[发明专利]超磁致伸缩功率超声换能器线圈组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率超声的技术领域，尤指一种超磁致伸缩功率超声换能器线圈组件。

背景技术

功率超声在各个工程领域得到广泛的应用。与传统的功率超声换能器驱动材料相比，超磁致伸缩材料具有伸缩应变大、能量密度大、响应速度快和工作电压低等特点，可以克服换能器功率做不大的问题，开始在功率超声换能器中得到应用。驱动线圈是超磁致伸缩功率超声换能器中的重要部件，它产生交变的磁场，驱动超磁致伸缩材料的伸长和缩短，从而产生超声振动。但由于换能器在高频率磁场下工作，容易产生涡流；同时，涡流、磁滞等损耗加在一起发热很大，而超磁致伸缩材料对温度又很敏感。所以，线圈组件的设计除了必须能产生必要的磁场外，一要考虑尽可能减少涡流，减少涡流损耗热量的产生，二要让产生的热量尽快散发，以免造成过大的温升。

美国专利US6624539也涉及一种超磁致伸缩功率超声换能器，该专利为了解决涡流问题，线圈骨架的主要导磁元件采用粉末冶金导磁材料构成，这类材料具有导磁能力强，涡流小的特点，可以减少涡流损耗热量的产生，但其制造过程复杂，必须花很多钱先做专门的模具，成本很高，而且粉末冶金材料比较脆，机械性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种超磁致伸缩功率超声换能器线圈组件，它能按要求产生强大而均匀的磁场，又能减少涡流，减小发热，控制温度。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种超磁致伸缩功率超声换能器线圈组件，主要由上端面、下端面、上聚磁片、下聚磁片、芯轴部件和导磁套构成；该芯轴部件为筒状体，其和上、下端面固定形成线圈骨架，在芯轴部件之外缠绕有线圈，在芯轴部件中间孔内放置有超磁致伸缩棒；所述上下端面由若干片硅钢片叠成，在每片硅钢片上沿径向开设一绝缘槽；所述上下聚磁片设置于超磁致伸缩棒的上下两端；所述导磁套固定在上述上下端面之间。

所述上下端面的各硅钢片在叠加时各片的绝缘槽错开放置。

所述导磁套由矩形的硅钢片卷成若干层呈圆筒状。

所述芯轴部件的侧壁内部设置有冷却水道，下方设有两个用于冷却水进出的水管。

所述的芯轴部件由内套及外套组合而成，两者之间形成冷却水道，冷却水道下方设有两个用于冷却水进出的水管。

所述的内套由不导磁、不导电但导热的材料制造。

所述内套由氮化硼或氮化硅制成。

所述外套采用不导磁、不导电也不导热的材料制造。

所述外套由ABS工程塑料或尼龙制成。

所述内外套之间的冷却水道之间还设置一隔板。

所述线圈的轴向长度比超磁致伸缩棒长。

所述的导磁套由若干导磁条组成，各导磁条再通过绝缘胶粘接呈圆筒状。

导磁条由电工纯铁制成。

采用上述方案后，由于本发明采用硅钢片来制造主要导磁元件，硅钢片厚度很小，表面又涂有绝缘层，加工中在每一片硅钢片上又沿径向开了绝缘槽，完全能防止涡流，减小涡流损耗与发热；同时，由硅钢片组成的导磁元件还有导磁能力强，机械强度高，加工方便，成本低等特点。

此外，本发明又在芯轴部件内设置了冷却水道，内套由不导磁不导电但导热的氮化硼制造，从而，超磁致伸缩棒的磁滞损耗发热能迅速被冷却水带走，同时，由不导磁不导电不导热的工程塑料制造的外套挡住了来自线圈的发热，避免其对超磁致伸缩棒产生影响，这样就保证了超磁致伸缩棒能在适合的温度下工作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明所述下端面其中一片硅钢片的结构示意图；

图3A是本发明所述芯轴部件沿轴线的剖视图；

图3B是本发明所述芯轴部件垂直于轴线的截面图；

图4是本发明通电后磁力线走向的示意图；

图5A、图5B是本发明所述导磁套另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明所揭示的是一种超磁致伸缩功率超声换能器线圈组件，如图1所示，为本发明的较佳实施例。所述的线圈组件主要由上端面1、下端面7、上聚磁片4、下聚磁片9、芯轴部件3和导磁套6构成，该芯轴部件3为筒状体，其和上、下端面1、7之间可以通过螺栓8固定形成线圈骨架，在芯轴部件3之外缠绕有线圈2，在芯轴部件3中间孔内放置有超磁致伸缩棒5。