JPS61500293A - 低周波数音波変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称　低周波数音波変換器 技術分野 本発明は音波発生器、より詳しく云うと、高圧力の環境において使用するのに適 した低周波数音波発生器に関する。

黄鋼技術 ある形態の磁気ひずみ（ＩＩａｇｎｅｔｏｓｔｒ　ｉｃｔ　１ｖｅ）変換器がバ リー・エフ・オルソン（Ｈａｒｒｙ　Ｆ、　０ｌｓｏｎ）等の米国特許第２，４ ６８，２７０号に記載されている。この米国特許に記載されているように、この 信号変換器は、水中信号発生Ｗ装置、反響レンジング（ｒａｎｇｉｎｏ）　Ｈｅ などにおいて使用するようになっている。この変換器は、信号変換部材として、 所望の共振周波数に対して別々に同調することができ、がっ、積層材料として形 成されている素子を利用している。その回路は、信号コイルが周囲に閑密に形成 されている積層バーを通る磁気プレートを介して磁束を導く極性コイル（ｐｏｌ ａｒｉｚｉｎｇ　ｃｏｉｌ）を使用している。

ベンジｔミン・シュワルツ（Ｂｅｎｊａｎｉｎ　ｓｃｈｗａｒｔｚ）の米国特許 第３，４８４，６３０号には、周囲にコイル巻線が設けられたＵ字形の磁気バー の両端間に一対の磁石を有する超音波磁気ひずみ変換素子が開示されている。１ ９７７年１月発行のニー・ニス・ネイビー・ジャーナル・オブ・アンダーウォー ター・アコースティックス（Ｕ、Ｓ、Ｎａｖｙ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｕｎｄ ｅｒｗａｔｅｒ　Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ）第２７巻、第１号におりて、ロバート・ アール・スミス（Ｒｏｂｅｒｔ　Ｒ，５ｎｉｔｈ）とジエイムズ・シー・ローガ ン（Ｊａｒａｅｓ　Ｃ，Ｌｏｇａｎ）は、希土類磁気ひずみ材料を使用した変換 器を記載している。この変換器は、信号ソレノイドによって包囲された複数の磁 気ひずみロッドを利用しており、ロッドは応力ボルト（ｓｔｒｅｓｓ　ｂｏｌｔ ）によって一体向に固着された応力プレートの間に配設されている。応力プレー トは、低周波数の振動を一対の離隔した外側ハウジング部に伝達する。

１９８０年５月発行のジャーナル・オブ・ジ・アコースティカル・ソサイエテイ ・オブ・アメリカ（Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ　ｔｈｅ　Ａｃｏｕｓｔｉｃａｌ　５ｏ ｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ａｍｅｒｉｃａ）の第１８０９乃至１８１１頁に、ジＩイー ｘル・パトラ−（Ｊ、Ｌ、Ｂｕｔｌｅｒ）とニス・ジエイ・シオセク（Ｓ、Ｊ、 Ｃ１ｏｓｅｋ）は、希土類鉄の八面体変換器を記載している。

発明の背景 本発明は、希土類磁気ひずみ材料から形成された側方へ関連する複数のロッドと 、ロッドに予め圧縮応力を加える手段と、ロッドに永久磁石バイアス（ｐｅｒｎ ａ−ｎｅｎｔ　１１ａｇｎｅｔ　ｂｉａｓ）を与えるための永久磁石手段と、与 えられるＡＣ入力信号（ｉｎｐｕｔ　ＡＣｓｉｇｎａｌ）に対応してロッドの磁 気ひずみを引起すようにロッドに磁気結合されたコイル手段とを備えてなる低周 波数音波を発生する磁気ひずみバイブレータを提供するもので都る。

