專(zhuān)利名稱(chēng)：多層壓電變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓電陶瓷變壓器，特別地，本發(fā)明涉及一種多層壓電陶瓷變壓器。
在如電視這種裝置的內(nèi)部電源電路中或在需要高壓的復(fù)印機(jī)的充電裝置中已采用纏繞式電磁變壓器產(chǎn)生高壓。這種電磁變壓器采取將導(dǎo)線纏繞到磁體制成的鐵心上面的形式。由于需要大量的導(dǎo)線匝數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)高的電壓比率，所以，雖然這種電磁變壓器是有效的，但與此同時(shí)其造型緊密且細(xì)小，因而很難生產(chǎn)制造。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)中提供了采用壓電效應(yīng)的壓電變壓器。與通常的電磁變壓器相比，這種壓電陶瓷變壓器有許多優(yōu)點(diǎn)。在變壓比相差不大的情況下，壓電變壓器的體積可做得比電磁變壓器的小。壓電變壓器可被制成不可燃的，而且它們不產(chǎn)生電磁感應(yīng)噪音。
在現(xiàn)有的壓電變壓器中使用的陶瓷體采用多種形式的外形，包括環(huán)形、平板形和類(lèi)似形狀。現(xiàn)有的壓電變壓器的一典型實(shí)施例如

圖1中所示。這種類(lèi)型的壓電變壓器通常被稱(chēng)之為“Rosen型”壓電變壓器。這種基本的“Rosen型”壓電變壓器在Rosen的美國(guó)專(zhuān)利US2830274中披露。在現(xiàn)有技術(shù)中許多這種基本裝置的變形也是眾所周知的。這種典型的“Rosen型”壓電變壓器包括一塊扁平陶瓷平板10，很明顯地，其長(zhǎng)度比寬度大，寬度大體上又比厚度大。如圖1中所示，壓電體10具有一些與其他部分被不同地極化的部分。在圖1所示的情況，所述壓電體10呈平板形式，且寬度大于厚度，長(zhǎng)度又大于寬度。平板10的基本部分，即該平板的中心右側(cè)部分12沿長(zhǎng)度方向被極化，而該平板的其余部分相對(duì)于該平板的表平面被橫向極化。在這種情況下，平板的所述其余部分實(shí)際上被分成兩部分，一部分是沿橫向被極化的部分14，另一部分是平板的左半部分，即部分16也被橫向極化，但是極化的方向是沿部分14極化方向的相反方向。
為了使電壓可與平板10中的機(jī)械應(yīng)力發(fā)生關(guān)系，提供了幾個(gè)電極。如需要的話，可提供一表示為接地的共用電極18。為了初級(jí)連接并且在平板10的橫向極化部分14的對(duì)面產(chǎn)生電壓，提供了一個(gè)對(duì)著所述共用電極18的電極20。為了使電壓與沿平板10的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生關(guān)系，提供了一個(gè)與所述共用電極18配合的二次電壓或高電壓電極22。電極22被表示為與輸出載荷26的一端24連接，而該輸出載荷26的另一端接地。
在圖1所示的設(shè)置中，電極18和20之間的電壓升高到電極18和22之間的一個(gè)高壓，使得給載荷26施加一個(gè)比電極18和20之間所施加的電壓高得多的電壓。
現(xiàn)有的壓電變壓器存在的一個(gè)問(wèn)題是它們難于制造，因?yàn)閱蝹€(gè)的陶瓷件必須每個(gè)被“極化”至少兩次，這些極的方向必須相互不同。
現(xiàn)有的壓電變壓器存在的再一個(gè)問(wèn)題也是它們難于制造，因?yàn)椴粌H必須在所述陶瓷件的主要面加電極，而且在該陶瓷件的至少一個(gè)輔助面上也要加電極。
現(xiàn)有的壓電變壓器存在的又一個(gè)問(wèn)題還是它們難于制造。因?yàn)闉榱怂鲎儔浩髋c電路之間的電連接，必須將電導(dǎo)體(例如導(dǎo)線)連接(即通過(guò)釬焊或其他方法)到所述陶瓷件的所述主要面的電極上以及至少一個(gè)輔助表面的電極上。
現(xiàn)有的壓電變壓器存在的另一個(gè)問(wèn)題是該裝置的電壓輸出受所述電磁體經(jīng)受變形而不斷裂或結(jié)構(gòu)不破壞的能力的限制。所以需要提供一種壓電變壓器，這種壓電變壓器適合于在高壓條件下變形而不損壞該裝置的所述陶瓷件。
這種壓電變壓器在這里被應(yīng)用到一種無(wú)源(passive)電能轉(zhuǎn)換裝置上，這種裝置采用兩種相互接合材料的壓電性能來(lái)達(dá)到電壓或電流或阻抗的改變。本發(fā)明的目的是提供一種壓電變壓器，它不僅能得到基本的轉(zhuǎn)換比率，而且相對(duì)于所述裝置的尺寸能轉(zhuǎn)換相對(duì)高的能量。
