超磁致伸缩材料内部磁场特别及材料参数对其影响分析

基于麦克斯韦方程和压磁理论建立了超磁致伸缩材料棒内的磁场分布模型,导出了含有材料磁弹性参数的超磁致伸缩材料棒磁场分布函数,讨论了材料特性参数对材料内部磁场和材料内部涡流损耗的影响。结果表明,材料内部磁场不仅与外激励磁场有关,而且与材料的压磁系数、杨氏模量及相对磁导率有关,同时材料内部磁场与外激励磁场间具有滞回特性;考虑材料特性参数时材料内部的涡流损耗达到最大值所需的材料半径,将大于不考虑材料特性参数时的半径值,同时涡流损耗的变化趋势也将变得和缓,而不论材料参数如何变化,超磁致伸缩棒内磁能损耗的基本规律没有发生变化。     

基于超磁致伸缩材料的活塞式水下声源

超磁致伸缩材料是一种性能优良的换能器材料,本实验研究将其应用于活塞式水下声源,构建了简易的机构模型,并对模型进行电-磁、磁-力、力-振动和振动-声辐射的转换计算公式进行分析,建立起声源的电-声数学模型.最后根据数学模型利用Matlab编制程序进行仿真计算,结果显示采用超磁致伸缩材料驱动活塞式水下声源,具有非常好的低频响应,材料本身的相对磁导率和刚度系数影响低频响应的幅值和频率,较高的相对磁导率和较低的刚度系数,有利于提高声源低频辐射的声源级水平.     

超磁致伸缩谐波电动机控制系统研究

介绍了一种新型电动机--超磁致伸缩谐波电动机,它是根据谐波传动和超磁致伸缩材料电磁效应原理设计的.根据所设计的由四相超磁致伸缩驱动器构成的超磁致伸缩波发生器,通过分析其工作原理,提出了相应的控制方案,并设计了可快速响应的超磁致伸缩驱动器的驱动原理图.简要叙述了使电机实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案.     

椭圆驱动超磁致电动机设计

超磁致材料GMM(Giant Magnetostrictive Material)作为高科技功能材料得到了迅速发展，由于具有大的室温超磁致伸缩系数，高的电(磁)能．机械能转换率，高能量密度，响应快等优异特性，GMM得到了广泛应用。文中根据GMM磁-机能量耦合转换机理，结合有限元分析开发了CAD软件，设计了GMM微致动器，并通过GMM致动器组合构型，构思与研制了一种具有高出力、快响应、可控性好的新型椭圆驱动超磁致电动机，并得到了试验验证。     

超磁致伸缩致动器的磁-机械强耦合模型

稀土一铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料，其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件，必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理，针对研制的超磁致伸缩致动器，建立了系统的磁一机械强耦合模型，并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合，表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系，模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。     

超磁致伸缩材料及其在电动机中的应用

超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material简称GMM）是近年来发展起来的一种新型功能材料，在国内外得到广泛应用。将超磁致伸缩材料在电机中的应用技术已经比较成熟。简要介绍了超磁致伸缩材料以及在电机中的应用举例，还对研制一种新型电机-压电陶瓷-磁致伸缩电机进行了展望。     

超磁致伸缩致动器输出位移仿真分析

基于超磁致伸缩材料设计致动器,仿真分析了线圈匝数、质量等参数对致动器动态输出位移的影响。建立了致动器位移的单自由度线性系统模型,并求解了系统传递函数;利用MATLAB软件的step函数得到了各参量变化时系统的单位阶跃响应,据此分析了各参量对系统上升时间、稳态值等性能参数的影响。结果表明:增大线圈匝数和减小负载刚度有利于增大系统的稳态响应,减小质量和增大超磁致伸缩棒刚度有利于缩短系统响应时间,适度增大系统阻尼有利于减小系统超调量。研究结果对超磁致伸缩材料致动器的设计具有一定指导意义。     

超磁致伸缩作动器结构设计与分析

以设计一款能长期工作且最大工作位移为50μm、最大输出力为2 kN的新型超磁致伸缩作动器为目的.在分析超磁致伸缩作动器结构及工作原理的基础上,对关键参数进行设计.选取超磁致伸缩材料的最佳预压应力,通过计算确定超磁致伸缩棒的几何参数;同时,为提高作动器的工作效率,对电磁线圈进行优化设计以及关键参数进行分析.利用MATLAB、ANSYS对其进行仿真分析.实验表明,所设计的作动器满足设计要求.其研究结果对超磁致伸缩作动器的结构设计及相关理论计算具有参考价值.     

