专利名称：复合独石结构压电陶瓷变压器制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多个烧结体组合而成的复合独石化结构压电陶瓷变压器的制作方法，属于HOIF29/00类。
以往的压电陶瓷变压器是采用单一烧结体，在该瓷体上制备驱动端和发电端，由于压电陶瓷材料介电常数比较高，使压电变压器驱动端和发电端之间有较强的电耦合作用，造成高电压侧与低电压侧漏电流较大达不到绝缘要求；又由于单一个烧结体的压电变压器，瓷体制备是一次完成，使其不能任意调整驱动端和发电端之间的层数比，因而不能很精确地调整变压器变比。尤其是在单一烧结体瓷体上同时要制备多层驱动端和多层发电端和发电端、驱动端按设计要求采用不同材料制备，其制备方法相对于多层复合压电陶瓷变压器的独石结构来说，其工艺难度较大。
本发明的目的是针对上述之不足提供一种复合独石结构压电陶瓷变压器的制作方法，它既能克服单一烧结瓷体变压器的各种缺陷，又能减少制作工艺的难度，从而使压电陶瓷变压器及其制作方法有突出的改进。
本发明的目的是这样达到的一种复合独石化压电陶瓷变压器。依设计要求，先分别制备各驱动端、发电端及绝缘片，然后将经过本发明各工序制备后的压电陶瓷体被覆外电极，经极化后符合要求的驱动端、发电端及绝缘片，按结构设计要求进行工艺组装。其制作工艺步骤为(1)膜片制备将压电陶瓷粉体材料，加入占其重量10—30％的塑化剂，混合均匀后在成膜机上按设计要求，制作规定厚度膜片，成膜机可采用流延机、轧膜机、挤膜机或喷膜机；(2)被覆内电极将上述制成的膜片，经裁剪后在印制机械上用钯——银内电极浆料印制上内电极；(3)迭片成型将上述印制有内电极的膜片，按彼此相对的方向迭合，分别达到驱动端和发电端所需的层数，然后在压力机械上使其上下及四周各侧面承受均匀的压力，压制成所需坯体；(4)烘干将工序(3)成型好的坯料放入干燥箱内在温度80℃—120℃进行烘干6—48小时；(5)排胶将工序(4)烘干好的坯料放入窑炉(如箱式窑或隧道窑)进行低温、慢速升温，使塑化剂气化排出，所述低温是由100℃起到所述升温350℃止；(6)高温烧结将经工序(5)处理后的坯料，在工业窑炉中烧结，该材料为普通常压烧结，烧结温度为900℃—1100℃制成压电陶瓷瓷体；(7)被覆外电极及极化将经工序(6)烧结好的压电陶瓷体冷却到室温后，取出进行清理后被覆好外电极(如银、镍、铜或镓—铟电极)；置于120℃的硅油中以3000—4500伏/毫米电场强度进行极化20分钟，使瓷体内部电畴按电场方向排列；(8)检测与组装经工序(7)极化后的驱动端和发电端及事先制备好的绝缘片，按设计要求的参数，经检测合格后按如下顺序进行组装第一个驱动端、第一个绝缘片、第一个发电端、第二个绝缘片、第二驱动端、第三绝缘片、第二发电端……依次类推到第n个(n为自然数n≤10)驱动端、第2n－1个绝缘片、第n个发电端、2n个绝缘片、第n＋1个驱动端，构成一个复合结构压电陶瓷变压器，其第一个和最后一个驱动端的外表面分别与两片绝缘膜相连；上述输驱动端、发电端和绝缘片之间可用焊接或粘接或低温烧结。
本发明的优点是由于采用本发明复合独石压电陶瓷变压器制作方法所制作的产品，它克服了单一烧结体的压电陶瓷变压器的驱动端与发电端之间有较强的电耦合作用，造成高电压侧与低电压侧漏电流较大绝缘性能较差的缺点，也克服了不能很精确地调整变压器变比的缺点；尤其是在单一烧结瓷体上，同时要制备多层驱动端和多层发电端，这与本发明单独制备驱动端和发电端，从工艺上看前者难度远比本发明大得多。用本发明复合独石结构压电陶瓷变压器制作方法所制成的产品，达到了多层迭片烧结后就象单独一块瓷体一样的复合独石化瓷体，用此方法制成的压电陶瓷变压器，具有制作工艺简单、制作精度高、实现了微型化、电压变比低，尤其是驱动端、发电端可用不同压电材料制备，对现有压电陶瓷变压器来说是一种突出的改进。
下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。
图1是本发明工艺流程图。
图2是本发明制作的产品，复合独石结构压电陶瓷变压器结构断面示意图。
