压电变压器材料、工作原理及其应用举例
压电材料、原理、应用
前景和未来发展趋势
随着科技的不断进步，压电材料的应用前景广阔。未来的发展方向包括更高 灵敏度的传感器、更小尺寸的压电材料和更多创新的应用领域。
常见的压电材料
压电陶瓷
如铅锆钛酸钡陶瓷，具有良好的压电性能和稳定性。
压电聚合物
如聚乙烯偏氟乙烯，具有高灵敏度和柔性。
压电单晶
如石英和锂钽酸铌，具有优异的压电性能和热稳定性。
压电材料在传感器中的应用
1
压力传感器
利用压电材料的压电效应测量压力变
加速度传感器
2
化，广泛应用于工业、医疗和汽车领 域。
通过压材料的压电效应测量物体的
水下声纳
利用压电材料的压电效应发射 和接收声波，用于水下通信、 探测和导航。
压电材料在电子器件中的应用
压电陶瓷谐振器
利用压电材料的谐振特性产生稳定的频率，用于振荡电路和时钟系统。
压电陶瓷变压器
利用压电材料的能量转换特性实现高效率的电能转换和传输。
压电陶瓷马达
通过控制电压和频率实现精确的机械运动，用于精密定位和控制。
加速度，用于惯性导航、运动检测和
震动监测。
3
应变传感器
利用压电材料的压电效应测量结构物 的应变，用于结构健康监测和材料疲 劳性能评估。
压电材料在声波和超声波领域的应用
超声波成像
声波发生器
利用压电材料的压电效应产生 和接收超声波，用于医学成像、 材料检测和非破坏性测试。
通过施加电压激励压电材料， 产生声波用于通信、测距和声 音发生。
压电材料、原理、应用
压电材料可以通过压电效应将机械能转换为电能，或者将电能转换为机械能。 它们在各种领域中发挥着重要作用。
压电材料的定义
压电材料、原理、应用精讲
z
x
y
o
01
PART ONE
石英晶体 (a) 晶体外形； (b) 切割方向； (c) 晶片
d11——x方向受力,x方向产生电量的压电系数
若从晶体上沿y方向切下一块晶片，当沿电轴x方向施加作用力Fx时，在与电轴x垂直的平面上将产生电荷， 其大小为
若在同一切片上，沿机械轴y方向施加作用力Fy，则仍在与x轴垂直的平面上产生电荷qx，其大小为
32种点群中，21种点群没有对称中心，其中20种点群具有压电效应，其中只有10种点群具有热释电效应及自发极化，而其中具有电滞回线的才是铁电体。
自发极化
所谓自发极化就是在自然条件下晶体的某些分子正负电荷中心不重合，形成一个固有的偶极矩，在垂直极轴的两个端面上就会造成大小相等、符号相反的面束缚电荷。
薄圆片径向振动
Np=fr×D
薄板厚度伸缩振动
Nt=fr×t
细长棒K33振动
N33=fr×l
薄板切变K15振动
N15=fr×lt
D为圆片的直径
t为薄板的厚度
l为棒的长度
lt为薄板的厚度
6.2.2 压电材料简要发展历史
02
1880 年，居里兄弟发现了石英晶体存在压电效应后使得压电学成为现代科学与技术的一个新兴领域。
2、机电耦合系数Kp
ห้องสมุดไป่ตู้
01
伸缩振动：极化方向与电场方向平行时产生的振动。
02
包括长度伸缩振动、厚度伸缩振动。
03
切变振动：极化方向与电场方向垂直时产生的振动。
04
包括平面切变振动、厚度切变振动。
05
纵向效应：弹性波传播方向与极化轴平行。
06
横向效应：弹性波传播方向与极化轴垂直。
变压器工作原理与应用
变压器工作原理与应用变压器是一种电气设备，它通过电磁感应原理来变换交流电压和电流。
它由一个磁性材料的铁芯和绕在铁芯上的两组线圈（称为一次线圈和二次线圈）构成。
一次线圈与电源相连，二次线圈与负载相连。
变压器的工作原理：变压器的工作原理基于两个基本原理：法拉第电磁感应定律和线圈的自感。