粘结工艺对高镨合金复合材料磁致伸缩性能的影响

采用手工研磨法制备了不同粒度的Tb0.2Pr0.8（Fe0.4Co0.6）1.88-xC0.05Bx合金粉末,研究了磁粉粒度和不同模压压力对磁致伸缩系数λa（=λ∥-λ⊥）和密度的影响。研究结果表明,在相同模压压力和相同粘结剂含量下,当磁粉粒度为150~100μm时,样品具有最优越的磁致伸缩性能;磁致伸缩系数先随模压压力的增大而增大,当压力达到150 MPa时,磁致伸缩系数达最大值,然后随模压压力的进一步增大,磁致伸缩系数开始减小;粘结样品的密度随模压压力的增加呈单调增加。     

超磁致伸缩致动器功率驱动器设计

针对超磁致伸缩致动器现有功率驱动器存在损耗大、发热大、效率低、功率小等不足,为满足超精密场合以及宽范围调整的要求,分析基于PWM逆变器设计的超磁致伸缩致动器功率驱动器的特性,提出采用模块化分层设计建模原理对各单元分别设计并建立模型的方案,在此基础上将各单元串联,设计超磁致伸缩致动器功率驱动器并建立其模型。通过仿真分析及实验,验证该驱动器设计方案的正确性,以及模型分析对超磁致伸缩致动器控制系统设计的指导作用。     

潜力巨大的FeGa合金磁致伸缩材料

经过半个世纪的发展,磁致伸缩材料已在武器装备、医疗、能源等领域实现了应用。但是,传统的稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)价格高昂,力学性能差,大大地限制了磁致伸缩器件的发展。而新型的二元铁基磁致伸缩材料Fe Ga合金价格低廉,机械性能优良,磁导率高,具有极大的应用潜力。当前,薄膜制备和微系统技术得到长足进步,薄膜化、柔性化磁致伸缩材料和器件逐步成为研究重点,以满足电子信息系统对磁性器件平板化、集成化、高可靠等的要求。     

双稳态磁致伸缩能量采集器的动态特性

介绍了利用非线性来提高磁致伸缩能量采集系统效率的原理,建立了双稳态磁致伸缩能量采集器的集中参数模型,给出了两磁体之间的磁力数学表达式并验证了其正确性。分析了磁体之间的距离对系统特性的影响,结果表明:在外部非线性磁力的作用以及合适的磁体间距下,磁致伸缩悬臂梁会构成一个双稳态系统;相同激励幅值下,通过改变激励频率和磁体间距形成双稳态特性,可提高能量的采集效率。     

超磁致伸缩谐波电动机的原理与特性

传统超磁致伸缩电动机利用动子与定子间的摩擦力直接驱动，电动机的传动精度和承载能力等受材料摩擦影响较大。将谐波传动技术应用于超磁致伸缩电动机中，研制新型超磁致伸缩谐波电动机将可以有效克服这些缺陷。文章在分析超磁致伸缩电动机的基础上，探讨了新型的超磁致伸缩谐波电动机的原理与特性。     

直流偏置对磁致伸缩材料高频动态损耗及磁特性的影响分析

直流偏置磁场会造成磁致伸缩材料磁滞回环的畸变与不对称,影响材料的损耗数值与磁滞特性,且现有的磁能损耗模型无法对变直流偏置磁场下的损耗进行准确的表征和计算,因此有必要研究直流偏置对磁致伸缩材料磁特性的影响规律及数学表述,这对提高大功率磁致伸缩器件的输出性能具有重要意义。该文在变直流偏置激励条件下,测试了Terfenol-D样品在不同交流激励频率和磁通密度幅值下的动态磁滞回线,发现了其变化规律并提取了损耗特性和磁滞特性参数;基于Bertotti损耗分离理论和实测数据,采用Levebverg-Marquard算法,建立计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频损耗计算模型,该模型采用多元参数回归方法,通过引入直流偏置相关项对损耗系数进行修正;多种工况下的损耗计算值与实验值对比分析表明了计及直流偏置影响的磁致伸缩材料高频动态损耗特性模型的准确性。     