所以，本發(fā)明的主要目的是提供一種壓電變壓器，它易于制造且價(jià)格低廉。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的裝置，它能產(chǎn)生高壓且可在高壓電路中安全使用。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，這種變壓器包括一對(duì)陶瓷件，每一個(gè)都具有壓電性能，它們相互之間物理(機(jī)械)連接，以致于一個(gè)陶瓷件的變形導(dǎo)致另一個(gè)陶瓷件的相應(yīng)變形。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它易于制造，這是由于它僅一次就足以極化每一陶瓷件，并且每一陶瓷件的成極方向在其整個(gè)件上是不變的。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它易于制造，這是由于它僅在所述陶瓷件的所述主要面上施加電極，而不需要在該陶瓷件的次要面上加電極。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它易于制造，這是由于它僅在陶瓷件的兩個(gè)平行面上加電極。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它易于連接或安裝在一電路中，因?yàn)樗鼘㈦妼?dǎo)體(例如導(dǎo)線)僅連接(即通過(guò)釬焊或其它方法)到所述陶瓷件的主要面上。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它適合于在高壓條件下變形而不破壞所述裝置的陶瓷件。
本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它在寬的輸入和輸出頻率的頻帶寬范圍內(nèi)適用。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種具有所述特征的壓電變壓器，它將裝置輸入處的電壓和電流與輸出處的電壓和電流進(jìn)行電隔離。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)通過(guò)附圖和下面的描述將變得清楚明白。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的Rosen型壓電變壓器的結(jié)構(gòu)透視圖；圖2是按照本發(fā)明的壓電變壓器的優(yōu)選實(shí)施例的透視圖；圖3是表示本發(fā)明疊層結(jié)構(gòu)詳細(xì)情況的橫截面剖視圖；圖4是本發(fā)明一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例的透視圖5是本發(fā)明一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例的透視圖；圖6是本發(fā)明一個(gè)改進(jìn)實(shí)施例的透視圖。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，壓電變壓器(總體表示為1)是通過(guò)將如圖2所示的下面將要更詳細(xì)地描述的許多疊層堆積并粘接在一起而制成的。
第一壓電陶瓷板片30最好呈扁平形式，并具有兩個(gè)大體上平行的主表面，每一表面是被電鍍的面32和38。
第二壓電陶瓷板片48最好呈扁平形式，并具有兩個(gè)大體上平行的主表面，每一表面是被電鍍的面46和50。
第一預(yù)加應(yīng)力層36置于與第一壓電陶瓷板片30的一個(gè)電鍍表面32鄰接的位置。粘接層34被設(shè)置在所述第一預(yù)加應(yīng)力層36和鄰接的第一壓電陶瓷板片30的電鍍表面32之間，以便使得這兩個(gè)件(即第一預(yù)加應(yīng)力層36和第一壓電陶瓷板片30)粘接在一起。第一預(yù)加應(yīng)力層36最好是一種導(dǎo)電材料(優(yōu)選為金屬)，其熱膨脹系數(shù)/收縮系數(shù)大于所述第一陶瓷板片30材料的熱膨脹/收縮系數(shù)。
第二預(yù)加應(yīng)力層42置于與第一壓電陶瓷板片30的一個(gè)電鍍表面38鄰接的位置。粘接層40被設(shè)置在所述第二預(yù)加應(yīng)力層42和鄰接的第一壓電陶瓷板片30的電鍍表面38之間，以便使得這兩個(gè)件(即第二預(yù)加應(yīng)力層42和第一壓電陶瓷板片30)粘接在一起。第二預(yù)加應(yīng)力層42最好是一種導(dǎo)電材料(優(yōu)選為金屬)，其熱膨脹系數(shù)/收縮系數(shù)大于所述第一陶瓷板片30材料的熱膨脹/收縮系數(shù)。
