自激式压电振子的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及自激式压电振子，包括金属片以及设置于金属片上的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片分为主电极和反馈极，所述反馈极和所述主电极面积比在1:6至1:9之间。采用了上述的方案，反馈极与主电极的面积比设计合理，有效提高了器件的寿命。
【专利说明】自激式压电振子
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及压电振子，具体涉及一种适用于压电有源蜂鸣器的自激式压电振子。
【背景技术】
[0002]压电有源蜂鸣器是一种内部自带“振荡源”，外部只需施加直流电就可以发生的电子元器件。随着电子技术的发展，压电蜂鸣器在汽车、消费电子、医疗等领域的应用日益广泛，且对其器件的电性能、体积、寿命等均提出更高的要求。以我公司BPT14型号为例，客户对器件的寿命要求从200小时提高至500小时，甚至有的要求达到1000小时，公司现有产品已无法满足，如何提高达到如此苛刻的寿命的要求，已经迫在眉睫。
[0003]自激式压电振子作为有源蜂鸣器的“心脏”，其性能直接决定了器件好坏。对不良器件进行检测分析，发现振子的反馈极电量异常，且丧失了压电性，反馈极退极化了，也即振子退极化了，振子失去了压电效应。
【发明内容】
[0004]针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，设计合理，能够大大提高器件寿命的自激式压电振子。
[0005]实现本实用新型的技术方案如下:
[0006]自激式压电振子，包括金属片以及设置于金属片上的压电陶瓷片，所述压电陶瓷片分为主电极和反馈极，所述反馈极和所述主电极面积比在1:6至1:9之间。
[0007]进一步地，所述压电陶瓷片为圆形，所述主电极由主半圆弧边、与主半圆弧边两端相切的两条等长主直边、大弧形边、连接主直边的另一端与大弧形边一端的两条等长对称同心的主弧形边包围形成，所述反馈极由反半圆弧边、与反半圆弧边两端相切的两条等长反直边、小弧形边、连接反直边的另一端与小弧形边一端的两条等长对称同心的反弧形边包围形成。
[0008]更进一步地，所述主半圆弧边、反半圆弧边与圆形压电陶瓷片共圆心。
[0009]采用了上述的方案，反馈极与主电极的面积比设计合理，有效提高了器件的寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图Ι-a为压电陶瓷片的主电极的结构示意图；
[0011]图Ι-b为压电陶瓷片的反馈极的结构示意图；
[0012]图2-a为反馈极和主电极面积比为1:5的压电陶瓷片的主电极的结构示意图；
[0013]图2_b为反馈极和主电极面积比为1:5的压电陶瓷片的反馈极的结构示意图；
[0014]图3-a为反馈极和主电极面积比为1:7的压电陶瓷片的主电极的结构示意图；
[0015]图3-b为反馈极和主电极面积比为1:7的压电陶瓷片的反馈极的结构示意图；
[0016]图4-a为反馈极和主电极面积比为1:9的压电陶瓷片的主电极的结构示意图；
[0017]图4-b为反馈极和主电极面积比为1:9的压电陶瓷片的反馈极的结构示意图；
[0018]图5为有源蜂鸣器的工作原理图；
[0019]图中，I为金属片，2为主电极，3为反馈极，4为主半圆弧边，5为主直边，6为大弧形边，7为主弧形边,8为反半圆弧边,9为反直边，10为小弧形边，11为反弧形边。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0021]自激式压电振子，包括金属片I以及设置于金属片上的压电陶瓷片，金属片与压电陶瓷片通过环氧胶粘结固化而成。所述压电陶瓷片表面设主电极2和反馈极3，主电极和反馈极与PCB板对应相连，构成有源蜂鸣器。参见图5，为有源蜂鸣器的工作原理图。当器件加上直流电时，振子主电极由于逆压电效应产生振动而使器件发声，同时振子反馈极由于正压电效应而产生电压信号，此信号激发三极管，导致外加直流电短路使器件发声停滞，此为一个工作周期，一个个反复循环周期使器件连续工作发出声响。这里振子与PCB构成了“自激”振荡源。振子反馈极退极化的原因是反馈极产生的电动势与主电极电压是反向的，反馈极产生的电压(电能)与面积呈正比。