法拉第电磁感应定律指出，当一个线圈中的磁通量发生变化时，线圈中会产生感应电动势。
线圈的自感是指，当通过一个线圈的电流改变时，线圈会产生与电流变化方向相反的感应电动势。
在变压器中，一次线圈与交流电源相连，当电源输入电流时，电流会产生磁场。
这个磁场穿过铁芯，并进入二次线圈。
因为铁芯是一个磁导体，它能够加强磁场的作用。
在二次线圈中，磁场通过线圈的变化，产生了感应电动势。
如果有负载连接在二次线圈上，感应电动势将驱动电流流过负载。
根据法拉第电磁感应定律，变压器的输入电压和输出电压之间的比例取决于一次线圈和二次线圈的匝数比。
如果一次线圈匝数较高，而二次线圈的匝数较低，输出电压将比输入电压小，也就是所谓的降压变压器。
相反，如果一次线圈的匝数较低，而二次线圈的匝数较高，输出电压将比输入电压大，这是升压变压器。
通过改变线圈的匝数比，我们可以根据不同的需求来选择适当的变压器。
变压器的应用：变压器在电力传输和电能转换中发挥着重要的作用。
下面是一些主要应用领域：1.电力输配：变压器广泛应用于电力输配系统中。
在电网中，高电压用于长距离输电，而低电压用于家庭和工业用电。
变压器通过改变输配系统中的电压，从而实现电能的传输和分配。
2.电力变换：变压器也在电力变换系统中发挥关键作用。
例如，发电厂中的发电机会产生高压交流电，这些电能需要转换为适合输电和使用的低压交流电。
变压器被用于这个过程。
3.焊接和充电：在一些焊接和充电系统中，需要较高的电压和电流来提供足够的能量。
这时可以使用升压变压器，将输入电压升高到所需的级别。
4.电子设备：在一些电子设备中，如电视机、计算机和音响系统中，需要稳定的低电压供电。
变压器技术、原理和产品使用说明
变压器技术、原理和产品使用说明嘿，朋友！今天咱们来好好唠唠变压器这个超酷的东西。
变压器啊，那可是电力系统里的大明星。
我有个朋友叫小李，他刚开始接触电力知识的时候，对变压器那是一头雾水。
他就问我：“这变压器到底是个啥玩意儿，咋就能把电变来变去的呢？”我当时就特兴奋地跟他讲起来。
变压器的原理其实就像是一个魔法盒。
你看，变压器有两个线圈，一个叫初级线圈，一个叫次级线圈。
这就好比是两条不同的道路，电流就像是在路上跑的小汽车。
当初级线圈里有交流电通过的时候，就会产生一个磁场，这个磁场啊，就像是一阵无形的风。
这阵“风”呢，会吹到次级线圈上，然后次级线圈就会产生感应电动势，这就有了电。
简单吧？就像你在这边摇一个铃铛，铃铛的声音能让另一个铃铛也跟着响起来一样神奇。
那变压器的技术可就复杂多啦。
我认识一个老师傅，在变压器厂干了几十年。
他跟我说，制造变压器就像是精心打造一件艺术品。
从选择铁芯材料开始，就必须得挑那种导磁性能特别好的，就像我们挑水果得挑最甜最大的一样。
铁芯的形状和结构也很有讲究，要是设计不好，就像盖房子地基没打好，整个变压器的性能都会大打折扣。
然后是线圈的绕制，那得一层一层、整整齐齐的，不然就像一团乱麻，电流在里面跑都会迷路呢。
咱们再说说不同类型的变压器产品。
有一种叫配电变压器，这可是我们日常生活中经常能见到的。
小区里啊，电线杆子上那个方方正正的大铁盒子，很可能就是配电变压器。
它的任务就是把从变电站送来的高压电变成我们家里能用的220伏电。
我记得有一次，小区停电了，大家都在楼下焦急地等着。
维修师傅来了之后，就直接奔向那个配电变压器。
他检查的时候还嘟囔着：“这小家伙可不能出问题啊，不然大家都没法过日子咯。
”还有一种是电力变压器，这可就是个大家伙了，一般在变电站里。
它们承担着把发电厂发出来的电进行升压或者降压的重任。
你可以想象一下，如果没有电力变压器，发电厂发出来的电怎么能顺利地送到千里之外的城市呢？那简直就是不可能的事儿。
