极化装置的制作方法

[0001]
本实用新型涉及压电陶瓷技术领域，特别涉及一种极化装置。


背景技术：

[0002]
压电陶瓷是一类具有压电特性的陶瓷材料，它能够实现机械能与电能之间的转换，被广泛应用于传感器或者超声电机等电子产品中。在超声电机中，压电陶瓷材料代替了许多铜线圈。超声电机利用压电陶瓷的逆电压效应和超声振动来获得其运动和力矩，因此压电陶瓷的性能直接影响了超声电机的性能。
[0003]
由于陶瓷是晶粒随机取向的多晶聚合体，因此陶瓷中的各个铁电晶粒的自发极化矢量也是混乱取向的。为了使陶瓷能表现出宏观的压电特性，需要先在陶瓷表面增加一层导电材料(一般采用银层)，使其可导电，然后将其置于强直电流电场下进行极化处理，以使原来混乱取向的各自发极化矢量沿电场方向择优取向。经过极化处理后的压电陶瓷，会保留一定的宏观剩余极化强度，从而使陶瓷具有一定的压电特质。
[0004]
超声电机中的压电陶瓷为了保证驱动需求，同一片压电陶瓷的同一面上需要有多个正负电极，而目前市场上的压电陶瓷的极化装置均是对每个待极化点进行单独极化，并没有可以同时极化同一面上的多个待极化点，使压电陶瓷在同一面上存在多个正负电极的陶瓷极化设备，若每个电极都单独极化效率会非常低下，并且容易对陶瓷造成损坏。同时以往采用的高压极化方式，电压高危险系数大，极化容易不充分，甚至导致压电陶瓷碎裂等。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于提供一种极化装置，能够同时极化压电陶瓷同一面上的多个待极化点形成压电陶瓷的多个正负电极，同时该极化装置可以有效降低极化电压，极化更充分并且更安全。
[0006]
为了实现上述目的以及其他相关目的，本实用新型提供了一种极化装置，包括：设置有加热部件的主体框架组件、导电底板以及极化组件，其中，所述导电底板位于所述主体框架组件的底部上，并用于放置压电陶瓷；所述极化组件包括极化探针以及探针固定机构，所述探针固定机构固定于所述主体框架组件的顶部下方，所述极化探针穿过所述探针固定机构，并与所述探针固定机构可滑动连接，所述极化探针包括多个正极性极化探针和多个负极性极化探针，且所述多个正极性极化探针依次串联连接，所述多个负极性极化探针依次串联连接，在所述压电陶瓷极化时，所述极化探针接触所述压电陶瓷，以通过所述压电陶瓷与所述导电底板电连接。
[0007]
可选的，在所述的极化装置中，所述极化装置还包括：第一电源和第二电源，所述导电底板分别与所述第一电源的正极和第二电源的负极电连接，所述多个正极性极化探针接入所述第二电源的正极，所述多个负极性极化探针接入所述第一电源的负极。
[0008]
可选的，在所述的极化装置中，所述加热部件设置于所述主体框架组件的底部，用于加热所述压电陶瓷。
[0009]
可选的，在所述的极化装置中，所述加热部件包括内设有温度传感器的加热装置。
[0010]
可选的，在所述的极化装置中，所述加热装置为电加热装置。
[0011]
可选的，在所述的极化装置中，所述探针固定机构包括：导向柱、探针压块轴套、上探针限位块和下探针限位块，其中所述导向柱的一端固定于所述主体框架组件的顶部下方，另一端穿过所述探针压块轴套，且所述探针压块轴套固定于所述上探针限位块和下探针限位块之间。
[0012]
可选的，在所述的极化装置中，所述上探针限位块和下探针限位块上具有根据所述压电陶瓷电极分布的小孔结构，以供所述极化探针穿过，所述极化探针与所述上探针限位块和下探针限位块可滑动连接。
[0013]
可选的，在所述的极化装置中，所述极化探针上具有圆台，且所述圆台位于所述上探针限位块和下探针限位块之间。
[0014]
可选的，在所述的极化装置中，所述探针固定机构还包括限位块紧固组件，所述限位块紧固组件包括中轴和位于所述中轴两端的圆形结构，所述中轴穿过所述上探针限位块和下探针限位块，所述两圆形结构分别紧贴于所述上探针限位块的上方和下探针限位块的下方。
[0015]
可选的，在所述的极化装置中，所述探针固定机构还包括拔块，所述拔块上具有两突出轴，且所述突出轴穿过所述探针压块轴套。
[0016]
可选的，在所述的极化装置中，所述拔块还包括伸缩块，在所述拔块被抬起时，所述伸缩块被拉出，并固定于所述主体框架组件的顶部上方。
[0017]
可选的，在所述的极化装置中，所述压电陶瓷在同一面上具有多个待极化点，且所述多个待极化点同时被极化形成压电陶瓷的多个正负电极。
[0018]