如图1所示，本发明复合独石结构压电陶瓷变压器的制作方法的工艺步骤如下(1)膜片成型1将压电陶瓷粉体材料加入占其重量25％的塑化剂，混合均匀后在成膜机上制成厚度为0.05—3.00毫米的膜片。在某一设计要求下驱动端的最佳参数厚度为0.52毫米，层数为3层；发电端的最佳参数厚度为0.35毫米，层数为9层；(2)被覆内电极2将上述膜片按设计要求裁剪成圆形也可为正多边形及正方形在印刷机械上用钯—银内电极浆料印刷上内电极；(3)迭片成型3将被覆好内电极的膜片，按彼此相对方向迭合，达到设计所要求的层数，然后在等静压机上使其上下及四周各侧面承受均匀压力而成型；(4)烘干4将上述成型好的坯料放入干燥箱内，在温度100℃下烘干24小时；(5)排胶5将上述烘干好的坯料放入箱式窑炉中从低温100℃升温到350℃使塑化剂气化。
(6)高温烧结6将上述坯料放入工业窑炉内烧结，驱动端与发电端分别在1000℃和1080℃烧制成独石化压电陶瓷瓷体；(7)被覆外电极及极化7将上述烧结好的压电陶瓷瓷体冷却至室温，被覆好铜外电极；置于120℃硅油中以4500伏/毫米电场强度极化20分钟，使瓷体电畴按电场方向排列；(8)检测与组装8将上述极化后经检测合格的压电陶瓷片按图2所示的顺序进行组合装配。按n＝1进行组合，制成复合结构压电陶瓷变压器主要性能输入电压Vi.rms70伏输出电压Vo.rms17伏输出电流Io.rms1.5安培输出功率W 25.5瓦转换效率η ＞90％绝缘电阻R/100v＞1010欧姆绝缘电压VB.rms ＞3750伏1分钟如图2所示，驱动端以1a、1b、1c…1n、1n＋1表示；发电端以3a、3b…3n表示；绝缘片以2a、2b、2c、2d、2e…22n－1、22n表示；绝缘膜以4a、4b表示。
权利要求
1.一种复合独石结构压电陶瓷变压器的制作方法，其特征是其制作工艺步骤如下①膜片制备(1)将压电陶瓷粉体，加入占其重量10—30％的塑化剂，混合均匀后在成膜机(可用流延机、轧膜机、挤膜机、喷膜机其中的一种)上按技术要求，制作规定厚度的膜片；②被覆内电极(2)将上述制成的膜片，经裁剪后在印制机械上用钯——银内电极浆料印制上内电极；③迭片成型(3)将上述印制有内电极的膜片，按彼此相对的方向迭合，分别达到驱动端和发电端所需的层数，然后在压力机械上使其上下及四周各侧面承受均匀的压力，压制成所需坯体；④烘干(4)将工序③成型好的坯料放入干燥箱内在温度80℃—120℃进行烘干6—48小时；⑤排胶(5)将工序④烘干好的坯料放入窑炉(如箱式窑或隧道窑)进行低温、慢速升温，使塑化剂气化排出，所述低温是由100℃起到所述升温350℃止；⑥高温烧结(6)将经工序⑤处理后的坯料，在工业窑炉中烧结，该材料为普通常压烧结，烧结温度为900℃—1150℃制成压电陶瓷资体；⑦被覆外电极及极化(7)将经工序⑥烧结好的压电陶瓷瓷体冷却到室温后，取出进行清理后被覆好外电极(如银、镍、铜或镓—铟电极)；置于120℃的硅油中以3000—4500伏/毫米电场强度进行极化20分钟，使瓷体内部电畴按电场方向排列；⑧检测与组装(8)经工序⑦极化后按设计要求的参数指标，经检测合格后，与制备好的绝缘片一起按以下次序进行组合装配第一个驱动端、第一个绝缘片、第一个发电端、第二个绝缘片、第二驱动端、第三绝缘片、第二发电端、第四绝缘片、第三个驱劝端……依次类推到第n个(n为自然，n≤10)驱动端、第2n－1个绝缘片、第n个发电端、2n个绝缘片、第n＋1个驱动端，构成一个复合结构压电陶瓷变压器，其第一个和最后一个驱动端的外表面分别与两片绝缘膜相连。上述驱动端、发电端和绝缘片之间可采用粘接、焊接或低温烧结。
全文摘要
一种复合独石结构压电陶瓷变压的制作方法，其工艺是膜片制备、被覆内电极、迭片成型、烘干、排胶、高温烧结及极化和检测与组合，从而具有制备工艺简单、制作精度高、能实现微型化、电压比低，又能方便的变换输入和输出级间关系和绝缘性能好的复合独石结构压电陶瓷变压器的优点。
文档编号H01F41/00GK1130293SQ9510795
公开日1996年9月4日 申请日期1995年8月4日 优先权日1995年8月4日
发明者邓维体, 李竑一 申请人:北京伟泰电子电器有限公司