磁致伸縮換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和磁場(chǎng)分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、磁致伸縮換能器是利用磁致伸縮材料在外加磁場(chǎng)作用下發(fā)生形變這一特性，實(shí)現(xiàn)電磁能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的一種裝置。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，在超精密加工、精密定位、機(jī)器人以及微型機(jī)電系統(tǒng)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。因此使對(duì)磁致伸縮換能器進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，具有非常重要的意義。鐵鎵合金是繼Terfenol-D后，近年來(lái)出現(xiàn)的新型磁致伸縮材料，具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文的主要工作是測(cè)試鐵鎵合金的磁特性、設(shè)計(jì)鐵鎵合金磁致伸縮換能器的結(jié)構(gòu)和分析

2、磁致伸縮換能器的磁場(chǎng)。
　　本文利用多參數(shù)磁測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試鐵鎵合金的磁特性，對(duì)實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的λ-H曲線和M-H曲線進(jìn)行分析，得出在磁場(chǎng)強(qiáng)度為±2.7kA/m的范圍內(nèi)，鐵鎵合金的應(yīng)變和磁場(chǎng)強(qiáng)度具有較好的線性關(guān)系，并從理論上分析了在外加磁場(chǎng)和外加應(yīng)力的作用下影響鐵鎵合金磁特性的因素。
　　對(duì)窗式結(jié)構(gòu)換能器和單棒磁致伸縮換能器的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。包括變幅桿的設(shè)計(jì)、磁軛的設(shè)計(jì)、偏置磁場(chǎng)的設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)線圈的設(shè)計(jì)。為了盡量減小漏磁，在棒和激勵(lì)

3、線圈外部設(shè)計(jì)了磁軛，從而構(gòu)成了閉合磁路。優(yōu)化了驅(qū)動(dòng)線圈，最終確定線圈匝數(shù)為45匝，漆包線線徑為1.02mm，進(jìn)而得到較優(yōu)的磁場(chǎng)強(qiáng)度和電磁轉(zhuǎn)換效率。
　　利用有限元軟件對(duì)設(shè)計(jì)的窗式結(jié)構(gòu)換能器和單棒磁致伸縮換能器的磁路和磁場(chǎng)進(jìn)行分析。將這兩種結(jié)構(gòu)換能器的磁力線分布、磁場(chǎng)分布和沿棒軸向磁場(chǎng)分布進(jìn)行對(duì)比，分析得出：窗式結(jié)構(gòu)換能器棒上的磁力線分布集中，漏磁較少，能滿足換能器對(duì)磁場(chǎng)的要求。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了換能器磁致伸縮棒上的磁場(chǎng)分布，結(jié)果證明設(shè)計(jì)的