実施例では、ロッドはけば真直ぐになっている。

実施例では、磁気手段は予め加えられた圧縮応力をロッドに伝達するようにロッ ドの少なくとも一端に対して圧縮付勢される手段からなる。

ロッドは希土類材料から形成することができる。

実施例においては、予め応力を加える手段（ｐｒｅ−３ｔｒｅＳＳｉｎＱ　ｎｅ ａｎｓ）は、予め応力を加える弾性手段からなる。

実施例においては、バイブレータは合成樹脂の中に包囲されている。

音波発生器は更に、リングを形成するように端部同士を接続して配置された連続 するバイブレータの端部間にスペーサ手段を備えてあり、各バイブレータは希土 類磁気ひずみ材料から形成された側方へ関連する複数のロッドからなる。

実施例では、リングは多面体であり、スペーサ手段はくさび形の素子からなる。

各バイブレータは水封組立体からなる。

１つの観点においては、本発明は、多面体のリングを形成するように端部同士を 順次接続して配置された複数の磁気ひずみバイブレータからなり、各バイブレー タは希土類磁気ひずみ材料から形成された一対の並行して離隔したロッドと、ロ ッドに予め圧縮応力を加えるための手段と、ロッドに永久磁石バイアスを与える ための希土類永久磁石手段と、与えられるＡＣ入力信号に対応してロッドの磁気 ひずみを引起すようにロッドに磁気結合されたコイル手段とを備えていることを 特徴とする構成の低周波数音波発生器を提供するものである。

実施例においては、パイブレークはコイル手段を連続して結合する手段を更に備 えている。

実施例では、ロッドはリングの軸線方向へ離隔してｉｉ！置されている。

本発明のｆａ気ひずみバイブレータは橘造が著しく簡単でかつ経済的なだけでな く、深海のような場所で使用するのに適した、改良された低周波数音波発生器を 提供することができる。変換器の効率が改善される結果、そのサイズを、先行技 術の装置により遥かに小さくすることができる。本発明の新規なり４成により、 直流電源を％ｌＪに必要とすることなく、希土類変換器を使用することができる 。

図面の簡単な説明 本発明の他の特徴と利点は、添付図面に関してなされている以下の記載から明ら かになるものであり、図面において、 第１図は本発明を具体化した磁気ひずみバイブレータを示す部分破断分解斜視図 であり、 第２図は第１図のバイブレータの端面図であり、第３図はバイブレータを取付け るための支持手段を詳細に示す部分破断側面図であり、 第４図は第２図の４−４線拡大断面図であり、第５図は第４図に示すバイブレー タ装置の端面図である。

光明を実施するための最良の形態 図面に開示されている本発明の実施例においては、全体が参照番号１０で示され ている磁気ひずみバイブレータは、全体を参照番号１２で示す多面体リング（ｐ ｏｌｙｈｅｄｒａｌ　ｒｉｎｇ）を形成するように端部同士を順次つなげて配設 した複数のバイブレータ構成単位体（ｕｎｉｔ）１１かうなる。図示の実施例で は、第２図に示すように、６＠のかかる構成単位体１１が配設されて、多面体リ ングを形成している。

リングは、支持体１３に取付けられるように配置されており、深海のような著し い高圧の環境において低周波数の振動又は音波を発生させる場合に使用するのに 有利となるように適合されている。リング１１は、支持体１３の円筒形延長部１ ６に嵌合されるようになっている、軸線方向に形成された孔１５を有する合成樹 脂製の適宜の包囲体１４に包入することができる。

変換器の構成単位体１１はいずれも同様に構成され、第４及び５図に詳細に示さ れている。即ち、各構成単位体は、環状のコイル１９及び２０内をそれぞれ軸線 方向に伸びる磁気ひずみロッド１７及び１８の影響を受けて振動する内蔵式（ｓ ｅｌｆ　ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）水封ユニットである個々のバイブレータからなる 。ロッド１７の両端２１と２２はそれぞれ、永久磁石２３及び２４に当接してい る。ロッド１８の両端２５と２６はそれぞれ、永久磁石２７及び２８に当接して いる。

