一種超聲換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設及一種醫(yī)療設備領(lǐng)域，尤其設及一種超聲換能器。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲刀系統(tǒng)廣泛醫(yī)用于醫(yī)療領(lǐng)域，超聲刀系統(tǒng)的核屯、部件為醫(yī)用功率換能器，醫(yī) 用功率換能器的優(yōu)劣決定了超聲刀手術(shù)效果W及超聲刀的使用壽命。其中，阻抗愈低，效率 愈高，則醫(yī)用功率換能器愈優(yōu)，因為具有低阻抗、高效率的醫(yī)用功率換能器才能在相同輸入 功率的條件下獲取更大的高頻振動的機械能，輸出更大的振幅。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，華外醫(yī)療提出一種換能器結(jié)構(gòu)，在預緊螺桿與后金屬塊之間加一彈 性墊片W達到壓力分布均勻的效果，從而實現(xiàn)醫(yī)用功率換能器的低能耗，高輸出。但是發(fā) 明人在實施該技術(shù)方案時發(fā)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)存在W下缺陷：（1)預緊螺桿與后金屬塊間再增加一 彈性墊片，增加了接觸面積，實際上不利于能量的傳遞；(2)后金屬塊一般為鐵合金或不誘 鋼，再在后金屬塊表面加一類似的墊片，多了一套工藝流程，而且薄片的介入，晶堆的壓力 均勻度并沒有那么理想，換能器的阻抗，振幅W及效率參數(shù)有待進一步提高；(3)組裝工藝 是換能器設計的重要一環(huán)，換能器在組裝中，要承受較大的強度，薄的墊片結(jié)構(gòu)不但工藝要 求較高，而且不利于組裝；(4)換能器本身不管在組裝還是工作中，都會產(chǎn)生較大應力，特 別是大功率下，薄墊片的介入會影響整個換能器的疲勞強度，從而影響換能器的使用壽命。 【實用新型內(nèi)容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種能耗較低、輸出較高的超聲換能器。 陽〇化]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種超聲換能器，包括預緊桿、后質(zhì)量 塊、晶堆、前質(zhì)量塊和變幅桿；所述預緊桿包括一體連接的外周面為光滑的柱形桿頭和桿 體，所述柱形桿頭的直徑大于所述桿體的直徑，所述柱形桿頭包括桿頭接觸面；所述后質(zhì)量 塊套設于所述桿體上，所述后質(zhì)量塊具有相對設置的第一接觸面和第二接觸面，所述第一 接觸面貼設于所述桿頭接觸面；所述晶堆套設于所述桿體上，所述晶堆具有晶堆接觸面，所 述晶堆接觸面貼設于所述第二接觸面；所述前質(zhì)量塊連接于所述桿體的端部，所述前質(zhì)量 塊貼設于所述晶堆上；所述變幅桿連接于所述前質(zhì)量塊上。
[0006] 其中，所述第一接觸面的邊緣設置有倒角或者倒圓角。
[0007] 其中，所述第一接觸面的邊緣與所述桿頭接觸面的邊緣重合。
[0008] 其中，所述第二接觸面的面積大于所述晶堆接觸面的面積。
[0009] 其中，所述第二接觸面的內(nèi)徑比所述晶堆接觸面的內(nèi)徑小0. 2~0. 5mm。
[0010] 其中，所述變幅桿包括依次同軸連接的輸入桿、法蘭部和輸出桿，所述輸入桿連接 于所述法蘭部與所述前質(zhì)量塊之間，所述法蘭部用于安裝于外部設備上，所述輸出桿包括 過渡部、圓柱部和環(huán)狀凸起，所述過渡部同軸連接于所述法蘭部上，所述過渡部的外徑沿著 遠離所述法蘭部的方向逐漸減小，所述圓柱部同軸連接于所述過渡部上，所述環(huán)狀凸起突 設于所述圓柱部的外圍且位于遠離所述法蘭部的一端。
[0011] 其中，所述過渡部包括依次連接的第一過渡段、平直段和第二過渡段，所述第一過 渡段的外徑沿著遠離所述法蘭部的方向逐漸減少，所述平直段的外表面為直圓柱面且外徑 沿著所述變幅桿的中屯、軸方向保持不變，所述第二過渡段的外徑沿著遠離所述平直段的方 向逐漸減少。
[0012] 其中，所述圓柱部的直徑與所述環(huán)狀凸起的直徑的比值為0. 65~1. 50。
[0013] 其中，所述環(huán)狀凸起包括輸出端，所述輸出端開設沿所述變幅桿的中屯、軸方向延 伸的連接孔，所述環(huán)狀凸起沿著所述變幅桿的中屯、軸方向的長度與所述連接孔的孔深的比 值為0. 15~0.58。
[0014] 其中，所述前質(zhì)量塊具有后連接面，所述變幅桿具有與所述后連接面形狀相同輸 入面，且所述輸入面的直徑大于所述后連接面的直徑，所述輸入面連接于所述后連接面。
