本發(fā)明涉及超聲精密特種加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種磁致伸縮縱-扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器。

背景技術(shù)：

在硬脆材料高速切削加工中，旋轉(zhuǎn)超聲加工(即工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)附加超聲頻機(jī)械振動(dòng))能夠減小切削力，減輕刀具磨損，提高加工質(zhì)量和加工效率。有關(guān)研究表明：工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)附加縱向和扭轉(zhuǎn)超聲頻機(jī)械振動(dòng)，即縱-扭復(fù)合超聲振動(dòng)，能進(jìn)一步減小切削力，提高加工質(zhì)量和加工效率。目前，實(shí)現(xiàn)扭振發(fā)生方式的有切向極化壓電陶瓷直接激振和縱-扭模式轉(zhuǎn)化兩種。然而，以上兩種方式在應(yīng)用中的主要問(wèn)題在于：

(1)切向極化壓電陶瓷片的制備和加工難度大，組合使用切向極化和縱向極化壓電陶瓷片制作的超聲換能器的功率小，且扭轉(zhuǎn)力矩在傳遞過(guò)程中損耗較大。

(2)模式轉(zhuǎn)化式超聲換能器多采用斜槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)縱-扭轉(zhuǎn)化。該裝置能量轉(zhuǎn)化效率低，且設(shè)計(jì)上存在難點(diǎn)，很難保證縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)共振。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明提出一種磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器，該磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，有利于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，并且可以有效地減少能量損耗，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅，提高加工質(zhì)量和加工效率。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器，包括外殼、磁致伸縮材料件、變幅桿、第一電極片和第二電極片、線圈骨架和線圈，所述磁致伸縮材料件沿所述外殼的軸向延伸地設(shè)在所述外殼內(nèi)，所述變幅桿設(shè)在所述外殼的另一端并封閉所述外殼的另一端，所述第一電極片和所述第二電極片分別設(shè)在所述磁致伸縮材料件的兩端并止抵所述磁致伸縮材料件，所述第二電極片設(shè)在所述變幅桿與所述磁致伸縮材料件之間并止抵所述變幅桿與所述磁致伸縮材料件，所述第一電極片與所述第二電極片與外界電連接以使所述磁致伸縮材料件內(nèi)產(chǎn)生交變環(huán)向磁場(chǎng)，所述線圈骨架設(shè)在所述外殼內(nèi)，所述線圈骨架與所述外殼相連且套設(shè)在所述磁致伸縮材料件外周，所述線圈繞設(shè)在所述線圈骨架上，所述線圈與外界電連接以使所述磁致伸縮材料件內(nèi)形成交變軸向磁場(chǎng)，軸向磁場(chǎng)和縱向磁場(chǎng)耦合形成螺旋形磁場(chǎng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器，通過(guò)將第一電極片和第二電極片分別止抵磁致伸縮材料件的兩端，并且將線圈設(shè)在磁致伸縮材料件的外周，利用對(duì)第一電極片和第二電極片通電，間接地對(duì)磁致伸縮材料件通電以產(chǎn)生環(huán)形磁場(chǎng)，對(duì)線圈通電以產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，從而利用兩個(gè)磁場(chǎng)耦合形成螺旋形磁場(chǎng)，在維德曼效應(yīng)下，使得磁致伸縮材料件能夠產(chǎn)生縱扭復(fù)合振動(dòng)，有效地減少能量損耗，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅，提高加工質(zhì)量和加工效率，而且與其他縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器相比，減少了零部件，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。