磁石２３及び２７はまた、橋絡磁気保持器［ｂｒｉｄＯ−ｉｎｇ　ｎａｇｎｅｔ ｉｃ　ｋｅｅｐｅｒ）２９に当接し、磁石２４と２８は、同様な橋絡磁気保持器 ３０に当接している。保持器２９に複数の押え勾じ３１により取付けられている のは、支持ブロック３２であり、また保持器３０に複数の押えばね３３によって 取付けられているのは、同様な支持ブロック３４である。

第４図に示すように、支持ブロック３２と３４との間には間隙３５が形成されて おり、保持器２９と３０及び支持ブロック３２と３３は、保持器２９と３０の外 方へ開口した凹所３９と４０とにそれぞれ収容した固定ナツト３７及び３８に両 端が結合された応力ワイヤ（ｓｔｒｅｓｓ　ｗｉｒｅ）　３５によって互いの方 向に付勢されている。引張ナツトを適当に締付けることにより、磁気ひずみロッ ド１７と１８に予め応力を加える（ｐｒｅｓｔｒｅｓｓ）ことができ、これによ り、コイル１９及び２０を介して交流電流を流すとロッドに生ずる振動による伸 縮が、保持器２９と３０．次いで支持ブロック３２と３４の外側部４１と４２と にそれぞれ伝達される。

図示の実施例では、予め応力を加える操作は、ナツト３７と３８とによってそれ ぞれ保持器プレート２９及び３０に対して付勢されるざらぼりワッシャ４３と４ ４とを用いて、弾性状態で行なわれる。

図示の実施例では、支持体３２と３４との間の間隙は約０．２５　ｎｒ＋　＜約 ０．０１“）であり、従って、外側部４１と４２とを含む支持体は、全最大許容 エクスカーション［ｅｘｃｕｒｓ　１ｏｎ）を約０．５１　ｒｐｐ　（約０．０ ２“）とする振動を行なうことになる。

図示の実施例では、ロッド１７と１８は、希土類物質、更に特定すると、■ｂ０ ．２８Ｄｙ０．７２Ｆｅ２からなるチルフェノール・ディー（Ｔｅｌｆｅｎｏｌ 　Ｄ）からつくられている。

産業上の利用可能性 バイブレータ１０は、深海のようなところで低周波数の音波を発生させる場合に 使用するように特に適合されている。個々のバイブレータ構成単位体をリング形 状に配置することにより、著しい安定性が得られるとともに、所望の低周波数の 音波を効率よく発生させることができる。各構成単位体は、変換器の外部の圧力 が内部の圧力によって確実にほぼ完全に相殺されるように、実質上自由に水が流 入できるようになっている。

永久磁石のバイアスを利用することにより、リングバイブレータは、加熱を最少 限度に抑えて、変換器の性能を高めることができる。密着配列した多面体形状と することにより、全体の音波発生効率を更に高めることができる。

図示の実施例では、支持体は、第２図に示すように、傾斜した端面４５と４６と を有する。しかしながら、当業者にとって自明なように、端面４５と４６を互い に直交または平行に保持することが所望される場合には、連続するパイブレーク Ｉｌ！成単位体の端面間で、別のスベサー（図示せず）を利用することができる 。

改良されたリングバイブレータ１０は、許容できる大きな振動変位（ｖｉｂｒａ ｔｉｏｎａｌ　ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を考慮して、先行技術の変換器に比 べて、そのサイズの割には大きいレベルの音波を発生することができることがわ かった。従って、バイブレータは、小さいサイズの、効率のよい低周波数音波発 生器が所望されるような用途において、著しい改良を提供することができる。

