超磁致伸缩作动器传热分析与温度场仿真

超磁致伸缩材料易受温度的影响,最佳工作温度范围为40～50℃。为保证超磁致伸缩作动器的工作性能,在理论分析超磁致伸缩作动器内部传热过程的基础上,利用COMSOL Multiphysics软件对超磁致伸缩作动器的内部温度场进行仿真,并依据仿真结果对冷却水的流速进行优化,最终确定优化后的冷却水流速为0.14 m·s^-1。在此流速下的超磁致伸缩材料棒的稳态温度能够维持在40～50℃,并且具有较大的平均值,能够保证超磁致伸缩作动器的工作性能。     

阀用超磁致伸缩致动器偏置磁场分布结构设计

在液压阀工作空间环境限制的条件下,设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题,利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计,通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别,同时结合实际情况,确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时;制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机,并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明,超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势,其磁场不均匀度约为22.7%,说明所设计偏置磁场结构是合理的,该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。     

新型超磁致球电机的研究

根据超磁致材料的磁一机能量耦合转换机理，用有限元耦合迭代方法，设计了超磁致材料微致动器，在此基础上，利用超磁致材料微致动器的组合构型，研制了一种新型超磁致球电机样机。这种球电机通过简单的运动部件产生二维运动，并对原型样机进行了试验测试，验证了新型超磁致球电机的驱动特性。通过新型超磁致球电机样机研制与试验验证，说明超磁致材料致动器组合构型的超磁致球电机，是开发球电机的一种有效方法。     

超磁致伸缩致动器热变形影响及温控研究

在分析超磁致伸缩致动器热变形影响的基础上，结合实验论证，构建了在大电流、长时间且高精度场合下能对致动器进行整体温控的装置。设计并制作了一台超磁致伸缩致动器样机，在其电磁线圈的骨架中设置了内外两个水冷腔。通过恒温水的循环流动，带走线圈热量，以控制磁致伸缩棒和壳体的温度。进行了多组热变形对比实验，结果表明，致动器的整体温控装置有效地抑制了致动器的热变形影响，适合于大电流、高精度场合。     

超磁致伸缩谐波电机致动器设计方法与特性研究

针对普通谐波齿轮传动需由电机经波发生器输入运动和动力,空间利用率低、惯性大、高速响应差的问题,提出一种由超磁致伸缩材料驱动的有源谐波电机。致动器作为谐波电机动力源及换能装置,对其磁场强度、均匀性、漏磁及空间限制等均有严格要求,据此提出分段内置式永磁结构布局,充分利用空间并改善均匀性;通过对偏置磁场和驱动磁场强度及均匀性影响因素研究,优化致动器参数;随后利用有限元法建立致动器模型并对磁场特性仿真分析;根据优化结构研制出超磁致伸缩谐波电机致动器样机,并对其输出特性试验研究。理论分析与试验结果表明,分段内置式永磁结构漏磁极小,所提出的设计理论和方法,保证了磁场强度和均匀性的同时也保证了致动器工作在准线性范围内,输出规律符合啮合要求,易于实现精准控制,为超磁致伸缩谐波电机走向实际应用奠定了基础。     

新型阀用超磁致伸缩致动器结构设计与实验研究

为减小阀用超磁致伸缩致动器的体积,提出一种新型超磁致伸缩致动器,设计了其关键部件,最后通过实验分析了其静、动态特性.该新型超磁致伸缩致动器采用非磁性不锈钢套筒安装超磁致伸缩筒料和棒料的结构进行位移传递.设计了以碟簧为核心的预压机构、超磁致伸缩棒料和筒料、位移传递套筒、驱动线圈等超磁致伸缩致动器关键部件.实验表明,该致动器在工作区段最大输出位移可达100 μm,且在低频驱动(0 ～200 Hz)下动态特性良好.该新型超磁致伸缩致动器可以在保证与传统超磁致伸缩致动器低频输出特性基本一致的前提下减小了自身体积.     

