Кольцевой магнитострикционный преобразователь

 

КОЛЬЦЕВОЙ МАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий сердечник витой слоистой конструкции с чередующимися слоями из диэлектрического и магнитострикционного материалов и обмотку возбуждения, тороидально охватывающую сердечник, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот при сохранении равномерности излучения, сердечник выполнен из магнитострикционной ленты с отверстиями , распределенными вдоль ленты по закону L l . aL(n - 1) 2Tr внутренний радиус сердечнигде г ка; шаг спирали сердечника; а п i порядковый номер отверстий; (Л L. расстояние между центрами первых двух отверстий, отс считанных от внутреннего конца спирали; L расстояние между центрами п-го и (п + 1)-го отверстий .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 4 А (19) (11) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ где r а и

L) Lh

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ 1 (21) 3455314/18-10 (22) 16. 06. 82 (46) 30.03.84. Бюл. Я 12 (72) В.В.Тараканов, В.Д.Болтачев и Н.А.Баранова (71) Институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (53) 534.232 (088,8) (56) 1. Кикучи Е. Ультразвуковые преобразователи. М., "Мир", 1972, с. 424.

2. Авторское свидетельство СССР

В 320310, кл. В 06 В 1/08, 1972.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 539384, кл. Н 04 R 15/00, 1976 (прототип). (54)(57) КОЛЬЦЕВОЙ ИАГНИТОСТРИКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий сердечник витой слоистой конструкции с чередующимися слоями из диэлектрического и магнитострикционного материалов и обмотку возбуждения, торо „„В 06 В 1/08; Н 04 Н 15/00 идально охватывающую сердечник, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот при сохранении равномерности излучения, сердечник выполнен из магнитострикционной ленты с отверстиями, распределенными вдоль ленты по закону внутренний радиус сердечника; шаг спирали сердечника, порядковый номер отверстий; расстояние между центрами первых двух отверстий, отсчитанных от внутреннего конца спирали, расстояние между центрами и-го и (n + 1)-ro отверстий.

2494 2 териалов и обмотку возбуждения, сердечник выполнен иэ магнитострикционной ленты с отверстиями, распреде-. ленными вдоль ленты по закону

11 а1.1(п — 1) 1

15

20 отходов магнитострикционного материала, связанных с операцией штамповки колец из ленты.

Известен также магнитострикционный преобразователь кольцевой формы, 25 содержащий сердечник витой слоистой конструкци, в котором чередуются слой диэлектрического материала и слой магнитострикционного материала, в котором выполнены сквозные отверстия, и электрическую обмотку (2 3.

Такой преобразователь обладает широким диапазоном рабочих частот, однако имеет большую неравномерность излучения упругих колебаний в радиальной поверхности, что ограничивает З5 область его применения.

Наиболее близким по технической а

r = — g

27I

1 108

Изобретение относится к акустике и может быть использовано для излучения и приема акустических сигналов.

Известен преобразователь кольце-. вой формы, содержащий магнитострикционный сердечник, набранный из отштамповачных колец, и обмотку возбуждения, тороидально охватывающую сердечник, при этом кольца имеют отверстия (1 ).

Однако наличие отверстий в магни,тострикционцом сердечнике понижает добротность преобразователя, тем самым увеличивая диапазон рабочих частот.

Недостатком такого преобразователя является трудоемкость изготовления, требующая больших затрат времени и наличия большого количества сущности к предлагаемому является кольцевой магнитострикционный преобразователь, содержащий сердечник витой слоистой конструкции с чередующимися слоями из диэлектрического и магнитострикционного материалов и обмотку возбуждения, тороидально охватывающую сердечник (3 ).

Недостатком такого преобразователя является узкий диапазон рабочих частот.

Цель изобретения — расширение диапазона рабочих частот преобразова-50 теля при сохранении высокой равномерности излучения.

Поставленная цель достигается тем, что в кольцевом магнитострикционном преобразователе, содержащем 55 сердечник витой слоистой конструкции с чередующимися слоями из магнитострикционного и диэлектрического магде r — внутренний радиус сердечни— ка;

n — порядковый номер отверстий, а — шаг спирали сердечника; — расстояние между центрами

1 первых двух отверстий, отсчитанных от внутреннего конца спирали;

1.„ — расстояние между центрами

n-ro и (n — 1)-го отверстий.

На чертеже изображен кольцевой преобразователь.

Преобразователь содержит сердечник витой слоистой конструкции с чередующимися слоями диэлектрического материала 1 и магнитострикционного материала 2, выполненного в виде ленты с отверстиями 3, и обмотку возбуждения 4, тороидально охватывающую сердечник. B преобразователе имеется определенное количество сегментов (на чертеже их 15), в каждом из которых отверстия одного слоя перекрыты промежутками между отверстиями следующего слоя.

Так как длина каждого витка спирали увеличивается с увеличением радиуса витка, то для того, чтобы отверстия одного слоя перекрывались промежутками между отверстиями другого слоя, отверстия на ленте должны быть распределены по определенному закону. В полярных координатах уравнение спирали имеет вид где Ч вЂ” угол между неподвижной полярной осью и подвижным радиусом вектором;

r — модуль радиуса вектора точки на спирали; а — шаг спирали;

Пользуясь этим уравнением можно показать, что расстояние между центрами n-ro и (h — 1)-го отверстий дается формулой

aI.1(п + 1) л 1 ?7Г

10824

Составитель Н.Дмитриев

Техред. С.Хигунова

Корректор В. Синицкая

Редактор М.Янович

Заказ 1622/8 Тираж 467 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 где отверстия отсчитываются от внутреннего конца спирали, r — внутренний радиус спирали;

n — порядковый номер. отверстий, расстояние между центрами первых двух отверстий.

Чтобы обеспечить перекрытие отверстий одного слоя промежутками между отверстиями следующего слоя, необходимо, чтобы число сегментов 1О быпо нечетным (на чертеже их 15), а так как отверстия расположены через сегмент, то нечетной должна быть величина 4 У г /L „ . Первое отверстие может располагаться на 15 произвольном. расстоянии от внутреннего конца ленты. Важно, чтобы при намотке спирали первое отверстие перекрывалось промежутком между отверстиями второго витка спирали 2О (на чертеже центр первого отверстия расположен на расстоянии L6 /4 от конца спирали). Перекрытия отверстий остальных слоев.. обеспечиваются автотематически. 2S

Преобразователь работает следующим образом.

94 4

На концы обмотки возбуждения 4 подается переменное электрическое напряжение. Возникающее переменное магнитное поле приводит в силу наличия магнитострикционного эффекта в слое 2 к радиальным колебаниям сердечника. При необходимости увеличения магнитоупругой постоянной в слое 2 к обмотке 4 можно подключить и постоянное напряжение, выполнив электрическую схему известными способами. Наличие диэлектрического . слоя 1 предотвращает возникновение вихревых токов между магнитострикционными слоями 2 сердечника и устраняет таким образом возможность экранирования внешнего переменного магнитного поля. Наличие отверстий

З.обеспечивает расширение диапазона рабочих частот, а предлагаемое расположение отверстий сохраняет высокую равномерность излучения преобразователя.

Таким образом, предлагаемая конструкция преобразователя позволяет расширить диапазон рабочих частот на 10-20Х при сохранении высокой равномерности излучения.