vestnovsuВестник Новгородского государственного университетаVestnik of Novgorod State University2076-8052Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого10.34680/2076-8052.2023.1(130).186-191vestnovsu-146Research ArticleРадиофизикаRadiophysicsМагнитоэлектрический эффект в тороидальных структурах Metglas/PZT/MetglasMagnetoelectric effect in Metglas/PZT/Metglas toroidal structureshttps://orcid.org/0009-0006-0918-5023МарковИ. Ю.MarkovI. Yu.

Марков Иван Юрьевич – лаборант,

Великий Новгород.

Markov I. Yu.,

Veliky Novgorod.

s247011@std.novsu.ruhttps://orcid.org/0009-0009-4492-4137ИвашеваЕ. Е.IvashevaE. E.

Ивашева Елена Евгеньевна – лаборант,

Великий Новгород.

Ivasheva E. E.,

Veliky Novgorod.

s246709@std.novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3041-9537СоколовО. В.SokolovO. V.

Соколов Олег Владимирович – кандидат физико-математических наук, инженер-исследователь,

Великий Новгород.

Sokolov O.V.,

Veliky Novgorod.

Oleg.Sokolov@novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1313-1715ЛеонтьевВ. С.LeontievV. S.

Леонтьев Виктор Сергеевич – заведующий лабораторией,

Великий Новгород.

Leontiev V.S.,

Veliky Novgorod.

Viktor.Leontev@novsu.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0650-4712БичуринМ. И.BichurinM. I.

Бичурин Мирза Имамович – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой,

Великий Новгород.

Bichurin M.I.,

Veliky Novgorod.

Mirza.Bichurin@novsu.ruНовгородский государственный университет имени Ярослава МудрогоРоссияYaroslav-the-Wise Novgorod State UniversityRussian Federation20232109202301(130)186191Copyright © Марков И.Ю., Ивашева Е.Е., Соколов О.В., Леонтьев В.С., Бичурин М.И., 20232023Марков И.Ю., Ивашева Е.Е., Соколов О.В., Леонтьев В.С., Бичурин М.И.Markov I.Y., Ivasheva E.E., Sokolov O.V., Leontiev V.S., Bichurin M.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnovsu.elpub.ru/jour/article/view/146

В статье проведено экспериментальное исследование магнитоэлектрического (МЭ) эффекта в композитных структурах с замкнутой геометрией в виде тороида. Экспериментальное исследование проводилось на основе магнитострикционно-пьезоэлектрических материалов Метглас (АМАГ-225) и ЦТС-19. Обнаружено, что значение выходного напряжения возрастает за счёт увеличения объёмной доли магнитострикционной фазы до определённого количества слоёв. Представлены экспериментально полученные зависимости выходного напряжения от частоты подаваемого сигнала при постоянных значениях тока. Также показано, что при увеличении количества слоёв Метгласа в структуре наблюдается сдвиг резонансной частоты. Основным преимуществом данной структуры является равномерное распределение магнитного потока и независимость этого распределения от положения провода с постоянным током в пределах отверстия. Исследуемая в статье магнитострикционно-пьезоэлектрическая структура открывает широкие возможности проектирования различных магнитоэлектронных систем, например, бесконтактных датчиков больших токов с беспроводной передачей данных.

The article presents an experimental study of the magnetoelectric (ME) effect in composite structures with closed geometry in the form of a toroid. The experimental study was carried out on the basis of magnetostrictive-piezoelectric Metglas (AMAG-225) and PZT-19 materials. It has been found that the value of the output voltage increases due to an increase in the volume fraction of the magnetostrictive phase to a certain number of layers. The experimentally obtained dependences of the output voltage on the frequency of the supplied signal at constant current values are presented. It is also shown that with an increase in the number of Metglas layers in the structure, a shift in the resonant frequency is observed. The main advantage of this structure is the uniform distribution of the magnetic flux and the independence of this distribution from the position of the direct current wire within the hole. The magnetostrictive-piezoelectric structure investigated in the article provides ample opportunities for designing various magnetoelectronic systems, for example, contactless high current sensors with wireless data transmission.

