CN2691717Y - 稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件 - Google Patents

Abstract

一种稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，在壳体内轴向设置有励磁绕组，在励磁绕组内轴向中部设置有稀土有源元件，在稀土有源元件的上表面设置有上永磁片、下表面设置下永磁片，在上永磁片的上表面设置有上端盖，在下永磁片的下表面设置有下端盖，在稀土有源元件与上永磁片之间设置有上导磁体，在稀土有源元件与下永磁片之间设置有下导磁体，在上永磁片与上端盖之间设置有上末端导磁体，在下永磁片与下端盖之间设置有下末端导磁体。它具有设计合理、结构简单、偏磁场和励磁磁场强、漏磁损耗小、电声效率高等优点，可作为制作超声换能器的元件。

Description

稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件

技术领域

本实用新型属于完成一般机械作业用的亚声频、声频或超声频机械振动的产生或传递的方法或设备技术领域，具体涉及到利用电能产生亚声频、声频或超声频的机械振动的方法或设备。

背景技术

常用的超声换能器的有源元件是压电陶瓷片。近年来发现的稀土超磁致伸缩片，与压电陶瓷片相比较，具有特大的磁致伸缩应变、特高的储能密度、声速小和工作电压低等特性，稀土材料导磁又导电，做低频大功率水声换能器是理想材料。工作频率高时，可以将该材料分片切割使用，以避免涡流损耗。这种稀土超声换能器与传统的压电陶瓷超声换能器相比较，一个显著的特点是，承受的电功率和发射的声功率都比后者高5～6倍。也就是说，稀土超声换能器与传统的压电陶瓷超声换能器相比较，在相同体积的稀土有源元件的情况下，稀土超声换能器发射的声功率将比压电陶瓷超声换能器发射的声功率高5～6倍，稀土超声换能器用于超声处理、超声加工的效果将非常显著。但如果提供给稀土有源元件的偏磁场以及工作用的激励磁场不均匀或漏磁较大，一则不利于稀土有源元件发挥其潜能，二则稀土超声换能器的电声转换效率也会很低。

专利号为00268460.8、发明名称《一种磁致伸缩超声换能器》的中国专利，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偏磁场及预应力，使磁致伸缩材料产生振动，由变幅杆将振动传递出去。可以看出，该专利是把永磁体和稀土有源元件直接紧贴，不利于施加给稀土有源元件的磁场以及永磁体外端的磁场均匀。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服上述磁致伸缩超声换能器的缺点，提供一种适用范围广、偏磁场和励磁磁场强、漏磁损耗小、电声效率高、运行可靠的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：在壳体内轴向设置有励磁绕组，在励磁绕组内轴向中部设置有稀土有源元件，在稀土有源元件的上表面设置有上永磁片、下表面设置下永磁片，在上永磁片的上表面设置有上端盖，在下永磁片的下表面设置有下端盖，在稀土有源元件与上永磁片之间设置有上导磁体，在稀土有源元件与下永磁片之间设置有下导磁体，在上永磁片与上端盖之间设置有上末端导磁体，在下永磁片与下端盖之间设置有下末端导磁体。

本实用新型的上导磁体、下导磁体、上末端导磁体、下末端导磁体是轴向加工或制作有安装孔的圆柱体。本实用新型的上端盖和下端盖的外径与励磁绕组的外径相同。

本实用新型的上导磁体、下导磁体、上末端导磁体、下末端导磁体是与稀土有源元件外径相同的圆柱体。

本实用新型的上导磁体、下导磁体、上末端导磁体、下末端导磁体是高导磁材料圆柱体。

本实用新型在永磁片的内外两侧各加装了一组高导磁率的导磁体，使得从永磁片出来的磁场能够通过高导磁率的导磁体均匀地施加给了稀土有源元件，并通过上下端盖以及壳体使磁场闭和，最大程度地减小了漏磁损耗。本实用新型的设计人经过大量的研究以及将本实用新型与其它结构的稀土超声换能器相比较，证明采用本实用新型制作的超声换能器的电声效率、有效耦合系数等声学参数均大于其它稀土超声换能器结构的声学参数。它具有设计合理、结构简单、偏磁场和励磁磁场强、漏磁损耗小、电声效率高等优点，可作为制作超声换能器的元件。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明，但本实用新型不限于这些实施例。

实施例1

在图1中，本实施例的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件是由壳体1、励磁绕组2、上端盖3、上末端导磁体4、上永磁片5、螺帽6、上导磁体7、稀土有源元件8、下导磁体9、下永磁片10、下末端导磁体11、螺杆12、下端盖13联接构成。

