專利名稱：超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲精密儀器加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器。
背景技術(shù)：
目前，在超聲加工(如鉆孔、銑削等)中，主要采用的是壓電縱振換能器，即以壓電陶瓷作為電-機(jī)能量轉(zhuǎn)換元件，產(chǎn)生的機(jī)械振動為縱向振動(即沿主軸軸向)。研究表明，在超聲加工中引入扭轉(zhuǎn)振動(即沿主軸切向)，能夠減小切削扭矩和切削力(如鉆削力、銑削力等)，提高加工質(zhì)量，延長刀具壽命。對于壓電換能器，可以通過以下兩類方法來產(chǎn)生扭振:1.制作切向極化的壓電陶瓷晶堆。對壓電陶瓷晶片作切向極化的制作工藝比較復(fù)雜，尤其是扇形晶片的切向極化，當(dāng)尺寸較大時，會出現(xiàn)諸如電擊穿、極化不完全等許多問題。因此盡管這種方法結(jié)構(gòu)簡單，但功率容量不大，在目前的陶瓷生產(chǎn)工藝水平下，很難研制出大功率高性能的扭轉(zhuǎn)振動換能器。2.通過一些具有特殊結(jié)構(gòu)的傳振裝置，將振動模式從縱振或彎振轉(zhuǎn)換為扭振。如:I)利用壓電縱振或彎振換能模塊在變幅桿的切向做推挽振動產(chǎn)生扭振；2)利用壓電縱振換能器和具有螺旋形溝槽的變幅桿配合產(chǎn)生扭振；3)利用壓電縱振換能器和斜槽式傳振桿配合產(chǎn)生扭振。這些方法多出了振動轉(zhuǎn)換裝置，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，能量轉(zhuǎn)換效率較低，輸出功率較小,對于大功率旋轉(zhuǎn)超聲加工而言適用性不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)換效率高的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器。根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，包括:換能器主體；線圈支架，所述線圈支架設(shè)在所述換能器主體上；殼體，所述殼體包括頂板、底板以及設(shè)在所述頂板和所述底板之間的多個超磁致伸縮棒安裝管，多個所述超磁致伸縮棒安裝管分別與所述頂板和底板連通且與所述底板的上表面之間傾斜成預(yù)定角度，所述頂板和底板上分別形成有安裝孔；多個超磁致伸縮棒，所述超磁致伸縮棒分別安裝在所述超磁致伸縮棒安裝管內(nèi)；第一導(dǎo)磁片和第二導(dǎo)磁片，所述第一導(dǎo)磁片和第二導(dǎo)磁片設(shè)在所述線圈支架內(nèi)，且所述第一導(dǎo)磁片設(shè)在所述頂板的上方，所述第二導(dǎo)磁片設(shè)在所述底板的下方；上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板設(shè)在所述線圈支架內(nèi)，且所述上蓋板設(shè)在所述第一導(dǎo)磁片的上方，所述下蓋板設(shè)在所述第二導(dǎo)磁片的下方；緊固件，所述緊固件依次穿過所述上蓋板、第一導(dǎo)磁片、頂板和底板上的安裝孔、第二導(dǎo)磁片和下蓋板并將其緊固；磁性件，所述磁性件設(shè)在所述頂板和所述底板之間且分布在所述緊固件外周；和線圈，所述線圈繞在所述線圈支架上，所述線圈與所述緊固件同軸，所述線圈中通入超聲頻交變電流產(chǎn)生交變磁場以驅(qū)動所述超磁致伸縮棒產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動。根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，利用傾斜成一定角度的超磁致伸縮棒直接產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動，減少了零部件，簡化了換能器的結(jié)構(gòu)，使換能器結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于超聲能量的高效傳輸；大大提高了能量轉(zhuǎn)換效率，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅；超磁致伸縮材料的聲速低，并且改變了傳統(tǒng)的振動模式轉(zhuǎn)換裝置，有利于換能器的小型化設(shè)計，減小了換能器質(zhì)量，適合在超聲加工中應(yīng)用。另外，根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，還可以具有如下附加的技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述頂板和底板分別形成為圓形，且所述底板的直徑小于所述頂板的直徑，所述安裝孔分別設(shè)在所述頂板和底板的中心位置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述超磁致伸縮棒為四個，四個所述超磁致伸縮棒沿所述底板的外周間隔開均勻分布。