CN217935940U - 新型稀土超磁致伸缩声波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其包括：壳体，其中部设有容置槽；稀土超磁致伸缩棒，其同轴设于所述容置槽内；线圈骨架，其位于所述容置槽内且套设于所述稀土超磁致伸缩棒的外部；线圈，其位于所述容置槽内且缠绕于所述线圈骨架的外部；发声面，其包括盖设于所述容置槽顶部的音盆以及将所述音盆的外圈边缘与所述容置槽顶部边缘密封连接的折环，所述音盆为上大小下的圆锥形结构，所述音盆与所述稀土超磁致伸缩棒的顶部接触并连接；所述折环为向上凸起的环形结构。本实用新型能够解决现有技术中现有的磁致伸缩换能器存在效率低、成本高、功率低、低频应用时体积大、带宽较窄，音质效果较差的技术问题。

Description

新型稀土超磁致伸缩声波换能器

技术领域

本实用新型涉及声学传感器技术领域。更具体地说，本实用新型涉及一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器。

背景技术

稀土超磁致伸缩材料的尺寸伸缩可随外加磁场成比例变化，其磁致伸缩系数远大于传统的磁致伸缩材料。1971年美国海军表面武器实验室开始寻找在室温下具有较大磁致伸缩的材料，发现TbFe2、DyFe2、SmFe2等具有很好的磁致伸缩性能，但是它们需要很强的磁场才能驱动，这就限制了该材料的应用。为此，他们又研究了新的合金材料，这种合金材料具有很高的居里温度，磁致伸缩性能优异，使得实际应用成为可能，由此引起了业界对稀土超磁致伸缩材料开发及应用的极大关注。

稀土超磁致伸缩材料在室温下机械能-电能转换率高、能量密度大、响应速度高、可靠性好、驱动方式简单，正是这些性能优点引发了传统电子信息系统、传感系统、振动系统等的革命性变化。

稀土超磁致伸缩材料是自上世纪70年代迅速发展起来的新型功能材料，已被视为21世纪提高国家高科技综合竞争力的战略性功能材料。稀土超磁致伸缩材料器件的性能已被证明优于压电陶瓷换能材料，在军民两用高科技领域具有难以估量的应用前景。

现有的磁致伸缩换能器存在效率低、成本高、功率低、低频应用时体积大、带宽较窄，且音质效果较差的技术缺陷。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本实用新型还有一个目的是提供一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其能够解决现有技术中现有的磁致伸缩换能器存在效率低、成本高、功率低、低频应用时体积大、带宽较窄，音质效果较差的技术问题。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其包括：

壳体，其中部设有容置槽；

稀土超磁致伸缩棒，其同轴设于所述容置槽内；

线圈骨架，其位于所述容置槽内且套设于所述稀土超磁致伸缩棒的外部；

线圈，其位于所述容置槽内且缠绕于所述线圈骨架的外部；

发声面，其包括盖设于所述容置槽顶部的音盆以及将所述音盆的外圈边缘与所述容置槽顶部边缘密封连接的折环，所述音盆为上大小下的圆锥形结构，所述音盆与所述稀土超磁致伸缩棒的顶部接触并连接；所述折环为向上凸起的环形结构。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述音盆通过第一固定螺丝与所述稀土超磁致伸缩棒连接，所述第一固定螺丝的顶部盖设有防尘帽。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述音盆为铝合金材质；所述折环为橡胶材质。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述线圈骨架为尼龙材质。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述壳体采用金属钢材质。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述稀土超磁致伸缩棒的底部与所述壳体的底部通过预紧螺丝连接。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述线圈骨架与所壳体通过第二固定螺丝连接。

优选的是，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述壳体的外壁上设有齿状散热片。

本实用新型至少包括以下有益效果：

本实用新型能够解决现有的磁致伸缩换能器效率低、成本高、功率低、低频应用时体积大、带宽较窄的问题。本实用新型的声波换能器采用稀土超磁致伸缩材料，磁致伸缩效应明显，进一步设置音盆与折环组合的发音面，可提高音质效果，使得发出的声音更为饱满洪亮，本实用新型具有结构简单，声音洪亮，音质好、散热效果好等优点。本实用新型可用于音响系统、声波驱散器、声纳雷达等。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本实用新型在一个技术方案中所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器的正视图；