магнитоэлектрический эффектмультиферроиктороидальная структурадатчик токабесконтактный измеритель токаmagnetoelectric effectmultiferroictoroidal structurecurrent sensornon-contact current meterReferencesBichurin M. I., Viehland D. Magnetoelectricity in Composites. New York, CRC Press: Boca Raton, 2011. 270 p.Bichurin M. I., Viehland D. Magnetoelectricity in Composites. New York, CRC Press: Boca Raton, 2011. 270 p.Kambale R. C., Jeong D.-Y., Ryu J. Current Status of Magnetoelectric Composite Thin/Thick Films // Advances in Condensed Matter Physics. 2012. 1687-1693. DOI: 10.1155/2012/824643Kambale R. C., Jeong D.-Y., Ryu J. Current Status of Magnetoelectric Composite Thin/Thick Films // Advances in Condensed Matter Physics. 2012. 1687-1693. DOI: 10.1155/2012/824643Fuentes-Cobas L. E., Matutes-Aquino J. A., Fuentes-Montero M. E. Handbook of Magnetic Materials. Vol. 19. Ed. H. J. K. Buschow., Amsterdam, Elsevier, 2011. 129 p.Fuentes-Cobas L. E., Matutes-Aquino J. A., Fuentes-Montero M. E. Handbook of Magnetic Materials. Vol. 19. Ed. H. J. K. Buschow., Amsterdam, Elsevier, 2011. 129 p.Duc N. H., Huong Giang D. T. Multiferroic magneto-electrostrictive composites and applications // Advanced Magnetism and Magnetic Materials. Vol. 2: Aspects of magneto-electrostrictive materials and applications. 2015. P. 141-271.Duc N. H., Huong Giang D. T. Multiferroic magneto-electrostrictive composites and applications // Advanced Magnetism and Magnetic Materials. Vol. 2: Aspects of magneto-electrostrictive materials and applications. 2015. P. 141-271.Dong S. X., Li J. F., Viehland D. Voltage gain effect in a ring-type magnetoelectric laminate // Applied Physics Letterst. 2004. 84. 4188-4190. DOI: 10.1063/1.1756676Dong S. X., Li J. F., Viehland D. Voltage gain effect in a ring-type magnetoelectric laminate // Applied Physics Letterst. 2004. 84. 4188-4190. DOI: 10.1063/1.1756676Dong S., Li J. F., Viehland D. A strong magnetoelectric voltage gain effect in magnetostrictive-piezoelectric composite // Applied Physics Letterst. 2004. 85. 3534-3536. DOI: 10.1063/1.1786631Dong S., Li J. F., Viehland D. A strong magnetoelectric voltage gain effect in magnetostrictive-piezoelectric composite // Applied Physics Letterst. 2004. 85. 3534-3536. DOI: 10.1063/1.1786631Dong S. X., Bai J. G., Zhai G. Y., Li J. F., Lu G. Q., Viehland D., Zhang S. J., Shrou T. R. Circumferential-mode, quasi-ring-type, magnetoelectric laminate composite-a highly sensitive electric current and/or vortex magnetic field sensor // Applied Physics Letterst. 2005. 86. 182506. DOI: 10.1063/1.1923184Dong S. X., Bai J. G., Zhai G. Y., Li J. F., Lu G. Q., Viehland D., Zhang S. J., Shrou T. R. Circumferential-mode, quasi-ring-type, magnetoelectric laminate composite-a highly sensitive electric current and/or vortex magnetic field sensor // Applied Physics Letterst. 2005. 86. 182506. DOI: 10.1063/1.1923184Huong Giang, D. T., Tam, H. A., Ngoc Khanh, V. T., Vinh N.T., Anh Tuan P., Van Tuan N., Thi Ngoc N., Duc N. H. Magnetoelectric Vortex Magnetic Field Sensors Based on the Metglas/PZT Laminates // Sensors. 2020. 20(10). 2810. DOI: 10.3390/s20102810Huong Giang, D. T., Tam, H. A., Ngoc Khanh, V. T., Vinh N.T., Anh Tuan P., Van Tuan N., Thi Ngoc N., Duc N. H. Magnetoelectric Vortex Magnetic Field Sensors Based on the Metglas/PZT Laminates // Sensors. 2020. 20(10). 2810. DOI: 10.3390/s20102810Evan M., John K., George N., Stephen V., James K. Determination of resonant frequency of a piezoelectric ring for generation of ultrasonic waves // Innovative Systems Design and Engineering. 2011. 2(4). 103-110.Evan M., John K., George N., Stephen V., James K. Determination of resonant frequency of a piezoelectric ring for generation of ultrasonic waves // Innovative Systems Design and Engineering. 2011. 2(4). 103-110.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.