基于超磁致伸縮高精度高頻微小泵的研究.pdf

1、稀土超磁致伸縮材料（Giant Magnetostrictive Material，簡寫為GMM）是一種能高效地實現(xiàn)電（磁）-機械能轉(zhuǎn)換的新型材料，具有高轉(zhuǎn)換效率，快速響應，大輸出力等特點?，F(xiàn)如今利用新興功能材料開發(fā)研制的微型器件也層出不窮，在液壓傳動與控制領域的快速發(fā)展中，超磁致伸縮材料也擔當了重要的角色，利用其研制的超磁致伸縮微小泵也將具有廣闊的應用前景。
　　本文以GMM材料的優(yōu)點及其應用現(xiàn)狀為基礎，進行了基于超磁致伸縮轉(zhuǎn)換

2、器的高精度高頻微小泵的應用研究。針對GMM材料熱變形抑制以及微小泵油液泄漏等問題，探討了其轉(zhuǎn)換器的溫度補償裝置和微小泵泵腔密封性等結(jié)構(gòu)的設計方法，并設計出新型復合溫控裝置以及柔性鉸鏈薄膜輸出裝置。為了減小微小泵泄漏，論文提出了柔性鉸鏈薄膜輸出的新思路，并對大柔度高精度柔性鉸鏈薄膜進行了具體設計，設計出一種復合型柔性鉸鏈薄膜;同時為了匹配GMM棒的驅(qū)動頻率，對柔性鉸鏈薄膜進行模態(tài)分析得出其一階振型固有頻率在388Hz左右。論文對微小泵的發(fā)

3、熱機理進行了理論分析，并利用有限元分析軟件對無溫控和復合溫控下驅(qū)動器的溫度分布進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，在2h間歇性工作環(huán)境下，復合型溫控方法是很有效的，能保證GMM棒的溫度保持在44.5℃左右，而若不采取溫控措施的情況下，溫度會上升至75℃左右，有效地控制了GMM棒的溫度，使其同比下降了39％。論文以線性壓磁方程為基礎，建立了微小泵靜動態(tài)特性模型，利用AMESim軟件對系統(tǒng)進行仿真分析，分別探討了驅(qū)動頻率和驅(qū)動電流，對轉(zhuǎn)換器的輸出

4、位移、輸出力大小、微小泵泵壓和輸出流量的影響，仿真結(jié)果表明，在1.5A，300Hz的工況下，超磁致伸縮驅(qū)動器的階躍上升時間為0.292ms，穩(wěn)態(tài)輸出位移為95.15μm，輸出力達1427N，輸出流量為1.86L/min，從而證實了超磁致伸縮轉(zhuǎn)換器具有響應速度快、輸出位移大以及輸出力大等特性。
　　綜上所述，與傳統(tǒng)的微小泵相比，在柔性鉸鏈密封腔和復合溫控下的微小泵具有更高的精度，可用于超精密加工、航空航天和生物醫(yī)學等領域。為今后超磁