[发明专利]一种加筋式的凹筒型弯张换能器结构及方法

权利要求书

1.一种加筋式的凹筒型弯张换能器结构，包括上质量块、下质量块、预应力螺栓、压电陶瓷、电极片和壳体；所述上质量块和下质量块通过预应力螺栓同轴连接，多个压电陶瓷和电极片同轴套装于预应力螺栓上，且每个电极片位于相邻两个压电陶瓷之间；所述壳体为凹筒型，设置于外围；其特征在于：所述壳体由多个弯曲梁构成，多个弯曲梁沿周向均布，相邻弯曲梁之间设置有间隙；所述弯曲梁的两端分别固定于上质量块与下质量块的外周面；

所述弯曲梁的外弧面上固定有型面一致的条形筋板，所述筋板宽度在3.5-14mm范围内，厚度在3-6mm范围内。

2.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述筋板的宽度是其所在弯曲梁宽度的30％以内。

3.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述相邻弯曲梁之间的间隙为1mm时，能够达到较低谐振频率1900Hz；同时能够减小壳体径向刚度，使其更容易弯曲。

4.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述弯曲梁采用硬铝材料制成，曲率半径为200mm，厚度为4.5mm。

5.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述弯曲梁的数量为8-12个。

6.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述压电陶瓷呈现圆环状，并组成压电晶堆，压电陶瓷采用PZT-4材料制成，高度为5mm，厚度为8.5mm,内径为13mm，外径为30mm，压电陶瓷处于并联连接状态。

7.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述压电陶瓷与上、下质量块之间设置有绝缘垫片，以保证换能器的工作性能。

8.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述上质量块与下质量块的内径均为6.5mm，所述预应力螺栓的半径为6.5mm。

9.根据权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构，其特征在于：所述上质量块、下质量块与预应力螺栓均采用钢材料制成。

10.一种权利要求1所述加筋式的凹筒型弯张换能器结构的装配方法，具体步骤如下：

步骤一：首先，采用环氧树脂将所述压电陶瓷、电极片与装有预应力螺栓的下质量块进行粘接，然后再安装另一端的上质量块，在所述压电陶瓷与上、下质量块之间设置有加绝缘垫片，以保证换能器的工作性能；

步骤二：使用工具整理粘接所述电极片和压电陶瓷；再对换能器施加预应力，用预应力螺栓固定，在这一过程中要保证陶瓷激励器受到足够的预应力；

步骤三：用干燥箱将步骤二制作的换能器进行烘干处理，烘干后完成换能器焊接电极的工作；先将所述压电陶瓷的正极焊接在一起，引出一条线，再将负极焊接在一起，引出第二条线，最后通过输出电缆线从上质量块处引出；

步骤四：用螺栓将所有的弯曲梁沿周向紧固于上质量块和下质量块上；

步骤五：进行最后的封装工作；密封使用的橡胶套胶料不能渗入弯曲板条的间隙，防止产生谐振频率升高、功率减小的后果，橡胶材料还需要与换能器壳体完美贴合，避免产生非线性“拍打”现象而使得换能器发射效率降低。