946 riálu ββ připravil hranol o dvou základních rozměrech, odpovídajících budoucím destičkám. Hranol ee opatřil velkoplošnými elektrodami nanesením vodivé pasty a polarizoval se.197 946 of the ββ Rial prepared a prism of two basic dimensions, corresponding to future plates. The prism provided the large-area electrodes with a conductive paste and polarized.

Po polarizaci se hranol rozřezal na tenké destičky požadované tloušťky, které se dále upravovaly broušením. Tyto způsoby přípravy destiček mají celou řadu nedostatků.After polarization, the prism was cut into thin plates of the desired thickness, which were further grinded. These methods of plate preparation have a number of drawbacks.

Základním nedostatkem je, že relativné velkoobjemový hranol ae obtížně připravuje homogenní jak co do materiálových vlastností, tak i co do počtu a velikosti mikroskopických poruch. Rozřezání na destičky i dalěí technologické zpracování je velmi zdlouhavé a nákladné, naruSuje strukturu a vlastnosti destiček a ovlivňuje výsledné parametry. Vzhledem ke tloušťce destiček jsou tyto operace provázeny velkým výmětem. Dosud prováděný způsob přípravy vzorků nedovoloval využít moderní technologii, vycházející z polotovarů ve formě tenkých fólií. DalSí nevýhodou je, že se v keramické technologii nevyhneme určitým nehomogenitám ve struktuře destiček. Ty potom mohou vyvolat při polarizaci ztrátu izolačního odporu, vedoucího k elektrickému průrazu, doprovázenému obvykle mechanickou destrukcí a tlakovou vlnou v olejové lázni. Tento jev obvykle způsobí destrukci celého bloku nebo jeho převážné čáeti. Totéž může nastat při nevhodné nebo znečistěné olejové lázni.The basic drawback is that the relatively large-volume prism ae is difficult to prepare homogeneous both in material properties and in the number and size of microscopic failures. Cutting into plates and further processing is very time-consuming and expensive, disrupting the structure and properties of the plates and affecting the resulting parameters. Due to the thickness of the plates, these operations are accompanied by a large discard. The method of sample preparation performed so far did not allow the use of modern technology based on semi-finished products in the form of thin films. Another disadvantage is that in ceramic technology we do not avoid certain inhomogeneities in the plate structure. These can then cause a loss of insulation resistance in polarization, leading to electrical breakdown, usually accompanied by mechanical destruction and a pressure wave in the oil bath. This phenomenon usually causes the destruction of the entire block or its bulk. The same can occur with an unsuitable or contaminated oil bath.

Uvedené nedostatky popsaného stavu techniky jsou odstraněny vynálezem, jehož podstata spočívá v tom, že se skládá nejméně ze dvou samostatných buněk stejných rozměrů, z nichž každá obsahuje pomocný hřeben s nejméně třemi zářezy, jejichž Šířka se rovná tloušťce destičky zvětšené o pětinu až třetinu tloušťky této destičky a hloubka nejméně Šířce destičky, dvě kontaktovací fólie z elektricky vodivé pryže stejných plošných rozměrů jako pomocný hřeben, překryté dvěma kovovými upínacími elektrodami stejných rozměrů jako pomocný hřeben, zasunutými do přidržovače, sestaveného např. z pružiny, základové desky a třmenu elektricky izolovaného, přičemž všechny buňky jsou od sebe odděleny izolačními ochrannými přepážkami.These drawbacks of the prior art are overcome by the invention, which consists of at least two separate cells of the same size, each containing an auxiliary comb with at least three notches, the width of which is equal to the thickness of the plate increased by one-fifth to one third of the thickness. pads and a depth of at least plate width, two electrically conductive rubber contact foils of the same surface dimensions as the auxiliary comb, covered with two metal clamping electrodes of the same dimensions as the auxiliary comb, inserted into a retainer, composed eg of a spring, base plate and electrically insulated yoke; all cells are separated from each other by insulating barrier baffles.

Výhodou vynálezu je, že bylo možno upustit od zastaralé, praoné a nákladné technologie přípravy hranolu, jeho polarizace a rozřezání, a přejít na moderní technologii přípravy tenkých destiček. To vylučuje nehomogenity a mechanické vady, vznikající při technologickém zpracování velkých bloků piezokeramiky, a zaručuje příznivé parametry finálních výrobků. Snižuje možnost destrukce v olejové lázni. Další výhodou je, Se při polarizaci podle vynálezu se zvýší polarizační gradienty, čímž se zlepší vlastnosti piezokeramických výbrusů.An advantage of the invention is that it has been possible to dispense with the obsolete, expensive and costly prism technology, its polarization and cutting, and to move to modern thin plate technology. This eliminates the inhomogeneities and mechanical defects arising from the technological processing of large piezoceramic blocks and guarantees favorable parameters of the final products. Reduces the possibility of destruction in the oil bath. A further advantage is that, in the polarization according to the invention, the polarization gradients are increased, thereby improving the properties of the piezoceramic cuts.

