JPH0322699A

JPH0322699A - 音響送信器の装置

Info

Publication number: JPH0322699A
Application number: JP2134226A
Authority: JP
Inventors: Rune Tenghamn; ルネ　テングハム; Dag Wikstroem; ダッグ　ウィックストローム
Original assignee: ASEA Atom AB; ABB Atom AB
Current assignee: Westinghouse Electric Sweden AB
Priority date: 1989-05-29
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1991-01-31
Also published as: US5101384A; EP0400497A1; SE8901905D0; NO902340D0; NO180180B; SE463794B; DE69007541D1; NO902340L; NO180180C; SE8901905L; EP0400497B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ、技術分野本発明は、特に、比較的低周波で動作する音響装置に適
用できる手段に関する。現在の音響装置は、音響信号の
変換器、送信器及び受信器の両方として作動ずることが
できる。本発明による音響装置を使って大きな利益が得
られる分野の一つは、所謂ソナー、即ち、水中で音波を
発信する送信器としてで、それを反割後種々の種類の水
中聴音器によって監視できる。本発明を使用できる他の
分野は、非常な高出力用の低音拡声器である。

口、背景技術、問題点低周歯音波は水中で高周波音波より長い距離を進行でき
ることはよく知られた事実である。長期間、軍事の観点
から及び洋上石油及びガス産業の観点からの両方で、水
中で作動できる強力な低周波音送信器がかなり必要でも
あった。そのような送信器は、かなり長期間市場で入手
可能でもあった。そのような目的の音響送信器の要約は
、「デフェンス　システム　レビューＪ１９８４年１１
月号ページ５０〜５５の「稀土類合金を取り入れたソナ
ー変換器の設計」という題の論文に与えられている。

現在使用される大ていの音響送信器は、圧電効果か磁歪
のどちらかに基づく。良く知られているように、圧電効
果というのは、結晶質はその端面に電圧を加えるとき長
さが変化すること及びこの物質が物理的変形を受番プる
ときその端面に電圧が得られることをそれぞれ怠味する
。磁歪というのは、磁束の変化を受ける磁性材料が長さ
の変化を招くこと及び長さを外部から変えられると磁束
の変化を生ずることをそれぞれ意味する。これは、これ
らの効果を利用する送信器は、原理的に、受信器として
も使用できることを意味する。

いろいろ異なった音響送信器の実施例が存在する。低周
波の用途では、それらは断面が円形か楕円形の円筒形状
であるのが酋通である。

この種の送信器の最大の問題は、十分に大きな振幅を得
ることである。このため大きな送信器面積か小さな送信
器面積での大きな振幅が必要であった。

所謂巨大磁歪材料の導入は、良い音響送信器を得るため
の条件を改善した。送信器の駆動要素としてそのような
材料を使うことで、振幅変化は、圧電材料又は普通の磁
性材料を使った対応する変化の１００倍ものものが得ら
れるかもしれない。

これらの巨大磁歪材料を使った送信器は数年間市場に存
在した。

実際の駆動に関して頻繁に見られる実施例を、楕円断面
の円筒形送信器から始めて詳細に説明する。この円筒形
包絡面は弾性ダイアフラム又はシェルから成る。この円
筒形の内側にその軸と平行にあって、このシェルと接触
しているのは、このシェルに圧力を加える２本の棒であ
る。これらの棒の断面形状は短軸に関して対称に鏡面反
転されていて、各棒は、長袖の端に向いた楕円の輪郭の
部分と短軸に平行な弦とによって区切られている。

これらの棒間に且つそれらの平行平面の側面と接触して
、駆動棒の形をした、電気的に制御される駆動要素が配
置されている。この駆動棒の縦軸は、楕円に形成された
断面の長袖と一致しｄつこの送信器の端面間の中間に位
置する。磁歪効果を利用する場合、この駆動棒は磁性材
料、ふさわしくは巨大磁歪材料から成り、それは巻線で
囲まれていて磁化され、この送信器の所望の周波数に同
調する。もし、圧電効果を利用するなら、この駆動棒を
圧電材料で作る。この駆動棒は、勿論、その全部又はあ
る部分が、所望の可能性で長さを変える材料から成って
もよい。

上述の音響送信器の基本実施形は、実際の詳細に関して
は違うかもしれない。円筒形で、楕円断面を有し、巨大
磁歪材料の駆動棒を備えた音響送信器は、とりわけ、「
稀土類屈曲引張変換器］という題の公報番号ＷＯ８６／
０３８８８の特許明細書に開示されている。

