NO119753B - - Google Patents

Description

Magnetostriktiv transduktor.

Oppfinnelsen angår magnetostriktive transduktorer som dem der brukes til å omdanne elektriske svingninger til mekaniske vibrasjoner og omvendt. Slike transduktorer benyttes f. eks. for ekko-lodding.

I tilfellet av elektromagnetiske bølger er det vel kjent å bruke en såkalt «konvergerende» antenneanordning for å mo-difisere polar-diagrammet for strålingen fra anordningen. Modifikasjonen kan for eks. bestå i å minske eller fjerne de sekun-dære maksima. Konvergensen tilveiebrin-ges vanligvis ved at anordningen konstru-eres slik slik at svingningenes amplitude avtar fra midten og utover. Der har vært benyttet forskjellige relasjoner mellom amplitude og centeravstand, f. eks. etter en gauss-funksjon eller en binomial-funksjon.

Ved anvendelse av dette prinsipp på magnetostriktive transduktorer med utstrå-ling i vann har transduktoren vært delt opp i et stort antall separate elementer, og hvert element har vært magnetisert forskjellig alt etter den forlangte konvergerende funksjon. Forskjellen i magnetisering har vanligvis vært tilveiebrakt ved anvendelse av forskjellige vindingstall på de forskjellige elementer. Dette har vært funnet å være forbundet med ulemper i praksis, fordi vindingstallet på de midtre elementer, altså de som skal ha maksimal vibra-sjonsamplitude, i alminnelighet er lavt og det oppnåelige antall amplitudetrinn derfor er begrenset i alvorlig grad. Videre må det sørges for at spredningsfeltkobling mellom elementene ikke influerer på den forlangte konvergerende funksjon.

Oppfinnelsen tar sikte på å skaffe en forbedret magnetostriktiv transduktor hvor disse mangler er unngått.

En magnetostriktiv transduktor i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter et organ av magnetostriktivt materiale, en eller flere permanentmagneter til å vedlikeholde en polariserende fluks i organet, samt en vikling som er innrettet til, når den gj ennomflytes av en oscillerende strøm, å variere størrelsen av fluksen og derved bevirke vibrasjon av en flate på organet, og oppfinnelsen går ut på at styrken av den polariserende fluks varierer langs en dimensjon av viklingens tverrsnitt og av organets vibrerende flate. Man kan f. eks. innrette seg slik at den polariserende fluks har et maksimum på midten og avtar fra midten og utover overensstemmende med en ønsket funksjon.

Den elektro-mekaniske kobling avhen-ger av polarisasjonsgraden av det magnetostriktive materiale, f. eks. nikkel, og følge-lig kan amplituden av de mekaniske vibrasjoner varieres ved endring av polarisasjonsgraden.

Den forlangte variasjon i polarisasjonen kan frembringes ved at der langsetter organet benyttes et antall polariserende magneter med forskjellig styrke. Imidlertid foretrekkes det å bruke én magnet, eller flere magneter av jevn styrke, og enten variere det magnetiske materiales tverr-snittareal eller anvende en eller flere magnetiske shunter med varierende magnetisk motstand (reluctance) langsefter organet.

Magneten eller magnetene er fortrins-vis av keramisk type, altså sammensatt av sintret pulverformet magnetmateriale, vanligvis ferritter. Slike magneter er ikke elek-trisk ledende og derfor ikke utsatt for hvir-velstrømmer. De kan bekvemt anordnes for å passeres av vekselfluksen.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet eksempelvis under henvisning til tegningen.

Fig. 1 viser en transduktor i henhold til oppfinnelsen perspektivisk, og

fig. 2 viser snitt efter linjen 2—2 på fig. 1.

På tegningen er transduktorens magnetiske krets vist oppbygget av nikkel-lameller 10 av en form som vist på fig. 2, og med en kant 11, som vil bli betegnet som strålings-kanten, fordi den ligger i transduktorens utstrålende flate. Lamellen har tre åpninger 12, 13 og 14 som er langstrakt i retning loddrett på kanten 11, så der frem-kommer fire steg 15, 16, 17 og 18 med omtrent like stor bredde og med like stor lengde i den nevnte retning. Fra den kant av lamellen som ligger motsatt strålings-kanten 11, er der skåret inn slisser 19 og 20 til de to ytre åpninger henholdsvis 12 og 14.

