أنواع المحولات الخزفية الكهرضغطية (1)

حالة البحث النظري والتطبيقي تمت مناقشة محول الطاقة القرصي الخزفي الانضغاطي والتعليق عليه بشكل شامل، كما يتم تحليل المشكلات الحالية. محول السيراميك الكهرضغطي هو نوع جديد من الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة. إنها تتميز بمزايا البنية والعملية البسيطة، الحجم الصغير، الوزن الخفيف، عدم وجود ضوضاء كهرومغناطيسية، عدم وجود لف كهرومغناطيسي، غير قابلة للاحتراق، السلامة الجيدة وتكلفة الإنتاج على نطاق واسع يمكن تقليلها بشكل كبير. يستخدم على نطاق واسع في أنبوب الكاثود البارد، وأنبوب مصباح النيون، وأنبوب الليزر وأنبوب الأشعة السينية، والرش الكهروستاتيكي عالي الجهد، والتدفق الكهروستاتيكي عالي الجهد وأنبوب عرض الرادار في الكريستال السائل. في الوقت الحاضر، الطريقة التقليدية لزيادة أو تقليل الجهد المتردد هي استخدام المحولات الكهرومغناطيسية. يتكون بشكل أساسي من قلب حديدي وملفات حول قلب الحديد. تحقق الملفات الثانوية اقترانًا كهرومغناطيسيًا من خلال النوى المغناطيسية. في بعض التطبيقات الإلكترونية عالية الطاقة، تكون المحولات الكهرومغناطيسية الكبيرة فعالة جدًا. ولكن مع تطور العلوم والتكنولوجيا وتصغير الأجهزة الإلكترونية، أصبحت العديد من التطبيقات في الصناعة الإلكترونية تحتاج إلى مكونات عالية الكفاءة ذات حجم صغير، وذلك للمحولات الصغيرة وعالية الكفاءة. ومع ذلك، نظرًا للأسباب الكامنة فيه (مثل فقدان الموصلات بسبب تأثير الجلد، وفقدان توصيل الأسلاك الرفيعة وفقدان استرخاء المواد المغناطيسية الذي يتزايد بسرعة مع انخفاض حجم المحول)، فمن الصعب على المحولات الكهرومغناطيسية الحالية تحقيق كفاءة عالية وتصغير حجمها. في الوقت الحاضر، أصبحت المحولات الكهرومغناطيسية دوائر. يعد وجود أكبر جهاز إلكتروني على متن الطائرة أحد أكبر العوائق أمام تصغير الأجهزة الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك، فإن التسرب المغناطيسي المتأصل والإشعاع الكهرومغناطيسي للمحولات الكهرومغناطيسية سوف يلوث البيئة، وهو أمر لا يفضي إلى التطبيق الصناعي. من أجل التغلب على هذه المشكلة وتحقيق تصغير حجم الأجهزة الإلكترونية، تم اقتراح محول سيراميك كهرضغطية. يتكون المحول الخزفي الكهرضغطي بشكل أساسي من اثنين من الرنانات الخزفية الكهرضغطية (أو محولات الطاقة الخزفية الكهرضغطية ومشغلات السيراميك الكهرضغطية) التي تقترن أجزائها الميكانيكية ويتم عزل أجزاء الدائرة عن بعضها البعض. إنه نوع جديد من محول الجهد أو التيار. مبدأ عملها يختلف عن المحولات الكهرومغناطيسية التقليدية. في المحولات الخزفية، لا يتم تحقيق الاقتران بين الابتدائي والثانوي من خلال التأثير الكهرومغناطيسي التقليدي، ولكن من خلال الاقتران الميكانيكي والتأثير الكهرضغطي للمواد الكهرضغطية.