变压器结构、工作原理和功能
变压器结构、工作原理和功能标题：变压器结构、工作原理和功能引言概述：变压器是电力系统中常见的电气设备，它通过改变交流电的电压大小，实现电能的传输和分配。
本文将详细介绍变压器的结构、工作原理和功能。
一、变压器的结构1.1 主要构件：变压器主要由铁芯、绕组和外壳组成。
1.2 铁芯：铁芯是变压器的核心部件，通常由硅钢片叠压而成，具有良好的导磁性能和低损耗特性。
1.3 绕组：绕组是变压器的导电部件，分为高压绕组和低压绕组，通过绕制在铁芯上实现电能的传输。
二、变压器的工作原理2.1 磁感应定律：变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律，当通过主绕组的交流电流变化时，会在铁芯中产生交变磁场。
2.2 互感定律：根据互感定律，当磁场通过铁芯时，会感应出次级绕组中的电动势，从而实现电能的传输和变压。
2.3 工作频率：变压器的工作频率通常为50Hz或者60Hz，这是因为交流电力系统的标准频率为这两个值。
三、变压器的功能3.1 电压变换：变压器可以将高电压变换为低电压，或者将低电压变换为高电压，以满足不同电气设备的需求。
3.2 电能传输：变压器通过电能的传输，将发电厂产生的高压电能传输到用户终端，实现电力供应。
3.3 电力分配：变压器在电力系统中起到电力分配的作用，将电能分配到不同的用电设备，以满足各个区域的用电需求。
四、变压器的类型4.1 功率变压器：用于大功率电能传输和分配，常见于电力系统中的变电站。
4.2 隔离变压器：用于隔离电力系统中的高压和低压，以保证安全和稳定的电力供应。
4.3 自耦变压器：自耦变压器是一种特殊类型的变压器，主绕组和次级绕组共用一部份线圈，常见于电子设备中。
五、变压器的应用领域5.1 发电厂：变压器用于将发机电产生的高压电能变换为输送到电网的中压或者低压电能。
5.2 工业领域：变压器用于工业设备的电能供应，满足不同设备对电压的要求。
5.3 住宅和商业建造：变压器用于将电网的中压或者低压电能变换为适合住宅和商业建造用电设备的电压。
变压器的原理和应用
变压器的原理和应用1. 引言变压器是电力系统中常见的重要设备，它通过改变交流电的电压和电流，实现电力输送和电能转换。
本文将介绍变压器的原理和应用。
2. 变压器的基本原理变压器基于电磁感应原理工作，由两个或多个线圈（称为初级线圈和次级线圈）组成。
当变压器的初级线圈通电时，它会产生一个交变磁场。
这个交变磁场穿过次级线圈，从而在次级线圈中感应出电压。
3. 变压器的工作原理变压器的工作基于电磁感应原理和电能守恒定律。
当初级线圈通电时，它在铁心（通常由铁芯材料制成）中产生磁通量。
这个磁通量通过次级线圈，根据电磁感应原理，会在次级线圈中产生电动势。
电动势的大小取决于两个线圈的匝数比例和输入电压。
通过调整线圈的匝数比例，可以改变变压器的变比，从而改变输出电压。
4. 变压器的种类变压器可以根据用途和结构分为多种类型，常见的几种类型包括： - 电力变压器：用于电力系统中的电能输送和变压变流。
- 隔离变压器：用于隔离电路，保护人员和设备安全。
- 自耦变压器：与普通变压器类似，但同一铁芯上有共用的一部分线圈，用于特定应用。
- 反应器：用于控制电流和抑制谐波。
5. 变压器的应用变压器在电力系统中有广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：- 电力输送：变压器将高压电能从发电厂输送到变电站，再通过降压变压器将电能分配给用户。
