專利名稱：稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于完成一般機械作業用的亞聲頻、聲頻或超聲頻機械振動的產生或傳遞的方法或設備技術領域，具體涉及到利用電能產生亞聲頻、聲頻或超聲頻的機械振動的方法或設備。
背景技術：
常用的超聲換能器的有源元件是壓電陶瓷片。近年來發現的稀土超磁致伸縮片，與壓電陶瓷片相比較，具有特大的磁致伸縮應變、特高的儲能密度、聲速小和工作電壓低等特性，稀土材料導磁又導電，做低頻大功率水聲換能器是理想材料。工作頻率高時，可以將該材料分片切割使用，以避免渦流損耗。這種稀土超聲換能器與傳統的壓電陶瓷超聲換能器相比較，一個顯著的特點是，承受的電功率和發射的聲功率都比后者高5～6倍。也就是說，稀土超聲換能器與傳統的壓電陶瓷超聲換能器相比較，在相同體積的稀土有源元件的情況下，稀土超聲換能器發射的聲功率將比壓電陶瓷超聲換能器發射的聲功率高5～6倍，稀土超聲換能器用于超聲處理、超聲加工的效果將非常顯著。但如果提供給稀土有源元件的偏磁場以及工作用的激勵磁場不均勻或漏磁較大，一則不利于稀土有源元件發揮其潛能，二則稀土超聲換能器的電聲轉換效率也會很低。
專利號為00268460.8、發明名稱《一種磁致伸縮超聲換能器》的中國專利，公開了一種磁致伸縮超聲換能器，它包括外殼、變幅桿，其特點是外殼內設有磁致伸縮材料、永磁體、線圈、拉力桿、緊固器及彈簧，變幅桿連有質量塊并置于外殼上端，通過永磁體、線圈、拉力桿對磁致伸縮材料提供偏磁場及預應力，使磁致伸縮材料產生振動，由變幅桿將振動傳遞出去。可以看出，該專利是把永磁體和稀土有源元件直接緊貼，不利于施加給稀土有源元件的磁場以及永磁體外端的磁場均勻。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題在于克服上述磁致伸縮超聲換能器的缺點，提供一種適用范圍廣、偏磁場和勵磁磁場強、漏磁損耗小、電聲效率高、運行可靠的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件。
解決上述技術問題所采用的技術方案是在殼體內軸向設置有勵磁繞組，在勵磁繞組內軸向中部設置有稀土有源元件，在稀土有源元件的上表面設置有上永磁片、下表面設置下永磁片，在上永磁片的上表面設置有上端蓋，在下永磁片的下表面設置有下端蓋，在稀土有源元件與上永磁片之間設置有上導磁體，在稀土有源元件與下永磁片之間設置有下導磁體，在上永磁片與上端蓋之間設置有上末端導磁體，在下永磁片與下端蓋之間設置有下末端導磁體。
本實用新型的上導磁體、下導磁體、上末端導磁體、下末端導磁體是軸向加工或制作有安裝孔的圓柱體。本實用新型的上端蓋和下端蓋的外徑與勵磁繞組的外徑相同。
本實用新型的上導磁體、下導磁體、上末端導磁體、下末端導磁體是與稀土有源元件外徑相同的圓柱體。
本實用新型的上導磁體、下導磁體、上末端導磁體、下末端導磁體是高導磁材料圓柱體。
本實用新型在永磁片的內外兩側各加裝了一組高導磁率的導磁體，使得從永磁片出來的磁場能夠通過高導磁率的導磁體均勻地施加給了稀土有源元件，并通過上下端蓋以及殼體使磁場閉和，最大程度地減小了漏磁損耗。本實用新型的設計人經過大量的研究以及將本實用新型與其它結構的稀土超聲換能器相比較，證明采用本實用新型制作的超聲換能器的電聲效率、有效耦合系數等聲學參數均大于其它稀土超聲換能器結構的聲學參數。它具有設計合理、結構簡單、偏磁場和勵磁磁場強、漏磁損耗小、電聲效率高等優點，可作為制作超聲換能器的元件。
圖1是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明，但本實用新型不限于這些實施例。
實施例1在圖1中，本實施例的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件是由殼體1、勵磁繞組2、上端蓋3、上末端導磁體4、上永磁片5、螺帽6、上導磁體7、稀土有源元件8、下導磁體9、下永磁片10、下末端導磁體11、螺桿12、下端蓋13聯接構成。
