專利名稱：一種液壓傳動超聲波換能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換能裝置，具體涉及一種液壓傳動超聲波換能裝置。
背景技術(shù)：
今年來，隨著新型功能材料——稀土超磁致伸縮材料(GMM)的飛速發(fā)展，由于具有磁致伸縮應(yīng)變大、磁機耦合系數(shù)高、響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)異特性，已在機電領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。為此，國內(nèi)外對于充分利用這種新型功能材料工作特性作為輸出振動力和位移——振動源(GMA)的廣泛應(yīng)用吸引了大量理論和分析研究。但是，把振動源產(chǎn)生的沿著GMM棒軸向振動轉(zhuǎn)換成與其形成垂直方向的縱向機械波向外輸出的應(yīng)用于水下的超磁致伸縮換能器的研究，應(yīng)該說，還處于起步階段。近年來出現(xiàn)的超磁致伸縮方環(huán)式換能器、縱振型磁致伸縮換能器、圓環(huán)彎張式換能器、彎張式換能器等，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸過于龐大，能量轉(zhuǎn)換效率低和聲功率過小等缺陷，探索一種新的換能器結(jié)構(gòu)形式勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決傳統(tǒng)換能器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸龐大，能量轉(zhuǎn)換效率低和聲功率過小的問題，進而提出一種液壓傳動超聲波換能裝置。本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明包括GMM棒、驅(qū)動線圈、永磁體、換能器殼體、第一頂柱、頂蓋和導(dǎo)磁體，GMM棒插裝在換能器殼體內(nèi)，驅(qū)動線圈、永磁體由內(nèi)向外依次套裝在GMM棒上，且驅(qū)動線圈和永磁體位于GMM棒的外側(cè)壁與換能器殼體內(nèi)側(cè)壁之間，頂蓋與換能器殼體的開口處密封連接，第一頂柱的上端穿過頂蓋中部的通孔與GMM棒一端的端面接觸，驅(qū)動線圈與GMM棒外側(cè)壁之間的空隙填充有導(dǎo)磁體，本發(fā)明還包括第二頂柱、上端蓋、下端蓋、液壓筒、第一活塞、支撐板、兩個第二活塞和多個拉桿，支撐板、上端蓋、下端蓋由上至下依次設(shè)置，下端蓋與支撐板通過多個拉桿連接，上端蓋與下端蓋通過液壓筒連接，上端蓋的下表面、下端蓋的上表面、液壓筒的內(nèi)腔組成封閉內(nèi)腔，第二頂柱下端由上至下依次穿過支撐板、上端蓋設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)，第二頂柱的上端與第一頂柱的下端連接，第一活塞與第二頂柱的下端連接，液壓筒的外側(cè)壁上對稱開有兩個通孔，每個通孔內(nèi)設(shè)置一個第二活塞，下端蓋的下底面上設(shè)有注油通孔，內(nèi)腔內(nèi)填充有液壓油。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明采用稀土超磁致伸縮材料的液壓傳動超聲波換能器，能量密度高、響應(yīng)速度快、磁機耦合系數(shù)大、聲功率較大、結(jié)構(gòu)簡單。其次，本發(fā)明將振動源產(chǎn)生的沿著GMM棒軸向振動轉(zhuǎn)換成與其形成垂直方向的縱向機械波，可應(yīng)用于在水下向外輸出，傳統(tǒng)換能器能量轉(zhuǎn)換效率僅能達到75，本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)換率可達到85%至95%，傳統(tǒng)換能器的聲功率為30%，本發(fā)明的聲功率可達到50% -60%，本發(fā)明的液壓筒的直徑只有100mm-300mm,傳統(tǒng)換能器的直徑為150mm-350mm。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是液壓筒變形機理示意圖，圖3是液壓筒振動方式示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種液壓傳動超聲波換能裝置包括GMM棒1、驅(qū)動線圈2、永磁體3、換能器殼體4、第一頂柱5、頂蓋6和導(dǎo)磁體7，GMM棒I插裝在換能器殼體4內(nèi)，驅(qū)動線圈2、永磁體3由內(nèi)向外依次套裝在GMM棒I上，且驅(qū)動線圈2和永磁體3位于GMM棒I的外側(cè)壁與換能器殼體4內(nèi)側(cè)壁之間,頂蓋6與換能器殼體4的開口處密封連接，第一頂柱5的上端穿過頂蓋6中部的通孔與GMM棒I 一端的端面接觸，驅(qū)動線圈2與GMM棒I外側(cè)壁之間的空隙填充有導(dǎo)磁體7，本實施方式還包括第二頂柱8、上端蓋9、下端蓋10、液壓筒11、第一活塞12、支撐板13、兩個第二活塞14和多個拉桿15，支撐板13、上端蓋9、下端蓋10由上至下依次設(shè)置，下端蓋10與支撐板13通過多個拉桿15連接，上端蓋9與下端蓋10通過液壓筒11連接，上端蓋9的下表面、下端蓋10的上表面、液壓筒11的內(nèi)腔組成封閉內(nèi)腔16，第二頂柱8下端由上至下依次穿過支撐板13、上端蓋9設(shè)置在內(nèi)腔16內(nèi)，第二頂柱8的上端與第一頂柱5的下端連接，第一活塞12與第二頂柱9的下端連接，液壓筒11的外側(cè)壁上對稱開有兩個通孔11-1，每個通孔11-1內(nèi)設(shè)置一個第二活塞14，下端蓋10的下底面上設(shè)有注油通孔10-1，內(nèi)腔16內(nèi)填充有液壓油。
具體實施方式
二:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種液壓傳動超聲波換能裝置的第一活塞12的外側(cè)壁上設(shè)有O型密封圈，每個第二活塞14的外側(cè)壁上分別各設(shè)有一個O型密封圈。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種液壓傳動超聲波換能裝置的下上端蓋9下表面上凸臺的外側(cè)壁上套裝有上端盤17，下端蓋10上表面上凸臺的外側(cè)壁上套裝有下端盤18。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四:結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述一種液壓傳動超聲波換能裝置的液壓筒11的直徑為IOOmm 300_。其它組成及連接關(guān)系與
具體實施例方式
一、二或三相同。結(jié)合圖2說明液壓筒11的變形機理，當GMM棒I給定一定的交變頻率和電流強度，由于GMM功能材料產(chǎn)生磁致伸縮效應(yīng),GMM棒I通過第一頂柱5產(chǎn)生的位移和力傳輸入第一活塞12，設(shè)位移量為Ah，輸入第一活塞12的直徑為D1，由于液壓油可以看做是不可壓縮的，設(shè)第二活塞14的直徑為D2，則可以通過液壓油被推動的體積不變原則推算出液壓筒
11的形變量 As = Ah/2*D12/D22。結(jié)合圖3說明液壓筒11的振動方式，當GMM棒I回到原位時，液壓筒11也將恢復(fù)至原位，從而產(chǎn)生的與GMM棒I相同頻率的由橫向振動變?yōu)榭v向振動的振幅為AS的機械振動波通過其周圍液體傳送出。本發(fā)明的工作原理是:本發(fā)明是基于GMM超磁致伸縮材料的GMA輸出振動和位移，傳遞給液壓筒11，通過第一活塞12以及液壓油的傳動到第二活塞14，使得液壓筒11的振動壁會發(fā)生有規(guī)律的彎曲變形從而輸出與GMM棒I同頻率的機械振動波。
權(quán)利要求
1.一種液壓傳動超聲波換能裝置，它包括GMM棒(I)、驅(qū)動線圈(2)、永磁體(3)、換能器殼體(4)、第一頂柱(5)、頂蓋(6)和導(dǎo)磁體(7),GMM棒⑴插裝在換能器殼體⑷內(nèi)，驅(qū)動線圈(2)、永磁體(3)由內(nèi)向外依次套裝在GMM棒(I)上，且驅(qū)動線圈(2)和永磁體(3)位于GMM棒(I)的外側(cè)壁與換能器殼體(4)內(nèi)側(cè)壁之間,頂蓋(6)與換能器殼體(4)的開口處密封連接，第一頂柱(5)的上端穿過頂蓋(6)中部的通孔與GMM棒⑴一端的端面接觸，驅(qū)動線圈(2)與GMM棒(I)外側(cè)壁之間的空隙填充有導(dǎo)磁體(7)，其特征在于:所述一種液壓傳動超聲波換能裝置還包括第二頂柱(8)、上端蓋(9)、下端蓋(10)、液壓筒(11)、第一活塞(12)、支撐板(13)、兩個第二活塞(14)和多個拉桿(15)，支撐板(13)、上端蓋(9)、下端蓋(10)由上至下依次設(shè)置，下端蓋(10)與支撐板(13)通過多個拉桿(15)連接，上端蓋(9)與下端蓋(10)通過液壓筒(11)連接，上端蓋(9)的下表面、下端蓋(10)的上表面、液壓筒(11)的內(nèi)腔組成封閉內(nèi)腔(16)，第二頂柱(8)下端由上至下依次穿過支撐板(13)、上端蓋(9)設(shè)置在內(nèi)腔(16)內(nèi)，第二頂柱(8)的上端與第一頂柱(5)的下端連接，第一活塞(12)與第二頂柱(9)的下端連接，液壓筒(11)的外側(cè)壁上對稱開有兩個通孔(11-1)，每個通孔(11-1)內(nèi)設(shè)置一個第二活塞(14)，下端蓋(10)的下底面上設(shè)有注油通孔(10-1)，內(nèi)腔(16)內(nèi)填充有液壓油。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種液壓傳動超聲波換能裝置，其特征在于:第一活塞(12)的外側(cè)壁上設(shè)有O型密封圈，每個第二活塞(14)的外側(cè)壁上分別各設(shè)有一個O型密封圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種液壓傳動超聲波換能裝置，其特征在于:下上端蓋(9)下表面上凸臺的外側(cè)壁上套裝有上端盤(17)，下端蓋(10)上表面上凸臺的外側(cè)壁上套裝有下端盤(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述一種液壓傳動超聲波換能裝置，其特征在于:液壓筒(11)的直徑為IOOmm 300mm。
全文摘要
一種液壓傳動超聲波換能裝置，它涉及一種換能裝置，具體涉及一種液壓傳動超聲波換能裝置。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)換能器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸龐大，能量轉(zhuǎn)換效率低和聲功率過小的問題。本發(fā)明的支撐板、上端蓋、下端蓋由上至下依次設(shè)置，下端蓋與支撐板通過多個拉桿連接，上端蓋與下端蓋通過液壓筒連接，上端蓋的下表面、下端蓋的上表面、液壓筒的內(nèi)腔組成封閉內(nèi)腔，第二頂柱下端由上至下依次穿過支撐板、上端蓋設(shè)置在內(nèi)腔內(nèi)，第二頂柱的上端與第一頂柱的下端連接，第一活塞與第二頂柱的下端連接，液壓筒的外側(cè)壁上對稱開有兩個通孔，每個通孔內(nèi)設(shè)置一個第二活塞，下端蓋的下底面上設(shè)有注油通孔，內(nèi)腔內(nèi)填充有液壓油。本發(fā)明用于機械工程領(lǐng)域。
文檔編號B06B1/08GK103143496SQ20131010614
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者申巖 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)