磁致伸縮換能器的結構設計和磁場分析及實驗研究.pdf

1、磁致伸縮換能器是利用磁致伸縮材料在外加磁場作用下發(fā)生形變這一特性，實現(xiàn)電磁能向機械能轉換的一種裝置。它具有結構緊湊、能量密度高、響應速度快的特點，在超精密加工、精密定位、機器人以及微型機電系統(tǒng)等領域有著廣闊的應用前景。因此使對磁致伸縮換能器進行研究和設計，具有非常重要的意義。鐵鎵合金是繼Terfenol-D后，近年來出現(xiàn)的新型磁致伸縮材料，具有廣泛的應用前景。本論文的主要工作是測試鐵鎵合金的磁特性、設計鐵鎵合金磁致伸縮換能器的結構和分析

2、磁致伸縮換能器的磁場。
　　本文利用多參數(shù)磁測量系統(tǒng)測試鐵鎵合金的磁特性，對實驗所測得的λ-H曲線和M-H曲線進行分析，得出在磁場強度為±2.7kA/m的范圍內，鐵鎵合金的應變和磁場強度具有較好的線性關系，并從理論上分析了在外加磁場和外加應力的作用下影響鐵鎵合金磁特性的因素。
　　對窗式結構換能器和單棒磁致伸縮換能器的基本結構進行設計。包括變幅桿的設計、磁軛的設計、偏置磁場的設計和驅動線圈的設計。為了盡量減小漏磁，在棒和激勵

3、線圈外部設計了磁軛，從而構成了閉合磁路。優(yōu)化了驅動線圈，最終確定線圈匝數(shù)為45匝，漆包線線徑為1.02mm，進而得到較優(yōu)的磁場強度和電磁轉換效率。
　　利用有限元軟件對設計的窗式結構換能器和單棒磁致伸縮換能器的磁路和磁場進行分析。將這兩種結構換能器的磁力線分布、磁場分布和沿棒軸向磁場分布進行對比，分析得出：窗式結構換能器棒上的磁力線分布集中，漏磁較少，能滿足換能器對磁場的要求。實驗測量了換能器磁致伸縮棒上的磁場分布，結果證明設計的