Principio e applicazione del trasformatore ceramico piezoelettrico

Principio del trasformatore ceramico piezoelettrico

Il trasformatore ceramico piezoelettrico è un nuovo tipo di dispositivo chip che realizza un ingresso a bassa tensione e un'uscita ad alta tensione attraverso la conversione dell'energia secondaria di energia elettrica --- energia meccanica --- energia elettrica. La sua struttura di base ha molte forme a seconda della forma, dell'elettrodo e della direzione di polarizzazione, tra cui il trasformatore piezoelettrico con struttura a foglio lungo è il più comunemente usato. Ha una struttura semplice, è facile da produrre e ha un elevato rapporto di incremento.

Rispetto al tradizionale trasformatore elettromagnetico, i materiali, la struttura del prodotto, la tecnologia di processo e il principio di funzionamento del trasformatore ceramico piezoelettrico sono diversi. I principali materiali utilizzati nei trasformatori elettromagnetici sono materiali magnetici e materiali conduttivi, che vengono utilizzati rispettivamente come nucleo e avvolgimento della struttura, e la forma di conversione dell'energia è elettrico-magnete-elettrico. I principali materiali utilizzati nei trasformatori ceramici piezoelettrici sono materiali ceramici piezoelettrici binari (PZT) come titanato di zirconato di piombo, materiali ceramici piezoelettrici ternari (PCM, PSM), ovvero aggiungere altri elementi e quattro sulla base di materiali ceramici piezoelettrici basati su elementi PZT (PMMN), ecc. Il prodotto è realizzato mediante sinterizzazione ad alta temperatura e polarizzazione ad alta pressione e la sua modalità di conversione dell'energia è elettromeccanica-elettrica. Si può vedere che l'energia la conversione del trasformatore elettromagnetico deve essere completata in uno spazio tridimensionale ortogonale in base alla sua forma strutturale e il trasformatore ceramico piezoelettrico può eseguire la conversione dell'energia su un piano. Pertanto, il trasformatore ceramico piezoelettrico è facile da progettare in una struttura di tipo chip.

Il principio di funzionamento del trasformatore ceramico piezoelettrico è quello di utilizzare le caratteristiche dell'effetto piezoelettrico positivo del materiale ceramico piezoelettrico e dell'effetto piezoelettrico inverso. Il cosiddetto effetto piezoelettrico positivo è che questo materiale PZT genera carica o tensione sotto l'azione (o deformazione) della forza, mentre l'effetto piezoelettrico inverso è che il materiale si deforma o vibra quando viene applicata una tensione. Il principio di funzionamento del trasformatore ceramico piezoelettrico consiste nell'utilizzare le caratteristiche dell'effetto piezoelettrico positivo e inverso del materiale ceramico piezoelettrico progettando le caratteristiche di orientamento dell'elettrodo e la direzione di polarizzazione del corpo ceramico piezoelettrico e utilizzando l'effetto piezoelettrico inverso per creare la fase con il terminale di ingresso. Il corpo in ceramica piezoelettrico collegato genera vibrazioni meccaniche sotto l'azione della tensione, quindi l'effetto piezoelettrico positivo fa sì che il corpo in ceramica piezoelettrico collegato al terminale di uscita generi una tensione. Quando l'impedenza del terminale di ingresso e del terminale di uscita non sono uguali, anche la tensione e la corrente su entrambe le estremità non sono uguali, realizzando così la funzione di modificare l'entità della tensione e della corrente tra il terminale di ingresso e il terminale di uscita.

Struttura del trasformatore ceramico piezoelettrico
Il trasformatore ceramico piezoelettrico utilizza materiali piezoelettrici, che utilizzano le caratteristiche di conversione elettromeccaniche e collabora con la parte vibrante del componente e il motore della parte di generazione di energia per eseguire la progettazione della polarizzazione. La tensione di ingresso mette il pezzo piezoelettrico in stato di risonanza, quindi l'effetto piezoelettrico positivo modificherà l'elevata deformazione convertita in tensione di uscita, in modo da ottenere l'effetto della trasformazione della tensione.