ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ГЕНЕРАТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ

1. Высоковольтный генератор с рабочим телом, состоящим, по крайней мере, из одной пластины поляризованного сегнетоэлектрического материала, отличающийся тем, что рабочее тело дополнительно содержит инерционную массу, а сегнетоэлектрический материал представляет собой пакет из пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями пьезоэлектрического коэффициента напряжения и заданной для каждой пластины прочностью на сжатие, механически соединенных последовательно так, что возникающие в пластинах при ударе механические напряжения суммируются, а электрически соединенных параллельно так, что суммируются возникающие в пластинах электрические заряды с одинаковой разностью потенциалов, для чего расстояния между нанесенными на пластины токопроводящими поверхностями устанавливают такими, чтобы их значения, умноженные на значения механического напряжения и пьезоэлектрического коэффициента напряжения, были одинаковы для каждой пластины в пакете.
2. Способ изготовления пьезоэлектрических высоковольтных генераторов, состоящих из корпуса из пористого полимерного материала с закладными электродами токосъемников и рабочего тела, включающего инерционную массу и пакет из пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с повышенными значениями пьезоэлектрического коэффициента напряжения и заданной для каждой пластины прочностью на сжатие, содержащий изготовление каждой партии пластин поляризованных композиционных сегнетоэлектрических материалов с заданной прочностью на сжатие, включающий операции: приготовление пресспорошка синтезированного материала, приготовление смеси пресспорошка синтезированного материала и порообразователя, прессование из смеси заготовок и их высокотемпературную обработку методом спекания, механическую обработку, металлизацию, поляризацию и измерение параметров, отличающийся тем, что:
<mrow><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mi>k</mi></msubsup></mrow>
K
K
- партия смеси пресспорошка с порообразователем для k-той пластины с заданной прочностью на сжатие
и пористостью P содержит порообразователь в концентрации x мас.%;
<mrow><msub><mi>x</mi><mi>K</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msubsup><mi>К</mi><mrow><mi>у</mi><mi>с</mi></mrow><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi></mrow></msubsup><mo>⋅</mo><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>/</mo><mi>о</mi><mi>б</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>р</mi><mi>г</mi></mrow></msub><mo>⋅</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>−</mo><msub><mi>P</mi><mi>K</mi></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>n</mi><mo>/</mo><mi>о</mi><mi>б</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>ρ</mi><mrow><mi>n</mi><mi>p</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msubsup><mi>К</mi><mrow><mi>у</mi><mi>с</mi></mrow><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi></mrow></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>К</mi><mrow><mi>у</mi><mi>с</mi></mrow><mrow><mi>о</mi><mi>б</mi></mrow></msubsup><mo>=</mo><mtext>1,455</mtext></mrow>
где
- коэффициент объемной усадки пьезокерамического материала
;
n/об
n/об
3
ρ - плотность порообразователя, ρ=1,2 г/см;
рг
рг
3
ρ - рентгеновская плотность пьезокерамического материала, ρ=8,02 г/см;
пр
пр
3
ρ - плотность прессовки, ρ=5,2 г/см;
K
а P вычисляется из зависимости
<mrow><msub><mi>P</mi><mi>K</mi></msub><mo>=</mo><mn>100</mn><mrow><mo>(</mo><mrow><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>0</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mi>k</mi></msubsup></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>/</mo><mn>1</mn><mo>,</mo><mn>2</mn><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>0</mn></msubsup><mo>,</mo><mo>=</mo><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mi>k</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>0</mn></msubsup><mo>−</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mn>1</mn><mrow><mi>k</mi><mo>−</mo><mn>1</mn></mrow></munderover><mrow><mi>a</mi><mi>ρ</mi><mmultiscripts><mi>h</mi><mprescripts /><mi>k</mi><none /></mmultiscripts><msub><mrow /><mi>k</mi></msub></mrow></mstyle></mrow>
,
<mrow><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>0</mn></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>1</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msubsup><mi>T</mi><mrow><mi>С</mi><mi>Ж</mi></mrow><mn>0</mn></msubsup><mo>≈</mo><mn>6</mn><mo>⋅</mo><msup><mrow><mn>10</mn></mrow><mn>8</mn></msup><mtext> </mtext><mi>П</mi><mi>а</mi></mrow>
где
- прочность на сжатие беспористой керамики первой, наиболее удаленной от инерционной массы, пластины,
,
a
a
6
2
- ускорение при ударе =(1,3÷1,5)·10 м/с;
0
1
3
3
ρ - плотность беспористой керамики первой, наиболее удаленной от инерционной массы, пластины, ρ=7,8·10 кг/м;
k
k
рг
K
ρ - плотность k-той пластины, ρ=ρ·(1-P/100);
K
<mrow><msub><mtext>h</mtext><mtext>k</mtext></msub><mo>=</mo><msub><mtext>U</mtext><mtext>K</mtext></msub><msubsup><mrow><mtext>/T</mtext></mrow><mrow><mtext>33</mtext></mrow><mtext>k</mtext></msubsup><msubsup><mi>g</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>k</mi></msubsup></mrow>
h - расстояние между нанесенными на пластину токопроводящими поверхностями,
;
K
K
5
U - разность потенциалов между нанесенными на пластины токопроводящими поверхностями U≈10 В
<mrow><msubsup><mi>g</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>k</mi></msubsup><mo>=</mo><msubsup><mi>d</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>k</mi></msubsup><mo>/</mo><msubsup><mi>ε</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>k</mi></msubsup><msub><mi>ε</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><msub><mi>g</mi><mrow><mn>33</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>p</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow></msub><mo>⋅</mo><mn>100</mn><mo>/</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>100</mn><mo>−</mo><mn>2</mn><msub><mi>P</mi><mi>K</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>d</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>K</mi></msubsup></mrow>
-12
- пьезомодуль, ≈ 500·10 Кл/Н;
<mrow><msubsup><mi>ε</mi><mrow><mn>33</mn></mrow><mi>k</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>P</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><msubsup><mi>ε</mi><mrow><mn>33</mn><mo stretchy="false">(</mo><mi>p</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mi>T</mi></msubsup><mo>⋅</mo><mo stretchy="false">[</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>100</mn><mo>−</mo><mn>2</mn><msub><mi>P</mi><mi>K</mi></msub><mo stretchy="false">)</mo><mo>/</mo><mn>100</mn><mo stretchy="false">]</mo></mrow>
,
а все данные сводятся в рабочую таблицу, значения параметров в которой проверяют на пробниках.