Et stort antall av disse lameller settes, sammen for å danne et langstrakt organ, og en langstrakt keramisk stavmagnet med rektangulært tverrsnitt anbringes i hver av slissene 19 og 20. Magnetene plaseres med ensbenevnte poler mot hverandre, slik at hver av dem driver en fluks inn i den ene flaté av slissen 19 resp. 20, gjennom det ene steg 15 eller 18 rundt enden av den ene åp-ning 12 eller 14 og gjennom steget 16 eller 17 tilbake til den motsatte side av slissen. Således får fluksene i de to innerste steg 16 og 17 samme retning. I de ytre åpninger er der plasert en vikling 22, som således omslutter de to midtre steg 16 og 17.

En stabel av lameller er fastklemt mellom to endevanger 23 og 24, som holdes sammen av strekkbånd 25 på hver side, og disse er forsynt med hver sin sliss hvori der griper inn en utragende ribbe 26 på stegene henholdsvis 15 og 18.

I forbindelse med de to slisser 19 og 20 er vist to forskjellige former for magnetisk shunt til å bevirke konvergens, skjønt det selvsagt vil forstås at man som regel for bekvemhetens skyld vil bruke shunter av samme form for begge slisser.

Således er der over enden av slissen 19 anbragt en strimmel 27 av magnetmateriale med et tverrsnitt som har et minimum på midten og øker mot begge ender. Denne sliss har således minimal magnetisk motstand og dermed maksimal shuntvirkning nær begge ender.

Over enden av slissen 20 er der fast-gjort en strimmel 28 av magnetmateriale med konstant tverrsnitt og bøyet slik at dens avstand fra lamellene er størst på midten. I dette tilfelle blir således også shuntvirkningen maksimal i nærheten av begge ender.

Tverrsnitts-variasjonen i strimmelen 27 og avstandsvariasjonen for strimmelen 28 kan følge hvilken som helst ønsket lov. Virkningen av de konvergerende shunter er å variere polarisasjonen av kjernen og dermed koblingsfaktoren langsefter kjernen (altså i retning loddrett på lamellenes plan). På denne måte blir det oppnådd at amplituden av vibrasjonene i flaten 11 varierer over lengden av transduktoren.

I det viste eksempel er transduktorens lengde ca. 15 cm, og tegningen er omtrent i riktig målestokk.

Istedenfor å benytte avsmalnende shunter som beskrevet, kan man også la styrken av magnetene 21 variere langsefter transduktorlegemet, f. eks. ved å benytte et antall adskilte magneter med forskjellig styrke istedenfor hver av magnetene 21, eller ved å benytte magneter 21 hvis tverrsnitt varierer langsefter dem.

Claims (4)

1. Magnetostriktiv transduktor, om-fattende et organ av magnetostriktivt materiale, én eller flere permanentmagneter til å vedlikeholde en polariserende fluks i organet, og en vikling som er innrettet til å gjennomflytes av en oscillerende strøm og variere størrelsen av fluksen gjennom vik-lingen og dermed bevirke vibrasjon av en flate på organet, karakterisert ved at styrken av den polariserende fluks varierer langsefter én dimensjon av viklingens tverrsnitt og av organets vibrerende flate.

2. Transduktor som angitt i påstand 1, karakterisert ved at variasjonen i polariserende fluks bevirkes ved magnetisk shunting.

3. Transduktor som angitt i påstand 2, karakterisert ved at den magnetiske shunt omfatter et organ av magnetmateriale med varierende tverrsnitt, anbragt over en polariserende magnet.

4. Transduktor som angitt i påstand 2, karakterisert ved at den magnetiske shunt omfatter et organ av magnetmateriale som strekker seg i varierende avstand fra den polariserende magnet.