专利名称：节能超声波发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种超声波发生器。
从目前的情况来看，一般领域中所使用的超声波发生器都是采用直接将电能通过晶体的压电效应转换成机械振荡的方法来实现的，这种方法存在的主要问题是耗能较大，所以在许多领域中还达不到实用化程度。例如，用超声波来进行消烟除尘是行之有效的方法，但由于耗能很高，所以目前尚不能在工业中得到真正的应用等，所以，生产制造一种耗能相对较低的超声波发生器是很有意义的。
本实用新型的目的是提出一种耗能较低的采用将机械能及磁能结合后转换成机械振动的节能超声波发生器的原理性技术方案。
本实用新型是这样实现的，盖板(1)是一个外形成圆盘形的边缘处均布制有多个轴向通孔的中部制有阶梯通孔且大孔底部边缘处制有环形槽的零件，其技术要求是1、其阶梯孔的大孔应能装入圆盘形的起振片(6)且深度等于起振片(6)的厚度。2、环形槽应能装入具有弹性的圆环形的密封圈(9)且相对于大孔底面的深度应略小于密封圈(9)的厚度。3、其边缘处均布制有的多个轴向通孔应与支承板(8)及壳体(16)边缘处均布制有的轴向通孔对应一致，并均能装入螺栓(27)。支承板(8)是一个外形成圆盘形的，边缘处均布制有多个轴向通孔的，上端中心制有阶梯通孔且大孔底部制有环形槽的且下端制有与阶梯通孔同轴的圆环形止口的零件，其技术要求是1、其环形槽应能装入圆环形的上环形永磁铁(7)且相对于大孔底面的深度应小于上环形永磁铁(7)的厚度。2、在装入上环形永磁铁(7)后再将圆柱形的且下端成平面上端成球面的起振块(2)平面朝下装入大孔中，这时起振块(2)上端的球面顶点应略高于其大孔端的上平面。3、其阶梯孔小孔应能宽松装入中间制有可装入上端螺钉(4)螺纹端的小孔且外圆直径大于起振盘(14)中部通孔直径的上端垫圈(3)。4、其下端环形止口外圆直径应与壳体(16)上端中部的大孔相配合，内孔直径应大于起振盘(14)的外圆直径，且内孔底面与起振盘(14)上平面组装后应保持尽量小一些的间隙。5、设计时应尽量使上环形磁铁(7)底面离开起振盘上平面的距离小一些。壳体(16)是一个外形成圆柱形，外圆边缘处均布制有与盖板(1)、支承板(8)边缘处均布制有的轴向通孔对应一致的轴向通孔的，中部上端制有与支承板(8)止口外圆相配合的且深度与直径分别大于起振盘(8)的厚度及直径的大孔，在大孔底面中心与壳体(16)下端面中心处分别制有同轴且小端相通的阶梯通孔，并在大孔底面中部制有阶梯形环形槽的零件。其技术要求是1、大孔底面中部与下端面分别制有的同轴且小端相通的阶梯通孔应满足国标规定的上轴承(15)与下轴承(25)分别从其两端装入的尺寸要求。2、阶梯形环形槽底部应能装入与上环形永磁铁(7)尺寸及参数相同的下环形永磁铁(17)，上部应能装入外形成圆环形的内外圆均与其做紧配合的且外圆沿母线方向均布制有多个可正好固定装入矩形的由高磁导率材料制成的导磁片(12)的小槽的固定环(18)。主轴(5)是一个两端带有螺孔的多台阶轴，其由上往下的结构顺序是1、带有键槽的长度略小于中间带有与其配合的带键槽孔的外圆沿母线方向均布制有与固定环(18)外圆母线方向尺寸相同小槽的起振盘(14)厚度的轴段。2、长度能使组装后起振盘(14)与壳体(16)大孔底面保持一定间隙的且直径尺寸符合上轴承(15)内孔轴肩要求的轴肩段。3、与上轴承(15)内孔配合的轴段。4、直径符合下轴承(25)内孔轴肩要求的定位轴肩段。5、与下轴承(25)配合的且伸出部分装有内孔与其配合外径符合下轴承(25)内孔轴肩要求的长度大于其伸出部分的隔圈(24)的轴段。6、可旋入起压紧隔圈(24)作用的止退螺母(23)的螺纹轴段。7、直径大于装有与动力源相联的皮带(22)的皮带轮(21)中部带有键槽的通孔直径的皮带轮轴肩段。