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述緊固件為螺栓，所述螺栓與所述下蓋板通過螺紋連接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述線圈的豎直高度大于所述超磁致伸縮棒的豎直高度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述線圈支架與所述換能器主體一體形成。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述超磁致伸縮棒為多個間隔開布置的切片，多個所述切片之間通過環(huán)氧樹脂粘接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述換能器還包括:冷卻管，所述冷卻管的一端伸入到所述線圈支架和所述殼體之間的間隙內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例,所述磁性件為永磁體。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的分離設(shè)計的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的一體式設(shè)計的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的殼體的側(cè)視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的殼體的一個角度的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的殼體的另一個角度的示意圖；(因為權(quán)利要求中保留了對殼體結(jié)構(gòu)的描述，也就是超磁致伸縮棒的外殼，而沒有另外提出超磁致伸縮棒的外殼，因此，圖3-圖5中還是保留殼體的說法，說明書同)圖6是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的超磁致伸縮棒與所述底板的俯視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的超磁致伸縮棒與所述底板的另一個角度的示意圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的磁場方向的分解示意圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的超磁致伸縮棒機(jī)械振動分解示意圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的超磁致伸縮棒的切片結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的超磁致伸縮棒的切片的另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。下面結(jié)合附圖具體描述根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器。如圖1至圖11所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器包括:換能器主體、線圈支架10、殼體20、多個超磁致伸縮棒30、第一導(dǎo)磁片41和第二導(dǎo)磁片42，上蓋板51和下蓋板52，緊固件60、磁性件70和線圈80。具體而言，如圖1和圖2所示，線圈支架10設(shè)在換能器主體上，線圈支架10內(nèi)形成有一定的空間用于安裝殼體20。殼體20設(shè)在線圈支架10內(nèi)，如圖3至圖7所示，
殼體20包括頂板21、底板22以及設(shè)在頂板21和底板22之間的多個超磁致伸縮棒安裝管23，多個超磁致伸縮棒安裝管24分別與頂板21和底板22連通且與底板22的上表面之間傾斜成預(yù)定角度，頂板21和底板22上分別形成有安裝孔23。多個超磁致伸縮棒30分別安裝在超磁致伸縮棒安裝管24內(nèi)(如圖1和圖2所示)，且超磁致伸縮棒30的上端和下端分別通過頂板21和底板22上的通孔與第一導(dǎo)磁片41和第二導(dǎo)磁片42連接。第一導(dǎo)磁片41和第二導(dǎo)磁片42設(shè)在線圈支架10內(nèi)，且第一導(dǎo)磁片41設(shè)在頂板21的上方，第二導(dǎo)磁片42設(shè)在底板22的下方。上蓋板51和下蓋板52設(shè)在線圈支架10內(nèi)，且上蓋板51設(shè)在第一導(dǎo)磁片41的上方，下蓋板52設(shè)在第二導(dǎo)磁片42的下方。緊固件60依次穿過上蓋板51、第一導(dǎo)磁片41、頂板21和底板22上的安裝孔23、第二導(dǎo)磁片42和下蓋板52并將其緊固。磁性件70設(shè)在頂板21和底板22之間且分布在緊固件60外周。線圈80繞在線圈支架10上，線圈80與緊固件60同軸，線圈80中通入超聲頻交變電流產(chǎn)生交變磁場以驅(qū)動超磁致伸縮棒30產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動。