另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器，還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電極片和所述第二電極片的朝向所述磁致伸縮材料件的一側(cè)表面形成為導(dǎo)電面，另一側(cè)形成為絕緣面。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電極片和所述第二電極片的另一側(cè)表面上涂覆有絕緣材料層。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器還包括后蓋，所述后蓋設(shè)在所述外殼的一端并封閉所述外殼，所述后蓋與所述外殼通過(guò)螺栓連接，所述后蓋端面與所述外殼端面存在間隙。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述磁致伸縮材料件為Fe-Ga合金材料件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述線圈骨架的軸向長(zhǎng)度小于所述磁致伸縮材料件的軸向長(zhǎng)度，所述線圈骨架的一端與所述后蓋之間設(shè)有第一導(dǎo)磁片，所述線圈骨架的另一端與所述變幅桿之間設(shè)有第二導(dǎo)磁片。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述外殼的內(nèi)壁面設(shè)有向內(nèi)突出的安裝凸臺(tái)，所述第二導(dǎo)磁片安裝在所述安裝凸臺(tái)上，所述線圈骨架和所述第一導(dǎo)磁片依次安裝在所述第二導(dǎo)磁片上。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器還包括：導(dǎo)磁套筒，所述導(dǎo)磁套筒套設(shè)在所述線圈骨架外周并包覆所述線圈，所述導(dǎo)磁套筒設(shè)在所述第一導(dǎo)磁片和所述第二導(dǎo)磁片之間，形成導(dǎo)磁回路。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述第一電極片、第二電極片和所述線圈分別通過(guò)導(dǎo)線與外界連接，所述第一導(dǎo)磁片、所述線圈骨架、所述第二導(dǎo)磁片和所述后蓋上分別設(shè)有適于所述導(dǎo)線穿過(guò)的通孔。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述后蓋和所述變幅桿與所述外殼通過(guò)螺栓間隙配合。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述變幅桿包括：第一桿段，所述第一桿段沿所述外殼的軸向延伸，所述第一桿段的一端止抵所述第二電極片；連接部，所述連接部設(shè)在所述第一桿段的外周，所述連接部與所述外殼相連；第二桿段，所述第二桿段沿所述外殼的軸向延伸且與所述第一桿段相連，所述第二桿段的外表面形成為指數(shù)型衰減曲面。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的線圈通電后產(chǎn)生的交變軸向磁場(chǎng)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的磁致伸縮材料件通電后產(chǎn)生的交變環(huán)向磁場(chǎng)示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的磁場(chǎng)疊加原理示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的線圈骨架的側(cè)視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的線圈骨架的正視圖；

圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的導(dǎo)磁片的正視圖；

圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的導(dǎo)磁片的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記：

100：磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器；

10：后蓋；20：磁致伸縮材料件；

30：外殼；31：安裝凸臺(tái)；

40a：第一電極片；40b：第二電極片；

50：變幅桿；51：第一桿段；52：連接部；53：第二桿段；

60：線圈骨架；61：線圈骨架線槽；70：線圈；80：導(dǎo)磁套筒；

90a:第一導(dǎo)磁片；90b：第二導(dǎo)磁片；91：導(dǎo)磁片線槽。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

目前，在硬脆材料高速切削加工中，旋轉(zhuǎn)超聲加工(工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)附加超聲頻機(jī)械振動(dòng))能夠減小切削力，減輕刀具磨損，提高加工質(zhì)量和加工效率。而且縱向振動(dòng)的旋轉(zhuǎn)超聲加工系統(tǒng)的研制已較為成熟，已經(jīng)在德瑪吉等公司也相繼研制出商品化的超聲機(jī)床。有關(guān)研究表明：工具頭高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)附加縱向和扭轉(zhuǎn)超聲頻機(jī)械振動(dòng)，即縱-扭復(fù)合超聲振動(dòng)，能進(jìn)一步減小切削力，提高加工質(zhì)量和加工效率。因此，縱-扭復(fù)合旋轉(zhuǎn)超聲加工系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是超聲加工系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)之一。目前研究較多的扭振發(fā)生方式有切向極化壓電陶瓷直接激振和縱-扭模式轉(zhuǎn)化兩種。以上兩種方式在應(yīng)用中的主要問(wèn)題在于：

(1)切向極化壓電陶瓷片的制備和加工難度大，組合使用切向極化和縱向極化壓電陶瓷片制作的超聲換能器的功率小，且扭轉(zhuǎn)力矩在傳遞過(guò)程中損耗較大。