上記から明白であるように、振幅のできるだ番Ｊ大きな
変化を得ることが望ましい。従って、楕円断面形状の選
択が非常に重要である。この楕円の長袖と短軸の比はし
ばしば２：１に選ばれていることに注意すべきである。

もし、駆動棒の支援によって長袖の長さのある変化が得
られたなら、短軸の長さの変化は、全てシェルと他の部
分の形状との性質によって、２〜４倍もの大きさになる
だろう。

ハ、発明の要約本発明による装置は、上述の円筒形音響送信器で得られ
るよりはかなり大きな振幅を可能にする。

出発点は、弾性ダイアフラム又はシェルと艮軸の端にあ
る２本の内部圧力棒とを備えた、上述のような設計であ
る。このシェルの内側に且つこの送信器の軸方向長さ全
体にわたって、駆動部材があり、それは、とりわけ、こ
の内部空間を大部分充満する本体を含む。この本体は、
圧力棒と平行平面である側面を有し、且つこのシェルの
楕円輪郭に対応する別の包絡面を有する。この本体は、
その端面でこの送信器に固定され、且つほかの点では圧
力棒とシェルの内面との両方にある距離を有する。

上述の設計に関するこの送信器の振幅の増加は、本体を
備える外に、ふさわしくは巨大磁歪材料の、いくつかの
駆動棒を含む、電気的に制御される駆動要素を備える装
置を備える駆動部材を設けることによって起こるかもし
れない。このようにして、上述の従来の設計よりかなり
大きな力が圧力棒の間に達成し得る。これらの圧力棒の
一つに、第１駆動棒が取付けられ、その駆動棒の！Ｉｉ
軸がこの楕円の艮軸の方向にあり、且つその棒はこの送
信器の端面間の中間に置かれている。この第１＃Ａ動棒
と平行に且つこの棒の両側に等間隔に、二つの同じ駆動
棒が第２圧力棒に取付けられていて、これらの棒を以後
、それぞれ、第２駆動棒及び第３駆動棒と呼ぶ。この本
体はくぼみを備え、それらの各々は駆動棒を取巻磁化装
置と共に収容する。これらのくぼみの軸方向長さは、こ
の本体がこれらの駆動棒を介して送信器の中央に位置す
るようにされている。この第２駆動棒及び第３駆動棒の
それぞれ一つの断面積は、第１駆動棒の断面積のほぼ半
分ほどの大きさであるべきである。もし、ある断面積の
場合に、この第２駆動棒及び第３駆動棒のそれぞれ一つ
にその長さの変化でＦに等しい力が生ずるとすると、圧
力均衡が行きわたるので、この第１中間駆動棒は２Ｆに
等しい力を生ずるに違いない。これは、「背景技術」の
項で述べた送信器で得られるものに比べて、送信器断面
の長軸の良さの概して２倍もの変化を生ずることにもな
り、続いて短軸の対応する動きが２倍になる。

対称設計のため、トルクはこの送信器に全く影響しない
。

上述の概念は、更に異なった複数の方法で発展すること
ができる。駆動棒間の断面比を維持しながらそれらの断
面積を増すことによって、発生する力は同じ割合で増加
する。それでこの断面の増加は、平行駆動棒の数を増す
ことによって行うことができる。

振幅又はストローク長の更なる増加は、上述による駆動
部材のいくつかを直列に接続することによって得ること
ができる。

ニ、実施例振幅を増加するために本発明による装隨を含む音響送信
器の好ましい実施例を、添付の第１図、第２図及び第３
図に示す。明白なように、この送信器は、楕円断面の円
筒形をしている。それは、ダイアフラム又はシｌル１の
形をした外部クーシング、並びに二つの楕円端面２及び
３を有する。

このシェルの内側に且つこの円筒の軸と平行に、二つの
圧力棒４及び５がある。図面から明らかなように、これ
らの棒は、短軸に対して１１血反転対称の断面形を有す
る。各棒は、長袖の端に向いた楕円シェルの内部輪郭包
絡面と短軸に平行な弦面とによって区切られている。

このシェルに残る内部空間の主要部は、この送信器の駆
動部材が占め、その部材は、この送信器と軸方向長さが
同じである木体６を含む。それは、これらの圧力棒に対
する楯方向の平行平而７及び８、並びにこのシェルの楕
円包絡面と大部分一致する包絡面９及び１０を有する。

この木休は、１１及び１２でこの変換器の端面に固定さ
れているが、他の点ではこれらの圧力棒及びシェルに関
して十分なｌｌ１１間を有し、この送信器が動作すると
き、シェルの振動運動が妨げられることはない。この本
体は又、三つのくぼみ１３．１４及び１５を備えるが、
それらの位置及び目的は以下に詳細に説明する。