- 电力配电：变压器将电能从变电站传送到家庭和企业，以满足不同电压需求。
-电力变换：通过变压器可以将交流电能转换为直流电能，用于电子设备的供电。
-电力调控：变压器可以在电力系统中用于调整电压和电流的稳定性。
- 化工工业：变压器用于供应设备的电能，如电机和照明。
6. 变压器的优缺点•优点：–变压器是高效的电能转换设备，能够实现电能的高效输送和变换。
–变压器具有较长的使用寿命和较少的维护需求。
–变压器结构简单，体积小巧，安装方便。
•缺点：–变压器的制造成本较高，需要考虑材料成本和制造工艺。
–变压器需要进行冷却，以防止温度过高。
变压器的工作原理及应用
变压器的工作原理及应用变压器是一种用来改变电力中的电压和电流的电气设备，它通过电磁感应原理，将输入电路中的交流电能，经过磁场的作用转化为输出电路中所需的电压和电流。
在本文中，我将详细介绍变压器的工作原理以及它在各个领域的应用。
一、工作原理变压器主要由两个线圈（即初级线圈和次级线圈）以及一个磁性铁芯组成。
当交流电通过主线圈（初级线圈）时，产生一个变化的磁场。
这个磁场穿过磁性铁芯并作用于次级线圈，从而在次级线圈中产生电压。
根据法拉第电磁感应定律，当磁通量变化时，会在线圈中产生感应电动势。
根据这个原理，变压器可以实现电压的升高或降低。
当初级线圈的匝数较多时，根据匝数的比例关系，次级线圈中的电压将会升高。
相反，当初级线圈的匝数较少时，次级线圈的电压将会降低。
这种通过变压器改变电压的方式，被广泛应用于电力系统、电子设备以及各个工业领域。
二、应用领域1. 电力系统：变压器是电力系统中最常见的设备之一。
它用于将发电厂产生的高电压转换为输送和分配所需的低电压。
这样可以减少能量传输中的能量损耗，并保证电力系统的安全稳定运行。
2. 电子设备：变压器在电子设备中被广泛应用。
例如，充电器和适配器中常常包含变压器，用于改变交流电到直流电的电压。
同时，变压器还用于隔离电路和稳压电源，保护电子设备的稳定工作。
3. 工业应用：变压器在工业领域中有广泛应用。
例如，变压器被用于电焊机、电力变频器、UPS电源等设备中，用于改变电压和电流，以满足不同的工作需求。
4. 交通运输：变压器在交通运输领域也有重要应用。
列车、电车和地铁系统中使用变压器将供电系统产生的高电压转换为适合车辆使用的电压。
5. 新能源领域：随着可再生能源的快速发展，变压器在太阳能、风能等领域也有广泛应用。
它们用于将可再生能源发电设备产生的电能转换为适用于电网的电压和频率。
以上仅为变压器的一些应用领域，实际上，变压器在各个领域的应用还远不止于此。
正是因为变压器具有可靠、高效和经济的特点，使得它成为现代电力传输和能源转换的重要组成部分。
变压器的原理与应用实例
变压器的原理与应用实例1. 变压器的原理变压器是一种电气设备，它通过电磁感应的原理来改变交流电压的大小。
变压器由至少两个线圈组成，分别是主线圈和副线圈。
主线圈通常被称为原线圈，而副线圈则被称为次线圈。
变压器的原理是基于法拉第电磁感应定律。
当原线圈中的电流发生变化时，会产生一个变化的磁场。
这个磁场穿过次线圈，并引起次线圈中的电流发生变化。
根据法拉第电磁感应定律，这个变化的磁场会在次线圈中产生感应电动势，从而产生电流。
根据这一原理，变压器可以实现改变交流电压的功能。
当原线圈中的电流和次线圈中的线圈数比例不同时，变压器可以实现升压（变压比大于1）或降压（变压比小于1）的效果。
2. 变压器的应用实例2.1 电能传输变压器在电能传输方面有着广泛的应用。
电网通常采用高压输电，因为高压能够减小输电线路的损耗。
而变压器能够将高压电能转换为低压电能，使其能够在城市和家庭中安全使用。
