[发明专利]一种动磁式直线致动器

说明书

本发明为一种动磁式直线致动器，属于水声换能器技术领域，为了实现小于100Hz的超低频的大功率声发射，采用了直线致动器作为水声换能器的驱动源；该换能器包括厚度极化永磁铁阵列与驱动磁路；厚度极化永磁铁阵列分为三块磁铁，即两块等长端部磁铁与一块中心磁铁，每相邻的两块永磁铁极化方向相反；驱动磁路由两个U形纯铁块和四个铜线圈组成；本发明利用励磁线圈激发的磁场与厚度极化永磁铁阵列磁场相互作用产生电磁力，在电磁力激励下，厚度极化永磁铁阵列发生直线往复运动；该直线致动器用作水声换能器的驱动源，可实现超低频大功率发射的目的，具有小尺寸、超低频、大位移、结构简单等特点。

技术领域

本发明属于水声换能器技术领域，具体涉及一种动磁式直线致动器。

背景技术

声波是人类迄今为止已知的唯一能在海水中远距离传输的能量载体。无论是军事作战，还是海洋开发，均都采用声波作为运载信息的媒介。

声波传播的水介质是一个非常复杂的介质，所以声波在介质中的传播过程也是十分复杂的。要想声波在介质中传得更远，可以肯定的一点是必须在传播的过程中减少声波的能量损失。降低声波的频率能够有效的降低水介质对声能量的吸收，从而提高水声设备的探测距离。而水声换能器作为水下产生声音的通用设备，需根据时代需求进行相关应用技术改进。

水声换能器是利用晶体、压电陶瓷的压电效应或铁镍合金的磁致伸缩效应来进行工作的。所谓压电效应，就是把晶体按一定方向切成薄片，并在晶体薄片上施加压力，在它的两端面上会分别产生正电荷和负电荷。反之在晶体薄片上施加拉伸力时，它的两个端面上就会产生与加压力时相反的电荷。与压电效应相反时电致伸缩效应，即在晶体的两个端面上施加交变电压，晶体就会产生相应的机械变形。我们利用电致伸缩效应和压电效应来产生和接收超声波。常用水声换能器的驱动元件为压电陶瓷堆，通过压电陶瓷堆与特定形状的金属壳体相互作用实现低频发射的换能器有很多，比较常用的有Janus-Helmholtz换能器、弯张换能器、弯曲圆盘换能器、弯曲板换能器等。实现低频段1kHz附近的大功率发射时，由于压电陶瓷堆本身的工作机理，导致换能器的体积、质量都比较大，给实际使用带来了一定的困难，而且制作成本较高。

为了进一步实现小于100Hz的超低频的大功率声发射，可以采用直线致动器作为水声换能器的驱动源。相较于压电陶瓷而言，直线致动器自身尺寸对体积位移的限制要小得多，能够实现超低频段的大位移往复运动。动磁式直线致动器作为众多直线致动器中的一种，该致动器具有驱动力大、性能稳定等特点，是理想的超低频大功率水声换能器的驱动源。

针对上述动磁式直线致动器，本发明构建出一种新结构形式的动磁式直线致动器，通过改变导磁磁路的结构，提高了导磁材料的利用率，使整体结构更加紧凑，减小直线致动器的重量，在不改变动磁式直线致动器其他诸多优点的情况下，进一步增大其电磁力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的动磁式直线致动器，该新型动磁式直线制动器具有更电磁力输出大，材料利用率高，结构紧凑，重量低等特点。

本发明的目的是这样实现的：

所述的动磁式直线致动器具体包括含永磁铁阵列的金属振子1、导磁磁路2，铜线圈3，钢片弹簧4，外部框架5；钢片弹簧4的正中央通过振子连接件6、钢片弹簧压片7与含永磁阵列的金属振子1刚性连接；外部框架5包括完全相同的上下两部分，两块完全相同的U型铁芯13以U形铁臂上下相向的位置夹在导磁铁芯压片8和外部框架5之间；永磁阵列包括金属振子9，两端磁铁10和中央磁铁11；铜线圈3缠绕于线圈箍12上，线圈箍12套在U形铁芯13的铁芯臂上。