[發明專利]一種磁電回旋器及其功率轉換效率測量裝置

有效

• 申請號: 201710493933.2
• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107356832B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 張吉濤;王曉雷;鄭曉婉;張慶芳;朱威威;曹玲芝
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01R21/00;H01L41/187;H01L41/20
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳勇

本發明屬于無源功率傳輸器件技術領域，具體涉及一種磁電回旋器及其功率轉換效率測量裝置。本發明公開了一種磁電回旋器，所述磁電回旋器由磁電復合結構換能器及均勻圍繞在磁電復合結構換能器外圍的線圈構成，所述磁電復合結構換能器為非對稱型的多層結構，磁電復合結構換能器包括至少一層的磁致伸縮材料和一層的壓電陶瓷材料，其與傳統的基于電子電路的電流電壓轉換器相比，具有制備工藝簡單，成本低，機械損耗低及較高的功率轉換效率等優點，在緊湊型功率傳輸電子器件中有較高的潛在應用價值。本發明還公開了一種磁電回旋器的功率轉換效率測量裝置，其電路結構簡單，能夠為磁電回旋器的結構選取及功率轉換效率參數的選取問題提供一種技術思路。

技術領域

本發明屬于無源功率傳輸器件技術領域，具體涉及一種磁電回旋器及其功率轉換效率測量裝置。

背景技術

磁電效應最早是由P Curie在1894年預言，并于1960-1961年在低溫的反鐵磁性Cr₂O₃單晶中實際觀測到的。磁電材料分為單相磁電材料和復合磁電材料。由于單相磁電材料的性能低，且居里溫度低于室溫，因此單相磁電材料在實際中得不到應用。將磁致伸縮材料與壓電材料復合而成的復合材料由于乘積效應可以產生磁電效應，并且理論和實驗證明，磁電復合材料在室溫下所獲得的磁電性能比單相材料高1~2個數量級。其中，將壓電材料與磁致伸縮材料通過層狀復合的方式結合在一起的層狀磁電復合材料具有磁電效應高、結構設計簡單、制備工藝成熟、易于電極化的特點。

理想回旋器是一種無源、線性、非互易性的新型雙端口元件，其特性表現為能將一端口上的電壓（或電流）“回轉”為另一端口的電流（或電壓），同時也有更為明確的理論體系、實現方法和應用領域。利用回旋器的“回轉”特性可以容易地將電容元件轉變成電感元件，因而能夠將大規模集成電路中不易在晶片上集成的電感元件用更容易集成的回旋器和普通電容元件的組合所替代。而且，普通電容較電感更加接近理想的元件，則由回旋器與普通電容器模擬出的電感，相對于任何的普通電感都要更接近理想的基本電氣元件。現代緊湊型功率電子器件在諸如雷達、噴氣式戰斗機、無人機和武器系統等關鍵軍事平臺的廣泛的應用，對器件的技術革新對器件尺寸、重量及功率消耗的降低提出了新的挑戰。近年來隨著對多鐵復合材料研究的不斷深入，磁電復合結構換能器為理想回旋器的實現提供了一種新的途徑。

目前主要研究的層狀磁電復合材料可以分為兩類：一類是鎳基或鈷基鐵氧體與壓電材料組成的層狀磁電復合材料。申請號為200510031923.4、專利名稱為“具有磁電效應的鎳/壓電陶瓷層狀復合材料及其制備方法”的中國發明專利，將鎳取代鋱鏑鐵合金，與壓電陶瓷采用粘接的方法復合得到鎳/壓電陶瓷層狀復合材料。這類材料有高的電阻率適合高頻環境，但存在以下缺點：（1）材料制備工藝復雜，且磁電性能難以進一步提高；（2）材料的脆性很大、加工性能差；（3）材料表面需要涂覆電極。另一類是鋱鏑鐵（TbDyFe）合金與壓電陶瓷組成的層狀復合材料。盡管此類材料具有最高的磁電電壓系數，但存在以下不足之處：（1）材料具有高的脆性，加工性能差；（2）鋱鏑鐵合金的制備與加工困難，材料價格高且難以獲得小尺寸的鋱鏑鐵合金薄片；（3）鋱鏑鐵合金的磁致伸縮效應需要大的驅動磁場。