超磁致伸缩驱动器设计方法的研究

在分析超磁致伸缩材料(GMM)工作特性、超磁致伸缩驱动器(GMA)基本结构与工作原理的基础上,给出了机电磁设计参数的确定准则和数学模型,提出了超磁致伸缩驱动器的一般设计理论与方法.在该方法指导下设计实现的超磁致伸缩驱动器最大输出位移达36 μm,定位精度为0.1 μm,性能达到设计要求.试验结果验证了该方法的可操作性和有效性.     

稀土超磁致伸缩微致动器设计与实验

作为微制造平台主动隔振系统微致动器核心部件,超磁致伸缩微致动器的工作性能将直接影响整个系统的控制精度.选择Terfenol-D作为微致动器主要材料,设计了一种新型超磁致伸缩微致动器.电磁结构设计中,采用电磁场解析计算进行初步设计,进而采用有限元法对致动器的结构和线圈参数进行进一步的分析与优化.静态特性实验结果表明,该微致动器具有较大的静态位移输出、力输出及较小的位移滞回.     

稀土超磁致伸缩材料电磁参数的实验研究

利用自制的稀土超磁致伸缩参数实验装置对采用独特工业化工艺技术生产的ＴｂＤｙＦｅ三元稀土合金超磁致伸缩棒的磁致伸缩系数和机电耦合系数等电磁参数进行了实验测定讨论了磁电耦合作用对磁致伸缩系数和机电耦合系数的影响,所得结果为超磁致伸缩材料应用器件提供了重要设计依据。     

旋转式超磁致伸缩马达最新研究进展

综述了两种旋转式超磁致伸缩马达的工作原理，针对马达中存在的摩擦问题，介绍了日本研究者设计的压电摆线马达的思想，并由此提出超磁致伸缩摆线马达的概念，即利用超磁致伸缩材料在激励磁场作用下产生的伸缩力来推动摆线减速机构旋转输出。     

超磁致伸缩材料特性测量的实验设计

简述超磁致伸缩材料及其特性测量原理,设计了用应变片法和光杠杆法分别测鼍微小长度变化量,并用计算机采集数据,实现了合金材料超磁致伸缩系数计算机实时测量的实验,得到了两种测量方法测量超磁致伸缩系数在误差允许范围内一致的结果.     

超磁致伸缩致动器控制系统的建模与仿真

结合磁致伸缩致动器的结构建立了致动器传递函数模型，对磁致伸缩致动器控制系统进行了仿真，设计了PID调节器，并在此基础上进行了离散化，得到了数字控制系统，为磁致伸缩致动器控制系统的硬件选型和硬软件设计提供前提条件。     

高频驱动超磁致伸缩致动器的磁场设计与分析

针对超磁致伸缩致动器集中于静态与准静态领域的不足,开发设计出一款用于高频驱动的超磁致伸缩致动器。建立完善用于高精度励磁场的轴线磁场强度、三维空间磁场强度的ANSYS模型,完成励磁场均匀度分析,为高频磁场的设计提供理论基础。     

一种新型超磁致压电混合精密位移机构的研究

为了研究大步距高精度精密位移机构,利用超磁致伸缩材料和压电陶瓷材料在驱动原理和使用方法上的相似性,提出一种超磁致伸缩材料与压电叠堆组成的混合驱动精密位移机构,介绍了机构运动原理及控制方式,制作了试验样机.测试表明,所研制的混合精密位移机构能实现双向可控运动,单步前进最大位移可达20μm,调节驱动电压可控制单步位移量,能满足大步距、高精度的驱动要求.     

稀土超磁致伸缩换能器的实验研究

分析了超磁致伸缩材料静、动态特性，对自行设计的超磁致伸缩大功率换能器进行了试验研究，该装置具有功率大、适用频带宽、峰值尖锐余振小等特点。     

Terfenol-D磁致伸缩形变测试及应用研究

基于准静态条件下线性磁致伸缩理论 ,对 7mm× 2 0 mm的 Terfenol- D试样 ,在其轴向施加 0、0 .0 4 5、0 .1 5 6、0 .662、6.9MPa压应力和 0～ 3A直流电磁激励条件下的磁致伸缩形变特性进行了测试 ,测得试样的最大轴向形变量可分别达到 4.98μm、7.94μm、8.64μm、1 4.74μm和1 9.7μm。实验结果表明 :磁致应变量随压应力载荷增加而明显放大 ;磁致应变输出效率随压应力载荷的不同而发生变化 ,并具有优选励磁范围。该结果为进一步的在驱动器设计时选定预压应力载荷和确定励磁电流强度范围提供了实验依据。文中对已试制出的基于试样的驱动器样机作了简介。     

基于压电堆的网壳振动智能控制研究

利用压电材料的压电效应机理,设计出一种压电主控作动杆件,分析其工作原理和设计方法.然后利用模糊智能控制进行仿真,将其应用于网壳结构振动智能控制分析中,结果表明压电主控作动杆可有效地减小结构的加速度和位移响应,为其在桁架结构中的应用打下良好的基础.     