8、带有键槽并与皮带轮(21)中部孔相配合的轴段，其特征是组装时先将多个高磁导率的矩形导磁片(12)分别用胶固定装入由低磁导率材料制成的圆环形固定环(18)与中部制有带键槽的通孔的由低磁导率材料制成的圆盘形起振盘(14)二者外圆处沿母线方向均布制有的相同的多个小槽中，待胶固化后按下列顺序组装，将圆环形的下环形永磁铁(17)装入外形成圆柱形边缘处与盖板(1)及支承板(8)边缘处均布对应制有相同直径的轴向通孔的中部上端制有直径与支承板(8)止口相配合的直径及深度均大于起振盘(14)直径及厚度的大孔且大孔底面中心与下端面中心部位分别相对制有同轴相通并符合国标安装要求的上轴承(15)及下轴承(25)的两轴承外圈阶梯安装孔的及大孔中部制有内径大于上轴承(15)安装孔直径的阶梯形环形槽的壳体(16)的阶梯形环形槽的底部，将固定环(18)紧装入壳体(16)的阶梯形环形槽的上部，使其上平面与大孔底面平齐，将上轴承(15)装入壳体(16)大孔中部的轴承安装孔中后，在两端带有螺孔中部带有外螺纹的多台阶主轴(5)上，按由上往下的顺序，将长度略小于起振盘(14)厚度的带有键槽的上端轴段装入键(13)后，再装入起振盘(14)中部带键槽的孔中，将外圆直径大于起振盘中间孔的内圆直径略大于上端螺钉(4)螺纹直径的上端垫圈(3)垫在起振盘(14)的上端中部孔上，将螺钉(4)通过上端垫圈(3)旋入主轴(5)上端螺孔中，将主轴(5)下端由壳体(16)上轴承(15)端往下装入，直至可使起振盘(14)与壳体(16)大孔底面保持一定间隙的符合上轴承(15)安装要求的轴肩段及与上轴承(15)内孔配合的轴段按标准要求安装到位为止，将下轴承(25)的内外圈由壳体(16)下端同时装入壳体(16)的下端轴承孔及与主轴(5)的下轴承(15)内孔配合轴段中，直至主轴(5)下轴承轴肩段与下轴承(25)内圈接触为止，将外圆直径符合下轴承(25)内孔轴肩要求的且内孔与主轴(5)下轴承(25)内孔配合段少量伸出部分配合的轴承垫圈(24)装入主轴(5)下轴承(25)内孔配合段的伸出部分，将与主轴(5)螺纹段配合的止退螺母(23)旋入其螺纹段，压紧轴承垫圈(24)，将中部带有键槽的通孔的皮带轮(21)由主轴(5)下端装入装有键的主轴(5)的下端轴段直至下端轴肩段为止，并通过垫在主轴(5)下端的垫圈(20)及旋入主轴下端的螺钉(19)将皮带轮(21)固定后，将外形成圆盘形的边缘处均布对应制有多个轴向通孔的上端中部制有阶梯通孔且大孔底部边缘处制有相对于大孔底面的深度小于圆环形上环形永磁铁(7)厚度的环形槽的下端制有与其阶梯通孔同轴的外圆与壳体(16)上端大孔相配合且内孔直径大于起振盘(14)外圆直径的圆环形止口的支承板(8)的环形槽中，装入组装后与下环形永磁铁(17)成同极相对状态的上环形永久铁磁(7)，将一端成平面一端成球面，外圆直径略小于上环形永磁铁(7)外圆直径的圆柱形起振块(2)的平面部分贴紧上环形永磁铁(7)，并使其上端球面顶点略高于支承板(8)的上平面，将外形成圆盘形的边缘处均布制有通孔的中部制有阶梯通孔且大孔直径大于支承板(8)阶梯通孔大孔的盖板(1)的大孔中，装入直径略小于其大孔直径的厚度等于其大孔深度的圆盘形起振片(6)后，整体将其装有起振片(6)的一面贴紧在支承板(8)的大孔端的上平面上，然后将支承板(8)的止口部位装入壳体(16)的上端大孔中并同时使盖板(1)、支承板(8)、壳体(16)三者边缘处均布的轴向通孔对齐，通过螺栓(27)及垫圈(26)将三者串联后再用螺母(10)将其与对应制有通孔的可支持其重量的中部有通孔的固定支承物(11)将四者固定联接在一起后，再将皮带轮(21)上装入与动力源相联的皮带(22)。这样一来，动力源的转动将带动皮带轮(21)转动，同时主轴(5)及起振盘(14)也随之转动，由于起振盘(14)外圆处轴向装有多个均布的与固定环(18)对应相等的高磁导率的导磁片(12)，所以，当起振盘(14)转动时，其上安装的磁导片(12)与固定环(18)上对应安装的磁导片(12)的相对位置将产生周期性变化，随之将使上环形永磁铁(7)与下环形永磁铁(17)间的磁通量也产生周期性变化，这时，其相互间的排斥力也相应的产生变化。因此上环形永久磁铁(7)对起振块(2)及紧贴在起振块(2)上的起振片(6)的作用力也将产生周期性变化，当起振盘(14)上的导磁片(12)的数量与起振盘(14)的每秒钟转速的乘积大于20000时，这种振动将发生超声波，如将起振片(6)上端中部放入一个或一组两端面带有极板及接负载的引出线的，一端放在起振片(6)上平面上，另一端由固定在支持节能超声波发生器的固定支承物(11)的固定物同时压紧的压电晶体的话，那么，这种振动将产生电流。