(2)模式轉(zhuǎn)化式超聲換能器多采用斜槽結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)縱-扭轉(zhuǎn)化。該裝置能量轉(zhuǎn)化效率低，且設(shè)計(jì)上存在難點(diǎn)，很難保證縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)共振。

針對(duì)上述存在的一些問(wèn)題，本發(fā)明基于磁致伸縮材料(Fe-Ga)的維德曼效應(yīng)提出了一種新型的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)發(fā)生方式，并設(shè)計(jì)了大功率磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器，該磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，有利于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)，并且可以有效地減少能量損耗，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅，提高加工質(zhì)量和加工效率。

下面首先結(jié)合附圖1至圖8具體描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100包括外殼30、磁致伸縮材料件20、變幅桿50、第一電極片40a和第二電極片40b、線圈骨架60和線圈70。

具體而言，磁致伸縮材料件20沿外殼30的軸向延伸地設(shè)在外殼內(nèi)，后蓋10設(shè)在外殼30的一端并封閉腔室的一端，變幅桿50設(shè)在外殼30的另一端并封閉外殼的另一端，第一電極片40a和第二電極片40b分別設(shè)在磁致伸縮材料件20的兩端并止抵磁致伸縮材料件20，第二電極片40b設(shè)在變幅桿50與磁致伸縮材料件20之間并止抵變幅桿50與磁致伸縮材料件20，第一電極片40a與第二電極片40b與外界電連接以使磁致伸縮材料件20內(nèi)產(chǎn)生交變環(huán)向磁場(chǎng)，線圈骨架60設(shè)在外殼30內(nèi)，線圈骨架60與外殼30相連且套設(shè)在磁致伸縮材料件20外周，線圈70繞設(shè)在線圈骨架60上，線圈70與外界電連接以使磁致伸縮材料件20內(nèi)產(chǎn)生交變軸向磁場(chǎng)。

換言之，該磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100主要由外殼30、磁致伸縮材料件20、變幅桿50、第一電極片40a和第二電極片40b、線圈骨架60和線圈70組成。外殼30沿豎直方向(如圖1所示上下方向)延伸且大致形成為兩端敞開(kāi)的圓筒狀結(jié)構(gòu)，外殼30內(nèi)限定有用于容納磁致伸縮材料件20、線圈骨架60、線圈70等部件的腔室。

磁致伸縮材料件20大致形成沿外殼30軸向方向(如圖1所示上下方向)延伸的柱狀結(jié)構(gòu)，且磁致伸縮材料件20設(shè)在外殼30的腔室內(nèi)，變幅桿50沿外殼30軸向延伸，且變幅桿50與外殼30的另一端(如圖1所示的下端)相連以封閉外殼30的另一端開(kāi)口，從而可以避免外部雜質(zhì)進(jìn)入磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100的內(nèi)部，提高磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100的使用可靠性。

進(jìn)一步地，第一電極片40a和第二電極片40b分別設(shè)在磁致伸縮材料件20的兩端(如圖1所示的上端和下端)，第一電極片40a的一端面(如圖1所示的下端面)與磁致伸縮材料件20的一端(如圖1所示上端)止抵，第二電極片40b的一端面(如圖1所示的上端面)與磁致伸縮材料件20的一端(如圖1所示下端)止抵，第二電極片40b的另一端面(如圖1所示的下端面)與變幅桿50的上端止抵，即第二電極片40b設(shè)在變幅桿50與磁致伸縮材料件20之間，通過(guò)對(duì)第一電極片40a和第二電極片40b通入高頻電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮材料件20通入高頻電流，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，磁致伸縮材料件20在高頻電流作用下產(chǎn)生高頻交變環(huán)向磁場(chǎng)(如圖3所示)。

再者，線圈骨架60大致形成為沿外殼30的軸向延伸的筒體，線圈骨架60的內(nèi)徑不小于磁致伸縮材料件20的徑向尺寸，從而使得線圈骨架60可以套設(shè)在磁致伸縮材料件20的外周，線圈70繞設(shè)在線圈骨架60上，當(dāng)線圈70通入高頻交變電流時(shí)，將形成高頻交變軸向磁場(chǎng)(如圖2所示)。