この駆動部材は更に、多数の駆動棒の形をした駆動要素
を含む。圧力棒の一つ、５に対しては、第１駆動棒１６
が取付けられ、それはその縦軸が艮軸の方向を向き、こ
の送信器の両端面の中間に置かれ〔いる。この第１駆動
棒と平行且つこれからその両側に等間隔に、第２圧力棒
４に、それぞれ第２駆動棒および第３駆動棒と呼ばれる
、二つの同じ駆動棒１７及び１８が取付けられている。

これら三つの駆動棒は全て、それぞれ磁化のために装冑
１９．２０及び２１に囲まれている。上述の本休６のく
ぼみは、位置及び寸法に関して、取巻励！ｌ＠ｗを備え
るこれらの駆動棒がこの本体に対して半径方向隙間を有
するようにされている。

しかし、これらのくぼみの鴫方向長さは、この本体がこ
れらの駆動棒を介して送信器の中央に位置するようにさ
れている。

「発明に要約」の項で述べたように、数本の駆動棒を備
えた別の実施例を使っても具合がよい。

同様に、いくつかの駆動部材を直列に接続して大きな振
幅又はストローク長を得ることもできる。

振幅又はストローク長を大きくするこの装置は、楕円以
外の断面、例えば円形の送信器に使っても、巨大磁歪駆
動棒以外の駆動棒、例えば圧電駆動棒がこの送信器の一
部であるときに使っても、有益である。

好ましい実施例では、これらの駆動棒は円形断面形であ
るが、それらは、勿論、他の形状でもよい。

上述の実施例では駆動部材の運動をダイアフラムに伝達
するために使用した圧力棒は、勿論、いくつかの異なっ
た方法に、例えば多少なりともこのダイアフラムと一体
にするとか、上述の特許明細書ＷＯ８６／０３８８８に
示されているように作ってもよい。

４，上述の駆動部材は、他の種類の音響送信器、例えば所謂
ピストン送信器、拡声器、等に使っても有益である。問
題にする用途によっては、駆動部材を問題のダイアフラ
ムにある程度結合することがそのような場合に必要かも
しれない。

本発明による装置は、電気ｔＩｌｌｔＩｌによる以外の
駆動要素、例えば油圧又は空気圧等による制御の駆動要
素が送信器の一部であるときに使ってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図及び第３図は、円筒形で楕円断面形の音
響送信器の異なる断面を示す。第１図及び１２図１よ、
この送信器の端面に平行な断面を示し、それぞれ第３図
のＡ−Ａ並びにＢ−８及びＣ−Ｃによる断面である。第
３図は、この楕円断面の長軸を通る、この送信器の長手
方向の断面を示す。１・・・ダイアフラム４．５・・・圧力棒６・・・本体１３．１４．１５・・・くぼみ１６．１７．１８・・・駆動棒１９．２０．２１・・・磁化手段。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弾性管状シエルとして整えられたダイアフラム（
１）で、このダイアフラムを振動運動するためにこのシ
エルの内側に少なくとも一つの駆動部材が配置されたダ
イアフラムと、この駆動部材の運動をこのダイアフラム
に伝達するためにこのシェルの内側且つ軸方向に配置さ
れた圧力棒（４，５）とを含む音響送信器に於ける装置
に於いて、この駆動部材が、圧力棒の間に配置され、く
ぼみ（１３，１４，１５）を備える支持なし本体（６）
、並びに、圧力棒に取付けられ且つこの本体がシェルの
内側で圧力棒の間の中央に位置するようにくぼみの中に
配置された、管状シエルの端面に平行な、駆動棒（１６
，１７，１８）の形をした駆動要素を含むことを特徴と
する装置。
（２）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、圧力棒の一つに取付けられた駆動棒の総断面積が他の
圧力棒に取付けられた駆動棒の総断面積と等しいことを
特徴とする装置。
（３）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、一つの駆動棒（１６）が一つの圧力棒（５）に取付け
られていること、及び二つの駆動棒（１７，１８）が他
の圧力棒（４）に取付けられていることを特徴とする装
置。
（４）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、管状シエルが楕円断面形を有することを特徴とする装
置。
（５）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、駆動棒が巨大磁歪材料で作られていることを特徴とす
る装置。
（６）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、駆動棒が普通の磁性材料で作られていることを特徴と
する装置。
（７）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、駆動棒が圧電材料で作られていることを特徴とする装
置。
（８）請求項１記載の音響送信器に於ける装置に於いて
、駆動要素が磁性材料で作られた駆動棒を磁化するため
の手段（１９，２０，２１）を含むことを特徴とする装
置。