第二壓電陶瓷板片48的一個(gè)電鍍表面46被設(shè)置在與第二預(yù)加應(yīng)力層42鄰接的位置，以便如圖2所示，第二預(yù)加應(yīng)力層42在兩個(gè)陶瓷板片30和48之間。將粘接層44設(shè)置在第二預(yù)加應(yīng)力層42和第二壓電陶瓷板片48的相鄰電鍍表面46之間，以便將這兩個(gè)件(即第二預(yù)加應(yīng)力層42和第二壓電陶瓷板片48)粘接在一起。所述的第一預(yù)加應(yīng)力層36的熱膨脹/收縮系數(shù)最好大于第二陶瓷板片48材料的熱膨脹/收縮系數(shù)。
第三預(yù)加應(yīng)力層54被設(shè)置在鄰接第二壓電陶瓷板片48的另一電鍍表面50的地方。粘接層52被設(shè)置在所述第三預(yù)加應(yīng)力層54和相鄰的所述第二壓電陶瓷板片48的電鍍表面50之間，以便將這兩個(gè)件(即第三預(yù)加應(yīng)力層54和第二壓電陶瓷板片48)粘接在一起。所述的第三預(yù)加應(yīng)力層54最好是一種熱膨脹/收縮系數(shù)大于第二陶瓷板片48材料的熱膨脹/收縮系數(shù)的導(dǎo)電材料。
在生產(chǎn)變壓器1的過(guò)程中，如上所述和如圖2所示的那樣設(shè)置整個(gè)疊層(即，兩層陶瓷板片30和48，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接層34、40、44和52)，并且將整個(gè)疊層同時(shí)加熱到高于所述粘接材料34、40、44和52的熔點(diǎn)的溫度。在本發(fā)明的這一優(yōu)選實(shí)施例中，如由NASA-Langley研究中心研制的、紐約Schenectady的IMITEC股份有限公司注冊(cè)的商標(biāo)那樣，上述四層粘接層34、40、44和52中使用的粘接材料是LaRC-SITM粘接劑。熔點(diǎn)在300℃以上的LaRC-SITM粘接劑是一種高強(qiáng)度粘接劑，其熱收縮系數(shù)比大多數(shù)陶瓷材料的熱收縮系數(shù)大(特別地，最好大于上述兩種陶瓷板片30和48材料的熱收縮系數(shù))。盡管在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中使用LaRC-SITM粘接劑，但是其它的其熔點(diǎn)低于所述變壓器另外一些層(即，兩層陶瓷板片30和48，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54)的熔點(diǎn)的粘接劑也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，這些粘接劑能夠變硬從而在相應(yīng)的預(yù)加應(yīng)力層36、42和54和陶瓷板片30和48之間施加一種粘接，足以在所述變壓器1的相鄰層之間傳送縱向應(yīng)力。
當(dāng)整個(gè)的一堆疊層(即，兩層陶瓷板片30和48，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)被加熱到高于所述粘接材料34、40、44和52的熔點(diǎn)后，接著允許該整個(gè)一堆疊層(即，兩層陶瓷板片30和48，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)冷卻到環(huán)境溫度。由于這一疊層(即，兩層陶瓷板片30和48，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)的溫度降至低于所述粘接材料34、40、44和52的熔點(diǎn)溫度以下，所以，這四層粘接層34、40、44和52固化，將它們與所述鄰接層粘接在一起。在冷卻過(guò)程中，由于所述預(yù)加應(yīng)力層36、42和54構(gòu)成材料的熱收縮系數(shù)相對(duì)較高，所述陶瓷板片30和48沿其縱向軸被擠壓地受力。
應(yīng)該理解，按照上面所述構(gòu)成的壓電變換器1包括一對(duì)沿長(zhǎng)度方向預(yù)加應(yīng)力(即受壓)的壓電陶瓷板片，它們沿著其一個(gè)主要面緊密地相互粘接在一起(即使由疊層粘接層和預(yù)加應(yīng)力層分開(kāi))。
如上面討論得那樣，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述四層粘接層34、40、44和52最好包含LaRC-SITM粘接劑。LaRC-SITM粘接劑是絕緣的。所以，在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，最好將與所述四層粘接層34、40、44和52接觸的三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54的表面弄粗糙(如圖3所示)，以便所述預(yù)加應(yīng)力層36、42和54可與相應(yīng)的陶瓷板片30和48的電鍍表面32、38、46和50電傳導(dǎo)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)加應(yīng)力層36、42和54以及四層粘接層34、40、44和52比所述兩個(gè)陶瓷板片30和48長(zhǎng)，故伸出所述陶瓷件的端部之外。電接頭56、58和60分別連接到(例如通過(guò)導(dǎo)線或釬焊、或其它公知手段)所述預(yù)加應(yīng)力層54、42和36的暴露表面上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52每一層都擠壓所述的兩層陶瓷件30和48。通過(guò)擠壓這兩層陶瓷件30和48，這些陶瓷件30和48不易被破壞(即，破裂和斷裂)。