يرتبط تطوير المحولات الخزفية الكهرضغطية ارتباطًا وثيقًا بتطور
مواد الكريستال السيراميك بيزو . في المرحلة المبكرة من تطوير محولات السيراميك الكهرضغطية، نظرًا لأن تكنولوجيا البحث والإنتاج لمواد السيراميك الكهرضغطية ليست متقدمة بما فيه الكفاية، فقد تأثر أدائها أيضًا بشكل كبير. تكنولوجيا تصنيع السيراميك الكهرضغطي هي في المرحلة الأولية، وأداء المواد ضعيف. ثانيًا، يعتمد مبدأ عمل محول السيراميك الكهرضغطي على التأثير الكهرضغطي واقتران الاهتزاز الميكانيكي للأجهزة الخزفية الكهرضغطية. من أجل تحقيق جهد أكبر وكسب تيار أكبر لمحول السيراميك الكهرضغطي، يجب أن يكون محول السيراميك الكهرضغطي في حالة رنين ميكانيكي، ولكن في ذلك الوقت، يكون في حالة رنين ميكانيكي. إن نظرية البحث الخاصة بوضع الاهتزاز للرنان الخزفي الكهرضغطي لم تنضج بعد. ثالثًا، لا يزال البحث عن دائرة القيادة لمحول السيراميك الكهرضغطي في المرحلة الأولية. العديد من المشاكل (مثل تتبع التردد واستقرار جهد الخرج لمحول السيراميك الكهرضغطي) لم يتم حلها بشكل مثالي في ذلك الوقت، مما أدى إلى ظهور محول سيراميك كهرضغطية. عدم استقرار الطاقة وتطبيقاتها محدودة. يعتمد تصنيف محولات السيراميك الكهرضغطية بشكل أساسي على طريقة عمل محولات السيراميك الكهرضغطية. في الوقت الحاضر، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من محولات السيراميك الكهرضغطية، وهي محولات السيراميك الكهرضغطية ذات وضع الاهتزاز التلسكوبي الطولي (المعروف أيضًا باسم محولات السيراميك الكهرضغطية من نوع Rosen)، ومحولات السيراميك الكهرضغطية ذات وضع الاهتزاز التلسكوبي السميك والاتجاه الشعاعي. وضع الاهتزاز محول السيراميك الكهرضغطية.

محول سيراميك كهرضغطية من نوع روزن

 محول سيراميك كهرضغطية من النوع روزن، وضع اهتزاز تلسكوبي طولي يتكون محول سيراميك كهرضغطية من شريط رفيع من السيراميك الكهرضغطي الذي يولد وضع الاهتزاز العرضي وشريط رقيق من السيراميك الكهرضغطي الذي يولد وضع الاهتزاز الطولي. عندما تتم إضافة جهد متناوب بتردد ونطاق معين إلى الطرف الأساسي لمحول سيراميك كهرضغطية، بسبب التأثير الكهرضغطي العكسي لمادة السيراميك الكهروضغطية، سيحدث اهتزاز تمديد الطول عند طرف الإدخال للمادة الخزفية الكهروضغطية، أي الشريط الرفيع من السيراميك الكهروضغطي مع استقطاب السمك. اتجاه الاهتزاز عمودي على اتجاه الاستقطاب وينتمي إلى اهتزاز التأثير العرضي. عندما يقترب التردد من تردد الرنين للمذبذب، تكون سعة الإزاحة هي الأكبر. سيتم نقل الاهتزاز الأولي للمحول إلى الثانوي للمحول. بمساعدة التأثير الكهرضغطي الإيجابي للمادة الخزفية الكهرضغطية، سيتم توليد جهد متناوب عند طرفي المحول. يعتمد حجم الجهد المتردد على الحجم الهندسي ونمط الاهتزاز لكل جزء من المحول الكهرضغطي. بالإضافة إلى ذلك، يمكن ملاحظة أنه في جزء الإخراج الثانوي لمحول السيراميك الكهرضغطي من نوع Rosen، يكون اتجاه الاستقطاب للمذبذب الكهرضغطي متسقًا مع اتجاه اهتزازه، لذلك فهو وضع اهتزاز طولي، أي وضع اهتزاز الصلابة. بشكل عام، الطول الطولي لمحول السيراميك الكهرضغطي من نوع Rosen أطول بكثير من المحول الخزفي الكهرضغطي من نوع Rosen. إن جهد الخرج للمحول الكهرضغطي من نوع Rosen أكبر بكثير من جهد الدخل بسبب كسب الجهد العالي المتأصل. غالبًا ما يُطلق على المحول الكهرضغطي من نوع Rosen اسم المحول الكهرضغطي عالي الجهد. بالإضافة إلى ذلك، ينتمي محول السيراميك الكهرضغطي من نوع Rosen إلى محولات من النوع عالي المقاومة. أحد تطبيقات محول السيراميك الكهرضغطي من نوع Rosen هو تشغيل مصابيح الجهد العالي، مثل مصابيح الفلورسنت ذات الكاثود البارد لشاشات الكريستال السائل، ومحول السيراميك الكهرضغطي في وضع الاهتزاز.