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微型压电变压器的研究

余厉阳  
【摘要】:压电变压器相对于传统的电磁变压器具有体积小、重量轻、升压比高、不易燃、无电磁污染等特点,较好的解决了电磁压电变压器体积大、电磁污染严重等缺陷,是电子信息系统中不可或缺的重要部件。 本文从基本的物理公式出发,建立了分析压电变压器的电学模型,并以此模型为基础,设计了薄膜压电变压器,制备并测试了其性能,为压电变压器的小型化做出了有益的探索。 本论文主要工作如下: 1)从传统的方法出发,建立了单层压电变压器的集总式等效电路图,给出了等效电感、电容与电阻的表达式。发现在相同的振动模式下,单层压电变压器的等效电感是相同质量压电振子的两倍; 2)以能量密度公式为基础,建立了压电变压器的三维集总式等效电路图。研究表明,任何压电变压器都可以用集总式等效电路模型来表达; 3)以压电变压器的集总式等效电路为基础,分析了压电变压器实际工作时的频率和电学性能,提出了可以简单清楚的表达压电变压器电学性能的三参量表达式,并验证了其正确性; 4)设计了薄膜压电变压器,研究了压电薄膜的成膜工艺,确定了薄膜压电变压器的制备工艺流程,并在此基础上成功制备了薄膜压电变压器,测试了其性能。 在所有的工作中,取得了如下几个较为突出的成果: 1)从能量密度公式出发,建立了能够反映压电变压器实际工作情况的三维集总式等效电路图,这在国内尚属首次; 2)建立了仅用机械品质因数(Q_m)、机电耦合因数(k)与输出端电学品质因数(Q_e)三个参量表示压电变压器电学性能的三参量法,并进行了验证,这在国内外都未曾见报道; 3)制备了薄膜压电变压器并测试了其性能,这在国内尚未见报道。


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