圖4描述了改進(jìn)的壓電變壓器2的結(jié)構(gòu)，這種變壓器類(lèi)似于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中的變壓器(圖2)。只是少了外側(cè)的預(yù)加應(yīng)力層36和54以及粘接層34和52。
圖5描述了另一種改進(jìn)的壓電變壓器3的結(jié)構(gòu)。在這一改進(jìn)的壓電變壓器3中，帶有平行的電鍍表面32、38、46和50的兩個(gè)壓電板片30和48在兩個(gè)鄰接的主要面上被粘接在一起。
在壓電變壓器1和兩個(gè)改進(jìn)的壓電變壓器2和3的優(yōu)選實(shí)施例中，每一個(gè)陶瓷板片30和48沿一個(gè)方向被極化。更具體地說(shuō)，在壓電變壓器1和兩個(gè)改進(jìn)的壓電變壓器2和3的優(yōu)選實(shí)施例中，所述陶瓷板片48和30中的每一個(gè)被這樣極化，即，當(dāng)在其相應(yīng)主要面上，在相應(yīng)的電極46和50或32和38之間施加一電壓時(shí)，所述板片將沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生應(yīng)變。相反地，在壓電變壓器1和兩個(gè)改進(jìn)的壓電變壓器2和3的優(yōu)選實(shí)施例中，所述陶瓷板片48和30中的每一個(gè)被這樣極化，即，當(dāng)任何一個(gè)陶瓷板片48和30沿長(zhǎng)度方向變形時(shí)，在其相應(yīng)主要面上，相應(yīng)電極46和50或32和38之間產(chǎn)生一個(gè)電壓。
現(xiàn)在參看圖2當(dāng)在連接到第一陶瓷板片30的電極32和38上的接頭58和60之間施加初級(jí)電壓V1(即輸入電壓)時(shí)，所述第一陶瓷板片30將壓電地產(chǎn)生一個(gè)與所述輸入電壓V1的值、板片30材料的壓電性能、板片30的尺寸和幾何形狀、其它被粘接到所述第一板片30上的疊層(即所述陶瓷板片48、三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)的材料的彈性相當(dāng)?shù)耐庋討?yīng)力。由所述輸入電壓V1產(chǎn)生的所述的外延應(yīng)力引起第一陶瓷板片30沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生應(yīng)變(如箭頭64所示)。
因?yàn)榈谝惶沾砂迤?0被牢固地粘接在第二陶瓷板片48上(即，通過(guò)粘接層40和44)，第一陶瓷板片30的任何沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)變64將導(dǎo)致第二陶瓷板片48的一個(gè)沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)變(相同數(shù)值和方向)(如箭頭65所示)。第二壓電陶瓷板片48的沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)變65產(chǎn)生一個(gè)加在第二陶瓷板片48的兩個(gè)電鍍表面46和50上的電壓V2。所述電接頭58和56可被電連接到第二陶瓷板片48的相應(yīng)電鍍表面46和50上。在第二陶瓷板片48的兩個(gè)電極46和50之間壓電產(chǎn)生的電壓值V2取決于陶瓷板片48材料的壓電性能、尺寸、幾何形狀和板片48材料的極化。
所以，可以理解通過(guò)在所述第一陶瓷板片30的電鍍的主要面32和38之間施加第一電壓V1，就引起第一陶瓷板片30沿長(zhǎng)度方向的應(yīng)變64，這一應(yīng)變64反過(guò)來(lái)又使得第二陶瓷板片48沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生一個(gè)相同量的應(yīng)變65，這一應(yīng)變65反過(guò)來(lái)又在第二陶瓷板片48的電鍍層的主要面46和50之間產(chǎn)生一個(gè)第二電壓V2。
