石墨纸对带散热装置压电变压器磨损改善研究

发布时间：2019-09-27 12:04

【摘要】：压电变压器的散热问题限制了其在高功率场合的应用。接触式散热装置为压电变压器提供了良好的散热途径,对其功率密度带来了革命性的提升,同时,也带来了压电变压器表面电极的摩擦、磨损问题。因此,该文提出在压电变压器和散热装置中插入厚22μm石墨纸垫片的方式。实验结果表明,持续工作80h时,使用石墨纸垫片方式的电极磨损是直接接触电极磨损的53%。两种方式的散热装置温升无明显差别,对减缓压电变压器电极磨损的研究有一定的参考意义。
【图文】：

图１压电变压器尺寸示意图

减少压电变压器的使用寿命。考虑到石墨纸材料因其ｘ－ｙ向优良的导热性能，广泛运用于手机等电子产品的散热，因此，本文使用厚２２μｍ石墨纸垫片，研究了其对带散热装置的单层矩形压电变压器的输出影响和接触电极面的保护，对延缓压电变压器的磨损，延长压电变压器的使用寿命有一定的参考和指导意义。１压电变压器微动磨损模型１．１轮廓振型压电变压器压电变压器材料选用ＰＺＴ－４，轮廓振型尺寸为３０ｍｍ×２０ｍｍ×０．４ｍｍ，电极从中间划分，使输入、输出部分对称（见图１）。图２为压电变压器三维有限元仿真的轮廓振型的振动模式。图１压电变压器尺寸示意图图２轮廓振型振动模式１．２微动磨损微动是指相互作用的２个材料间以很小的运动幅度相对运动［１２］，对材料有两种形式的损伤：１）磨损。微动造成相互作用的两物体的直接接触表面的磨损，造成物体材料损失和尺寸变化。２）疲劳。微动造成相互作用两物体表面裂纹的产生和扩张，造成物体损伤，减少使用寿命。根据构件和基底相互作用力和相对运动的不同，微动有切向微动、径向微动、滚动微动和扭动微动４种基本模式。图３为微动运行的４种基本模式。图中，，ｐ为施加在构件表面的正压力，Ｄ为构件的位移方向。根据轮廓振型的运动特点，压电变压器在工作时，厚度方向的位移相对长度和宽度方向的位移很小，因此，轮廓振型的压电变压器和散热装置的微动模式可视为切向微动。图３微动运行的４种基本模式示意图本文采用表面处理技术来延缓压电变压器的工作磨损，表面处理技术主要分为表面涂层和表面垫片两种方式。使用表面垫片的方式，即在两接触表面间插入垫片的方式，目
【作者单位】： 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所;中国科学院大学;
【基金】：国家自然科学基金青年科学基金资助项目(61301041) 中国博士后科学基金面上资助项目(2015M580252) 江苏省博士后科研资助计划基金资助项目(1501135B) 江苏省基础研究计划(自然科学基金)-面上基金资助项目(BK20161235) 苏州市科技计划基金资助项目(SYG201607)
【分类号】：TN384


本文编号：2542695