通过将高压输电线路与低压配电系统连接的变压器，将输电线路的高压电能转变为适合家庭和企业使用的低压电能。
2.2 电子设备变压器在电子设备中也有着重要的应用。
大部分电子设备都需要使用直流电源进行供电，而变压器可以将交流电转换为直流电。
这是通过使用变压器将交流电转换为特定电压和频率的交流电，然后将其输入到整流器中，由整流器将交流转换为直流电供电给电子设备。
2.3 可变变压器可变变压器是一种特殊的变压器，它可以根据需要调整其变压比。
可变变压器通常使用手动或电动的方式进行调节。
这种变压器的应用非常广泛，例如在实验室、电力系统和电子设备中。
2.4 电压稳定器电压稳定器是一种特殊的变压器，它可以将输入的不稳定电压转换为稳定的电压输出。
电压稳定器一般用于电力系统中，可以使电力系统中的设备能够在电压波动较大的情况下正常工作。
2.5 电弧炉电弧炉是一种重要的工业设备，它使用电弧产生高温来进行金属的熔炼和加工。
这种设备需要大量的电能来产生强大的电弧。
变压器在电弧炉中起到了关键的作用，它能够将输入的低电压转换为高电压，以满足电弧炉对电能的要求。
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对于压电变压器而言，第三组元一般选用使降低，增加的受 同。电磁式变压器的能量变换方式是电—磁—电，其所用
主离子添加物。如果压电材料是四元系的，则一般是其一种 主材是磁性材料和导电材料，分别用作磁芯和绕组 ；而压
组元选用受主添加物，另一种选用施主添加物，似便得到高 电陶瓷变压器所用的主材是二元系压电陶瓷材料 (PZT) 如
损耗，则电压的变比同输出、输入端的阻抗成正比。但是， 压变压器。这种结构的压电变压器在数伏或数十伏输入电
实际的压电变压器是存在介电损耗和机械损耗的。介电损 压时，可以获得数干伏的输出电压。图 3 列出了三种常用
耗与变压器的输出功率密切相关，机械损耗则会极大地影 的压电振子及其导纳和谐振频率的公式。将这些基本振子
关键词 ：压电变压器，压电陶瓷，技术参数，应用
中图分类号 ：TM4 文献标识码 ：B 文章编号 ：1606-7517(2015)05-8-101
2!ዔ
能之间进行能量转换的压电效应来实现升降压的。压电效
实现电子元器件的小型、轻量、低高度和低功耗是信 息产业及其产品发展的普遍要求。电子电器产品中，电子 变压器不可或缺。传统的电磁变压器对上述要求很难满足， 因此，压电陶瓷变压器得以快速发展和被广泛应用。压电 陶瓷变压器与传统的电磁变压器比较，具有高的升压比和 小的体积，并且不产生电磁干扰。
响变压器的升压比特性。所以，压电变压器的升压比、输 进行任意组合即可制造出各种结构的压电变压器。
出功率和输出阻抗是其重要性能参数。
一个压电振子就是一个压电换能器，用来实现声能与
压电变压器有多种不同的结构形式，但其工作原理均 电能间的转换。利用声电转换的基本方程式—Ll 方程式就可以推导出常用的压电换能器的基本方
绝对禁止使用。因此，开发限制铅元素的压电陶瓷材料就
电磁变压器的工作原理如图 2(a) 所示，大家熟悉，此
成了压电变压器发展的决定因素。目前，无铅压电陶瓷材
料主要有含铋层状结构和 NBT(NaTiO3) 基两大类。
4!ኹ࢟ܤኹࡼᔫᏇಯ
压 电 陶 瓷 变 压 器 与 传 统 的 电 磁 式 变 压 器 比 较， 其 工
102 磁性元件与电源·2015.05
不赘述。由图 1 所示压电变压器的工作原理框图可知，驱 左半部分称为输入部分（驱动部分），右半部分称为输出部
