一种自偏置磁电复合材料结构及其装配方法

摘要

本发明涉及磁电复合材料结构技术领域，尤其涉及一种自偏置磁电复合材料结构及其装配方法。该自偏置磁电复合材料结构包括磁致收缩材料和压电陶瓷材料，压电陶瓷材料同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内，且两者之间过盈配合，该自偏置磁电复合材料结构无需提供特定的静磁场，即可产生较强的磁电效应，且结构简单。该装配方法，先对磁致收缩材料进行加热，使其膨胀，然后再将压电陶瓷材料同轴嵌镶在所述磁致收缩材料的环孔内，能够较好、精准的实现自偏置磁电复合材料结构的装配。

说明书

技术领域

本发明涉及磁电复合材料结构技术领域，尤其涉及一种自偏置磁电复合材料结构及其装配方法。

背景技术

磁电复合材料的应用领域很广，它可以成为磁传感器、电流传感器、非易失存储器和换能器的核心部件。但磁电材料需要在最优静磁场下才能达到可观的磁电效应。存在这个问题的原因在于：静磁场又叫偏置磁场，它通过偏置铁磁相的磁化状态来调节铁磁相的磁致伸缩性能，并在材料的最优静磁场附近处令材料的压磁系数最大，进而达到磁电效应的峰值。如果不能较好的解决这个问题，无论多么微小的磁电材料，都要配备一个静磁场设备。而这个静磁场设备一方面大大增加了器件的体积和结构的复杂性，另一方面，静磁场设备还会引入电磁噪声，干扰器件的正常工作。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的第一个目的是提供一种自偏置磁电复合材料结构，解决上述背景技术中的问题。

本发明的第二个目的是提供一种自偏置磁电复合材料结构的装配方法，较好的实现自偏置磁电复合材料结构装配。

(二)技术方案

为了实现上述第一个目的，第一方面，本发明提供了一种自偏置磁电复合材料结构，包括：

磁致收缩材料，磁致收缩材料为圆环状；

压电陶瓷材料，压电陶瓷材料为圆环或圆片状，其同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内，且两者之间过盈配合；

沿磁致收缩材料的径向对磁致收缩材料施加磁场，磁致收缩材料沿其径向收缩，挤压压电陶瓷材料。

优选地，磁致收缩材料为镍。

优选地，压电陶瓷材料为锆钛酸铅压电陶瓷或铌镁酸铅压电陶瓷。

优选地，压电陶瓷材料的外径比磁致收缩材料的环孔直径大0.1-0.3mm。

进一步优选地，压电陶瓷材料的外径比磁致收缩材料的环孔直径大0.2mm。

为了实现上述第二个目的，第二方面，本发明还提供了一种自偏置磁电复合材料结构的装配方法，包括以下步骤：

加热圆环状的磁致收缩材料，使其受热膨胀；

将圆环或圆片状的压电陶瓷材料同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内；

若压电陶瓷材料不能顺利的压入磁致收缩材料的环孔内，则将压电陶瓷材料与磁致收缩材料同轴放置，并对光观察两者配合相差较大的位置，通过旋转换位或者打磨的方式使压电陶瓷材料能够顺利嵌镶在磁致收缩材料的环孔内。

优选地，将磁致收缩材料置于热水中，对磁致收缩材料进行加热，热水的温度为70℃-90℃。

进一步优选地，热水的温度为80℃。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的自偏置磁电复合材料结构，包括磁致收缩材料和压电陶瓷材料，压电陶瓷材料同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内，且两者之间过盈配合，该自偏置磁电复合材料结构无需提供特定的静磁场，即可产生较强的磁电效应，且结构简单。

本发明提供的自偏置磁电复合材料结构的装配方法，先对磁致收缩材料进行加热，使其膨胀，然后再将压电陶瓷材料同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内，能够较好、精准的实现自偏置磁电复合材料结构的装配。

附图说明

本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例中一种自偏置磁电复合材料结构的示意图；

图2是本发明实施例中一种磁致收缩材料的示意图；

图3是本发明实施例中另一种自偏置磁电复合材料结构的示意图。

图中：1：磁致收缩材料；11：磁致收缩材料的环孔；2：压电陶瓷材料。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1和图2所示，本发明一个实施例提供的自偏置磁电复合材料结构，包括磁致收缩材料1和压电陶瓷材料2，其中，磁致收缩材料1为圆环状，压电陶瓷材料2为圆环状，压电陶瓷材料2同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔11内，并且压电陶瓷材料2与磁致收缩材料1之间过盈配合。沿磁致收缩材料1的径向对磁致收缩材料1施加磁场，磁致收缩材料1沿其径向收缩，挤压压电陶瓷材料2，使压电陶瓷材料产生电压变化，产生较强的磁电效应。

在一个优选地实施方式中，磁致收缩材料1为镍。优选地，压电陶瓷材料2为锆钛酸铅压电陶瓷(英文：piezoelectric ceramic transducer，缩写为PZT)或铌镁酸铅压电陶瓷。

在一个优选地实施方式中，压电陶瓷材料2的外径比磁致收缩材料的环孔11直径大0.1-0.3mm。优选地，压电陶瓷材料2的外径比磁致收缩材料的环孔11直径大0.2mm。

参见图3所示，在一个实施方式中，压电陶瓷材料2为圆片状。

在一个实施方式中，提供了一种自偏置磁电复合材料结构的装配方法，包括以下步骤：

加热圆环状的磁致收缩材料，使其受热膨胀；

将圆环或圆片状的压电陶瓷材料同轴嵌镶在磁致收缩材料的环孔内；

若压电陶瓷材料不能顺利的压入磁致收缩材料的环孔内，则将压电陶瓷材料与磁致收缩材料同轴放置，并对光观察两者配合相差较大的位置，通过旋转换位或者打磨的方式使压电陶瓷材料能够顺利嵌镶在磁致收缩材料的环孔内。

在一个优选地实施方式中，将磁致收缩材料置于热水中，对磁致收缩材料进行加热，热水的温度为70℃-90℃。优选地，热水的温度为80℃。

在本实施例中，压电陶瓷材料嵌镶在磁致收缩材料的环孔内嵌镶压入力度最大可达700N。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。