超音波トランスデューサの原理と分類

超音波トランスデューサの原理と分類

超音波トランスデューサーの原理

超音波トランスデューサーは、自動車のエンジンと同じように、超音波溶接機の心臓部です。 超音波変換器は、超音波発生器から出力される高周波の電気エネルギーまたは磁気エネルギーを同じ周波数の機械的振動に変換します。 超音波トランスデューサーには2つのタイプがあります。 1つは磁歪トランスデューサーで、もう1つは圧電セラミックトランスデューサーです。 磁歪トランスデューサは、効率が低く、コスト性能が低いため、外部DC分極磁場が必要であるため、現在、超音波溶接機はほとんど使用されていません。 今日、超音波溶接機は圧電セラミックトランスデューサを使用しています。 基本的な原理は、結晶材料の圧電効果です。 この材料は圧電結晶材料です。 この材料が成熟した場所で変形すると、圧電セラミック結晶の表面に電荷が発生し、結晶の内部に電界が発生します。 逆に、結晶が外部電界にさらされると、金のシートが変形します。 この状況は圧電効果と呼ばれます。 前者は正効果または逆電流効果と呼ばれます。

超音波トランスデューサーの分類

超音波トランスデューサーは、超音波溶接機の心臓部です。 超音波トランスデューサーの設計は、溶接機の性能、安定性、寿命に直接関係しています。 市場で使用されているほとんどの圧電セラミックトランスデューサは振動に基づいていますラジアル振動モード、縦複合振動モード、せん断振動モード、厚さ振動モードなど、さまざまな種類の形態があります。超音波プラスチック溶接機は縦高周波振動を使用しますプラスチックワークを溶接するとき。 ワークの上型と下型を高周波振動・摩擦で溶かし、加圧溶接して溶接効果を実現します。

圧電セラミックトランスデューサ

1.構造

圧電セラミックトランスデューサの構造は、圧電セラミックウェーハ、電極シート、前面カバーと背面カバーなどで構成されています。背面カバーは通常、質量の大きい鋼でできています。 フロントカバーは、軽量で高強度のアルミニウム合金またはチタン合金で作られています。 圧電セラミックの縦方向エフェクターとセラミック部品の分極方向を使用します。 電界方向と機械振動方向は同じです。

2.利点

1.ほとんどのセラミック部品は、より大きな圧縮強度を持っています。これは、環境強度が変化すると増加し、トランスデューサーの安定性が変化します。 セラミック材料の欠点は、許容引張応力が小さいことです。 過負荷が発生したときにトランスデューサが損傷しないように、過負荷システムを構成します。

2.中央組立部は、両端の軸偏波リング上の電極軸のセットで構成されているため、最大実効結合係数k33を使用できます。

3.リングの数と接続方法にはオプションがあり、トランスデューサをより広いインピーダンスと周波数範囲で設計できます。

4.ヘッドとテールの金属カバーの材料サイズを変更すると、トランスデューサーの帯域幅、前後の振動速度比、および有効な電気機械結合係数を制御できます。