一种超声换能器制造技术

本实用新型专利技术公开一种超声换能器，包括预紧杆、后质量块、晶堆、前质量块和变幅杆；预紧杆包括一体连接的外周面为光滑的柱形杆头和杆体，柱形杆头包括杆头接触面；后质量块套设于杆体上，后质量块具有第一接触面和第二接触面，第一接触面贴设于杆头接触面；晶堆套设于杆体上，晶堆具有晶堆接触面，晶堆接触面贴设于第二接触面；前质量块连接于杆体的端部；变幅杆连接于前质量块上。本实用新型专利技术提供的超声换能器通过外周面为光滑的柱形杆头产生均匀的压力分布，继而能够将力依次均匀传递给其后的后质量块和晶堆，来让超声换能器的晶堆能够获取更为均匀的压力分布，从而有效提高换能器的机电转换效率，实现超声换能器的低阻抗、高输出的性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术设及一种医疗设备领域，尤其设及一种超声换能器。
技术介绍
超声刀系统广泛医用于医疗领域，超声刀系统的核屯、部件为医用功率换能器，医 用功率换能器的优劣决定了超声刀手术效果W及超声刀的使用寿命。其中，阻抗愈低，效率 愈高，则医用功率换能器愈优，因为具有低阻抗、高效率的医用功率换能器才能在相同输入 功率的条件下获取更大的高频振动的机械能，输出更大的振幅。 现有技术中，华外医疗提出一种换能器结构，在预紧螺杆与后金属块之间加一弹 性垫片W达到压力分布均匀的效果，从而实现医用功率换能器的低能耗，高输出。但是发 明人在实施该技术方案时发现该结构存在W下缺陷：（1)预紧螺杆与后金属块间再增加一 弹性垫片，增加了接触面积，实际上不利于能量的传递；(2)后金属块一般为铁合金或不诱 钢，再在后金属块表面加一类似的垫片，多了一套工艺流程，而且薄片的介入，晶堆的压力 均匀度并没有那么理想，换能器的阻抗，振幅W及效率参数有待进一步提高；(3)组装工艺 是换能器设计的重要一环，换能器在组装中，要承受较大的强度，薄的垫片结构不但工艺要 求较高，而且不利于组装；(4)换能器本身不管在组装还是工作中，都会产生较大应力，特 别是大功率下，薄垫片的介入会影响整个换能器的疲劳强度，从而影响换能器的使用寿命。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能耗较低、输出较高的超声换能器。 阳〇化]为了解决上述技术问题，本技术提供了一种超声换能器，包括预紧杆、后质量 块、晶堆、前质量块和变幅杆；所述预紧杆包括一体连接的外周面为光滑的柱形杆头和杆 体，所述柱形杆头的直径大于所述杆体的直径，所述柱形杆头包括杆头接触面；所述后质量 块套设于所述杆体上，所述后质量块具有相对设置的第一接触面和第二接触面，所述第一 接触面贴设于所述杆头接触面；所述晶堆套设于所述杆体上，所述晶堆具有晶堆接触面，所 述晶堆接触面贴设于所述第二接触面；所述前质量块连接于所述杆体的端部，所述前质量 块贴设于所述晶堆上；所述变幅杆连接于所述前质量块上。 其中，所述第一接触面的边缘设置有倒角或者倒圆角。 其中，所述第一接触面的边缘与所述杆头接触面的边缘重合。 其中，所述第二接触面的面积大于所述晶堆接触面的面积。 其中，所述第二接触面的内径比所述晶堆接触面的内径小0. 2~0. 5mm。 其中，所述变幅杆包括依次同轴连接的输入杆、法兰部和输出杆，所述输入杆连接 于所述法兰部与所述前质量块之间，所述法兰部用于安装于外部设备上，所述输出杆包括 过渡部、圆柱部和环状凸起，所述过渡部同轴连接于所述法兰部上，所述过渡部的外径沿着 远离所述法兰部的方向逐渐减小，所述圆柱部同轴连接于所述过渡部上，所述环状凸起突 设于所述圆柱部的外围且位于远离所述法兰部的一端。 其中，所述过渡部包括依次连接的第一过渡段、平直段和第二过渡段，所述第一过 渡段的外径沿着远离所述法兰部的方向逐渐减少，所述平直段的外表面为直圆柱面且外径 沿着所述变幅杆的中屯、轴方向保持不变，所述第二过渡段的外径沿着远离所述平直段的方 向逐渐减少。 其中，所述圆柱部的直径与所述环状凸起的直径的比值为0. 65~1. 50。 其中，所述环状凸起包括输出端，所述输出端开设沿所述变幅杆的中屯、轴方向延 伸的连接孔，所述环状凸起沿着所述变幅杆的中屯、轴方向的长度与所述连接孔的孔深的比 值为0. 15~0.58。 其中，所述前质量块具有后连接面，所述变幅杆具有与所述后连接面形状相同输 入面，且所述输入面的直径大于所述后连接面的直径，所述输入面连接于所述后连接面。 其中，所述变幅杆的输入面的周边设置圆角或者倒角。 