雙邊固定式懸臂樑壓電變壓器Clamped-Clamped Beam Type Piezoelectric Transformer

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

100140607

專利證號

I 453961

專利獲證名稱

雙邊固定式懸臂樑壓電變壓器Clamped-Clamped Beam Type Piezoelectric Transformer

專利所屬機關 (申請機關)

國立中興大學

獲證日期

2014/09/21

技術說明

本專利提出並研究低頻雙邊固定式懸臂樑型壓電變壓器，設計裝置的尺寸可以將驅動頻率設計在60Hz，未來可以轉換市電。由實驗結果得知，輸出電壓與兩電極之涵蓋區域以及長度比有關，楊氏系數與樑之厚度也影響了變壓器之輸出，但懸臂樑的長度並不影響此變壓器之變壓比。在壓電變壓器致動在第一諧振頻率下，輸入電極長度為0.22倍之懸臂樑長度時可以產生最佳之致動力矩，而較短之輸入電極可以產生較高之輸出電壓。由於變壓器之諧振頻率與懸臂樑之長度的平方成反比，我們可藉由改變懸臂樑之長度控制變壓器之工作頻率。基板之楊氏系數以及基板與壓電材料層之厚度比的不同組合會改變懸臂樑之中性軸以及斷面之彎曲剛性。然而變壓器之輸出電壓不僅因中性軸之位置而影響同時也被斷面之彎曲剛性所影響。由數學模型分析出的結果顯示，當變壓器之基板擁有較高之楊氏系數時，能達到的輸出電壓也會越高。 In this patent, the piezoelectric transformers in a form of fixed-fixed beam are developed. Output voltage depends on the lengths of two electrodes, the Young’s modulus ratio and thickness ratio between PZT layer and substrate, but is constant with respect to the length of beam. Besides, the lengths of input electrodes should be 0.22 times the length of beam to achieve the largest output from the largest moment. Furthermore, higher output voltage can be obtained with the shorter output electrodes when the transformer is excited at first resonant frequency. The combination of Young’s modului and thicknesses of PZT layer and substrate change the position of netural axis and the bending stiffness of beam, concurrently. However, output voltages of transformers depend not only on the postion of neutral axes but also on bending stiffnesses. The substrates with larger Young’s modului are preferred to achieve larger outputs of the transformers.

備註

本部(文號1090000062)同意該校108年12月31日興產字第1084300814號函申請終止維護專利(中興)

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