综上所述，本实用新型提供了一种极化装置，包括：设置有加热部件的主体框架组件、导电底板以及极化组件，其中，所述极化组件包括极化探针以及探针固定机构，所述极化探针包括多个正极性极化探针和多个负极性极化探针，且所述多个正极性极化探针依次串联连接，所述多个负极性极化探针依次串联连接。即本实用新型提供的极化装置可以实现压电陶瓷的高温空气极化，而且由于正极性极化探针和负极性极化探针分别串联，且与所述导电底板之间形成两个回路，使得所述压电陶瓷在同一面上的多个待极化点可以同时被极化形成压电陶瓷的多个正负电极。
附图说明
[0019]
图1是本实用新型一实施例的极化装置的结构示意图；
[0020]
图2是本实用新型一实施例的极化装置的结构后视图；
[0021]
图3是本实用新型一实施例的极化装置的结构侧视图；
[0022]
图4是本实用新型一实施例的极化装置的结构俯视图；
[0023]
图5是本实用新型一实施例的压电陶瓷俯视图；
[0024]
图6是本实用新型一实施例的导电底板连线状态的主视图；
[0025]
图7是本实用新型一实施例的极化探针连线状态的俯视图；
[0026]
图1～图7中：
[0027]
10-导电底板，20-极化探针，301-导向柱，302-探针压块轴套，303-上探针限位块，
304-下探针限位块，305-限位块紧固组件，306-拔块，401-第一底座，402-加热部件，4021-温度传感器，4022-圆形接线端，403-第二底座，404-顶盖，405-立柱。
具体实施方式
[0028]
以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的极化装置作进一步详细说明。根据下面说明，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
[0029]
在本实用新型中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
[0030]
此外，术语“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0031]
为了实现同一片压电陶瓷的同一面上具有多个正负电极，目前市场上的压电陶瓷的极化装置均是对每个待极化点进行单独极化，并没有可以同时极化同一面上存在的多个待极化点的陶瓷极化设备，若每个待极化点都单独极化效率会非常低下，并且容易对陶瓷造成损坏。同时以往采用的高压极化方式，电压高危险系数大，极化容易不充分，甚至导致压电陶瓷碎裂等，当采用高温空气极化时，可以有效降低极化电压，极化更充分并且更安全。
[0032]
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种极化装置，参阅图1至图4，所述极化装置包括：主体框架组件、导电底板10、第一电源(图中未示出)、第二电源(图中未示出)以及极化组件。所述导电底板10位于所述主体框架组件的底部上，并用于放置压电陶瓷(图中未示出)，所述导电底板10分别与所述第一电源的正极和第二电源的负极电连接；所述极化组件包括极化探针20以及探针固定机构，所述探针固定机构固定于所述主体框架组件的顶部下方，所述极化探针20穿过所述探针固定机构，并与所述探针固定机构可滑动连接，所述极化探针20包括多个正极性极化探针和多个负极性极化探针，且所述多个正极性极化探针依次串联连接并接入所述第二电源的正极，所述多个负极性极化探针依次串联连接并接入所述第一电源的负极，在所述压电陶瓷极化时，所述极化探针20接触所述压电陶瓷，以通过所述压电陶瓷与所述导电底板10电连接。
[0033]
所述主体框架组件包括第一底座401、加热部件402、第二底座403、顶盖404以及立柱405。所述立柱405的底端固定在所述第一底座401上，其顶端固定在所述顶盖404上，用于支撑所述顶盖404，因此，所述立柱405的材料优选为硬度良好的材料，例如普通金属材料。所述立柱405的数量取决于所述第一底座401和顶盖404的形状，例如图1中，所述第一底座401和顶盖404为矩形，所述立柱405的数量优选为4根。进一步的，所述立柱405位于所述第一底座401和顶盖405的拐角处。
[0034]