基于位移传递机构的超磁致伸缩致动器磁场分析

为放大超磁致伸缩致动器的位移,设计了位移传递机构以叠加致动器中超磁致伸缩棒和筒的输出。针对该致动器中棒和筒的磁场分布问题,基于有限元法建立了磁场强度的计算电磁学模型,并利用ANSYS软件进行了仿真。通过仿真得到了棒和筒上任一点磁场强度,并基于一种新的平均化方法确定了截面磁场强度平均值;最后得到位移传递机构取不同磁导率时棒和筒上磁场强度的轴向分布规律。     

超磁致伸缩致动器建模与控制仿真

设计一种超磁致精密伸缩致动器,对其构造和工作原理进行说明,并完成静态特性试验。通过对静态特性试验结果的分析,寻找到线性度比较理想的工作区间。在此基础上分析并建立所研制致动器的数学模型。为了提高致动器的响应速度和稳态输出,设计PID控制器进行校正,并对连续型和离散型的系统模型分别进行了仿真,得出控制器的控制效果,最后给出试验结果。对仿真结果和试验结果的对比分析,表明了所建立的超磁致伸缩致动器控制模型的有效性。     

超磁致伸缩微致动器的磁场有限元分析

作为超精密隔振系统的核心部件，超磁致伸缩微致动器的工作性能直接影响隔振精度。在建立超磁致伸缩微致动器的轴对称模型的基础上．利用有限元方法对致动器的磁场进行分析，并通过数值积分方法计算在不同励磁电流下超磁致伸缩棒的伸长量，根据计算结果对致动器的线性工作范围作出了有效的估计。     

超磁致伸缩致动器抑制车削加工颤振实验研究

切削颤振会降低加工质量与切削效率,降低刀具、机床的使用寿命,超磁致伸缩致动器是利用稀土-铁超磁致伸缩材料Terfenol-D在外加磁场作用下发生形变这一特性,实现电磁能向机械能转换的一种新型转换器。笔者建立以超磁致伸缩致动器为执行元件的微位移刀架切削系统,通过给微位移刀架加振动切削信号,实验研究抑制切削颤振。     

一种压电薄膜微致动器的致动原理分析及有限元模拟

介绍了硬盘磁头中的压电薄膜微致动器,用层合梁理论分析了微致动器的致动原理,得出了致动力与压电薄膜层数成正比.用有限元软件对粘有40 μm、80μm单层薄膜以及单层厚度40μm的二层和三层微致动器进行有限元仿真,其中薄膜厚度为40 μm的单层和双层的微致动器位移分别达到0.850 29μm/20V、0.827 44 μm/20V,满足了低能耗高位移的行业要求,同时比较了压电薄膜不同粘贴方式的致动效果,得出悬臂上下各粘一层薄膜的致动效果比较理想的结论.     

电流变液微致动研究

利用电流变液体阻尼阀效应设计了原型电流变柔性微致动器，建立了相应的力学模型，进行了性微致动过程实验研究和三维致动过程的计算机图形仿真，并对电流变柔性微致动过程的位移，速度和加速度等运动学和动力学特征进行了分析研究。     

超磁致伸缩致动器的输出位移与其控制研究

根据自动控制原理，结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型，在此基础上设计了以TMS320C31为核心的致动器位移闭环控制系统。该控制系统主要由硬件和软件两部分组成。进行了致动器位移控制系统的开环实验和闭环实验，实验结果表明，该系统稳定性可靠、精度高，为致动器在实际精密位移控制中的应用打下了基础。     

基于双磁致伸缩材料棒的电动静液执行机构技术研究

研究并提出了一种基于双磁致伸缩材料棒的新型电动静液压执行机构。通过流体整流,主动旋转整流阀将磁致伸缩材料棒的高频振动位移转换成液压缸的连续、平滑的双向运动,并对此进行了仿真。结果表明,基于双磁致伸缩材料棒的电动静液压致动器的最大流速约为基于单磁致伸缩材料棒的电动静液压致动器的2倍,工作频率从110 Hz增加到150 Hz。     