动压电振子在输入信号的驱动下，实现着电能到机械能的 分（发电部分）。输入部分的上下两个面上都有印刷制作的
转换 ；由于输入的是交流信号，因此机械能以波的形式从 金属电极（银钯或银）。而发电部分只在最右边的端头或断
压电变压器材料、工作原理及其应用举例
Materials Operating Principle and It Applications of Piezoelectric Transformer
高奋效 供稿
摘 要 ：压电变压器是利用压电陶瓷材料自身的压电效应和逆压电效应来实现升降压的电子器件，相对于传统电磁变压 器而言，其具有升压比高、体积小，无电磁噪音污染等优点。文章介绍压电变压器及其所用铁电陶瓷材料的性能， 技术参数和发展，阐述压电陶瓷变压器的工作原理，一般等效电路和若干形式的压电变压器及其应用，并对其 发展作简要分析。
对于制作压电陶瓷变压器的材料，要求具备下列性能 特点 ：高的机电耦合系数和品质因数 ；具有良好的温度稳定 性和时间稳定性 ；具有优良的机械强度 ；良好的频率稳定性。 压电陶瓷初期的二元锆钛酸铅系 (PZT) 的性能并不能满足这 些要求，于是掺杂了其它元素的三元系和四元系压电陶瓷或 以 PT(PbTiO3) 为主体的多元系压电陶瓷被开发出来，其中 的 PT 由于其具有高的 kt/kp，能够有效地消除寄生振荡。总
其工作机理可以简单地描述为 ；当输入电极接上交流电压 效应的作用，使输入的电能变换成机械能。由于压电陶瓷
后，电压在压电陶瓷片中产生一个交变的应变场，应变场 发电部分的长度大于驱动部分的厚度很多倍，故输入阻抗
在输出电极上产生交变电压，如果不考虑电学的和机械的 远大于输出阻抗，致使输出电压大于输入电压，故成为升
5!ኹ࢟ܤኹஉ৩
程式 ：
I=YV+Av
(1)
在日常应用中，最常见的压电变压器外形是长条形结
F=Zv-AV
(2)
构，其厚度仅有几毫米，长度则是厚度的很多倍。压电变
从上述两个基本方程式出发，利用声学元器件和电学
压器电极的分布形式基本分为对称型（Rosen 型）和非对 元器件之间的相互类比，就可以得到电—声—电转换的等
压电变压器的核心材料是具有压电效应的钙钛矿型压 之，掺杂可以得到以下好处 ；首先可减少 pbo 的挥发 ；其次
电陶瓷材料。压电变压器正是凭借铁电材料将电能和机械 是提高了材料的机械品质因数和机电耦合系数 ；三是提高了
2015.05·磁性元件与电源 101
材料的稳定性。表 1 列出了掺杂不同离子对材料的影响情况。 作原理、所用材料、产品结构以及制造工艺技术均不相
c. 输出电压 ：与设计输入电压一样，应根据使用需要 选择输出电压。
d. 结构 ：只有压电陶瓷片和电极，不用电磁式变压器 中的绕组，结构相对简单 ；其几何形状为扁平结构，外观
则是输出端变换到输入端的等效电路图。对于处于谐振状 尺寸小 ；可根据使用要求选择不同的振动模式，以控制变
态的压电变压器的升压比表达式，经推导得到的公式为 ： 压器的形状和尺寸，如以长度或宽度振动设计成长方体的
在上世纪 60 年代，压电变压器已得到应用，主要应用 于需要绝缘电阻高、耐压性能好的黑白电视机的阴极射线管 高压电源上，而其主要采用 Rosen 型横纵式结构，当时曾有 较好的发展。随着黑白电视机转向发展彩色电视机，彩电的 变压器输出功率要求大于 30W。因当时的压电材料及压电 变压器生产的工世技术水平的限制，无法开发出大功率的压 电陶瓷变压器，为此使压电变压器的研究发展陷入了滞缓状 态。直到上世纪 90 年代，压电材料及压电器件的研发条件 有了改善，使压电变压器的输出功率达到了 65W 以上。同时， 随着多种轻小型化电子设备如手机、数码相机、打印机、便 携式电脑的广泛应用，具有高升压比、功率损耗小的压电变 压器有了更多新的应用领域，因此也进一步得到发展。