所述加热部件402优选为后侧内部含有温度传感器的加热装置，进一步优选为电加热装置。例如，参阅图2，所述加热部件402上具有温度传感器4021，其深入加热部件内部，所述加热部件402上还具有两个圆形接线端4022，所述两个圆形接线端4022分别连接220v火线和零线，用于给所述加热部件供电。往常采用的高压极化方式，电压高危险系数大，极化容易不充分，甚至导致压电陶瓷碎裂等，而在本实施例中通过所述加热部件402可以加热至400℃，使极化在高温环境下进行，有效降低极化电压，极化更充分并且更安全。在所述第一底座401上具有第一凹槽，所述加热部件402放置在所述第一凹槽中，优选的，所述加热部件402嵌入所述第一凹槽中，即所述第一凹槽可以对所述加热部件402进行限位。现有技术的加热方式均是针对整个环境进行加热，而本实施例中的加热装置只需对所述压电陶瓷进行加热，以使所述压电陶瓷达到所需温度，而对其他部件没有严格的温度要求，因此，温度控制更精准和快捷，对所述极化装置的保温需求相对更小。
[0035]
在所述加热部件402上具有第二凹槽，所述第二底座403放置在所述第二凹槽中，优选的，所述第二底座403嵌入所述第二凹槽中，即所述第二凹槽可以对所述第二底座403进行限位。所述第二底座403优选为陶瓷材料，其具有良好的导热性和绝缘性，因此可以用做绝缘底座，同时可以有效地传导热量。
[0036]
所述导电底板10放置在所述第二底座403上，优选的，所述第二底座403上具有第三凹槽，所述导电底板10嵌入所述第三凹槽中，且所述第三凹槽的深度大于所述导电底板10的高度，用于对放置在所述导电底板10的压电陶瓷进行限位，使得所述压电陶瓷只可以旋转。参阅图5，将所述压电陶瓷正面朝上放置在所述导电底板10上，此时所述压电陶瓷的背面与所述导电底板10直接接触。而所述压电陶瓷通过旋转，使所述压电陶瓷的待极化点与所述极化探针对准。即所述压电陶瓷放置简便、且有定位。
[0037]
参阅图6，所述导电底板10可以为金属板，由于铜的导电性好，电阻率小且价格便宜，因此所述导电底板10进一步优选为铜片。所述导电底板10为具有两个连接头的圆环形，所述导电底板10的两个连接头分别与所述第一电源的正极(作为导电底板10的正极)和所述第二电源的负极(作为导电底板10的负极)电连接，所述两个连接头通过两根导电线与所述电源连接，而所述导线可以通过直接缠绕的方法分别与所述连接头和电源连接，也可以通过螺丝拧紧的方式连接，优选的，采用螺丝拧紧的方式连接，使得所述导电线与所述连接头和电源的连接不容易松动。
[0038]
继续参阅图1至图4，所述探针固定机构包括：导向柱301、探针压块轴套302、上探针限位块303和下探针限位块304。所述顶盖404向下固定四根所述导向柱301，且所述导向柱301远离所述顶盖404的一端具有凸起结构。所述探针压块轴套302的数量与所述导向柱301相同，且每一个所述探针压块轴套302的一端上具有一个孔结构，供所述导向柱301穿过，即所述每根导向柱301远离所述顶盖404的一端穿过所述探针压块轴套302，并通过所述导向柱301上的凸起结构进行限位。所述探针压块轴套302和所述顶盖404之间还具有第一弹簧，使得整个极化装置具有向下的压力。且所述第一弹簧与所述探针压块轴套302以及所述顶盖404连接或者不连接均可。
[0039]
所述探针压块轴套302的另一端被所述上探针限位块303和下探针限位块304上下夹紧。所述上探针限位块303和下探针限位块304优选为陶瓷材料，可以在耐高温的同时起到绝缘的作用。所述上探针限位块303所对应的顶盖404位置挖空，即所述顶盖404为中空结
构，中间无顶盖的面积大于等于所述上探针限位块303的面积，且无顶盖的位置包括所述上探针限位块303在顶盖上对应的位置，以保证所述极化探针20被抬起时不会受到顶盖404的影响。所述探针固定机构还包括限位块紧固组件305，所述限位块紧固组件305包括中轴和位于所述中轴两端的圆形结构。所述中轴穿过所述上探针限位块303和下探针限位块304，且所述中轴不能影响所述极化探针的布置，优选的，所述中轴从所述上探针限位块303和下探针限位块304的中间穿过。所述两圆形结构分别紧贴于所述上探针限位块303的上方和下探针限位块304的下方，用于固定所述上探针限位块303和下探针限位块304。
[0040]
所述上探针限位块303和下探针限位块304上具有根据所述压电陶瓷电极分布的小孔结构，以供所述极化探针20穿过，且所述极化探针20与所述上探针限位块303和下探针限位块304为可滑动连接。所述可滑动连接为所述极化探针20在不受力的情况下不会发生相对于所述上探针限位块303和下探针限位块304的移动；在受力的情况下，可以相对于所述上探针限位块303和下探针限位块304上下移动。在本实施例中，可以通过所述上探针限位块303和下探针限位块304小孔结构的大小实现与所述极化探针20的可滑动连接。每个所述极化探针20上端具有一圆台，且所述圆台位于所述上探针限位块303和下探针限位块304之间，即所述圆台的下端被所述下探针限位块304限位。