上記した特定の実施例の説明は、本発明の広い概念の単なる例示にすぎないもの である。

ＦＩＧ、　４ 国際調企報告 特装ｏ　ｆ；　１−５００２’）３　（５）

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．希土類磁気ひずみ材料から形成された側方へ関連する複数のロッドと、 前記ロッドに予め圧縮応力を加える手段と、前記ロッドに永久磁石バイアスを加 えるための永久磁石手段と、 与えられるＡＣ入力信号に対応して前記ロッドの磁気ひずみを引起すように前記 ロッドに磁気結合されたコイル手段とを備えてなる低周波数音波を発生する磁気 ひずみバイブレータ。
2. ２．前記ロッドはほぼ真直ぐであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の 磁気ひずみバイブレータ。
3. ３．前記磁気手段は予め加えられる圧縮応力をロッドに伝達するようにロッドの 少なくとも一端に対して圧縮付勢される手段からなることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の磁気ひずみバイブレータ。
4. ４．前記ロッドはテルフェノール・ディーから形成されていることを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の磁気ひずみバイブレータ。
5. ５．前記ロッドは希土類材料から形成されていることを特徴とする請求の範囲第 １項に記載の磁気ひずみバイブレータ。
6. ６．前記予め圧縮応力を加える手段は予め応力を加える弾性材料からなることを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気ひずみバイブレータ。
7. ７．前記予め圧縮応力を加える手段は前記コイル手段の間に磁束を導くための磁 気保持器を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の磁気ひずみバイブ レータ。
8. ８．前記予め圧縮応力を加える手段は前記永久磁石手段を介して前記コイル手段 の間に磁束を導くための磁気保持器を備えることを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の磁気ひずみバイブレータ。
9. ９．前記バイブレータは合成樹脂の中に包囲されていることを特徴とする請求の 範囲第１項に記載の磁気ひずみバイブレータ。
10. １０．リングを形成するように端部同士を順次接続して配設され、かつ、それぞ れが希土類磁気ひずみ材料から形成された側方へ関連する複数のロッドからなる 複数の磁気ひずみバイブレータと、 前記ロッドに予め圧縮応力を加える手段と、前記ロッドに永久磁石バイアスを与 えるための永久磁石手段と、 加えられるＡＣ入力信号に対応して前記ロッドの磁気ひずみを引起すように前記 ロッドに磁気結合されたコイル手段と、 連続するバイブレータの両端で面当接を形成する面当接手段とを備えてなる低周 波数音波発生器。
11. １１．前記リングは多面体であることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の 低周波数音波発生器。
12. １２．前記リングは多面体でありかつ前記面当接手段は６０°の傾斜角を形成し ていることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の低周波数音波発生器。
13. １３．前記音波発生器には合成樹脂の包囲被覆体が設けられていることを特徴と する請求の範囲第１０項に記載の低周波数音波発生器。
14. １４．前記各バイブレータは水封組立体からなることを特徴とする請求の範囲第 １０項に記載の低周波数音波発生器。
15. １５．前記ロッドはテルフェノール・ディーから形成されていることを特徴とす る請求の範囲第１０項に記載の低周波数音波発生器。
16. １６．多面体のリングを形成するように端部同士を順次接続して配置された複数 の磁気ひずみバイブレータからなり、各バイブレータは 希土類磁気ひずみ材料から形成された一対の並行して離隔したロッドと、 前記ロッドに予め圧縮応力を加えるための手段と、前記ロッドに永久磁石バイア スを加えるための希土類永久磁石手段と、 与えられるＡＣ入力信号に対応して前記ロッドの磁気ひずみを引起すように前記 ロッドに磁気結合されたコイル手段とを備えてなることを特徴とする低周波数音 波発生器。
17. １７．各バイブレータは前記コイル手段を連続して結合する手段を更に備えるこ とを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の低周波数音波発生器。
18. １８．各バイブレータは前記コイル手段を連続して結合する保持器手段を更に備 えることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の低周波数音波発生器。
19. １９．前記ロッドはリングの軸線方向に離隔していることを特徴とする請求の範 囲第１６項に記載の低周波数音波発生器。
20. ２０．前記各バイブレータは前記コイル手段を連続して結合する保持器手段を備 え、該保持器手段は圧縮力をロッドの両端に対して向けるように配置されている ことを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の低周波数音波発生器。