本技术提供的超声换能器通过外周面为光滑的柱形杆头产生均匀的压力分 布，继而能够将力依次均匀传递给其后的后质量块和晶堆，来让超声换能器的晶堆能够获 取更为均匀的压力分布，从而有效提高换能器的机电转换效率，实现超声换能器的低阻抗、 高输出的性能。【附图说明】 为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附 图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施方式，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据运些附图获得其 他的附图。 图1是本技术实施方式提供的超声换能器的示意图； 图2是图1所示的超声换能器的分解示意图； 图3是其他实施例方式提供的一种变幅杆的示意图； 图4是现有技术的换能器的晶堆中的压电片的压力分布图； 图5是本技术实施方式提供的超声换能器中的晶堆的压电陶瓷片的压力分 布图； 图6是现有技术的换能器的晶堆中的压电片的振动位移分布图； 图7是本技术实施方式提供的超声换能器中的晶堆的压电陶瓷片的振动位 移分布图；图8是本技术实施方式提供的一种变幅杆的示意图。【具体实施方式】 下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术实施方式中的技术方案 进行清楚、完整地描述。 请参考图1和图2,为本技术提供的一种超声换能器100,包括预紧杆10、后质 量块20、晶堆30、前质量块40和变幅杆50 ;所述预紧杆10包括一体连接的外周面为光滑 的柱形杆头11和杆体12,所述柱形杆头11的直径大于所述杆体12的直径，所述柱形杆头 11包括杆头接触面Ila;所述后质量块20套设于所述杆体12上，所述后质量块20具有相 对设置的第一接触面21和第二接触面22,所述第一接触面21贴设于所述杆头接触面Ila;所述晶堆30套设于所述杆体12上，所述晶堆30具有晶堆30接触面，所述晶堆30接触面 贴设于所述第二接触面22 ;所述前质量块40连接于所述杆体12的端部，所述前质量块40 贴设于所述晶堆30上；所述变幅杆50连接于所述前质量块40上。 通过外周面为光滑的柱形杆头11产生均匀的压力分布，继而能够将力依次均匀 传递给其后的后质量块20和晶堆30,来让超声换能器100的的晶堆30能够获取更为均匀 的压力分布，从而有效提高换能器的机电转换效率，避免了现有技术中由于应力分布不均 匀而产生无谓的热量来影响超声换能器100的压缩幅度和功率输出的情况，实现超声换能 器100的低阻抗、高输出的性能。 在本实施例中，所述预紧杆10可为螺杆，其螺杆头的周面一体设置柱形凸起形成 所述柱形杆头11，所述柱形杆头11的外周面为光滑的柱面，并且所述杆头接触面Ila光滑 的圆环面。当所述柱形杆头11受到压力时，由于所述柱形杆头11的外周面为光滑的柱面， 故其内部的应力会均匀分布，避免如现有技术中的预紧杆10的杆头的外周面为多边形而 在边角上集中应力，从而使得应力分布不均匀，影响后续应力的传递。所述杆体12远离所 述柱形杆头11的端部设置外螺纹（未图示），W便于跟后续的部件（如前金属块）进行连 接。上述的预紧杆10用于为晶堆30提供预紧力来使所述晶堆30均匀受压力，从而将所述 晶堆30的电能高效率转化为机械能。当然，在其它实施例中，所述杆体12远离所述柱形杆 头11的端部还可W设置其它连接结构，比如说粘接，只要能够跟后续的部件进行强度连接 即可。 在本实施例中，所述后质量块20为金属块，所述后质量块20套设于所述杆体12 上，且所述后质量块20的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声换能器，其特征在于，包括预紧杆、后质量块、晶堆、前质量块和变幅杆；所述预紧杆包括一体连接的外周面为光滑的柱形杆头和杆体，所述柱形杆头的直径大于所述杆体的直径，所述柱形杆头包括杆头接触面；所述后质量块套设于所述杆体上，所述后质量块具有相对设置的第一接触面和第二接触面，所述第一接触面贴设于所述杆头接触面；所述晶堆套设于所述杆体上，所述晶堆具有晶堆接触面，所述晶堆接触面贴设于所述第二接触面；所述前质量块连接于所述杆体的端部，所述前质量块贴设于所述晶堆上；所述变幅杆连接于所述前质量块上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文亮，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44