[0015] 其中，所述變幅桿的輸入面的周邊設置圓角或者倒角。
[0016] 本實用新型提供的超聲換能器通過外周面為光滑的柱形桿頭產(chǎn)生均勻的壓力分 布，繼而能夠?qū)⒘σ来尉鶆騻鬟f給其后的后質(zhì)量塊和晶堆，來讓超聲換能器的晶堆能夠獲 取更為均勻的壓力分布，從而有效提高換能器的機電轉(zhuǎn)換效率，實現(xiàn)超聲換能器的低阻抗、 高輸出的性能。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施方式中所需要使用的附 圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施方式，對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運些附圖獲得其 他的附圖。
[0018] 圖1是本實用新型實施方式提供的超聲換能器的示意圖；
[0019] 圖2是圖1所示的超聲換能器的分解示意圖；
[0020] 圖3是其他實施例方式提供的一種變幅桿的示意圖；
[0021] 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的換能器的晶堆中的壓電片的壓力分布圖；
[0022] 圖5是本實用新型實施方式提供的超聲換能器中的晶堆的壓電陶瓷片的壓力分 布圖；
[0023] 圖6是現(xiàn)有技術(shù)的換能器的晶堆中的壓電片的振動位移分布圖；
[0024] 圖7是本實用新型實施方式提供的超聲換能器中的晶堆的壓電陶瓷片的振動位 移分布圖；
[00巧]圖8是本實用新型實施方式提供的一種變幅桿的示意圖。
【具體實施方式】
[00%] 下面將結(jié)合本實用新型實施方式中的附圖，對本實用新型實施方式中的技術(shù)方案 進行清楚、完整地描述。
[0027] 請參考圖1和圖2,為本實用新型提供的一種超聲換能器100,包括預緊桿10、后質(zhì) 量塊20、晶堆30、前質(zhì)量塊40和變幅桿50 ;所述預緊桿10包括一體連接的外周面為光滑 的柱形桿頭11和桿體12,所述柱形桿頭11的直徑大于所述桿體12的直徑，所述柱形桿頭 11包括桿頭接觸面Ila;所述后質(zhì)量塊20套設于所述桿體12上，所述后質(zhì)量塊20具有相 對設置的第一接觸面21和第二接觸面22,所述第一接觸面21貼設于所述桿頭接觸面Ila;所述晶堆30套設于所述桿體12上，所述晶堆30具有晶堆30接觸面，所述晶堆30接觸面 貼設于所述第二接觸面22 ;所述前質(zhì)量塊40連接于所述桿體12的端部，所述前質(zhì)量塊40 貼設于所述晶堆30上；所述變幅桿50連接于所述前質(zhì)量塊40上。
[0028] 通過外周面為光滑的柱形桿頭11產(chǎn)生均勻的壓力分布，繼而能夠?qū)⒘σ来尉鶆?傳遞給其后的后質(zhì)量塊20和晶堆30,來讓超聲換能器100的的晶堆30能夠獲取更為均勻 的壓力分布，從而有效提高換能器的機電轉(zhuǎn)換效率，避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于應力分布不均 勻而產(chǎn)生無謂的熱量來影響超聲換能器100的壓縮幅度和功率輸出的情況，實現(xiàn)超聲換能 器100的低阻抗、高輸出的性能。
[0029] 在本實施例中，所述預緊桿10可為螺桿，其螺桿頭的周面一體設置柱形凸起形成 所述柱形桿頭11，所述柱形桿頭11的外周面為光滑的柱面，并且所述桿頭接觸面Ila光滑 的圓環(huán)面。當所述柱形桿頭11受到壓力時，由于所述柱形桿頭11的外周面為光滑的柱面， 故其內(nèi)部的應力會均勻分布，避免如現(xiàn)有技術(shù)中的預緊桿10的桿頭的外周面為多邊形而 在邊角上集中應力，從而使得應力分布不均勻，影響后續(xù)應力的傳遞。所述桿體12遠離所 述柱形桿頭11的端部設置外螺紋（未圖示），W便于跟后續(xù)的部件（如前金屬塊）進行連 接。上述的預緊桿10用于為晶堆30提供預緊力來使所述晶堆30均勻受壓力，從而將所述 晶堆30的電能高效率轉(zhuǎn)化為機械能。當然，在其它實施例中，所述桿體12遠離所述柱形桿 頭11的端部還可W設置其它連接結(jié)構(gòu)，比如說粘接，只要能夠跟后續(xù)的部件進行強度連接 即可。
[0030] 在本實施例中，所述后質(zhì)量塊20為金屬塊，所述后質(zhì)量塊20套設于所述桿體12 上，且所述后質(zhì)量塊20的第一接觸面21緊貼于所述桿頭接觸面11a。為了進一步的改善超 聲換能器100的諧振特性，所述第一接觸面21的邊緣設置倒角或倒圓角。具體的，所述第 一接觸面21的邊緣設置倒