換言之，上蓋板51、下蓋板52和線圈支架10配合，在線圈80通入超聲頻交變電流時，將第一導(dǎo)磁片41和第二導(dǎo)磁片42以及線圈80產(chǎn)生的超聲頻交變磁場與超磁致伸縮棒30構(gòu)成完整的磁回路，從而驅(qū)動超磁致伸縮棒30產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動。線圈80的兩端與超聲波發(fā)生器的兩極相接，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的超聲頻交變電流流經(jīng)線圈80，由電磁感應(yīng)原理可知，將在空間產(chǎn)生超聲頻的交變磁場，磁場方向沿?fù)Q能器的軸向(磁場的具體方向由線圈80中電流的流向決定)，這一交變磁場即為超磁致伸縮棒30的驅(qū)動磁場。由此，根據(jù)本發(fā) 明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，利用傾斜成一定角度的超磁致伸縮棒30直接產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動，減少了零部件，簡化了換能器的結(jié)構(gòu)，使換能器結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于超聲能量的高效傳輸；大大提高了能量轉(zhuǎn)換效率，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅；超磁致伸縮材料的聲速低，并且改變了傳統(tǒng)的振動模式轉(zhuǎn)換裝置，有利于換能器的小型化設(shè)計，減小了換能器質(zhì)量，適合在超聲加工中應(yīng)用。下面結(jié)合圖8和圖9具體描述根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器的工作原理。由于每個超磁致伸縮棒30分別與頂板21和底板22相連且與底板22的上表面之間傾斜成預(yù)定角度，換言之，在換能器安裝之后，超磁致伸縮棒30的軸向與換能器主體的軸向成預(yù)定角度，其主要通過對每個圓柱狀超磁致伸縮棒30的兩端進(jìn)行平行斜切得到。因為超磁致伸縮棒30的軸向為宏觀易磁化方向，則超磁致伸縮棒30的宏觀易磁化方向與超聲頻交變磁場的方向形成預(yù)定角度。如圖8所示，將超聲頻交變磁場分解為平行于超磁致伸縮棒30的軸向和垂直于超磁致伸縮棒30的軸向的兩個分磁場,對于合適的磁場大小,在這兩個分磁場作用下,超磁致伸縮棒30將沿兩個分磁場的方向產(chǎn)生形變(即機(jī)械振動)，其形變的長度分別為:Δ I 平=λ 平 I 平Δ1 垂=λ 垂 I 垂其中，Λ1〒、Λ Ie分別為超磁致伸縮棒30沿其軸向和垂直于其軸向的形變長度，λ λ β分別為超磁致伸縮棒30沿其軸向和垂直于其軸向的線磁致伸縮系數(shù)，1〒、1#分別為超磁致伸縮棒30沿其軸向和垂直于其軸向的初始長度。由于超磁致伸縮棒30的軸向為宏觀易磁化方向，有λ〒>λ β ;又I〒為超磁致伸縮棒30的初始長度尺寸，I #為超磁致伸縮棒30的初始直徑尺寸，超磁致伸縮棒30為細(xì)長棒，對于細(xì)長棒而言有;因而δ 1τ> Δ Ie,可以忽略超磁致伸縮棒30垂直于其軸向方向的形變，只考慮沿其軸向的形變(即機(jī)械振動)。如圖9所示，超磁致伸縮棒30的軸線與下導(dǎo)磁片42的一條直徑垂直相交，這樣的位置關(guān)系保證了超磁致伸縮棒30沿其軸向的機(jī)械振動可分解為下導(dǎo)磁片42端面垂向的機(jī)械振動(即縱向振動)和圓周切向的機(jī)械振動(即扭轉(zhuǎn)振動)，從而帶動下導(dǎo)磁片42和下蓋板52進(jìn)行縱-扭復(fù)合振動，并通過下蓋板52輸出超聲頻縱-扭復(fù)合振動。

其中，需要理解的是，每個超磁致伸縮棒30與底板22的上表面之間傾斜形成的預(yù)定角度沒有特殊限制，具體地，該預(yù)定角度與外磁場強(qiáng)度和超磁致伸縮棒30的飽和磁化強(qiáng)度有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，頂板21和底板22分別形成為圓形，且底板22的直徑小于頂板21的直徑，安裝孔23分別設(shè)在頂板21和底板22的中心位置。由此，頂板21和底板22同軸分布，緊固件60分別穿過頂板21和底板22的中心位置將其緊固，緊固效果好，裝配方便。關(guān)于緊固件60的選擇沒有特殊限制，只要能將換能器的各部件裝配完整即可。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，緊固件60為螺栓，螺栓與下蓋板52通過螺紋連接。由此，通過螺紋連接可以對超磁致伸縮棒30施加均勻的預(yù)緊力，使超磁致伸縮棒30處于壓縮狀態(tài)。超磁致伸縮棒30的個數(shù)可以根據(jù)頂板21和底板22的結(jié)構(gòu)以及實際使用過程中的功率需求進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，由于頂板21和底板22分別形成為圓形，因此超磁致伸縮棒30的個數(shù)至少為兩個，并且兩個超磁致伸縮棒30沿頂板21和底板22的中心對稱。