由于本实用新型节能效果较好，实践证明如各参数匹配合理的话，比传统超声波发生器可节能10倍以上，这就使得如消烟除尘及大零件清洗等领域的应用成为可能。
本实用新型有一个附图
，即节能超声波发生器的基本原理简图，图中(1)盖板，(2)超振块，(3)上端垫圈，(4)上端螺钉，(5)主轴，(6)起振片，(7)上环形永磁铁，(8)支承板，(9)密封圈，(10)螺母，(11)固定支承物，(12)导磁片，(13)键，(14)起振盘，(15)上轴承，(16)壳体，(17)下环形永磁铁，(18)固定环，(19)螺钉，(20)垫圈，(21)皮带轮，(22)皮带，(23)止退螺母，(24)轴承垫圈，(25)下轴承，(26)垫圈，(27)螺栓。
本实用新型具体实施时，起振块(2)的型状应根据不同的用途灵活设计，一般情况下可直接设计成上下两端面为平面的圆柱体，然后再根据不同介质的情况设计探头。起振盘(14)的直径在可能的情况下应尽量大一些，所装导磁片(12)的数量在可能的情况下也应尽量多一些，这样随着上下环形永磁铁磁能积及直径的增大其输出功率也将增大，而主轴(5)的转速也会相应的降低。做为壳体(16)及支承板(8)的材料，一般情况下应采用相对磁导率低于空气磁导率的材料制成。起振片(6)在设计时应充分考虑其弹性变形的性能及对不同介质匹配时的形状要求，有时，也可将起振片(6)改为探头形式，这一点是很重要的，目前传统超声波发生器之所以耗能较高，一个重要的原因为是因为受到压电材料在受力后相对变形很小的限制。以致使其的应变振幅无法提高，但采用本实用新型进行设计时，这方面的限制就比较宽松了，也就是说如果起振片(6)或是探头设计合理的话，我们可以得到高于压电材料较多的应变振幅。由于系统的输出能量与振幅的平方是成正比的，所以说在相同频率的情况下，合理的输出方式可使我们得到较高的能量输出。同时，输出能源与驱动负载之间的机械阻抗也容易得到很好的匹配。尤其是对与那些如空气那样的低密度介质的匹配，也比较容易实现。另外由于上环形永磁铁(7)与下环形永磁铁(17)是处于同极相对的位置，所以，当起振盘(14)旋转时，根据电磁感应定律可知，这时由导磁片(12)感应出的电流所产生的反向磁场是相互抵消的。所以说，如果各参数匹配得当的话，从原理上讲，起振盘(14)的旋转运动是可以不受上环形永磁铁(7)与下环形永磁铁(17)二者磁场强度的影响的，也就是说，随着上下两环形永磁铁的磁场强度的增强，其输出的能量也在一定程度上增强，而做为驱动起振盘(14)运动的输入动力的大小，却只正比于起振盘(14)本身的尺寸大小及重量。也可以说，起振盘(14)的作用只是在能量的输出过程中起一个中间控制作用。实践证明，这一点对节约能源是非常有利的。当用节能超声波发生器压迫压电晶体产生电能时，可用在能量转换，电信号输出等领域。
权利要求1.一种节能超声波发生器，具有螺母(10)、螺栓(27)、垫圈(26)、上轴承(15)、下轴承(25)、皮带轮(21)、皮带(22)、上端螺钉(4)、螺钉(19)，其特征是组装时先将多个高磁导率的矩形导磁片(12)分别用胶固定装入由低磁导率材料制成的圆环形固定环(18)与中部制有带键槽的通孔的由低磁导率材料制成的圆盘形起振盘(14)二者外圆处沿母线方向均布制有的相同的多个小槽中，待胶固化后按下列顺序组装，将圆环形的下环形永磁铁(17)装入外形成圆柱形边缘处与盖板(1)及支承板(8)边缘处均布对应制有相同直径的轴向通孔的中部上端制有直径与支承板(8)止口相配合的直径及深度均大于起振盘(14)直径及厚度的大孔且大孔底面中心与下端面中心部位分别相对