此時(shí)，用戶可以通過(guò)對(duì)第一電極片40a和第二電極片40b通入高頻交變電流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮材料件20通入高頻電流，同時(shí)，對(duì)線圈70通入高頻交變電，并且保證線圈70通入的高頻電流與磁致伸縮材料件20通入的高頻電流的電流頻率相同，相位差恒定，從而使得線圈70產(chǎn)生的高頻交變軸向磁場(chǎng)與磁致伸縮材料件20產(chǎn)生的高頻交變環(huán)向磁場(chǎng)耦合形成螺旋形磁場(chǎng)(如圖4所示)，進(jìn)而使得磁致伸縮材料件20處于螺旋形磁場(chǎng)中，根據(jù)維德曼效應(yīng)，磁致伸縮材料件20由此將產(chǎn)生同頻的縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而可以有效地減少能量損耗，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅，提高加工質(zhì)量和加工效率。

優(yōu)選地，變幅桿50與外殼30可以通過(guò)螺栓連接，后蓋10與外殼30也可以通過(guò)螺栓連接，并且，裝配時(shí)，在軸向上壓緊第一電極片40a、磁致伸縮材料件20、第二電極片40b，給磁致伸縮材料件20一定的預(yù)緊力，使得磁致伸縮材料件20在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能夠傳遞到變幅桿50上，同時(shí)，變幅桿50與外殼30之間、后蓋10與外殼30之間存在小間隙配合，從而便于實(shí)現(xiàn)變幅桿50與外殼30之間、后蓋10與外殼30之間的定位。

由此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100，通過(guò)將第一電極片40a和第二電極片40b分別止抵磁致伸縮材料件20的兩端，并且將線圈70設(shè)在磁致伸縮材料件20的外周，利用對(duì)第一電極片40a和第二電極片40b通電，間接地對(duì)磁致伸縮材料件20通電以產(chǎn)生環(huán)形磁場(chǎng)，對(duì)線圈70通電以產(chǎn)生軸向磁場(chǎng)，從而利用兩個(gè)磁場(chǎng)結(jié)合產(chǎn)生螺旋形磁場(chǎng)，在維德曼效應(yīng)下，使得磁致伸縮材料件20能夠產(chǎn)生縱扭復(fù)合振動(dòng)，有效地減少能量損耗，在同等條件下增大了輸出功率和輸出振幅，提高加工質(zhì)量和加工效率，而且與其他縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器相比，減少了零部件，簡(jiǎn)化了整體結(jié)構(gòu)，有利于實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，第一電極片40a和第二電極片40b的朝向磁致伸縮材料件20的一側(cè)表面形成為導(dǎo)電面，另一側(cè)形成為絕緣面。

具體地，如圖1和圖2所示，第一電極片40a的下端面和第二電極片40b的上端面為導(dǎo)電面，即第一電極片40a和第二電極片40b的朝向磁致伸縮材料件20的一側(cè)表面形成為導(dǎo)電面，第一電極片40a的上端面和第二電極片40b的下端面為絕緣面，即第一電極片40a的朝向后蓋10的一側(cè)表面和第二電極片40b的朝向變幅桿50的一側(cè)表面形成為絕緣面，從而避免外殼30和變幅桿50帶電，進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患。

例如，第一電極片40a和第二電極片40b的另一側(cè)表面上可以涂覆有絕緣材料層，從而通過(guò)涂覆絕緣材料層，使得第一電極片40a和第二電極片40b背向磁致伸縮材料件20的一側(cè)形成為絕緣面，進(jìn)而在保證絕緣的情況下，可以減少第一電極片40a和第二電極片40b的厚度，簡(jiǎn)化整體結(jié)構(gòu)，使得磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100更加緊湊。

可選地，線圈骨架60的軸向長(zhǎng)度小于磁致伸縮材料件20的軸向長(zhǎng)度，線圈骨架60的一端與后蓋10之間設(shè)有第一導(dǎo)磁片90a，線圈骨架60的另一端與變幅桿50之間設(shè)有第二導(dǎo)磁片90b。