可以理解所述第一電壓V1和第二電壓V2之間的比率是所述板片30和48的壓電性能、板片30和48材料的尺寸和幾何形狀、其它疊層(即所述陶瓷板片30和48、三層預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)材料的彈性、兩個(gè)陶瓷板片30和48的極化性能的函數(shù)。也可以清楚所述第一電壓V1可替換地為一“輸入”電壓或者一“輸出”電壓，第二電壓V2可相應(yīng)地為一“輸出”電壓或者一“輸入”電壓。
在本發(fā)明的這一優(yōu)選實(shí)施例中，第一陶瓷板片30和第二陶瓷板片48的相應(yīng)對(duì)著的電鍍表面38和46分別被電連接到一共用電接頭58上。在變壓器4一個(gè)替換的實(shí)施例中(如圖6所示)，兩個(gè)陶瓷板片30和48的相應(yīng)對(duì)著的電鍍表面38和46彼此電絕緣(例如通過(guò)一種電絕緣粘接層62a)，并且被連接到相應(yīng)的接頭69和68上。最好是在變壓器4的這一改進(jìn)實(shí)施例中，兩個(gè)壓電陶瓷板片30和48相互之間完全電絕緣。這樣可以明白，按照本發(fā)明的這一改進(jìn)實(shí)施例設(shè)計(jì)的變壓器4可在電路中使用，以保護(hù)所述變壓器4“下游”的電元件不受該變壓器4的“上游”間斷高電流的損壞。
盡管上述內(nèi)容包含了許多特征，但是不能把這些作為對(duì)本發(fā)明范圍的限制，而是作為對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的解釋。本發(fā)明還可以有其它的變化，例如多個(gè)不同的疊層(即所述陶瓷板片30和48、預(yù)加應(yīng)力層36、42和54，以及四層粘接劑層34、40、44和52)可相互粘接在一起，而不需要隨后加熱和冷卻，以便將陶瓷件預(yù)加應(yīng)力。
兩個(gè)陶瓷板片30和48可由類(lèi)似或不類(lèi)似的壓電材料構(gòu)成，這種材料可具有相同或不相同的壓電系數(shù)。
所述的兩個(gè)陶瓷板片30和48可具有相同或不同的厚度。以及所述粘接層(34、40、44、52)可以是導(dǎo)電的或不導(dǎo)電的。
所以，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不是被所述的實(shí)施例確定的，而是由附加的權(quán)利要求及其等同物確定的。
權(quán)利要求
1.一種變壓器包括具有兩個(gè)相對(duì)的主要面的第一電活化件，所述兩個(gè)主要面被設(shè)置在第一長(zhǎng)度方向軸的相對(duì)側(cè)；具有兩個(gè)相對(duì)的主要面的第二電活化件，所述兩個(gè)主要面被設(shè)置在第二長(zhǎng)度方向軸的相對(duì)側(cè)；其中一個(gè)電極被連接到所述第一電活化件的所述兩個(gè)相對(duì)主要面的每一個(gè)上；并且其中一個(gè)電極被連接到所述第二電活化件的所述兩個(gè)相對(duì)主要面的每一個(gè)上；所述第一電活化件沿厚度方向在所述第一電活化件的兩個(gè)相對(duì)主要面之間被橫向極化，以便當(dāng)在所述第一電活化件的兩個(gè)相對(duì)主要面之間施加電壓時(shí)，所述第一電活化件沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生應(yīng)變；所述第二電活化件沿厚度方向在所述第二電活化件的兩個(gè)相對(duì)主要面之間被橫向極化，以便當(dāng)在所述第二電活化件的兩個(gè)相對(duì)主要面之間施加電壓時(shí)，所述第二電活化件沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生應(yīng)變，所述第二電活化件沿基本上平行于所述第一電活化件的方向被極化；其中所述第一電活化件通過(guò)一粘接層被機(jī)械地粘接在所述第二電活化件上，所述粘接層被設(shè)置在所述第一電活化件的第一主要面和所述第二電活化件的第一主要面之間。
2.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二電活化件包括一種壓電材料。
3.一種如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述粘接層包括一個(gè)第一導(dǎo)電件。
4.一種如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述粘接層進(jìn)一步包括一個(gè)第二導(dǎo)電件和一個(gè)絕緣層，其中，所述絕緣層設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)電件之間，且所述第一導(dǎo)電件與所述第一電活化件的第一主要面電連接，所述第二導(dǎo)電件與所述第二電活化件的第一主要面電連接。
