RU2579641C1

RU2579641C1 - Magnetostrictive transducer

Info

Publication number: RU2579641C1
Application number: RU2014142812/28A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Быстров; Андрей Викторович Шалдыбин
Priority date: 2014-10-24
Filing date: 2014-10-24
Publication date: 2016-04-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: magnetostrictive transducer is made from a strip of a magnetostrictive material which is rolled up into a cylindrical body and has an exciting coil. Along the edge of the cylinder there is at least one through-window and the exciting coil passes through the window and is placed on segments of the cylinder, wherein the wall thickness of the cylinder is determined by the required transducer power.

EFFECT: improved specific characteristics of the transducer and high efficiency thereof, since the structure of the transducer has high dynamic stability and does not require layers gluing.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технической акустике, в частности к ультразвуковой технике, и может быть использовано в различных технологических процессах, например при обработке поверхности, жидких сред, сварке и т.д.The invention relates to technical acoustics, in particular to ultrasonic technology, and can be used in various technological processes, for example, in surface treatment, liquid media, welding, etc.

Известен магнитострикционный преобразователь (далее по тексту преобразователь) (Ультразвуковая технология. Б.А. Агранат. М.: Металлургия, 1974 г.), содержащий монолитный пакет из двух полуволновых стержневых элементов, набранный из пластин, и обмотку возбуждения, проходящую через окна элементов и размещенную на стержнях.Known magnetostrictive transducer (hereinafter referred to as transducer) (Ultrasonic technology. B.A. Agranat. M .: Metallurgy, 1974), containing a monolithic package of two half-wave rod elements, assembled from the plates, and the field winding passing through the windows of the elements and placed on the rods.

Однако известный преобразователь имеет низкие удельные характеристики из-за невысокой динамической устойчивости. Технология изготовления этого преобразователя не совершенна, т.к. состоит из большого числа тонких пластин, обработка которых ведется по отдельности.However, the known converter has low specific characteristics due to the low dynamic stability. The manufacturing technology of this converter is not perfect, because consists of a large number of thin plates, the processing of which is carried out separately.

Кроме того, известен преобразователь кольцевого типа, обеспечивающий излучение радиальных колебаний (Ультразвук. И.П. Голямина. М.: Советская энциклопедия, 1979 г.). In addition, a ring-type transducer is known that provides radiation of radial vibrations (Ultrasound. I.P. Golyamina. M: Soviet Encyclopedia, 1979).

Магнитопровод этого преобразователя образован навиванием тонкой ленты магнитострикционного материала в виде кольца, а обмотка возбуждения колебаний размещена вдоль средней линии кольца.The magnetic circuit of this converter is formed by winding a thin tape of magnetostrictive material in the form of a ring, and the excitation winding is placed along the midline of the ring.

Данный преобразователь, который по своей технической сущности является наиболее близким к предлагаемому и принят в качестве прототипа, имеет ряд существенных недостатков.This converter, which in its technical essence is the closest to the proposed one and adopted as a prototype, has a number of significant drawbacks.

Во-первых, размещенная на преобразователе обмотка возбуждения радиальных колебаний препятствует их распространению.Firstly, the excitation winding of radial oscillations located on the transducer prevents their propagation.

Во-вторых, наличие микрозазоров между витками ленты резко снижает амплитуду радиальных колебаний и эффективность самого преобразователя.Secondly, the presence of micro-gaps between the turns of the tape dramatically reduces the amplitude of the radial vibrations and the efficiency of the converter itself.

В-третьих, в таком преобразователе невозможно возбудить продольную моду колебаний.Thirdly, in such a converter it is not possible to excite a longitudinal vibration mode.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение удельных характеристик магнитострикционного преобразователя и повышение его кпд.The technical result of the present invention is to improve the specific characteristics of the magnetostrictive transducer and increase its efficiency.

Данный технический результат достигается тем, что в известном преобразователе, выполненном из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы, и содержащем обмотку возбуждения, дополнительно вдоль образующей цилиндра имеется, по меньшей мере, одно сквозное окно, а обмотка возбуждения проходит через окно и уложена на сегменты цилиндра, при этом толщина стенки цилиндра определяется требуемой мощностью преобразователя.This technical result is achieved by the fact that in the known Converter, made of a tape of magnetostrictive material, rolled into a cylindrical body and containing an excitation winding, in addition along the generatrix of the cylinder there is at least one through window, and the excitation winding passes through the window and is laid on cylinder segments, while the wall thickness of the cylinder is determined by the required power of the Converter.

Описываемая конструкция преобразователя имеет высокую динамическую устойчивость и не требует склеивания слоев. Если лист бумаги свернуть в цилиндр, то он приобретает продольную жесткость. Потеря динамической устойчивости характеризуется резким уменьшением амплитуды продольных колебаний.The described design of the Converter has a high dynamic stability and does not require bonding layers. If a sheet of paper is rolled up into a cylinder, then it acquires longitudinal rigidity. The loss of dynamic stability is characterized by a sharp decrease in the amplitude of longitudinal vibrations.

На практике повышение динамической устойчивости преобразователей [1] осуществляется путем повышения их продольной жесткости за счет склейки пластин эпоксидной смолой. Склеивание пластин приводит к ухудшению характеристик преобразователя.In practice, the dynamic stability of the transducers [1] is increased by increasing their longitudinal stiffness by gluing the plates with epoxy resin. Bonding of the plates leads to a deterioration in the performance of the converter.

Сущность настоящего изобретения отражена на фиг. 1, где изображена конструкция преобразователя.The essence of the present invention is reflected in FIG. 1, which shows the design of the converter.

Преобразователь выполнен из ленты магнитострикционного материала, свернутой в тело цилиндрической формы 1, вдоль образующей цилиндра 1 имеется сквозное окно 2, обмотка возбуждения 3 проходит через окно 2 и уложена на сегменты 4 цилиндра 1. Число сквозных окон 2 может быть больше одного. Торцы 5 цилиндра 1 являются излучающей поверхностью.The converter is made of a magnetostrictive material tape rolled into a cylindrical body 1, along the generatrix of cylinder 1 there is a through window 2, the field winding 3 passes through window 2 and laid on segments 4 of cylinder 1. The number of through windows 2 can be more than one. The ends 5 of the cylinder 1 are a radiating surface.

Предлагаемый преобразователь работает следующим образом. Переменное напряжение резонансной частоты, подводимое к обмотке возбуждения 3 от ультразвукового генератора, например от УЗГ-2-10 (не показан), возбуждает продольные колебания в сегментах 4 цилиндра 1. Излучение акустической энергии преобразователем в среду обработки осуществляется с торцов 5 цилиндра 1.The proposed Converter operates as follows. The alternating voltage of the resonant frequency supplied to the excitation winding 3 from an ultrasonic generator, for example from UZG-2-10 (not shown), excites longitudinal vibrations in segments 4 of cylinder 1. Acoustic energy is emitted by the transducer into the processing medium from the ends 5 of cylinder 1.

Claims

A magnetostrictive transducer made of a strip of magnetostrictive material rolled into a cylindrical body and containing an excitation winding, characterized in that at least one through window is provided along the generatrix of the cylinder, and the excitation winding passes through the window and is laid on cylinder segments, with this wall thickness of the cylinder is determined by the required power of the Converter.