[发明专利]一种自偏磁电电流传感装置及其制作方法

权利要求书

1.一种自偏磁电电流传感装置，其特征在于，包括外层磁致伸缩筒体紧固件、压电圆环和内层磁致伸缩筒体紧固件；外层磁致伸缩筒体紧固件、压电圆环和内层磁致伸缩筒体紧固件通过环氧树脂粘合在一起；

内层磁致伸缩筒体紧固件和外层磁致伸缩筒体紧固件分别通过磁致伸缩片和永磁体间隔式排布粘合在一起；

空心圆柱形的压电圆环的上下表面镀有电极层，电极层引出有导线；沿着压电圆环的旋转中心方向施加电场极化；

内层磁致伸缩筒体紧固件和外层磁致伸缩筒体紧固件分别采用正、负磁致伸缩材料；

磁致伸缩片采用1/4圆弧结构，永磁体采用条形结构，4片圆弧结构磁致伸缩片与4条永磁体间隔式排布粘合在一起；内、外层磁致伸缩筒体紧固件中的条形永磁体在同一直径线上；

外层磁致伸缩筒体紧固件和内层磁致伸缩筒体紧固件在面内交流磁场和直流静磁场的共同作用下，产生面内作用，对压电圆环施加了面内的挤压或者拉伸。

2.根据权利要求1所述的一种自偏磁电电流传感装置，其特征在于，所述内层磁致伸缩筒体紧固件和外层磁致伸缩筒体的磁致伸缩片、永磁体和压电圆环高度相等。

3.根据权利要求1所述的一种自偏磁电电流传感装置，其特征在于，所述压电圆环的体积与外层磁致伸缩筒体紧固件和内层磁致伸缩筒体紧固件的体积之和的比值为45~55%。

4.一种权利要求1-3任一项所述的自偏磁电电流传感装置的制备方法，其特征在于，包括：

步骤1，制作永磁体、磁致伸缩片：

制作永磁体：

将钕铁硼合金破碎成合金粉末颗粒；将粉末颗粒分别装入条形模具中，施加外磁场；向着竖直的条形模具的水平方向进行取向，对粉末采用等静压工艺进行初步压型；将生坯加热到粉末温度，烧结处理得到磁粉坯；将烧结好的磁粉坯冷却，再次加热升温，回火处理，得到永磁体；

制作磁致伸缩片：

用球磨法将Ni合金制成粉末；按照质量比为1:3-5将粘结剂与粉末在丙酮中均匀混合，烘干脱气；将混合物倒入模具中，对整个模具施加外磁场，压制成磁致伸缩片，向着竖直的模具的水平方向进行取向，脱模得到磁致伸缩片；

步骤2，制作内、外层磁致伸缩筒体紧固件：

将制备好的磁致伸缩片和永磁体间隔式排布，并通过环氧树脂结合在一起，构成内、外层磁致伸缩筒体紧固件；

步骤3，制作压电圆环：

按照质量比分别将为55-60%、25-30%和15-20%的PbO、ZrO₂和TiO₂混合均匀，得到混合料；采用球磨法将得到的混合料研磨至颗粒；干燥箱中预烧，得到压电陶瓷颗粒；对得到的压电陶瓷颗粒进行二次细磨，得到压电陶瓷粉末；

向压电陶瓷粉末中加入粘接剂，搅拌均匀，并进行喷雾造粒得到均匀球状颗粒；将均匀球状颗粒置于模具中压结成压电圆环毛坯，在高温下密封烧结；沿着该压电圆环的旋转中心方向施加电场极化，再在室温下固化后打磨处理；

将电极材料Cu浆、Au浆或Ag浆涂覆在压电圆环的上下两个表面；将涂覆有电极材料的压电圆环保温固化，自然冷却使电极材料在压电圆环的上下表面形成厚度≤ 0.3mm的电极层；

步骤4，组装自偏磁电电流传感装置

将内层磁致伸缩紧固件、压电圆环和外层磁致伸缩筒体紧固件从内到外依次装在一起，每两层材料之间留有间隙，向间隙中浇筑环氧树脂胶，并真空固化，自然冷却，形成自偏磁电电流传感装置。

5.根据权利要求4所述的自偏磁电电流传感装置的制备方法，其特征在于，所述步骤1，钕铁硼合金破碎成3-4μm合金粉末，粉末颗粒呈球状或近似球状；对装有粉末颗粒的条形模具施加1.0-1.5T的外磁场。

6.根据权利要求4所述的自偏磁电电流传感装置的制备方法，其特征在于，所述步骤1，将生坯加热到粉末900-1100℃的温度，烧结处理3-5h得到磁粉坯；将烧结好的磁粉坯冷却到60-90℃，再次加热升温至900-1100℃，进行回火处理2-5h，得到永磁体。