图2为本实用新型在另一个技术方案中所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器的俯视图。

说明书附图标记说明：1-防尘帽；2-折环；3-音盆；4-第一固定螺丝；5-壳体；51-散热片；6-预紧螺丝；7-线圈骨架；8-线圈；9-稀土超磁致伸缩棒；10-第二固定螺丝。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1～2所示(图1为正视图的剖面图，图2为俯视图)，本实用新型提供一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其包括：

壳体5，其中部设有容置槽；用于安装各个部件；

稀土超磁致伸缩棒9，其同轴设于所述容置槽内；稀土超磁致伸缩棒9是用于在磁场作用下产生振动；稀土超磁致伸缩棒9选用磁致伸缩系数大、响应快、输出力大的的材料，不论何种磁致伸缩材料均有磁致伸缩饱和现象：当外加磁场强度增强时，其形变增加，当外加磁场强度增强到一定值时形变不再增加，出现饱和现象；因此，稀土超磁致伸缩棒9材料的选择至关重要；稀土超磁致伸缩棒9具体采用铽镝铁合金(Terfenol-D)超磁致伸缩材料。

线圈骨架7，其位于所述容置槽内且套设于所述稀土超磁致伸缩棒9的外部；线圈骨架7是用于将线圈8套设于稀土超磁致伸缩棒9的外部，并可将稀土超磁致伸缩棒9与线圈8隔离开；

线圈8，其位于所述容置槽内且缠绕于所述线圈骨架7的外部；线圈8用于产生磁场；线圈8的作用是把驱动电路输出的交变电流转化为交变磁场从而驱动稀土超磁致伸缩棒9振动；本实用新型中线圈8采用单晶高纯度无氧铜，不含氧也不含任何脱氧剂残留物的纯铜。整个线圈8仅由一个晶粒组成，不存在晶粒之间产生的“晶界”，因此不会对通过的信号产生反射和折射，造成信号失真和衰减，具有极高的信号传输性能，从而保证了声音的高保真度和频率响应；

发声面，其包括盖设于所述容置槽顶部的音盆3以及将所述音盆3的外圈边缘与所述容置槽顶部边缘密封连接的折环2，所述音盆3为上大小下的圆锥形结构，所述音盆3与所述稀土超磁致伸缩棒9的顶部接触并连接；所述折环2为向上凸起的环形结构。发声面中的音盆3，在稀土超磁致伸缩棒9产生振动时，通过振动推动空气振动来实现声音的产生，折环2是音盆3与壳体5的连接部分，用于支撑音盆3的振动系统，并提供顺性恢复力和阻尼作用。

在上述技术方案中，本实用新型提供一种新型稀土超磁致伸缩声波换能器，包括中部设有容置槽的壳体5，容置槽用于安装稀土超磁致伸缩棒9、线圈骨架7、线圈8；稀土超磁致伸缩棒9竖直插入容置槽内，然后将朝绕有线圈8的线圈骨架7竖直向下插入容置槽内，并套于稀土超磁致伸缩棒9外部，随后将发声面盖设于容置槽顶部，保证音盆3的底部与稀土超磁致伸缩棒9的顶部接触，并采用现有技术收到的连接方式将音盆3与稀土超磁致伸缩棒9进行连接，例如粘接或螺丝固定等；发声面的音盆3与折环2可通过6060黄胶进行粘接，折环2的内圈边缘与发声面的外圈边缘密封连接，外圈边缘与容置腔的顶部圆周边缘密封连接；折环2设置成向上凸起是为了增强顺性恢复力，进一步提高音质效果；

本实用新型通过设置稀土超磁致伸缩棒9，其工作原理是经驱动电路放大后的音频信号输入铜线圈8，产生磁通量，进而产生一定强度的交变磁场，稀土超磁致伸缩棒9在交变磁场的作用下产生相应的纵向形变从而驱动发声面振动发声。

