[发明专利]一种电磁换能器

说明书

本发明提供一种电磁换能器，包括筒体，电磁换能器还包括固定座、辐射件、张力结构、K个永磁体；固定座一侧或两侧设置有辐射件；辐射件朝向固定座一侧固定设置有衔铁，固定座朝向辐射件每一侧固定设置有励磁结构，励磁结构具有E形结构或整体为E形结构，E形结构开口朝向衔铁且由基座、第一凸起部分、第二凸起部分、第三凸起部分形成，第二凸起部分绕设有驱动线圈；K个永磁体关于E形结构的轴线对称分布，每个永磁体均设置在穿过该永磁体第一磁力线经过的路径上，永磁体高度方向平行于穿过该永磁体的第一磁力线。通过设置永磁体，使得线圈电流不再需要建立偏置磁场，大幅削减电磁铁的匝数，降低损耗，提高换能效率。

技术领域

本发明涉及一种电磁换能器，尤其涉及一种用于水下远距离通讯、深海资源勘探、水声层析成像等领域的混合激励大功率低频电磁换能器。

背景技术

海洋中具有极其丰富的资源，而对海洋资源的充分开发依赖于有效的勘测手段。相比于光波与无线电波，声波在水中传播时能量衰减小(其衰减率为电磁波的千分之一)，且声波的频率越低，在水中的传播距离就越远，故低频电磁换能器在海洋研究、深海资源勘探、水声层析成像等领域得到了广泛的应用。

电声换能器是一种能够将电能转换为声能的装置。在低频段，为满足大功率发射要求磁致伸缩换能器与压电换能器必然受限于造价高、体积大、质量大等因素，而动圈式、爆炸式超低频声源又存在稳定性不佳、功率小、连续性不佳等一系列问题。电磁式换能器结构简单、性能稳定，能够在较小体积与较轻重量的前提下实现较大的体积位移，进而实现低频大功率发射。现有电磁式换能器通常采用交流激励的形式。在这样的激励方式下，不论交流励磁电流的大小，换能器输出的声波频率都是电端频率的两倍，这是由该激励方式内在的非线性换能机理所决定的。这种由倍频换能特性引起的非线性会导致输出的声波中包含较大的谐波分量，换能效率较低。

发明内容

本发明针对传统倍频激励电磁换能器输出谐波含量高、换能效率低的问题，提供一种电磁换能器。

本发明的技术方案是：一种电磁换能器，包括筒体，所述筒体为旋转体结构，定义第一方向为筒体长度方向，所述电磁换能器还包括与筒体固定连接的固定座、在第一方向上与固定座相对设置的辐射件，所述辐射件与筒体之间连接有第一密封件；

在第一方向上所述固定座一侧设置有所述辐射件且固定座、筒体、第一密封件、辐射件围成封闭腔体，或在第一方向上所述固定座两侧均设置有所述辐射件且两个辐射件、筒体、第一密封件围成封闭腔体；

定义固定座与辐射件之间的初始距离为第一距离，所述电磁换能器还包括在固定座与辐射件之间的距离大于第一距离时带动辐射件朝向靠近固定座的方向运动和/或在固定座与辐射件之间的距离小于第一距离时带动辐射件朝向远离固定座的方向运动的张力结构；

每个辐射件朝向固定座一侧固定设置有衔铁，所述固定座朝向辐射件每一侧固定设置有励磁结构，所述励磁结构具有E形结构或整体为E形结构，所述E形结构的开口朝向衔铁，所述E形结构由基座、位于基座上且依次间隔设置的第一凸起部分、第二凸起部分、第三凸起部分形成，所述第二凸起部分绕设有驱动线圈，所述第一方向垂直于驱动线圈的线圈平面；所述电磁换能器还包括与励磁结构或衔铁固定连接的K个永磁体，K≥1，K个永磁体关于E形结构的轴线对称分布；

定义第一磁力线为驱动线圈通电时产生的磁力线，定义永磁体的两个磁极位于永磁体高度方向上的两端，每个永磁体均设置在第一磁力线经过的路径上，且每个永磁体高度方向平行于穿过该永磁体的第一磁力线。