双棒型磁致伸缩换能器的结构设计和特性分析

针对高频激励下磁致伸缩换能器磁场环境较差和能量损耗过高的问题,提出一种新型双棒驱动的磁致伸缩换能器设计方案.基于COMSOL仿真软件,从超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)、磁路结构和驱动线圈3个方面对双棒型磁致伸缩换能器进行优化设计.按照设计方案制作了一台双棒型磁致伸缩换能器样机,对样机的输出特性进行了实验测试,结果表明该双棒型磁致伸缩换能器在6.4 kHz的高频激励下,输出振幅达48 μm,输出力幅值能稳定在15 N左右,输出特性良好,为高频磁致伸缩换能器的结构设计和仿真优化提供了较好的依据.     

计及涡流效应和应力变化的超磁致伸缩换能器的动态模型

文中在Jiles—Atherton磁滞模型和换能器振动系统的结构动力学原理的基础上，考虑交流驱动时的涡流效应和应力状态的变化，建立了超磁致伸缩换能器的磁弹性动态模型。对换能器系统不同工作情况进行模型的仿真计算并与实验结果对比，发现模型与实验吻合较好。说明所建立的动态模型能较好地描述换能器系统输出应变与驱动磁场之间的关系。根据模型的计算结果拟合出了换能器系统的伯德图，用于指导对换能器系统进行频率跟踪控制。     

智能楼宇变风量空调系统的节能控制

论述了在充分利用智能楼宇设备资源及其智能化特点的基础上,对智能楼宇变风量空调系统进行节能控制,使其达到最佳的运行效果和节能效果的一些方法和思路,在预冷阶段,采用神经元网络算法得出空调系统的最佳预冷期;在调节控制阶段,通过前馈方式提前调节控制量,进行对风量的变频调节,在提前停机控制中,结合估算和现场采样的方法,确定理想的提前停机时间,通过物理仿真实验系统的验证,此方法具有很好的控制效果和节能效果。     

磁致伸缩力传感器输出特性及其影响因素分析

为揭示磁致伸缩力传感器的物理机制,研究了磁致伸缩传感器输出电压与核心元件磁特性的关系。基于磁致伸缩材料的逆磁致伸缩效应,使用片状Fe-Ga和Fe-Co合金设计一种新型的力传感器,根据霍尔效应原理和Jiles-Atherton模型推导了力传感器输出电压模型,通过传感器输出特性测试平台对传感器输出特性进行测试,实验结果表明在偏置磁场6kA/ｍ、 外力2N时,Fe-Ga合金力传感器的最大输出电压为112mV,Fe-Co合金力传感器最大输出电压为58mV,与输出电压模型具有较好的一致性,从物理机制层面上分析磁致伸缩力传感器输出电压的影响因素,确定力传感器的输出电压主要由偏置磁场、外力、以及传感器核心元件磁致伸缩(λ/ λｓ)和Ms/ λｓ1/ 2决定,并且传感器的输出电压与(λ/ λｓ2)１/2成正比,与(Ms/ λｓ１/2)成反比,揭示了磁致伸缩力传感器输出特性的物理机制。     

偏置磁场对Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器性能的影响

利用Fe-Ga合金应变大、驱动简单和磁机耦合系数高的优点制成的Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器是一种新型导波 检测装置,为提高传感器的换能效率,结合Fe-Ga合金材料的非线性本构关系,并且通过实验测量Fe-Ga合金材料的静态特性,初步得到了 Fe-Ga合金材料工作的最佳磁场强度范围,将Fe-Ga合金材料的非线性本构关系耦合到导波传感器中,建立了 Fe-Ga合金磁致伸缩导波传感器激励、传播、接收的模型。通过分析传感器永磁体的提离效应,得出最佳提离距离为2.5ｍｍ,通过对接收电压及应变的分析,得到了传感器的永磁体剩余磁场强度为 1.0Ｔ,选取非均匀分布的静态偏置磁场大小为1.0Ｔ,提离距离为2.5ｍｍ,仿真计算得到接收端的电压峰值为 0.15Ｖ。     

基于磁场传感器的层状磁电复合材料动态特性的有限元模型研究

依据Hamilton变分原理,运用有限元方法建立了用于磁场传感器的核心元件—磁电复合材料动态特性的有限元模型。应用所建立的模型求解了LT型Terfenol-D/PZT/Terfenol-D三层磁电复合材料的输出特性,并与实验结果进行对比分析。结果发现当静态偏置磁场为22.1 kA/m,正弦交流驱动磁场为7.4 kA/m、频率100 Hz时,计算结果和实验结果误差为0.9%。表明该模型适用于磁电复合材料输出特性为线性变化的区域。     

铁镓合金阻抗频率特性测量与分析

通过测量铁镓合金在不同磁场下的阻抗频率特性,确定铁镓合金的柔顺系数S33和磁机械耦合系数K33,为铁镓合金在致动器和换能器等系统中的应用提供设计参考。分别测量棒状样品和片状样品在不同磁场下的阻抗频率特性,确定共振频率和反共振频率,计算S33和K33,并将片状样品与棒状样品特性参数进行对比分析。结果表明,片状和棒状样品的S33和K33随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。随磁场的增加先增大后减小，在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品，片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。     

直线永磁无刷直流电动机端部力的分析

直线永磁无刷直流电动机由于动子开断产生的端部效应引起推力波动问题.文章从理论上分析了其端部力的影响因素,对动子结构进行了优化,建立了仿真模型,并对优化结构进行了验证.     

直线永磁同步电动机伺服系统的滑模变结构控制

直线永磁同步电动机直接与负载相连接,外界扰动和系统参数变化将直接作用于负载,降低了电机伺服控制系统性能.采用滑模变结构控制结合电压矢量控制策略来补偿伺服控制系统,并建立了基于MATLAB/Simulink仿真模型,验证了控制策略的正确性.     

Fe100-x（Ga0.75Al0.25x（21．2≤x≤26．8）合金的结构与磁性

采用X射线衍射仪（XRD）对Fe100-x（Ga0.75Al0.25x（21．2≤x≤26．8）合金的相组成和晶格常数进行分析，表明晶格常数随Ga、Al替代量的增加而变化，反映了合金中A2相的减少和B2、D03有序相的增加。在差热分析仪（DTA）上测得Fe100-x（Ga0.75Al0.25x（x=25．2）合金样品的DTA曲线。研究发现Fe100-x（Ga0.75Al0.25x（21．2≤X≤26．8）合金经650℃均匀化退火处理后，当X≤22．8时为无序的体心立方结构A2相。当x=25．2时，合金为B2单相结构。当x=26．8时，合金的组织基本为DO3单相。采用振动样品磁强计（VSM）对此系列合金的磁性进行研究。研究发现其饱和磁化强度表现出先减小后增大的变化规律，这是该系列合金中有序相的存在引起的。分析认为晶格常数与饱和磁化强度的变化与合金磁致伸缩改变存在必然联系。