在殼體1內軸向安裝有勵磁繞組2，勵磁繞組2通過導線接電源線，勵磁繞組2將電能轉換成磁能。在勵磁繞組2內軸向中部安裝有稀土有源元件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，在勵磁繞組2磁場的作用下，稀土有源元件8的體積伸縮變形，變形頻率與勵磁繞組2變換的磁場頻率相同。在稀土有源元件8的上表面安裝有上導磁體7、下表面安裝有下導磁體9，上導磁體7和下導磁體9為電工純鐵圓柱體，其外徑與稀土有源元件8的外徑相同，在上導磁體7和下導磁體9的中心位置加工有中心孔，用于安裝聯接件。在上導磁體7的上表面安裝有上永磁片5，在下導磁體9的下表面安裝有下永磁片10，上永磁片5和下永磁片10的中心位置加工有中心孔，用于安裝聯接件，上永磁片5和下永磁片10通過密度均勻、表面光滑、高導磁率的上導磁體7和下導磁體9給稀土有源元件8提供合適均勻的工作偏磁場。在上永磁片5的上表面安裝有上末端導磁體4，在下永磁片10的下表面安裝有下末端導磁體11，上末端導磁體4和下末端導磁體11為電工純鐵圓柱體，其外徑與稀土有源元件8的外徑相同，上末端導磁體4和下末端導磁體11的中心位置加工有中心孔，用于安裝聯接件。在上末端導磁體4的上表面安裝有上端蓋3，上端蓋3與殼體1通過螺紋聯接，在下末端導磁體11的下表面安裝有下端蓋13，下端蓋13與殼體1通過螺紋聯接，上末端導磁體4和下末端導磁體11的外徑與稀土有源元件8的外徑相同，在上端蓋3和下端蓋13的中心位置加工有中心孔，用于安裝聯接件。上末端導磁體4和下末端導磁體11保證了上永磁片5和下永磁片10的外端面磁場分布均勻，并通過上端蓋3和下端蓋13傳遞出去，產生超聲頻振動。螺桿12從下端蓋13的中心孔穿入，經下末端導磁體11的中心孔、下永磁片10的中心孔、下導磁體9的中心孔、稀土有源元件8的中心孔、上導磁體7的中心孔、上永磁片5的中心孔、上末端導磁體4的中心孔，從上端蓋3的中心孔穿出，用螺帽6緊固聯接為一體，組成一高效均勻閉和的磁路，最大限度地減少了漏磁損耗。勵磁繞組2與電源接通時，勵磁繞組2產生電磁場，在電磁場的作用下，稀土有源元件8的體積伸縮變形，該變形依次通過上導磁體7、下導磁體9、上永磁片5、下永磁片10、上末端導磁體4、下末端導磁體11、上端蓋3、下端蓋13傳遞出去，產生超聲頻振動。采用本實用新型制作的超聲換能器的電聲效率、有效耦合系數等均大于其它結構的稀土超聲換能器。
權利要求1.一種稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，在殼體(1)內軸向設置有勵磁繞組(2)，在勵磁繞組(2)內軸向中部設置有稀土有源元件(8)，在稀土有源元件(8)的上表面設置有上永磁片(5)、下表面設置下永磁片(10)，在上永磁片(5)的上表面設置有上端蓋(3)，在下永磁片(10)的下表面設置有下端蓋(13)，其特征在于在稀土有源元件(8)與上永磁片(5)之間設置有上導磁體(7)，在稀土有源元件(8)與下永磁片(10)之間設置有下導磁體(9)，在上永磁片(5)與上端蓋(3)之間設置有上末端導磁體(4)，在下永磁片(10)與下端蓋(13)之間設置有下末端導磁體(11)。
2.按照權利要求1所述的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，其特征在于所說的上導磁體(7)、下導磁體(9)、上末端導磁體(4)、下末端導磁體(11)是軸向加工或制作有安裝孔的圓柱體；所說的上端蓋(3)和下端蓋(13)的外徑與勵磁繞組(2)的外徑相同。
3.按照權利要求1或2所述的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，其特征在于所說的上導磁體(7)、下導磁體(9)、上末端導磁體(4)、下末端導磁體(11)是與稀土有源元件(8)外徑相同的圓柱體。
4.按照權利要求1或2所述的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，其特征在于所說的上導磁體(7)、下導磁體(9)、上末端導磁體(4)、下末端導磁體(11)是高導磁材料圓柱體。
5.按照權利要求3所述的稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，其特征在于所說的上導磁體(7)、下導磁體(9)、上末端導磁體(4)、下末端導磁體(11)是高導磁材料圓柱體。
專利摘要一種稀土超磁致伸縮超聲換能器的有源振動器件，在殼體內軸向設置有勵磁繞組，在勵磁繞組內軸向中部設置有稀土有源元件，在稀土有源元件的上表面設置有上永磁片、下表面設置下永磁片，在上永磁片的上表面設置有上端蓋，在下永磁片的下表面設置有下端蓋，在稀土有源元件與上永磁片之間設置有上導磁體，在稀土有源元件與下永磁片之間設置有下導磁體，在上永磁片與上端蓋之間設置有上末端導磁體，在下永磁片與下端蓋之間設置有下末端導磁體。它具有設計合理、結構簡單、偏磁場和勵磁磁場強、漏磁損耗小、電聲效率高等優點，可作為制作超聲換能器的元件。
文檔編號B06B1/02GK2691717SQ20042004183
公開日2005年4月13日 申請日期2004年4月26日 優先權日2004年4月26日
發明者賀西平 申請人:陜西師范大學