[0022]参见图Ι-a和图Ι-b，所述压电陶瓷片为圆形，直径:0:为8.2mm。所述主电极由主半圆弧边4、与主半圆弧边两端相切的两条等长主直边5、大弧形边6、连接主直边的另一端与大弧形边一端的两条等长对称同心的主弧形边7包围形成，所述反馈极由反半圆弧边8、与反半圆弧边两端相切的两条等长反直边9、小弧形边10、连接反直边的另一端与小弧形边一端的两条等长对称同心的反弧形边11包围形成。所述主半圆弧边、反半圆弧边与圆形压电陶瓷片共圆心。
[0023]参见图2-a和图2-b，所述反馈极和所述主电极面积比为1:5。所述主半圆弧边的直径Dll为1.8mm,主直边Lll为1.88mm,主弧形边的圆心与主半圆弧边的圆心间距Qll为
4.36mm,主弧形边的所在圆的半径Rll为2.48mm。所述反半圆弧边的直径D12为1.1mm,反直边L12为2.23mm,反弧形边的圆心与反半圆弧边的圆心间距Q12为4.36mm,反弧形边的所在圆的半径R12为2.13mm。反馈极面积为8.26mm2,主电极面积为40.99mm2。
[0024]参见图3-a和图3-b，所述反馈极和所述主电极面积比为1:7。所述主半圆弧边的直径D21为1.4mm，主直边L21为2.2mm，主弧形边的圆心与主半圆弧边的圆心间距Q21为
4.47mm，主弧形边的所在圆的半径R21为2.27mm。所述反半圆弧边的直径D22为0.8mm，反直边L22为2.5mm,反弧形边的圆心与反半圆弧边的圆心间距Q22为4.47mm,反弧形边的所在圆的半径R22为1.97mm。反馈极面积为6.273mm2,主电极面积为43.35mm2。
[0025]参见图4-a和图4-b，所述反馈极和所述主电极面积比为1:9。所述主半圆弧边的直径D31为1.2mm，主直边L31为2.36mm，主弧形边的圆心与主半圆弧边的圆心间距Q31为
4.33mm,主弧形边的所在圆的半径R31为1.98mm。所述反半圆弧边的直径D32为0.6mm,反直边L32为2.66mm,反弧形边的圆心与反半圆弧边的圆心间距Q32为4.33mm,反弧形边的所在圆的半径R32为1.68mm。反馈极面积为4.958mm2,主电极面积为44.758mm2。
[0026]将上述三种不同的电极设计的器件进行寿命模拟实验。
[0027]实验条件:24V DC常温，500小时连续工作。
[0028]试验结果:反馈极与主电极面积比为1:5的器件，有90.5%失效；
[0029]反馈极与主电极面积比为1:7的器件，没有失效；
[0030]反馈极与主电极面积比为1:9的器件，没有失效。
[0031]通过试验得出，自激式振子主电极与反馈极的设计直接影响到器件的寿命可靠性。当反馈极与主电极面积比〈1:7时，器件的寿命可达到500小时而无失效。但是1:9的器件的升学性能不良率达到了 75%?78%，原因分析为反馈面积过小，产生的电能不足以驱动三极管而使整改器件无法工作。优选地，反馈极与主电极面积比为1:7。
[0032]合理设计反馈极与主电极的面积比，优选地，反馈极与主电极面积比设计为1:7，这样的面积比设计使得反馈极内部电畴取向一致，振子具有压电效应，有效提高了器件的寿命。
[0033]本实用新型并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本实用新型的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。
【权利要求】
1.自激式压电振子，包括金属片以及设置于金属片上的压电陶瓷片，其特征在于:所述压电陶瓷片分为主电极和反馈极，所述反馈极和所述主电极面积比在1:6至1:9之间。
2.根据权利要求1所述的自激式压电振子，其特征在于:所述压电陶瓷片为圆形，所述主电极由主半圆弧边、与主半圆弧边两端相切的两条等长主直边、大弧形边、连接主直边的另一端与大弧形边一端的两条等长对称同心的主弧形边包围形成，所述反馈极由反半圆弧边、与反半圆弧边两端相切的两条等长反直边、小弧形边、连接反直边的另一端与小弧形边一端的两条等长对称同心的反弧形边包围形成。
3.根据权利要求2所述的自激式压电振子，其特征在于:所述主半圆弧边、反半圆弧边与圆形压电陶瓷片共圆心。
【文档编号】H03H9/13GK204013433SQ201420420994
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年7月28日
【发明者】马国阳, 李红元, 吴逸飞 申请人:常州波速传感器有限公司