在壳体1内轴向安装有励磁绕组2，励磁绕组2通过导线接电源线，励磁绕组2将电能转换成磁能。在励磁绕组2内轴向中部安装有稀土有源元件8，稀土有源元件8是用稀土材料制成，在稀土有源元件8的中心位置加工有中心孔，在励磁绕组2磁场的作用下，稀土有源元件8的体积伸缩变形，变形频率与励磁绕组2变换的磁场频率相同。在稀土有源元件8的上表面安装有上导磁体7、下表面安装有下导磁体9，上导磁体7和下导磁体9为电工纯铁圆柱体，其外径与稀土有源元件8的外径相同，在上导磁体7和下导磁体9的中心位置加工有中心孔，用于安装联接件。在上导磁体7的上表面安装有上永磁片5，在下导磁体9的下表面安装有下永磁片10，上永磁片5和下永磁片10的中心位置加工有中心孔，用于安装联接件，上永磁片5和下永磁片10通过密度均匀、表面光滑、高导磁率的上导磁体7和下导磁体9给稀土有源元件8提供合适均匀的工作偏磁场。在上永磁片5的上表面安装有上末端导磁体4，在下永磁片10的下表面安装有下末端导磁体11，上末端导磁体4和下末端导磁体11为电工纯铁圆柱体，其外径与稀土有源元件8的外径相同，上末端导磁体4和下末端导磁体11的中心位置加工有中心孔，用于安装联接件。在上末端导磁体4的上表面安装有上端盖3，上端盖3与壳体1通过螺纹联接，在下末端导磁体11的下表面安装有下端盖13，下端盖13与壳体1通过螺纹联接，上末端导磁体4和下末端导磁体11的外径与稀土有源元件8的外径相同，在上端盖3和下端盖13的中心位置加工有中心孔，用于安装联接件。上末端导磁体4和下末端导磁体11保证了上永磁片5和下永磁片10的外端面磁场分布均匀，并通过上端盖3和下端盖13传递出去，产生超声频振动。螺杆12从下端盖13的中心孔穿入，经下末端导磁体11的中心孔、下永磁片10的中心孔、下导磁体9的中心孔、稀土有源元件8的中心孔、上导磁体7的中心孔、上永磁片5的中心孔、上末端导磁体4的中心孔，从上端盖3的中心孔穿出，用螺帽6紧固联接为一体，组成一高效均匀闭和的磁路，最大限度地减少了漏磁损耗。励磁绕组2与电源接通时，励磁绕组2产生电磁场，在电磁场的作用下，稀土有源元件8的体积伸缩变形，该变形依次通过上导磁体7、下导磁体9、上永磁片5、下永磁片10、上末端导磁体4、下末端导磁体11、上端盖3、下端盖13传递出去，产生超声频振动。采用本实用新型制作的超声换能器的电声效率、有效耦合系数等均大于其它结构的稀土超声换能器。

Claims (5)

1、一种稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，在壳体(1)内轴向设置有励磁绕组(2)，在励磁绕组(2)内轴向中部设置有稀土有源元件(8)，在稀土有源元件(8)的上表面设置有上永磁片(5)、下表面设置下永磁片(10)，在上永磁片(5)的上表面设置有上端盖(3)，在下永磁片(10)的下表面设置有下端盖(13)，其特征在于：在稀土有源元件(8)与上永磁片(5)之间设置有上导磁体(7)，在稀土有源元件(8)与下永磁片(10)之间设置有下导磁体(9)，在上永磁片(5)与上端盖(3)之间设置有上末端导磁体(4)，在下永磁片(10)与下端盖(13)之间设置有下末端导磁体(11)。

2、按照权利要求1所述的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，其特征在于：所说的上导磁体(7)、下导磁体(9)、上末端导磁体(4)、下末端导磁体(11)是轴向加工或制作有安装孔的圆柱体；所说的上端盖(3)和下端盖(13)的外径与励磁绕组(2)的外径相同。

3、按照权利要求1或2所述的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，其特征在于：所说的上导磁体(7)、下导磁体(9)、上末端导磁体(4)、下末端导磁体(11)是与稀土有源元件(8)外径相同的圆柱体。

4、按照权利要求1或2所述的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，其特征在于：所说的上导磁体(7)、下导磁体(9)、上末端导磁体(4)、下末端导磁体(11)是高导磁材料圆柱体。

5、按照权利要求3所述的稀土超磁致伸缩超声换能器的有源振动器件，其特征在于：所说的上导磁体(7)、下导磁体(9)、上末端导磁体(4)、下末端导磁体(11)是高导磁材料圆柱体。