[0041]
所述探针固定机构还包括第二弹簧，且所述第二弹簧位于所述上探针限位块303和所述圆台之间，使得每个所述极化探针20具有向下的压力，在极化过程中可以使得所述极化探针20与所述压电陶瓷完全接触。所述第二弹簧与所述上探针限位块303和所述圆台相连或者不相连均可。由于所述极化探针20与所述探针固定机构之间有弹簧，所述探针固定机构与所述主体框架组件之间也有弹簧，使所述压电陶瓷在极化过程中，所述极化探针与所述压电陶瓷可以完全接触并且保证压电陶瓷固定，充分极化。
[0042]
所述极化探针20包括多个正极性极化探针和负极性极化探针，且所述正极性探针为与所述电源正极电连接的极化探针，所述负极性极化探针为与所述电源负极电连接的极化探针。所述正极性极化探针和负极性极化探针的分布与所述压电陶瓷的正负电极分布相匹配。
[0043]
参阅图7，所述多个正极性极化探针依次串联连接并接入所述第二电源的正极，所述多个负极性极化探针依次串联连接并接入所述第一电源的负极。即多个所述正极性极化探针之间通过导电线串联起来，然后与所述第二电源的正极电连接，因此，所述正极性极化探针与所述导电底板10的负极同连第二电源，形成一个回路。所述多个负极性极化探针之间通过导电线串联起来，然后与所述第一电源的负极电连接，因此，所述负极性极化探针与所述导电底板10的正极同连第一电源，形成另一个回路。因此，当两个电源同时开启时，可以实现压电陶瓷的每一个待极化点同时被极化。即可以解决不能同时极化多个待极化点，使得压电陶瓷在同一面上存在多个正负电极的问题，而且极化稳定，非常安全高效。
[0044]
所述探针固定机构还包括拔块306，所述拔块306上具有两突出轴，且所述突出轴穿过所述探针压块轴套302。当进行极化时，抬起所述拔块306，所述探针压块轴套302会受到向上的力，带动所述上探针限位块303和下探针限位块304向上运动，所述极化探针20也被抬起，所述极化探针20与所述导电底板10之间的距离增大，以供所述压电陶瓷放置在所述到导电底板10上。
[0045]
所述拔块306还可以包括伸缩块，在所述拔块306被抬起时，所述伸缩块被拉出，并
固定于所述顶盖404上方，以使被抬起的拔块306被固定住，方便压电陶瓷的放置。
[0046]
当进行极化时，通过抬起所述拔块306来抬起所述极化探针20；然后将压电陶瓷放置在所述导电底板10上，并由所述第二底座403限位，所述压电陶瓷根据所述极化探针20分布旋转至正确位置；下一步，通过放下拔块306来放下所述极化探针20，由于所述极化探针20与极化探针固定块之间有弹簧，所述探针固定块与顶盖404之间也有弹簧，因此在极化过程中，极化探针与压电陶瓷可以完全接触并且保证压电陶瓷的固定，由此从第二电源的正极依次经串联的正极性极化探针、压电陶瓷、导电底板10到第二电源负极，形成一个电源回路，相似的，从第一电源的正极依次经导电底板10、压电陶瓷、串联的负极性极化探针到第一电源负极，形成另一个电源回路；再下一步，将整个装置放入密闭环境中，以确保极化温度的稳定，还可以通入氮气来防止所述极化探针20和所述导电底板10经过长时间高温被氧化；最后，将两个电源同时开启，保证压电陶瓷的每一个待极化点同时被极化。当极化温度达到400℃时，原本需要高压1500v甚至2000v才能完成极化，现在只需要600v即可完成极化。采用高温极化方式安全可靠，极化更完全，压电陶瓷性能更好，同时操作更简便，针对较薄的压电陶瓷，也更不易因为高压而发生碎裂。
[0047]
综上所述，本实用新型提供的极化装置，通过所述导电底板分别与所述第一电源的正极和第二电源的负极电连接，所述多个正极性极化探针依次串联连接并接入所述第二电源的正极，所述多个负极性极化探针依次串联连接并接入所述第一电源的负极，即串联之后的正极性极化探针与导电底板之间形成一个回路，负极性极化探针与所述导电底板之间形成另一个回路，当两个电源同时开启时，所述压电陶瓷的多个待极化点同时被极化形成压电陶瓷的多个正负电极，即使得所述压电陶瓷在同一面上存在多个正负电极。因此，可以通过一次极化，使压电陶瓷同一面上存在多个正负极，提高了极化效率，而且操作方便，合格率高。且本实用新型通过底部的加热部件可以加热至高温环境，使极化在高温环境下进行，有效降低极化电压，极化更充分并且更安全。
[0048]
综上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本实用新型的技术范畴。