超聲波點焊機(jī)：超聲波換能器設(shè)計
對傳統(tǒng)的夾心式電陶瓷超聲波換能器設(shè)計的優(yōu)化設(shè)計進(jìn)行了探討，分析了換能器中金屬焊接機(jī)厚電極的幾何尺寸，電陶瓷元件的位置及其幾何尺寸對換能器共振頻率，反共振頻率和有機(jī)電耦合系數(shù)之間的影響關(guān)系。研究表明，電極的厚度影響換能器的共振頻率和有效機(jī)電耦合系數(shù)，當(dāng)換能器中厚電極的長度逐漸增大時，超聲波點焊機(jī)換能器的共振頻率>反共振頻率及有效機(jī)電耦合系數(shù)隨之減小。因此在實際制作大功率超聲換能器時，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)碾姌O厚度，以便能夠充分兼顧換能器的有效機(jī)電耦合系數(shù)和散熱程度。當(dāng)電陶瓷元件的長度發(fā)生變化時，換能器的共振頻率>反共振頻率和有效機(jī)電耦合系數(shù)隨之變化，電陶瓷元件的長度逐漸增大時$換能器的共振頻率單調(diào)減少。與此相反的是，換能器的反共振頻率卻隨著壓電陶瓷元件長度的增大而增大，并且存在一個極大值。當(dāng)電陶瓷元件的長度增大時，換能器的有效機(jī)電耦合系數(shù)隨之增大。對應(yīng)一定的電陶瓷元件長度，超聲波點焊機(jī)換能器的有效機(jī)電耦合系數(shù)達(dá)到一最大值。隨后又逐漸下降，值得指出的是，對應(yīng)反共振頻率最大值時的電陶瓷元件長度不同于對應(yīng)換能器的有效機(jī)電耦合系數(shù)達(dá)到最大值時的壓電陶瓷元件長度。電陶瓷元件的位置影響換能器的共振頻率等性能參數(shù)，當(dāng)壓電陶瓷元件位于換能器的中心位置時，換能器的共振頻率和反共振頻率達(dá)到最大值。與此同時，超聲波換能器設(shè)計的有效機(jī)電耦合系數(shù)也達(dá)到最大值，當(dāng)壓電陶瓷元件逐漸遠(yuǎn)離換能器的中心位置時，其共振頻率>反共振頻率和有效機(jī)電耦合系數(shù)隨之減少。因此我們可以得出一個重要的結(jié)論，即當(dāng)壓電陶瓷元件位于換能器的中心位置時，換能器的振動性能達(dá)到佳。
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