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，超磁致伸縮棒30為四個，四個超磁致伸縮棒30沿底板22的外周間隔開均勻分布(如圖3至圖7所示)。由此，四個超磁致伸縮棒30沿底板22的外周均勻分布，四個超磁致伸縮棒30產(chǎn)生同向的縱-扭復(fù)合振動，并帶動下導(dǎo)磁片42和下蓋板52進(jìn)行縱-扭復(fù)合振動，能保證較大的超聲功率輸出。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，線圈80的豎直高度大于超磁致伸縮棒30的豎直高度。由此，線圈80沿?fù)Q能器軸向的尺寸比超磁致伸縮棒30長，可以保證超磁致伸縮棒30所處磁場的均勻。關(guān)于線圈支架10與換能器主體的結(jié)合方式?jīng)]有特殊限制，可以根據(jù)應(yīng)用場合的不同進(jìn)行合理調(diào)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，線圈支架10與換能器主體一體形成。當(dāng)換能器應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)應(yīng)用場合時，還可采用分離設(shè)計。如圖10和圖11所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，超磁致伸縮棒30為多個間隔開布置的切片32，多個切片32之間通過環(huán)氧樹脂粘接。其中，切片32的形狀沒有特殊限制，可以為多個條紋均勻且平行分布的條紋狀結(jié)構(gòu)(如圖10所示)，也可以為沿切片32的中心向外間隔開且平均散開分布的發(fā)散型結(jié)構(gòu)(如圖11所示)。由此，該結(jié)構(gòu)可以減少超聲振動頭在工作時產(chǎn)生的渦流損耗，提高輸出功率?？紤]到換能器在工作過程中會產(chǎn)生一定的熱量，為了保證換能器的正常進(jìn)行，需要對其進(jìn)行冷卻處理。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，換能器還包括:冷卻管90，冷卻管90的一端伸入到線圈支架10和殼體20之間的間隙內(nèi)。其中，冷卻方式可以采用空氣冷卻或者冷卻液冷卻，即冷卻管90的另一端與空氣壓縮機(jī)或冷卻液泵相連，冷卻介質(zhì)通過冷卻管90流經(jīng)超磁致伸縮棒30和線圈80之間的空隙，可同時對超磁致伸縮棒30和線圈80進(jìn)行冷卻。冷卻管90可放置多股，在不同位置對超磁致伸縮棒30和線圈80進(jìn)行冷卻。冷卻管90的固定位置沒有特殊限制，當(dāng)線圈支架10與換能器主體采用分離設(shè)計時，可將冷卻管90固定在線圈支架10上。由此，殼體20與線圈支架10之間的間隙較大，使得殼體20與外界的接觸面積大，冷卻介質(zhì)能夠完全到達(dá)超磁致伸縮棒30的外側(cè)，有利于降低加工過程中超磁致伸縮棒30和線圈80的溫度，確保其低于居里點，可以保證加工的順利進(jìn)行，并且延長設(shè)備的整體使用壽命。關(guān)于磁性件70的選擇沒有特殊限制，只要能為超磁致伸縮棒30提供偏置磁場，避免超磁致伸縮棒30產(chǎn)生倍頻現(xiàn)象即可。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，磁性件70為永磁體。由此,永磁體不僅磁性強(qiáng),使用壽命長,而且來源廣泛,成本低廉。根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器在使用時，首先根據(jù)實際應(yīng)用需要，選擇線圈80以及線圈支架10的設(shè)計方式以及超磁致伸縮棒30的個數(shù)，并將其裝配完整。接著，將線圈80的兩端與超聲波發(fā)生器的兩級相接，冷卻管90與空氣壓縮機(jī)(空冷)或冷卻液泵(液冷)相接，換能器下蓋板52與負(fù)載(如變幅桿、刀具等)相接。然后調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器輸出的交變電流的頻率，使其為系統(tǒng)的諧振頻率；調(diào)節(jié)超聲波發(fā)生器輸出的交變電流的大小，以產(chǎn)生大小合適的交變磁場。超聲波發(fā)生器輸出的超聲頻交變電流經(jīng)線圈80形成空間的超聲頻交變磁場,該磁場通過第一導(dǎo)磁片41、超磁致伸縮棒30、第二導(dǎo)磁片42形成閉合磁路。在超聲頻交變磁場的作用下，超磁致伸縮棒30沿其軸向產(chǎn)生超聲頻的機(jī)械振動，超磁致伸縮棒30帶動第二導(dǎo)磁片42和下蓋板52進(jìn)行超聲頻縱-扭復(fù)合振動，并通過下蓋板52輸出超聲頻縱-扭復(fù)合振動。同時，冷卻管90輸出氣流或冷卻液，對超磁致伸縮棒30和線圈80進(jìn)行冷卻，確保其工作溫度低于居里點。