Vynález bude blíže vysvětlen a popsán na možném příkladu provedení podle vynálezu pomocí výkresu, kde obr. 1 znázorňuje nárys složeného přípravku s vloženými destičkami a obr. 2 půdorys pomocného hřebene.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained and described in more detail with reference to a drawing, in which: FIG.

V konkrétním příkladu provedení podle vynálezu byly na základovou desku 6, společnou všem čtyřem buňkám, položeny čtyři třmeny g elektricky izolované. Do každého třmenu g, který představuje jednu buňku, byla vložena na kovovou upínací elektrodu £ kontaktovací fólie g z pružné, elektricky vodivá pryže o tloušťce minimálně 3 mm, v konkrétním případěIn a particular embodiment of the invention, four yokes g electrically insulated were placed on the base plate 6 common to all four cells. A contact film g of flexible, electrically conductive rubber with a thickness of at least 3 mm was inserted in each yoke g, which represents a single cell, at least 3 mm thick, in the specific case,

3,2 mm. Tloušťka pryžové fólie závisí na tuhosti pryže. Na ni tylo položeno deset keramic33.2 mm. The thickness of the rubber foil depends on the stiffness of the rubber. On her tulle placed ten ceramics3

197 946 kých destiček g o rozměrech 8 x 8 mm vyrobených lisováním z keramické tenké fólie o tlouěťce 0,3 mm, založených do zářezů 2 pomocného hřebene 1. Zářezy byly 0,35 mm široké, 9 mm hluboké a vzdálenost zářezů 2 od sebe byla 1,5 mm, tedy asi čtyřnásobek tloušťky keramické destičky g. Celková délka pomocného hřebene 1 byla 20 inm, volný prostor ke stěnám třmenu J byl na každé straně 20 mm. Na složený celek byla položena kontaktovací fólie 3' a kovová upínací fólie 4'. Pod horní okraj třmenu 7 byla zasunuta pružina 5., která zabořila hrany keramických destiček g do pryžových kontaktovacích fólií 2» 3' do hloubky odpovídající zhruba tloušťce destičky g. Po založení destiček g byl pomocný hřeben 1 vyjmut. Tak byly srovnány i další buňky. Všechny buňky mezi sebou byly izolovány ochrannými izolačními přepážkami 8, jejichž výška se rovnala výšce třmenům 7. Účelem izolačních přepážek 2 J® vyloučit přenášení případné tlakové vlny v olejové lázni v případě průrazu a destrukci destiček v jedné buňce. Folie elektricky vodivé pryže vytvářejí na úzkých hranách piezokeramických destiček g elektricky vodivé elektrody a zaručují spolehlivé kontaktování všech deatiček g. Tvar deformace pryžové kontaktovací fólie J, 3^ v místě styku a destičkou g působí příznivě na rozložení gradientu elektrického pole. Je výhodné elektrody jednotlivých bloků připojit ke zdroji polarizačních napětí přes samostatné pojistky.197,946 mm thick 8 x 8 mm thick inserts made of 0.3 mm thick ceramic foil, inserted into the notches 2 of the auxiliary ridge 1. The notches were 0.35 mm wide, 9 mm deep, and the distance of notches 2 apart was 1. The total length of the auxiliary ridge 1 was 20 inm, the free space to the walls of the yoke J was 20 mm on each side. A contact foil 3 'and a metal clamping foil 4' were placed on the composite assembly. A spring 5 has been inserted under the upper edge of the yoke 7, which has buried the edges of the ceramic plates g in the rubber contact foils 2, 3 'to a depth approximately equal to the thickness of the plate g. Thus, other cells were compared. All cells were insulated from each other by protective insulating baffles 8, the height of which was equal to the height of the stirrups 7. The purpose of the insulating baffles 21 was to prevent the transmission of a possible pressure wave in the oil bath in case of breakdown and destruction of the plates in one cell. The electrically conductive rubber foils form electrically conductive electrodes at the narrow edges of the piezoceramic plates g and ensure reliable contact of all plates g. The deformation shape of the rubber contact film J at the contact point and the plate g has a favorable effect on the distribution of the electric field gradient. It is advantageous to connect the electrodes of the individual blocks to the polarizing voltage source via separate fuses.

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

Apparatus for forming polarizing electrodes on a plurality of thin piezoceramic plates, characterized in that it consists of at least two separate cells of the same size, each comprising an auxiliary comb (1) and at least three notches (2), the width ae of which is equal to one-fifth to one-third of the thickness of the insert and depth of at least the width of the insert, two contact foils (3, 3 *) of electrically conductive rubber of the same surface dimensions as the auxiliary ridge (1), covered with two metal clamping electrodes (4, 4 ') a ridge (1) inserted into a retainer, comprising, for example, a spring (5), a base plate (6) and a yoke (7), electrically insulated, all cells being separated from each other by insulating protective baffles (8).