Tipi di trasformatori ceramici piezoelettrici (1)

La ricerca teorica e lo stato applicativo di i trasduttori piezoelettrici a disco ceramico vengono discussi e commentati in modo esauriente e vengono analizzati i problemi esistenti. Il trasformatore ceramico piezoelettrico è un nuovo tipo di dispositivo elettronico a stato solido. Presenta i vantaggi di struttura e processo semplici, dimensioni ridotte, peso leggero, nessun rumore elettromagnetico, nessun avvolgimento elettromagnetico, non combustibile, buona integrità e costi di produzione su larga scala possono essere notevolmente ridotti. È ampiamente utilizzato nel tubo a catodo freddo, nel tubo della lampada al neon, nel tubo laser e nel tubo a raggi X, nella spruzzatura elettrostatica ad alta tensione, nel floccaggio elettrostatico ad alta tensione e nel tubo del display radar a cristalli liquidi. Al momento, il modo tradizionale per aumentare o diminuire la tensione alternata è utilizzare un trasformatore elettromagnetico. È costituito principalmente da nucleo di ferro e bobine attorno al nucleo di ferro. Le bobine secondarie raggiungono l'accoppiamento elettromagnetico attraverso nuclei magnetici. In alcune applicazioni elettroniche di potenza e ad alta potenza, i grandi trasformatori elettromagnetici sono molto efficaci. Tuttavia, con lo sviluppo della scienza e della tecnologia e la miniaturizzazione dei dispositivi elettronici, molte applicazioni nell'industria elettronica necessitano di componenti ad alta efficienza di piccole dimensioni, quindi trasformatori piccoli e ad alta efficienza. Tuttavia, a causa delle sue ragioni intrinseche (come la perdita per effetto pelle dei conduttori, la perdita di conduzione di fili sottili e la perdita di rilassamento dei materiali magnetici aumentano rapidamente con la diminuzione delle dimensioni del trasformatore), è difficile per i trasformatori elettromagnetici esistenti raggiungere un'elevata efficienza e miniaturizzazione. Attualmente i trasformatori elettromagnetici sono diventati circuiti. Il dispositivo elettronico più grande a bordo è uno dei maggiori ostacoli alla miniaturizzazione dei dispositivi elettronici. Inoltre, la dispersione magnetica intrinseca e la radiazione elettromagnetica del trasformatore elettromagnetico inquineranno l'ambiente, il che non è favorevole all'applicazione industriale. Per superare questo problema e realizzare la miniaturizzazione dei dispositivi elettronici, viene proposto un trasformatore ceramico piezoelettrico. Il trasformatore ceramico piezoelettrico è composto fondamentalmente da due risonatori ceramici piezoelettrici (o trasduttori ceramici piezoelettrici e attuatori ceramici piezoelettrici) le cui parti meccaniche sono accoppiate e le parti circuitali sono isolate tra loro. È un nuovo tipo di convertitore di tensione o corrente. Il suo principio di funzionamento è diverso da quello dei tradizionali trasformatori elettromagnetici. Nel trasformatore ceramico, l'accoppiamento tra primario e secondario non è realizzato mediante il tradizionale effetto elettromagnetico, ma mediante accoppiamento meccanico ed effetto piezoelettrico del materiale piezoelettrico.