制有同轴相通并符合国标安装要求的上轴承(15)及下轴承(25)的两轴承外圈阶梯安装孔的及大孔中部制有内径大于上轴承(15)安装孔直径的阶梯形环形槽的壳体(16)的阶梯形环形槽的底部，将固定环(18)紧装入壳体(16)的阶梯形环形槽的上部，使其上平面与大孔底面平齐，将上轴承(15)装入壳体(16)大孔中部的轴承安装孔中后，在两端带有螺孔中部带有外螺纹的多台阶主轴(5)上，按由上往下的顺序，将长度略小于起振盘(14)厚度的带有键槽的上端轴段装入键(13)后，再装入起振盘(14)中部带键槽的孔中，将外圆直径大于起振盘中间孔的内圆直径略大于上端螺钉(4)螺纹直径的上端垫圈(3)垫在起振盘(14)的上端中部孔上，将螺钉(4)通过上端垫圈(3)旋入主轴(5)上端螺孔中，将主轴(5)下端由壳体(16)上轴承(15)端往下装入，直至可使起振盘(14)与壳体(16)大孔底面保持一定间隙的符合上轴承(15)安装要求的轴肩段及与上轴承(15)内孔配合的轴段接标准要求安装到位为止，将下轴承(25)的内外圈由壳体(16)下端同时装入壳体(16)的下端轴承孔及与主轴(5)的下轴承(15)内孔配合轴段中，直至主轴(5)下轴承轴肩段与下轴承(25)内圈接触为止，将外圆直径符合下轴承(25)内孔轴肩要求的且内孔与主轴(5)下轴承(25)内孔配合段少量伸出部分配合的轴承垫圈(24)装入主轴(5)下轴承(25)内孔配合段的伸出部分，将与主轴(5)螺纹段配合的止退螺母(23)旋入其螺纹段，压紧轴承垫圈(24)，将中部带有键槽的通孔的皮带轮(21)由主轴(5)下端装入装有键的主轴(5)的下端轴段直至下端轴肩段为止，并通过垫在主轴(5)下端的垫圈(20)及旋入主轴(5)下端的螺钉(19)将皮带轮(21)固定后，将外形成圆盘形的边缘处均布对应制有多个轴向通孔的上端中部制有阶梯通孔且大孔底部边缘处制有相对于大孔底面的深度小于圆环形上环形永磁铁(7)厚度的环形槽的下端制有与其阶梯通孔同轴的外圆与壳体(16)上端大孔相配合且内孔直径大于起振盘(14)外圆直径的圆环形止口的支承板(8)的环形槽中，装入组装后与下环形永磁铁(17)成同极相对状态的上环形永久铁磁(7)，将一端成平面一端成球面，外圆直径略小于上环形永磁铁(7)外圆直径的圆柱形起振块(2)的平面部分贴紧上环形永磁铁(7)，并使其上端球面顶点略高于支承板(8)的上平面，将外形成圆盘形的边缘处均布制有通孔的中部制有阶梯通孔且大孔直径大于支承板(8)阶梯通孔大孔的盖板(1)的大孔中，装入直径略小于其大孔直径的厚度等于其大孔深度的圆盘形起振片(6)后，整体将其装有起振片(6)的一面贴紧在支承板(8)的大孔端的上平面上，然后将支承板(8)的止口部位装入壳体(16)的上端大孔中并同时使盖板(1)、支承板(8)、壳体(16)三者边缘处均布的轴向通孔对齐，通过螺栓(27)及垫圈(26)将三者串联后再用螺母(10)将其与对应制有通孔的可支持其重量的中部有通孔的固定支承物(11)将四者固定联接在一起后，再将皮带轮(21)上装入与动力源相联的皮带(22)。
2.根据权利要求1所述的节能超声波发生器，其特征是可将起振片(6)上端中部放入一个或一组两端面带有极板及接负载的引出线的，其一端放置在起振片(6)上平面上，另一端由固定在支持节能超声波发生器的固定支承物(11)上的固定物同时压紧的压电晶体。
专利摘要本实用新型是一种节能超声波发生器。主要由壳体、支承板、环形永磁铁、导磁片、起振块、起振盘、固定环及主轴、电机等组成,其特点是:利用由电机或其它动力源带动的起振盘的旋转运动使得同极相对的一对环形永磁铁间的相互做用力产生周期性变化的方法来产生机械振动目的的,由于起振盘的工作部位在运动中于环形永磁铁不接触,因此,所需扭矩相对较小,节能效果比较明显,因此在例如消烟除尘,及大型零件清洗等方面均较适用。
文档编号B06B1/02GK2281850SQ9622899
公开日1998年5月20日 申请日期1996年9月29日 优先权日1996年9月29日
发明者陈伯恒 申请人:陈伯恒