一种超声振子以及超声系统的制作方法

本技术涉及超声波振子，具体涉及一种超声振子以及超声系统。

背景技术：

1、大功率超声系统被发明以来，已经广泛用于超声焊接、超声乳化、超声清洗等工业领域，带来巨大经济效益的同时降低了劳动力成本、提高了产率，是现代化工业设计中不可缺少的一部分。

2、以超声系统应用于超声焊接技术领域为例，超声系统中的超声振子通常包括换能器、变幅杆以及焊接头三部分。换能器的振动被设计后放大并传导到焊接头部分，输出一定的振幅(几十微米不等，和超声振子的设计频率有关)。具有高频振动，且大位移的焊接头端通过物理接触将动能转化成焊接件的热能，从而提升温度，在微小的相互作用区域进行熔融焊接。

3、通过对超声振子的描述可知，超声振子本质上是一种将电能转换成机械能并最终转换成热能的结构。所以，保证电能能高效的传输到被加工件，是评判超声振子高效性的重要指标，同时，超声振子的稳定性就更为重要。常见的超声失效有多种模式，例如：1.换能器压电环物理破损。2.压电环由于压电效应失效导致超声振子频率在正常频率范围外，超声系统无法锁定工作频率而失效。其中，换能器压电环的物理破损也有部分原因归结于压电环的温度升高，压电环的压电效应失效可能是因为压电环被电击穿或温度升高导致退极化。因此，温度的升高是一个非常棘手的问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种超声振子以及超声系统，其主要目的在于降低超声振子中压电环温度。

2、根据本技术的第一方面，提供一种超声振子，包括：

3、换能器，所述换能器上固定有压电环；

4、变幅杆，所述变幅杆的一端和所述换能器连接，所述变幅杆的另一端用于和超声工具头连接；

5、辅助安装体，所述辅助安装体固定于所述变幅杆的节点区；

6、制冷件，所述制冷件具有相对的冷端和热端，所述冷端和所述辅助安装体相接触；以及

7、降温结构，所述降温结构和所述热端相邻，所述降温结构用于降低所述热端的温度。

8、一种实施例中，还包括导热层，所述冷端和所述辅助安装体之间，和/或，所述热端和所述降温结构之间设置有所述导热层。

9、一种实施例中，所述制冷件设置多个；多个所述制冷件设置于所述辅助安装体的不同区域，和/或，多个所述制冷件叠放设置于所述辅助安装体的同一区域；当多个所述制冷件叠放时，相邻所述制冷件之间设置所述导热层，并且相邻所述制冷件之间的所述导热层一侧对应所述冷端，另一侧对应所述热端。

10、一种实施例中，所述降温结构设置多个，当多个所述制冷件分别设置于所述辅助安装体的不同区域时，所述降温结构和所述制冷件一一对应设置；当多个所述制冷件叠放于所述辅助安装体的同一区域时，多个所述制冷件共用一个所述降温结构。

11、一种实施例中，还包括安装结构；所述安装结构用于将所述降温结构固定于所述辅助安装体，并使所述降温结构与所述制冷件相邻。

12、一种实施例中，所述辅助安装体为杆状结构，所述杆状结构横穿固定于所述变幅杆的节点区，所述杆状结构的轴向和所述变幅杆的轴向相垂直；所述杆状结构的两端分别设置有第一装配平面，所述第一装配平面和所述变幅杆的轴线相垂直，所述冷端和所述第一装配平面相接触；所述安装结构包括第一安装件和第二安装件；所述第一安装件包括相连接的配合部和对接部，所述配合部具有配合槽，所述配合槽和所述降温结构相配合；所述第二安装件呈板状，所述第二安装件套接在所述变幅杆上，并和所述对接部相连接，所述第一安装件和所述第二安装件将所述制冷件夹紧固定于所述第一装配平面。

13、一种实施例中，所述辅助安装体为法兰，所述制冷件设置于所述法兰的至少一个端面；所述安装结构包括相连接的配合部和对接部，所述配合部具有配合槽，所述配合槽和所述降温结构相配合，所述对接部和所述法兰的端面相连接，所述安装结构将所述制冷件夹紧固定于所述法兰的端面。

14、一种实施例中，所述辅助安装体包括法兰和柱体，所述柱体具有沿轴向贯通的安装腔；所述法兰的内环固定于所述变幅杆的节点区，所述法兰的外环固定于所述柱体的端部，或者所述法兰的外环固定于所述柱体的安装腔内；所述柱体的外壁上设置有至少一个第二装配平面，所述冷端和所述第二装配平面相接触；所述安装结构包括安装主体板和卡接柱，所述安装主体板套接在所述变幅杆上，所述安装主体板朝向所述换能器的一面为承载面，所述承载面用于将所述降温结构固定于所述辅助安装体；所述卡接柱一端和所述柱体远离所述安装主体板的端面相卡接，所述卡接柱的另一端固定于所述承载面上。

15、一种实施例中，所述法兰的径向直径比所述变幅杆的径向直径大2cm-1ocm。

16、一种实施例中，还包括套筒，所述套筒用于将所述制冷件和所述降温结构套接在所述套筒的内部。

17、一种实施例中，所述法兰的厚度为1mm-10mm，所述法兰的不同区域的厚度相同或不同。

18、一种实施例中，还包括控温电源，所述制冷件和所述控温电源电连接，所述控温电源用于通过调节电流改变所述制冷件的热流量以进行控温作用。

19、一种实施例中，沿着所述变幅杆的轴向，在所述变幅杆内开设第一输液通道；所述辅助安装体内开设第二输液通道，所述第一输液通道和所述第二输液通道相连通。

20、一种实施例中，所述降温结构为液体降温件、散热件以及风扇中的至少一种；所述液体降温件为含有储液腔的中空壳体，所述中空壳体设置有均于所述储液腔相连通的进液口和出液口，所述液体降温件用于通过所述进液口向所述储液腔内输送导热液体，并通过所述出液口带走吸收热量的所述导热液体，以对所述制冷件起到降温作用；所述散热件含有多个散热片。

21、一种实施例中，在所述进液口和所述出液口之间的所述储液腔内设置有分隔板，所述分隔板用于对所述储液腔内的所述导热液体进行分流，以便于所述导热液体在所述储液腔内形成从所述进液口向所述出液口一侧流动的流向。

22、一种实施例中，还包括超声工具头，所述变幅杆的一端和所述换能器连接，所述变幅杆的另一端和所述超声工具头连接；所述超声工具头为超声焊接头、超声乳化头、超声清洗头或超声刀。

23、根据本技术的第二方面，提供一种超声系统，包括超声电源和上述超声振子，所述超声电源和所述超声振子电连接，所述超声电源用于向所述超声振子发送超声信号。

24、依据上述实施例的超声振子，在辅助安装体上设置制冷件，制冷件的冷端和辅助安装体相接触，制冷件的热端和降温结构相接触。通过制冷件增大辅助安装体处的温差，温差越大，热流的驱动力越大，便于实现辅助安装体处快速降温，进而降低换能器压电环处温度，保障超声振子有效工作，延长超声振子的使用寿命。制冷件的热端温度相对会高一些，通过设置的降温结构，能够及时对热端进行降温作用，保障对压电环降温效果的持续有效性。变幅杆的节点区不发生振动，故设置在该处的辅助安装体以及制冷件和降温结构也都不会发生振动，因此不会影响超声振子的能量利用率，同时，也不会对超声振子的频率产生不良影响。