總而言之，根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，減少了零部件，簡化了換能器的結(jié)構(gòu)，使換能器結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于超聲能量的高效傳輸；大大提高了能量轉(zhuǎn)換效率，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅；超磁致伸縮材料的聲速低，并且改變了傳統(tǒng)的振動模式轉(zhuǎn)換裝置，有利于換能器的小型化設(shè)計，減小了換能器質(zhì)量，適合在超聲加工中應(yīng)用。在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
權(quán)利要求
1.一種超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，包括: 換能器主體； 線圈支架，所述線圈支架設(shè)在所述換能器主體上； 殼體，所述殼體設(shè)在所述線圈支架內(nèi)，所述殼體包括頂板、底板以及設(shè)在所述頂板和所述底板之間的多個超磁致伸縮棒安裝管，多個所述超磁致伸縮棒安裝管分別與所述頂板和底板連通且與所述底板的上表面之間傾斜成預(yù)定角度，所述頂板和底板上分別形成有安裝孔； 多個超磁致伸縮棒，所述超磁致伸縮棒分別安裝在所述超磁致伸縮棒安裝管內(nèi)； 第一導(dǎo)磁片和第二導(dǎo)磁片，所述第一導(dǎo)磁片和第二導(dǎo)磁片設(shè)在所述線圈支架內(nèi)，且所述第一導(dǎo)磁片設(shè)在所述頂板的上方，所述第二導(dǎo)磁片設(shè)在所述底板的下方； 上蓋板和下蓋板，所述上蓋板和下蓋板設(shè)在所述線圈支架內(nèi)，且所述上蓋板設(shè)在所述第一導(dǎo)磁片的上方，所述下蓋板設(shè)在所述第二導(dǎo)磁片的下方； 緊固件，所述緊固件依次穿過所述上蓋板、第一導(dǎo)磁片、頂板和底板上的安裝孔、第二導(dǎo)磁片和下蓋板并將其緊固； 磁性件，所述磁性件設(shè)在所述頂板和所述底板之間且分布在所述緊固件外周；和 線圈，所述線圈繞在所述線圈支架上，所述線圈與所述緊固件同軸，所述線圈中通入超聲頻交變電流產(chǎn)生交變磁場以驅(qū)動所述超磁致伸縮棒產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述頂板和底板分別形成為圓形，且所述底板的直徑小于所述頂板的直徑，所述安裝孔分別設(shè)在所述頂板和底板的中心位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述超磁致伸縮棒為四個，四個所述超磁致伸縮棒沿所述底板的外周間隔開均勻分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述緊固件為螺栓，所述螺栓與所述下蓋板通過螺紋連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述線圈的豎直高度大于所述超磁致伸縮棒的豎直高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述線圈支架與所述換能器主體一體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述超磁致伸縮棒為多個間隔開布置的切片，多個所述切片之間通過環(huán)氧樹脂粘接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述換能器還包括:冷卻管，所述冷卻管的一端伸入到所述線圈支架和所述殼體之間的間隙內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，其特征在于，所述磁性件為永磁體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，包括換能器主體；線圈支架；殼體，所述殼體包括頂板、底板以及設(shè)在所述頂板和所述底板之間的多個超磁致伸縮棒安裝管；多個超磁致伸縮棒，所述超磁致伸縮棒分別安裝在所述超磁致伸縮棒安裝管內(nèi)；第一導(dǎo)磁片和第二導(dǎo)磁片；上蓋板和下蓋板；緊固件；磁性件；和線圈，所述線圈繞在所述線圈支架上，所述線圈與所述緊固件同軸，所述線圈中通入超聲頻交變電流產(chǎn)生交變磁場以驅(qū)動所述超磁致伸縮棒產(chǎn)生縱-扭復(fù)合振動。根據(jù)本發(fā)明實施例的超磁致伸縮縱-扭復(fù)合振動超聲換能器，減少了零部件，簡化了換能器的結(jié)構(gòu)，使換能器結(jié)構(gòu)更為緊湊，有利于超聲能量的高效傳輸。
文檔編號B06B1/08GK103203312SQ20131014663
公開日2013年7月17日 申請日期2013年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月24日
發(fā)明者張建富, 馮平法, 申昊, 吳志軍, 郁鼎文 申請人:清華大學(xué)