Lo sviluppo del trasformatore ceramico piezoelettrico è strettamente correlato allo sviluppo di
materiali in cristallo ceramico piezoelettrico . Nella fase iniziale dello sviluppo del trasformatore ceramico piezoelettrico, poiché la tecnologia di ricerca e produzione dei materiali ceramici piezoelettrici non è sufficientemente avanzata, anche le sue prestazioni sono state notevolmente influenzate. La tecnologia di produzione della ceramica piezoelettrica è nella fase primaria e le prestazioni del materiale sono scarse. In secondo luogo, il principio di funzionamento del trasformatore ceramico piezoelettrico si basa sull'effetto piezoelettrico e sull'accoppiamento delle vibrazioni meccaniche dei dispositivi ceramici piezoelettrici. Per ottenere una tensione e un guadagno di corrente maggiori del trasformatore ceramico piezoelettrico, il trasformatore ceramico piezoelettrico dovrebbe essere nello stato di risonanza meccanica, ma in quel momento è nello stato di risonanza meccanica. La teoria della ricerca sulla modalità di vibrazione del risonatore ceramico piezoelettrico non è ancora matura. In terzo luogo, la ricerca del circuito di pilotaggio del trasformatore ceramico piezoelettrico è ancora nella fase iniziale. Molti problemi (come il monitoraggio della frequenza e la stabilità della tensione di uscita del trasformatore ceramico piezoelettrico) non furono risolti perfettamente in quel momento, il che portò alla realizzazione del trasformatore ceramico piezoelettrico. L'instabilità dell'energia e la sua applicazione sono limitate. La classificazione dei trasformatori ceramici piezoelettrici si basa principalmente sulla modalità di funzionamento dei trasformatori ceramici piezoelettrici. Attualmente, esistono tre tipi principali di trasformatori ceramici piezoelettrici, vale a dire trasformatori ceramici piezoelettrici con modalità di vibrazione telescopica a lunghezza (noti anche come trasformatori ceramici piezoelettrici di tipo Rosen), trasformatori ceramici piezoelettrici con modalità di vibrazione telescopica a spessore e direzione radiale. Trasformatore ceramico piezoelettrico in modalità vibrazione.

Trasformatore ceramico piezoelettrico tipo Rosen

 Trasformatore ceramico piezoelettrico tipo Rosen, modalità di vibrazione telescopica Il trasformatore ceramico piezoelettrico è composto da una striscia sottile in ceramica piezoelettrica che genera la modalità di vibrazione trasversale e una striscia sottile in ceramica piezoelettrica che genera la modalità di vibrazione longitudinale. Quando una tensione alternata di una frequenza e un certo intervallo viene aggiunta all'estremità primaria di un trasformatore ceramico piezoelettrico, a causa dell'effetto piezoelettrico inverso del materiale ceramico piezoelettrico, la vibrazione di allungamento della lunghezza si verificherà all'estremità di ingresso del materiale ceramico piezoelettrico, ovvero la striscia sottile della ceramica piezoelettrica con polarizzazione dello spessore. La direzione della vibrazione è perpendicolare alla direzione di polarizzazione e appartiene alla vibrazione ad effetto trasversale. Quando la frequenza si avvicina alla frequenza di risonanza dell'oscillatore, l'ampiezza dello spostamento è massima. La vibrazione primaria del trasformatore verrà trasmessa al secondario del trasformatore. Con l'aiuto dell'effetto piezoelettrico positivo del materiale ceramico piezoelettrico, verrà generata una tensione alternata su entrambe le estremità del trasformatore. L'entità della tensione alternata dipende dalla dimensione geometrica e dalla modalità di vibrazione di ciascuna parte del trasformatore piezoelettrico. Inoltre, si può vedere che nella parte di uscita secondaria del trasformatore ceramico piezoelettrico di tipo Rosen, la direzione di polarizzazione dell'oscillatore piezoelettrico è coerente con la sua direzione di vibrazione, quindi è una modalità di vibrazione longitudinale, ovvero una modalità di vibrazione di rigidità. Generalmente, la lunghezza longitudinale del trasformatore ceramico piezoelettrico di tipo Rosen è molto più lunga di quella del trasformatore ceramico piezoelettrico di tipo Rosen. La tensione di uscita del trasformatore piezoelettrico di tipo Rosen è molto maggiore della tensione di ingresso a causa del suo intrinseco guadagno di alta tensione. Il trasformatore piezoelettrico di tipo Rosen è spesso chiamato trasformatore piezoelettrico ad alta tensione. Inoltre, il trasformatore ceramico piezoelettrico di tipo Rosen appartiene al trasformatore di tipo ad alta resistenza. Una delle applicazioni del trasformatore ceramico piezoelettrico di tipo Rosen è quella di pilotare lampade ad alta tensione, come le lampade fluorescenti a catodo freddo per LCD, trasformatore ceramico piezoelettrico in modalità vibrazione.