SU879006A1

SU879006A1 - Piezoelectric generator

Info

Publication number: SU879006A1
Application number: SU792878201A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Степанович Зубков
Original assignee: Московский автомеханический институт
Priority date: 1979-11-13
Filing date: 1979-11-13
Publication date: 1981-11-07

Description

Изобретение относится к пьезоэлектромеханическим преобразователям — пьезогенераторам, в частности к высоковольтным пьезоэлектрическим генераторам систем зажигания, служащим для воспламенения горючих смесей.The invention relates to piezoelectromechanical transducers - piezoelectric generators, in particular to high voltage piezoelectric generators of ignition systems, used to ignite combustible mixtures.

Известны пьезоэлектрические генераторы, преобразующие механическую энергию в электрическую, содержащие два пьезокерамических элемента цилиндрической формы, между которыми расположена металлическая прокладка, а на торцах металлические наконечники. Все элементы таких генераторов установлены механически последовательно в общий корпус. При воздействии механического импульса на наконечники пьезоэлементы деформируются, а на их обкладках генерируются электрические заряды, используемые для образования искры и воспламенения горючих смесей [1].Piezoelectric generators are known that convert mechanical energy into electrical energy, containing two cylindrical piezoelectric ceramic elements, between which there is a metal gasket, and metal ends on the ends. All elements of such generators are installed mechanically in series in a common housing. When a mechanical impulse acts on the tips of the piezoelectric elements, they are deformed, and electric charges are generated on their plates, which are used to form a spark and ignite the combustible mixtures [1].

Недостатком такого пьезогенератора является относительно невысокая работоспособность, особенно на высоких частотах.The disadvantage of such a piezoelectric generator is its relatively low working capacity, especially at high frequencies.

Известны также пьезоэлектрические генераторы, преимущественно для системы зажигания, содержащие размещенные в диэлектрическом корпусе пьезокерамические элементы, установленную между ними прокладку с высоковольтным выводом и наконечники [2]. Долговечность и надежность таких пьезогенераторов увеличивается за счет прецизионной технологии изготовления всех элементов.Piezoelectric generators are also known, mainly for the ignition system, containing piezoceramic elements located in the dielectric casing, a gasket with a high-voltage output and tips installed between them [2]. The durability and reliability of such piezoelectric generators increases due to the precision manufacturing technology of all elements.

⁵ Однако известные пьезоэлектрические генераторы (в условиях большой осевой нагрузки, воздействующей на пьезокерамические элементы) обладают невысокой надежностью и долговечностью, особенно при Ю высокой частоте воздействующего механического импульса. ⁵ However, the well-known piezoelectric generators (under conditions of high axial load acting on the piezoceramic elements) have low reliability and durability, especially at high frequency of the acting mechanical impulse.

Это происходит потому, что технологически очень трудно обеспечить необходимую чистоту и параллельность торцовых поверх15 ностей пьезокерамических элементов, прокладки и наконечников, а неровности и непараллельности их торцовых поверхностей приводят к появлению местных напряжений и, как следствие, возникновению урав20 нительных токов, разогревающих эти поверхности. Вследствие этого происходит интенсивный механический и электроэрозионный износ торцов пьезокерамических элементов, прокладки и наконечников, появля25 ются микротрещины в пьезокерамических элементах, что приводит к их быстрому разрушению.This is because it is technologically very difficult to ensure the necessary cleanliness and parallelism of the end surfaces of the piezoceramic elements, gaskets and tips, and the roughness and non-parallelism of their end surfaces lead to the appearance of local stresses and, as a result, the emergence of balancing currents that warm these surfaces. As a result of this, intense mechanical and electroerosive wear of the ends of the piezoelectric ceramic elements, gaskets and tips occurs, microcracks appear in the piezoelectric ceramic elements, which leads to their rapid destruction.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности пьезогенера30 тора.The aim of the invention is to increase the reliability and durability of the piezoelectric generator30.

Поставленная цель достигается тем, что пьезокерамические элементы, прокладка и наконечники склеены или сварены между собой.This goal is achieved by the fact that the piezoceramic elements, gasket and tips are glued or welded together.

На чертеже изображен предлагаемый 5 пьезоэлектрический генератор, разрез.The drawing shows the proposed 5 piezoelectric generator, section.

Два пьезокерамических элемента 1 цилиндрической формы торцовыми поверхностями через прокладку 2 соединены механически последовательно, а электрически — ю параллельно. Другими торцовыми поверхностями пьезокерамические элементы 1 соединены с наконечниками 3. К прокладке 2 присоединяется изоляционный вывод 4 пьезогенератора. В качестве электроизоля- is ционного материала и защитного покрытия пьезоэлементов от воздействия окружающей среды служит корпус 5. Пьезокерамические элементы 1, прокладка 2 и наконечники 3 склеены или сварены между собой 20 по торцам.Two piezoceramic elements 1 of cylindrical shape with end surfaces through gasket 2 are connected mechanically in series, and electrically in parallel. The other end surfaces of the piezoceramic elements 1 are connected to the tips 3. An insulating terminal 4 of the piezoelectric generator is connected to the gasket 2. Housing 5 is used as an insulating material and a protective coating of piezoelectric elements from environmental influences. Piezoceramic elements 1, gasket 2 and tips 3 are glued or welded together 20 at the ends.

Пьезоэлектрический генератор работает следующим образом.The piezoelectric generator operates as follows.

При воздействии механического импульса на наконечники 3 пьезокерамические 25 элементы 1 деформируются, а на их обкладках генерируются электрические заряды, которые используются для образования искры и воспламенения горючих смесей.When a mechanical pulse acts on the tips 3, the 25 piezoceramic elements 1 are deformed, and electrical charges are generated on their plates, which are used to form a spark and ignite the combustible mixtures.

При неразъемном соединении отдельных 30 элементов пьезоэлектрического генератора исключается их перемещение относительно друг друга и тем самым механический износ их торцовых поверхностей. Плотное, без зазоров, соединение исключает возмож- 35 ность электроэрозионного износа. Вследст вие этого механические напряжения более равномерно распределяются по сечению пьезокерамических элементов, тем самым уменьшаются уравнительные токи, разогрев торцовых поверхностей пьезокерамики и повышается ее износостойкость. Технология изготовления отдельных элементов и всего пьезоэлектрического генератора упрощается, так как при получении неподвижного соединения, например, при помощи сварки не требуется изготавливать пьезокерамические элементы, прокладку и наконечники по прецизионной технологии. Монтаж монолитной детали в корпус естественно упрощается.With the integral connection of the individual 30 elements of the piezoelectric generator, their movement relative to each other and thereby mechanical wear of their end surfaces is excluded. Tight, without gaps, the connection eliminates the possibility of electrical discharge erosion. As a result of this, mechanical stresses are more evenly distributed over the cross section of piezoelectric ceramics, thereby equalizing currents are reduced, heating the end surfaces of piezoelectric ceramics, and its wear resistance increases. The manufacturing technology of individual elements and the entire piezoelectric generator is simplified, since when obtaining a fixed connection, for example, by welding, it is not necessary to produce piezoceramic elements, gaskets and lugs using precision technology. Mounting a monolithic part in a housing is naturally simplified.

Claims

Claim

A piezoelectric generator, mainly for an ignition system, containing piezoelectric elements placed in a dielectric housing, a gasket with a high-voltage output and tips installed between them, distinguished by the fact that, in order to increase reliability, the piezoceramic elements, gasket and tips are glued or welded together.