具體地，如圖1和圖2所示，線圈骨架60的上下兩端分別設(shè)有第一導(dǎo)磁片90a和第二導(dǎo)磁片90b，第一導(dǎo)磁片90a位于線圈骨架60的上端和后蓋10之間、第二導(dǎo)磁片90b位于線圈骨架60的下端與變幅桿50之間，并且，線圈骨架60的軸向長(zhǎng)度(即沿上下方向延伸的長(zhǎng)度)小于磁致伸縮材料件20的軸向長(zhǎng)度，從而可以減少繞設(shè)在線圈骨架60上的線圈70通入高頻交變電流后產(chǎn)生的磁場(chǎng)的漏磁現(xiàn)象，保證磁致伸縮材料件20的變形量。

有利地，外殼30的內(nèi)壁面設(shè)有向內(nèi)突出的安裝凸臺(tái)31，第二導(dǎo)磁片90b安裝在安裝凸臺(tái)31上，線圈骨架60和第一導(dǎo)磁片90a依次安裝在第二導(dǎo)磁片90b上。

具體地，如圖1所示，外殼30的內(nèi)壁面的下部設(shè)有沿其徑向方向向內(nèi)突出的安裝凸臺(tái)31，第二導(dǎo)磁片90b設(shè)在安裝凸臺(tái)31的上端面上，線圈骨架60和第一導(dǎo)磁片90a依次設(shè)在第二導(dǎo)磁片90b上，也就是說(shuō)，第一導(dǎo)磁片90a、線圈骨架60和第二導(dǎo)磁片90b沿軸向(如圖1所示的上下方向)從上至下依次設(shè)在安裝凸臺(tái)31上，從而便于實(shí)現(xiàn)軸向定位，避免第一導(dǎo)磁片90a、線圈骨架60和第二導(dǎo)磁片90b在加工過(guò)程中向下竄動(dòng)。

其中，磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100還包括導(dǎo)磁套筒80，導(dǎo)磁套筒80套設(shè)在線圈骨架60外周并包覆線圈70，導(dǎo)磁套筒80設(shè)在第一導(dǎo)磁片90a和第二導(dǎo)磁片90b之間。

參照?qǐng)D1，導(dǎo)磁套筒80大致形成為沿外殼30的軸向延伸的筒狀結(jié)構(gòu)，導(dǎo)磁套筒80的外徑略小于外殼30的內(nèi)徑，從而使得導(dǎo)磁套筒80與外殼30之間形成間隙配合，便于進(jìn)行軸向定位，同時(shí)，導(dǎo)磁套筒80的內(nèi)徑與線圈骨架60的最大外徑大致相等，從而使得線圈70和線圈骨架60處于第一導(dǎo)磁片90a、磁致伸縮材料件20、第二導(dǎo)磁片90b和導(dǎo)磁套筒80限定出的封閉空間內(nèi)(即導(dǎo)磁套筒80套設(shè)在線圈骨架60外周并包覆線圈70，導(dǎo)磁套筒80設(shè)在第一導(dǎo)磁片90a和第二導(dǎo)磁片90b之間)，有利于通入交流電后線圈70產(chǎn)生的磁場(chǎng)形成封閉導(dǎo)磁回路，從而進(jìn)一步地減小漏磁，保證磁致伸縮材料件20的形變量。

優(yōu)選地，第一導(dǎo)磁片90a、第二導(dǎo)磁片90b、導(dǎo)磁套筒80與外殼30之間形成間隙配合，裝配時(shí)，采用環(huán)氧樹(shù)脂將第一導(dǎo)磁片90a、第二導(dǎo)磁片90b、導(dǎo)磁套筒80、線圈骨架60粘合成一體，并固定在外殼30的內(nèi)壁上，從而保證第一導(dǎo)磁片90a、第二導(dǎo)磁片90b、導(dǎo)磁套筒80、線圈骨架60形成的結(jié)構(gòu)整體與外殼30保持相對(duì)固定，同時(shí)，線圈70沿軸向纏繞在線圈骨架60上，與磁致伸縮材料件20之間形成間隙，有利于氣冷散熱設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，第一電極片40a、第二電極片40b和線圈70分別通過(guò)導(dǎo)線(未示出)與外界連接，第一導(dǎo)磁片90a、線圈骨架60、第二導(dǎo)磁片90b和后蓋10上分別設(shè)有適于導(dǎo)線穿過(guò)的通孔。