基于超磁致伸缩材料的谐波传动研究

利用超磁致伸缩材料的伸缩特性,并结合谐波传动原理设计出了一种新型的电磁传动装置.首先,通过分析其工作原理,初步设计出了该传动装置的基本结构及其基本组成部件超磁致伸缩驱动器,并对所设计的驱动器进行了分析实验,效果显著.然后根据所设计的由四相超磁致伸缩驱动器构成的超磁致伸缩波发生器,提出了相应的控制方案,简要叙述了该传动实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案.为此新型传动装置的成功研制奠定基础.     

无源自适应磁流变阻尼器磁致伸缩逆效应的建模与实验研究

制作了一种基于磁致伸缩逆效应的无源自适应磁流变阻尼器,通过超磁致伸缩材料的逆效应,将外加机械能的变化转化为阻尼器内部磁能的变化,进而控制阻尼间隙处阻尼力的大小,达到预期抗拉目的.为了研究活塞杆上下振动过程中由超磁致伸缩材料引起的阻尼器内部磁场分布的变化规律,应用磁机械效应方法定律对阻尼器的关键技术——磁致伸缩逆效应建立...     

Fe83Ga17合金的磁致伸缩性能和结构分析

采用定向凝固法制备出<110>轴向取向多晶Fe83Ga17合金样品,研究了热处理对合金磁致伸缩性能的影响。发现Fe83Ga17经过淬火处理后,饱和磁致伸缩系数明显增大。在25MPa预压力作用下,饱和磁致伸缩系数λs超过了300×10-6。中子衍射和差热分析表明,Fe83Ga17合金在炉冷过程中存在相结构变化,从而导致合金磁致伸缩系数的改变,淬火处理能够抑制合金中DO3相的形成,从而使Fe83Ga17合金的磁致伸缩应变增大。     

超磁致伸缩微驱动系统的逆变多路电源设计

基于超磁致伸缩微驱动系统的应用,设计了一种多路输出逆变开关电源.该电源以脉宽调制芯片SG3525为核心,采用推挽拓扑转换结构,实现单输入直流电压转换为多路正负直流电压输出,提供给超磁致伸缩微驱动系统的驱动和传感电路.实际运行和测试表明该电源具有稳定性好、电流高、体积小、结构简单的特性,满足微驱动系统的工作要求.     

非晶合金铁心损耗与磁致伸缩特性测量与模拟

针对电力机车对中频变压器低损耗、低噪声的设计要求,该文对中频变压器用铁心材料非晶合金的损耗与磁致伸缩特性开展深入研究.模拟中频变压器的实际工作状态,对非正弦激励下非晶合金的损耗特性进行测量.在此基础上,对传统的斯坦梅兹损耗计算公式进行修正,同时考虑到不同频率下损耗计算公式的通用性,对损耗计算公式的系数进行变系数改进.考虑中高频变压器的振动噪声问题,采用激光测试仪,对非晶合金铁心材料的磁致伸缩特性进行测试分析,并建立铁心材料磁致伸缩特性的预估模型.实验验证了所提损耗和磁致伸缩模型的有效性,为中高频变压器的优化设计提供理论依据.     

计及损耗的超磁致伸缩材料参数提取及有限元仿真应用

有限元法(FEM)是换能器设计的重要手段.超磁致伸缩换能器的核心振子——超磁致伸缩材料在应用中存在电磁损耗、机械损耗和磁机耦合损耗等.而现有的有限元仿真软件中的磁致伸缩模块无法对超磁致伸缩换能器进行多场耦合下的损耗的准确计算,且难以获取不同工况下的材料参数,给换能器的设计造成了较大的误差.因此相比压电模块,有限元仿真中...