本实用新型能够解决现有的磁致伸缩换能器效率低、成本高、功率低、低频应用时体积大、带宽较窄的问题。本实用新型的声波换能器采用稀土超磁致伸缩材料，磁致伸缩效应明显，进一步设置音盆3与折环2组合的发音面，可提高音质效果，使得发出的声音更为饱满洪亮，本实用新型具有结构简单，声音洪亮，音质好、散热效果好等优点。本实用新型可用于音响系统、声波驱散器、声纳雷达等。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述音盆3通过第一固定螺丝4与所述稀土超磁致伸缩棒9连接，所述第一固定螺丝4的顶部盖设有防尘帽1。通过第一固定螺丝4将音盆3与稀土超磁致伸缩棒9连接，在第一固定螺丝4的顶部设置防尘帽1，具有防尘效果。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述音盆3为铝合金材质；所述折环2为橡胶材质。音盆3采用铝合金材质，材料密度适中，因此重量轻、刚性好、灵敏度高，此外铝合金音盆3表面防氧化性好，声音更为饱满洪亮；折环2使用的是橡胶材质，质软且任性极强，有极强的顺性恢复力，失真小，耐用。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述线圈骨架7为尼龙材质。线圈骨架7采用尼龙材料，机械强度高、绝缘性好、耐高温性优异。线圈骨架7由尼龙棒料机械加工一体成型，能与壳体5、线圈8精密结合，可靠性高。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述壳体5采用金属钢材质。壳体5采用钢质棒料一体机械加工而成，能与线圈骨架7、线圈8精密结合，坚实耐用。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述稀土超磁致伸缩棒9的底部与所述壳体5的底部通过预紧螺丝6连接。通过预紧螺丝6将稀土超磁致伸缩棒9与壳体5连接，通过调节预紧螺丝6可调节稀土超磁致伸缩棒9与发声面(音盆3)的预紧力，通过调整预紧螺丝6，从而压紧稀土超磁致伸缩棒9施加一定的预紧力，保证稀土超磁致伸缩棒9产生的振动能通过发声面进行有效传递。预紧力的大小对机构的耦合系数有影响，适当的预压力可提高声波换能器的电磁能向机械能转换的效率。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述线圈骨架7与所壳体5通过第二固定螺丝10连接。通过第二固定螺丝10将线圈骨架7与壳体5紧密连接。

另一种技术方案中，所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，所述壳体5的外壁上设有齿状散热片51。壳体5的外部环设多圈散热片51形成如图1所示的齿状结构，散热片51与壳体5本体一体成型设置，散热片51能够有效及时地将线圈8产生的热量导出，保证线圈8不会过热烧毁，提升了该声波换能器的效能。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，包括：

壳体，其中部设有容置槽；

稀土超磁致伸缩棒，其同轴设于所述容置槽内；

线圈骨架，其位于所述容置槽内且套设于所述稀土超磁致伸缩棒的外部；

线圈，其位于所述容置槽内且缠绕于所述线圈骨架的外部；

发声面，其包括盖设于所述容置槽顶部的音盆以及将所述音盆的外圈边缘与所述容置槽顶部边缘密封连接的折环，所述音盆为上大小下的圆锥形结构，所述音盆与所述稀土超磁致伸缩棒的顶部接触并连接；所述折环为向上凸起的环形结构。

2.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述音盆通过第一固定螺丝与所述稀土超磁致伸缩棒连接，所述第一固定螺丝的顶部盖设有防尘帽。

3.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述音盆为铝合金材质；所述折环为橡胶材质。

4.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述线圈骨架为尼龙材质。

5.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述壳体采用金属钢材质。

6.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述稀土超磁致伸缩棒的底部与所述壳体的底部通过预紧螺丝连接。

7.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述线圈骨架与所壳体通过第二固定螺丝连接。

8.如权利要求1所述的新型稀土超磁致伸缩声波换能器，其特征在于，所述壳体的外壁上设有齿状散热片。

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