參照?qǐng)D1、圖6和圖7，第一導(dǎo)磁片90a和第二導(dǎo)磁片90b上設(shè)有導(dǎo)磁片線槽91(即通孔)，線圈骨架60上設(shè)有線圈骨架線槽61，后蓋10上設(shè)有通孔，第一電極片40a、第二電極片40b和線圈70分別通過(guò)焊接導(dǎo)線引出，然后通過(guò)導(dǎo)磁片線槽91、線圈骨架線槽61和后蓋10上的通孔與外界連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮材料件20和線圈70的通電，進(jìn)而產(chǎn)生磁場(chǎng)，連接方便。

其中，磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100還包括后蓋10，后蓋10設(shè)在外殼30的一端并封閉外殼30，后蓋10和變幅桿50與外殼30通過(guò)螺栓連接，后蓋10的端面與外殼30的端面存在間隙。具體地，后蓋10設(shè)在外殼30的一端(如圖1所示的上端)以封閉腔室的一端開(kāi)口，通過(guò)將后蓋10和變幅桿50分別與殼體之間通過(guò)螺栓連接實(shí)現(xiàn)外殼軸向方向上的間隙配合，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100進(jìn)行的外殼30進(jìn)行封閉以起到保護(hù)作用，又可以通過(guò)調(diào)整螺栓預(yù)緊力對(duì)第一電極片40a、第二電極片40b、磁致伸縮材料件20和變幅桿50進(jìn)行預(yù)緊，保證縱振和扭振的傳遞。

其中，變幅桿50包括第一桿段51、連接部52和第二桿段53，第一桿段51沿外殼30的軸向延伸，第一桿段51的一端止抵第二電極片40b，連接部52設(shè)在第一桿段51的外周，連接部52與外殼30相連，第二桿段53沿外殼30的軸向延伸且與第一桿段51相連，第二桿段53的外表面形成指數(shù)型衰減曲面，即第二桿段53的徑向尺寸從外殼30的軸向向外逐漸減小。

具體地，如圖1所示，變幅桿50主要由第一桿段51、連接部52和第二桿段53組成，第一桿段51沿外殼30的軸向(如圖1所示上下方向)延伸，第一桿段51一端(如圖1所示上端)止抵第二電極片40b，從而便于將磁致伸縮材料件20在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的縱向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)傳遞到變幅桿50上，連接部52的一端(如圖1所示的上端)與第一桿段51的另一端(如圖1所示的下端)相連，連接部52形成沿外殼30的徑向方向延伸的盤狀，且與外殼30的下端通過(guò)螺栓實(shí)現(xiàn)小間隙配合。

第二桿段53沿外殼30的軸向延伸且與第一桿段51的下端相連，并且第二桿段53沿軸向方向向外的徑向尺寸逐漸減小，可選地，第二桿段53與第一桿段51同軸布置，需要說(shuō)明的是，變幅桿50可以是一體成型件，也可以是組合件，同時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求改變變截面處的衰減指數(shù)和桿長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn)變幅桿50的縱振和扭振可以在同一頻率下諧振(即共振)。

優(yōu)選地，磁致伸縮材料件20為Fe-Ga合金材料件，從而利用Fe-Ga合金材料的良好的機(jī)械性能和可以加工性能，既可以便于加工制造，又可以增強(qiáng)切向力受力，利于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的傳遞，便于實(shí)現(xiàn)大功率、大振幅的超聲頻扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁致伸縮縱扭復(fù)合超聲振動(dòng)換能器100的其他構(gòu)成以及操作對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是可知的，在此不再詳細(xì)描述。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接或彼此可通訊；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本說(shuō)明書(shū)的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書(shū)中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不必須針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說(shuō)明書(shū)中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。