5.一種如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述第一電活化件的所述第一主要面是凹形的，而所述第一電活化件的第二主要面是凸形的。
6.一種如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述第二電活化件的所述第一主要面是凸形的，而所述第二電活化件的第二主要面是凹形的。
7.一種如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述粘接層包括熔點(diǎn)高于100℃的熱塑性共聚多酰亞胺。
8.一種如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述粘接層包括給所述第一和第二電活化件施加一個(gè)長(zhǎng)度方向壓應(yīng)力的預(yù)加應(yīng)力裝置。
9.一種如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述的預(yù)加應(yīng)力裝置包括熔點(diǎn)高于100℃的熱塑性共聚多酰亞胺。
10.一種如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)加應(yīng)力裝置進(jìn)一步包括一個(gè)第一導(dǎo)電件。
11.一種如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)加應(yīng)力裝置進(jìn)一步包括一個(gè)第二導(dǎo)電件以及一個(gè)絕緣層，其中所述絕緣層被設(shè)置在所述第一和第二導(dǎo)電件之間，并且所述第一導(dǎo)電件與所述第一電活化件的第一主要面電連接，所述第二導(dǎo)電件與所述第二電活化件的第一主要面電連接。
12.一種如權(quán)利要求10所述的裝置，進(jìn)一步包括一個(gè)被粘接到所述第一電活化件的第二表面上的一個(gè)預(yù)加應(yīng)力層，其特征在于，所述預(yù)加應(yīng)力層給所述第一電活化件施加一個(gè)沿長(zhǎng)度方向的壓應(yīng)力，或者所述預(yù)加應(yīng)力層被粘接到所述第二電活化件的第二表面上，其中所述預(yù)加應(yīng)力層給所述第二電活化件施加一個(gè)沿長(zhǎng)度方向的壓應(yīng)力。
13.一種如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述的預(yù)加應(yīng)力層包括熔點(diǎn)高于100℃的熱塑性共聚多酰亞胺材料。
14.一種如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述預(yù)加應(yīng)力層進(jìn)一步包括一個(gè)第三導(dǎo)電件。
15.一種如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述第一電活化件的所述第一主要面是凹形的，而所述第一電活化件的第二主要面是凸形的。
16.一種如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述第二電活化件的所述第一主要面是凸形的，而所述第二電活化件的第二主要面是凹形的。
全文摘要
一種多層壓電變壓器裝置(1),包括具有連接到它們每一相對(duì)的主要面上的電極(32,38,46,50)的第一和第二電活化件(30,48);以及設(shè)置在它們之間的一個(gè)粘接層(34,40,44,52)。所述第一和第二電活化件(30,48)沿厚度方向在它們的兩個(gè)主要面之間被極化,以便當(dāng)在所述第一和第二電活化件(30,48)之間施加電壓時(shí),所述第一和第二電活化件沿長(zhǎng)度方向產(chǎn)生應(yīng)變。所述第一和第二電活化件(30,48)被這樣設(shè)置,即一個(gè)電活化件(30)的變形導(dǎo)致另一個(gè)電活化件(48)的相應(yīng)變形。這種裝置提供了一個(gè)基本的變壓比,其中相對(duì)于該裝置的尺寸可以轉(zhuǎn)換相對(duì)高的能量,在寬的輸入和輸出頻帶范圍內(nèi)操作,且在該裝置的輸入端的電壓和電流與在該裝置輸出端的電壓和電流是電隔離的。
文檔編號(hào)H01L41/107GK1265229SQ98806687
公開(kāi)日2000年8月30日 申請(qǐng)日期1998年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月27日
發(fā)明者理查德·帕騰·畢曉普 申請(qǐng)人:理查德·帕騰·畢曉普