K 和高 Qm 的压电材料。参考资料介绍了利用掺杂的办法制 备出了高性能的四元系压电陶瓷材料 PMMN-PZT。其分子
锆钛酸铅、三元系压电陶瓷材料 (PCM、PSM)—即在 PZT 基础上添加了其它元素的材料以及四元系压电陶瓷材料
式为 ：pb1-0.02(Mg1/3 Nb2/3)A(Mn1/3 Nb2/3)BTiCZrD O3+0.02mol% Sr(D=9A，C=D，A+B+C+D=1)，其性能参数为 K33 ≈ 0.73， K31 ≈ 10.31，Qm ≈ 3500，tgδ ≈ 0.002%。正是使用这种材料， 制成了功率高达 65W 的叠层式压电变压器。参考资料利用
材料在力的作用下（或材料变形时）产生电荷或电压（正 压电效应）；而逆压电效应是施加电压时，该材料产生变形
式压电变压器。
或振动。所以，压电陶瓷变压器的工作原理就是利用压电
随着电子工业与电子产品的发以及人类对环境保护要 陶瓷的正、逆压电效应特性，通过对压电陶瓷体的电极和
求与人类社会可持续发的需要，研发新型环境友好的压电 极化方向取向的设计，利用逆压电效应使得与输入端相连
图 1 压电变压器工作原理框图
图 2 电磁变压器和压电变压器工作原理示图
表1 掺杂离子分类及其对材料性能的影响
等价
MgO、CaO、SrO、BaO等碱土金属（取代Pb2+），Sn4+、 Hf4等（取代Ti4+、Zr4+）
等离子添加物的影响视不同离子而定。但都有以下特性：Tc↓. ε↑.d↑，c/a↓。
施主 La2O3、Nd2O3、Bi2O3、Sb2O3、Nb2O5、Ta2O5、WO3、ThO2 电容率↑、机电耦合因数↑、机械品质因数↓、老化率↓。
受主
Fe2O3、CoO
电容率↓、频率常量↑、机械品质数↑、老化率↑。
变价
Cr2O3、U2O3、MnO2
电容率↓、频率常量↑、机械品质因数↑、温度系数↓、老化率↓。
称性。Rosen 型结构的压电感应器是从中间分开，人们把 效电路图，即压电变压器的等效电路图，见图 4 所示。
图 3 常用基本振子示意图
2015.05·磁性元件与电源 103
图 4 压电变压器的等效电路图 (a) 压电变压器的一般等效电路 ；(b) 输出端和机械系统变换到输入端的等效电路
图 4(a) 中的 Co1、Co2 分别是变压器输入端和输出端的 静态电容 ；m、Cm、Rm 分别是变压器在谐振频率附近机械 系统的等效质量、等效力距和等效电阻 ；RL 是负载电阻 ； 、φ 分别是变压器输入端和输出端的机电变换系数。图 4(b)
(PMMN) 等，它们经高温烧结和高压极化而制成产品。压 电陶瓷变压器是通过电—机—电的耦合过程实现升降压的， 其过程涉及两次能量耦合。具体地说，压电变压器是利用 压电陶瓷材料的特性——正压电效应和逆压电效应，即该
(pb0.76 Ca0.24)[(Co0.5W0.5)Ti0.96]O3+1.5mol% MnO2(K=0.49) 材料设 计制作了工作频率为 1.56MHz、振动模式为厚度振动的叠层
介，将磁场能从原边向副边传递。而压电变压器是以陶瓷 长度方向）谐振频率相同的交流电压时，由于压电陶瓷的
片为媒介，将机械能从输入端传递到输出端。以图 2(b) 的 逆压电效应，压电陶瓷体在长度方向产生机械的逆压电效
Rosen 型压压变压器为例，当其工作于串联谐振频率时， 应，压电陶瓷体在长度方向产生机械共振 ；又因为正压电
输入端传到输出端 ；发电振子在振动的激励下，实现着机 面印刷有电极。驱动部分和发电部分的极化方向不同，前