超磁致伸缩致动器动态特性分析与实验研究

基于超磁致伸缩材料磁滞非线性,结合其致动器结构,推导了致动器的动态应变模型.为了验证模型的准确性,进行了致动器动态特性测试,测试结果和理论仿真结果基本一致,为致动器的实际使用打下了基础.     

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。     

超磁致伸缩致动器结构设计与静态特性实验

对超磁致伸缩致动器的结构如驱动磁场、偏置磁场、预压结构、水冷机构等进行设计,利用致动器加工实物,完成致动器的静态特性实验,获得不同预压力和驱动磁场强度下的致动器输出位移曲线,并得到了最优参数。     

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。     

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.     

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。     

线性磁致伸缩作动器振动问题的数值分析

对Terfenol-D杆的周期振动问题进行了数值分析.采用有限元和传递矩阵相结合的数值方法,求解了Ter-fenol-D杆由交变电流激励引起的周期振动问题.基于磁致伸缩线性本构关系和Harmilton变分原理导出有限元方程,并且在传递矩阵的计算中应用了矩阵指数的Padé近似.计算结果表明位移响应是周期的,并与电流变化同步.还分析了材料的线性磁致伸缩系数及电流峰值和频率对输出位移的影响.所得数值结果与文献中的实验结果吻合较好,验证了该数值方法的正确性.     

磁致伸缩材料Terfenol-D非线性耦合有限元分析

为了研究巨磁致伸缩材料Terfenol-D的非线性耦合磁力特性及响应,提出一种增量显式有限元列式及其在通用有限元软件中的实现方法.该显式增量方法基于实验测得材料性质或非线性本构计算所得材料参数,通过分段插值函数描述磁致伸缩材料的材料参数随磁场和预应力的非线性变化关系,采用耦合方程的弱形式给出相应有限元列式及增量算法,并在通用有限元软件ABAQUS中执行数值算例.该方法通过显式插值避免大多数数值方法求解非线性方程组的迭代过程,只需要先进行稳定性验证来标定合适的增量步长即可保证结果的可靠性.数值分析结果表明,该方法具有较好的精度和稳定性,能够准确有效地模拟不同预应力水平和偏磁场强度下的磁致伸缩非线性耦合响应,同时能够反映预应力对最大磁致伸缩的影响,即“反转效应”.该方法对磁致伸缩器件的设计应用及力磁耦合非线性分析具有一定的理论和实际意义.     

超磁致伸缩致动器输出滞回特性的分析与实验研究

首先通过对超磁致伸缩致动器系统结构以及输出滞回特性的分析,指出优化致动器机械结构和电气参数配置是减小滞回的关键．进而对致动器系统3个可能的滞回特性影响因素：轭铁磁导率、弹簧刚度、磁场强度变化率进行分析与实验研究,探寻使致动器滞回特性减小的有效途径．     

超磁致伸缩作动器磁路优化设计

为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化.实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 k A/m增大到70.35 k A/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%.研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.     

稀土磁致伸缩材料Terfenol-D的变负载特性分析研究

关于稀土超磁载伸缩材料Terfeno1-D的磁致伸缩特性国内外已有大量报道，但大多数都是基于载荷(预紧力)在磁致伸缩过程中保持不变条件下的磁致伸缩特性研究．在这些研究的基础上分析了Terfenol-D材料在变负载时的磁致伸缩特性。介绍了变负载动态特性曲线的绘制方法并讨论了恒载与变载的特性曲线的特点与差异。对设计和研究磁致伸缩换能器的动态特性具有参考价值．     

海上风电低频变压器铁心损耗特性实验研究

为准确分析海上风电变压器在低频工作时不同温度下的磁特性和损耗特性,推导了不同温度和频率对变压器铁心硅钢片磁特性的影响,通过实验测得某海上风电低频变压器铁心硅钢片在不同温度、不同频率下的磁化曲线和损耗曲线,分析了低频低温工作状态对变压器运行的影响,利用有限元软件建立三维模型进行了仿真验证。然后,分析了温度为80℃时变压器分别工作在工频50 Hz和低频20 Hz状态下硅钢片的损耗曲线变化规律。最后,基于实验分析和仿真验证,得出了海上风电变压器在低频低温环境下工作损耗的一般变化规律,从而为降低变压器损耗及其设计提供了依据。     

The Experimental Study of Micro-Tool Servo with Electrostrictive Actuator

ＴｈｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｆＭｉｃｒｏ－ＴｏｏｌＳｅｒｖｏｗｉｔｈＥｌｅｃｔｒｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅＡｃｔｕａｔｏｒ￥（王晓慧）（袁哲俊）（张广玉）ＷＡＮＧＸｉａｏｈｕｉ；ＹＵＡＮＺｈｅｊｕｎ；ＺＨＡＮＧＧｕａｎｇｙｕ（Ａｎａｌｙｓｉｓ...     

智能变频电动执行器控制系统设计

针对传统电动执行器通过改变三相电机相序来改变其转向,通过减速齿轮来降低电机转速的方式已经不适应现代控制的问题,提出一种新的电动执行机构.该机构采用先进且成熟的计算机控制和变频调速技术,在其内部集成一台一体化变频器,实现与多种控制系统直接相连.该电动执行器可控制电机的转向,并能实现变速控制和对电机的最优控制.     

考虑负荷频率调节系数的低频减载方案研究

电力系统的严重事故会使电压和频率恶性下降,并可能导致系统崩溃.低频减载是电力系统防止频率过度下降、维持系统频率稳定的有效方法.针对现有UFLS(低频减载)装置在动作的过程中没有充分考虑KL(负荷频率调节系数)值的不同,提出了一种新的考虑KL的低频减载方案.该方案利用频率下降时,负荷自身吸收的功率也下降的特点,在基本级优先切除KL小的线路,以利于系统频率的快速恢复和系统稳定;在特殊级优先切除KL大的线路,可尽量减少负荷的损失.同时对方案的实现进行了详细的介绍及数字仿真,仿真结果验证了该方案的合理性.     

低频电压自动补偿的PWM变频调速系统

本文从脉宽调制变频技术的特点出发,阐述了主电路和控制电路均采用大、中规模集成电路实现的有低频电压自动补偿的PWM变频调速系统的构成和工作原理,并着重对M57904L驱动电路和低频电压自动补偿进行了分析与讨论。最后给出了实现数据和系统运行的各种波形。实践证明:这种系统结构简单、体积小、成本低、适应性强、运行可靠,易于在生产中推广使用。     

数字低频倍频器的设计与实现

在许多电子设计中,需要对一些低频信号进行跟踪及倍频。文章提出了一种全新的低频倍频器的设计方法,并对其原理及特性进行了阐述与分析。该倍频器具有跟踪、倍频及测频三种功能,它完全可由数字电路组成,易于FPGA的实现,而且可以根据设计人员的要求调节跟踪频率的范围,具有频率响应时间快、数字跟踪精度高等特点。