超磁致伸缩式无缆惯性冲击驱动器的研究（英文）

现有的惯性冲击式(IDM)驱动器几乎都以堆叠式或双晶片式压电材料为驱动元件。压电式IDM具有诸多优势的同时,也存在有缆驱动、移动速度小、负载能力弱的不足。针对这一问题,提出采用Terfenol-D复合悬臂梁为驱动源,构出一种新型的惯性冲击无缆驱动器,可克服供电电缆的自重和振动对驱动器的精度产生的影响,结合有限元分析软件COMSOL Multiphysics对驱动器进行磁场分析和磁机耦合分析,并通过样机制作与实验测试,得出了驱动器的工作频率在5~45 Hz,工作电流在0~5 A,驱动器的最小步距380 nm。实验结果表明该驱动器在低频条件下,可满足稳定输出较大位移并精确可控的要求,为实现无缆驱动提供了一种新手段。     

基于遗传算法的超磁致伸缩执行器优化

提出了超磁致伸缩执行器(GMA)优化设计模型,并应用多目标遗传算法对超磁致伸缩执行器进行优化设计.模型优化目标包括：减少执行器导磁回路磁阻使Terfenol D棒上磁场强度高;空心线圈产生的磁场强度高;Terfenol D棒上磁场均匀;线圈的效率系数大和线圈与Terfenol D棒间气隙小.优化变量包括：Terfenol D棒的尺寸、执行器导磁回路结构尺寸、导磁回路材料的磁导率和线圈结构.根据设计要求选取变量范围,利用非支配排序遗传算法(NSGA)在整个参数空间内搜索,得到执行器的主要参数,应用有限元软件ANSYS分析验证了该结构设计的合理性,并试制了执行器.     

磁致伸缩式制动系统结构参数化设计

以超磁致伸缩材料(简称GMM)为驱动源设计一种新型汽车制动系统。在Pro/E工作环境下,利用其工业设计CAID模块和机械设计CAD模块,对驱动源、钳体及制动盘等主要零部件进行设计;通过组装模块将浮钳盘模块、驱动源模块、动力传动模块等进行装配,完成磁致伸缩式制动系统结构参数化设计,并制作了台架试验台,缩减了系统设计周期。     

基于ATILA的宽带超磁致伸缩纵振换能器设计

针对常用的水声换能器分析软件无法直接计算稀土超磁致伸缩换能器的问题,利用ATILA有限元软件的超磁致伸缩材料模块,直接在软件中建立模型并计算,设计了一个低频、宽带、大功率的超磁致伸缩纵振式换能器,并分析了换能器空气中的振动模态、阻抗特性及水中的发射性能.制作的换能器样机纵向振动谐振频率和前盖板弯曲振动谐振频率分别为2.5 kHz和6.6 kHz,在2～7 kHz的频带范围内,声源级不低于190 dB.同时将仿真结果与测试结果进行了比较,结果表明ATILA有限元软件的计算结果与换能器的测试结果吻合较好.     

基于超磁致伸缩材料的活塞异形销孔加工原理研究

利用超磁致伸缩材料的特性控制刀杆弯曲变形,提出了一种加工活塞异形销孔的新方法.通过理论分析导出了线圈控制电流与超磁致伸缩刀杆变形量之间关系的数学模型.在此基础上,进行了超磁致伸缩刀杆变形性能试验,获得了镗刀切削半径增量与线圈控制电流之间的关系曲线,验证了超磁致伸缩刀杆的可控性和稳定性.然后研制了活塞异形销孔加工控制系统,包括主控、位移检测、热变形补偿温度检测和恒流源驱动等功能模块.基于此原理开发的活塞异形销孔设备达到微米级加工精度.     

超磁致功能器件的应用现状和发展研究

介绍了超磁致伸缩材料的基本特性,综述了超磁致功能器件的种类和应用领域,论述了超磁致功能驱动器和传感器的工作原理和应用,并对超磁致伸缩功能器件的未来发展进行了研究.     

基于Preisach理论的GMA迟滞建模与参数辨识

针对一直动型磁致伸缩致动器（GMA）的非线性迟滞建立了数学模型,对限制三角形进行均匀离散网格划分,给出了非负约束最小二乘参数辨识模型,在一阶回转实验数据（FOD）的基础上,得到了GMA迟滞输出预测模型,并采用LabVIEW虚拟仪器平台进行了迟滞预测实验.为减小涡流对实验结果的影响采用了低频信号（1Hz）.实验结果表明,用非负约束最小二乘参数辨识算法得到的数值模型对GMA迟滞位移输出有较高的预测精度,预测误差小于6%.进一步的误差分析表明,经典Preisach模型同余性要求与GMM变化率依赖型迟滞之间的差异是预测误差产生的主要原因,必须通过模型的改进,放松其对系统同余性的要求才能够进一步提高经典Preisach模型的迟滞预测精度.