用于超精密隔振的稀土超磁致伸缩致动器设计

介绍了超精密隔振平台的结构和振动控制原理 ,设计了稀土超磁致伸缩致动器作为驱动装置 ,并阐明致动器的结构和工作原理 ;分析了致动器工作磁场的组成及线圈轴向磁场的分布情况 ;研究了致动器振动控制的频率特性。实验表明所设计的稀土超磁致伸缩致动器具有良好的振动控制效果。     

新型SMA丝致动器的结构设计与实验研究

针对航空航天领域的需求,提出一种新型形状记忆合金（SMA）致动器,即将两组合金丝对峙布置,利用螺母自锁累加位移,得到大推力和长行程。通过实验得到了SMA丝致动器的驱动性能指标。     

喷油器用超磁致伸缩致动器多自由度模型

为满足高压共轨喷油器球阀的驱动要求,设计喷油器用超磁致伸缩致动器。考虑超磁致伸缩棒轴向磁场强度分布的不均匀性,计算磁场强度为电流和轴向尺寸的二元函数,并基于J-A模型、二次畴转理论和振动理论建立致动器的多自由度模型;确定合理的自由度取值,并给出模型的阶跃信号稳态响应解、状态空间形式,并采用Matlab软件进行求解;计算得到致动器直流稳态响应和低频正弦响应,并与试验结果对比验证模型的准确性;将油液负载近似为弹性-阻尼负载,利用文中的模型预测致动器在喷油器中的响应特性。结果表明,多自由度模型计算的直流稳态响应与试验结果误差较小,低频正弦响应曲线在形状和数值上与试验结果吻合,说明模型比较准确;经过模型计算,所设计的喷油器用致动器加载后输出位移大,响应时间快,能够满足驱动要求。     

磁致伸缩轴向双柱塞泵驱动作动器特性研究

设计了一种磁致伸缩轴向双柱塞泵驱动的作动器,并提出了一种新型的主动配流阀,以双磁致伸缩泵为核心动力元件,组成电静液作动系统,实现了作动器的双向连续位移输出.通过建立作动器系统各部分的数学模型,从原理上分析作动器的输出特性.搭建实验平台测试并验证了作动器在相同转速不同相位角下的流量输出特性.通过数学模型与实验的对比,预测了在不同管路长度下作动器的输出特性变化规律.实验结果表明,在驱动频率180 Hz下,最大输出流量可达2.7 L/min.     

电控喷油器用超磁致伸缩致动器发展现状

电控喷油器用致动器的性能,对喷油器喷油特性以及发动机工作性能具有重大影响。探讨了应用超磁致伸缩材料作为换能元件的超磁致伸缩致动器在电控喷油器中的应用现状。首先,介绍了超磁致伸缩致动器的发展背景;其次,简要介绍了超磁致伸缩材料的作用机理、优良特性以及超磁致伸缩致动器的结构原理;然后,将电控喷油器按照致动器通电工作方式、驱动方式的不同进行分类,系统梳理了超磁致伸缩致动器应用于电控喷油器的研究现状;最后,展望了电控喷油器用致动器的发展方向。     

热压电仿生热鲁棒结构的致动器最优配置

研究热压电仿生热鲁棒结构中的致动器放置优化问题。为找到热压电致动器的最优放置,提出了热压电介质的主导方程,讨论了各耦合因素对仿生热鲁棒结构控制的影响及致动器的工作机理。提出目标函数来评价系统可控性以优化致动器的放置,并讨论了致动器放置与系统可控性间的关系。基于致动器优化放置的分析结果,确定仿生热鲁棒结构中致动器优化放置的准则。因而,仿生热鲁棒结构的最佳致动器配置能从可能的致动器配置中得到,使系统具有最佳的热鲁棒性和控制效率。