Магнитострикционный преобразователь

 

ОП ИСАНИЕ („)997835 еспублик

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 22.06.81 (21) 3306648/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.з

В 06 В 1/08

Н 04 К 15/00

Гаеударетаеннмй июмнтет

СССР

Опубликовано 23.02.83. Бюллетень № 7

Дата опубликования описания 28.02.83 (53) УДК 534.232 (088.8) 60 денем изобретений и юткрмтий

И. Н. Купенко и П. А, К фбйтоМ * - а (72) Авторы изобретения

Акустический институт им. акад. Н. Н. Ан (71) Заявитель (54) МАГНИТОСТРИ КЦИОНН Ы и П РЕОБ РАЗОВ АТЕЛЬ

Изобретение относится к технической акустике и может быть использовано в различном технологическом оборудовании.

Известны магнитострикцнонные преобразователи, в которых возбуждающее поле и поле подмагничивания создаются пропусканием постоянного и переменного токов обмотки (1) .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является преобразователь, содержащий стержень из магнитострикционного материала, обмотку возбуждения и систему подмагничивания на постоянных магнитах (2) .

Недостатком известного преобразователя является малая интенсивность излучения, обусловленная тем, что его конструкция может быть применена лишь для стержней из материалов с магнитной пропицаемостью и ))l, которые обладают сравнительно низкой магнитострикцией.

При использовании магнитострикционных материалов на основе соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) с железом с р -1 для достижения максимальной магнитосрикции требуются значительно большие поля подмагничивания, так как только

2 при этом условии образуется замкнутый магнитопровод, заключающий в себя основной магнитный поток и обеспечивающим требуемую напряженность поля подмагничивания.

Цел ь изобретен и я — по вы ш ен не удел ьной акустической мощности при использовании магнитострикционных материалов с низкой магнитной п ро ни ца ем остью.

Поставленная цель достигается тем, что система подмагничивания выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно оси стержня магнитных блоков, каждый из которых состоит из двух примыкающих друг к другу постоянных магнитов, имеющих противоположную

15 полярность и намагниченных в направлении, перпендикулярном оси стержня, при этом поверхности магнитов, обращенные к стержню, имеют монотонно изменяющийся профиль с уменьшением зазора между поверхностями магнитов и стержня от центра к краям стержня.

На фиг. 1 изображен преобразователь: на фиг. 2 — расчетная и экспериментальная кривые зависимости поля подмагничивания

Н от координаты Х вдоль оси стержня.

997835

Преобразователь состоит из активного стержня 1,. из магнитострикционного сплава РЗЭ с железом, обмотки возбуждения 2, намотанной на каркасе 3 и статической системы подмагничивания, состоящей из двух одинаковых симметрично расположен5 ных магнитных блоков, между которыми помещен стержень 1. Каждый магнитный блок состоит из двух примыкающих друг к другу постоянных магнитов 4 и 5 из высококоэрцитивного материала. Постоян- ip ные магниты 4 и 5 имеют противоположную полярность и намагничены в направлении, перпендикулярном оси стержня.

Магниты укреплены на пластинке 6 из стали с высоким значением магнитной проницаемости. Поверхности магнитов 4 и 5, 15 обращенные к стержню 1, имеют монотонно изменяющийся ступенчатый профиль с величиной зазора между поверхностями магнита и стержня 0,285k — 0,1791, — 0,0771 — 0,07 от центра к его краям через каждый 0,125Г, 20 где 6 — длина стержня. Стержень 1 закреплен по центру в каркасе 3 микрометрическими винтами 7.

Предлагаемый преобразователь, работает следующим образом.

Постоянный магнитный поток, выходящий во внешнее пространство (рабочую зону) с поверхности ступеней магнита 5 замыкается на поверхности ступеней магнита 4. Крайние ступени приближены к оси стержня 1 для получения максимальной разности магнитного потенциала на концах рабочей зоны. Высоты внутренних ступеней подобраны так, чтобы изменение потенциала вдоль стержня 1 было линейное и напряженность продольного поля постоянна. Роль внутренних ступеней состоит в том, что 55 они направляют дополнительный магнитный поток в рабочую зону, так как при их отсутствии наблюдается заметное ослабление потока в центральной части стержня.

Таким образом, высокая напряженность 4О поля в данной системе подмагничивания достигается за счет достаточно большого количества материала постоянных магнитов 4 и 5 и оптимальной геометрии конструкции, позволяющей направить основную часть магнитного потока вдоль продольной 45 оси стержня 1 и максимально снизить поле рассеяния. Указанные соотношения размеров ступенчатого профиля позволяют получить требуемые значения напряженности поля в стержне 1 при однородности поля 5 /о в минимальных габаритах и при максимальном использовании энергии постоянных магнитов 4 и 5. Представленные (фиг. 2) экспериментальные измерения зависимости поля Н от координаты Х вдоль оси стержня (сплошная кривая) и расчетная зависимость (пунктирная кривая) показывают, что на протяжении 80О/р длины стержня поле однородно и составляет 1100 Э. При подаче переменного напряжения на возбуждающую катушку 2 в стержне 1 возникает переменное магнитное поле, параллельное оси стержня. Суперпозиция этого поля и постоянного поля системы подмагничивания обеспечивает вывод рабочей точки преобразователя на наиболее крутой участок магнитострикции, на котором и происходит работа преобразователя.

Предложенное изобретение позволяет использовать в преобразователях материалы с высокой магнитострикцией, что, в свою очередь, позволяет увеличить удельную акустическую мощность преобразователя.

Формула изобретения

Магнитострикционный преобразователь, содержащий стержень из магнитострикционного материала, обмотку возбуждения и систему подмагничивания на постоянных магнитах, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной акустической мощности при использовании магнитострикционных материалов с низкой магнитной проницаемостью, система подмагничивания выполнена в виде двух симметрично расположенных относительно оси стержня магнитных блоков, каждый из которых состоит из двух примыкающих друг к другу постоянных магнитов, имеющих противоположную полярность и намагниченных в направлении, перпендикулярном,оси стержня, при этом поверхности магнитов, обращенные к стержню, имеют монотонно изменяющийся профиль с уменьшением зазора между поверхностями магнитов и стержня от центра к краям стержня.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. М., Изд-во «Иностранная литература» 1956, с. 55, фиг. 49.

2. Источники мощного ультразвука.

Под ред. Л. Д. Розенберга. М., «Наука», 1967, ч. 11. с. 133.

997835

Редактор Г. Ус

Заказ 1004/11

Составитель Н. Дмитриев

Техред И. Верес Корректор И. Ватрушкина

Тираж 490 Подлисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП сПатент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4