CN2458091Y - 一种磁致伸缩超声换能器 - Google Patents

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郝俊山
伍虹
史拥军
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Abstract

本实用新型公开了一种磁致伸缩超声换能器,它包括外壳、变幅杆,其特点是外壳内设有磁致伸缩材料、永磁体、线圈、拉力杆、紧固器及弹簧,变幅杆连有质量块并置于外壳上端,通过永磁体、线圈、拉力杆对磁致伸缩材料提供的磁场及预应力,使磁致伸缩材料产生振动,此振动由变幅杆传递出去。本实用新型可制作成高频率大功率的超声换能器,其工作频率高,功率大,单个换能器功率可达几十千瓦,换能效率高,体积小,应用于功率超声时效果非常好。

Description

一种磁致伸缩超声换能器
本实用新型涉及使用磁致伸缩材料使电能转换成声能产生超声波的技术领域，具体地说是一种磁致伸缩超声换能器。
超声波是一种频率在16KHz以上的机械振动波，它有着广泛的应用技术领域，可应用在机械、冶金、能源和医学等行业。超声换能器是将其它物理能量转变为超声能量的器件，现有的超声换能器是采用压电陶瓷和传统磁致伸缩材料制作的。中国专利96225539.4公开了一种使用电致伸缩材料压电陶瓷制作的换能器，其工作电压高，功率小，换能效率低，体积大，工作需要抽真空，发热温升会导致压电陶瓷晶体的破裂而引起换能器工作的失效，并主要使用在石油行业，其它行业不适用；传统磁致伸缩材料(镍或铁氧体)制作的超声换能器，仍然存在换能效率低，功率小等缺点。
本实用新型的目的是针对现有技术的不足而提供的一种采用铽镝铁稀土大磁致伸缩材料制成的体积小、效率高、功率大的超声换能器。
本实用新型的目的是这样实现的：
磁致伸缩超声换能器，包括外壳、变幅杆，其特点是外壳内设有磁致伸缩材料、永磁体、线圈、拉力杆、紧固器及弹簧，变幅杆连有质量块并置于外壳上端；磁致伸缩材料设在外壳内，永磁体置于磁致伸缩材料两端，一永磁体与质量块接触，拉力杆设在外壳中部、一端与外壳连接、一端穿过质量块与紧固器螺纹连接、其外部设有线圈，弹簧设在质量块与紧固器之间。
本实用新型工作频率高，功率大，单个换能器功率可达几十千瓦，换能效率高，体积小，应用于功率超声时效果非常好。
下面结合附图对本实用新型进行详细描述：
附图为本实用新型的结构示意图
图中：1-变幅杆  2-紧固器  3-弹簧  4-质量块  5-上永磁体  6-磁致伸缩材料  7-拉力杆  8-外壳  9-线圈  10-下永磁体
参阅附图，变幅杆1与质量块4连接，拉力杆7设在外壳8中部，一端与外壳8连接，一端穿过质量块4与紧固器2螺纹连接，拉力杆7外部设有绕制成型的线圈9，线圈9外部设有磁致伸缩材料6，磁致伸缩材料6的两端设有上下永磁体5、10，质量块4依靠弹簧3的弹力压紧上永磁体5，紧固器2设在弹簧3上部并可调整地固定于拉力杆7上。
本实用新型中磁致伸缩材料6可以是一个环状的整体或数个环状分布的棒状，上、下永磁体5、10可以是环状或数个环状分布的块状；永磁体5、10为磁致伸缩材料6提供偏置磁场，质量块4、拉力杆7和磁致伸缩材料6组成闭合磁回路，线圈9产生的激励磁场通过该回路作用于磁致伸缩材料6上，外壳8为非导磁材料，紧固器2、拉力杆7和弹簧3组成对磁致伸缩材料6施加预应力结构，磁致伸缩材料6在偏置磁场和预应力的作用下，受到激励线圈9产生的激励磁场的作用而产生振动，该振动通过变幅杆1传递出去，在激励线圈9中通过超声频的交流信号时，激励线圈9产生交变的激励磁场作用于磁致伸缩材料6，磁致伸缩材料6则产生超声频的振动波，变幅杆1的形状根据不同使用状况设计，调节紧固器2在拉力杆7的位置可实现对磁致伸缩材料6施加预应力的调节。
本实用新型中的偏置磁场的实施也可使用直流线圈施加偏磁，直流偏磁线圈的位置可以是永磁体的位置，产生与永磁体同样的施加偏磁的效果。本实用新型中磁致伸缩材料具有能量密度大和响应速度快的特点，因此可制作成高频率大功率的超声换能器。

Claims (2)

1、一种磁致伸缩超声换能器，包括外壳(8)、变幅杆(1)，其特征在于外壳(8)内设有磁致伸缩材料(6)、永磁体(5)、(10)、线圈(9)、拉力杆(7)、紧固器(2)及弹簧(3)，变幅杆(1)连有质量块(4)并置于外壳(8)上端。
2、根据权利要求1所述的换能器，其特征在于磁致伸缩材料(6)设在外壳(8)内，永磁体(5)、(10)置于磁致伸缩材料(6)两端，永磁体(5)与质量块(4)接触，拉力杆(7)设在外壳(8)中部，一端与外壳(8)连接、一端穿过质量块(4)与紧固器(2)螺纹连接，其外部设有线圈(9)，弹簧(3)设在质量块(4)与紧固器(2)之间。
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