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稀土超磁致伸缩换能器的实验研究

超磁致伸缩材料静态特性实验超磁致伸缩材料静态试验的目的是研究超磁致伸缩材料在平稳磁场下的力学特性 ,测定最大磁致伸缩值λ随预压力的变化关系 ,寻找最佳预压力值 ,为超磁致伸缩材料的动态实验作基础。为了减少高频涡流的影响 ,先将超磁致伸缩棒料切割成小单元 ,再沿轴向切割成薄片 ,最后嵌入钕铁硼永磁材料粘结成组合棒料 ,如图 1所示。这种组合棒料在实际应用中不再需要提供偏磁场的永磁体或线圈。实验用的超磁致伸缩棒的直径 2 0 ,长度 2 0 0 m m.在超磁致伸缩材料静态实验中 ,测量了试件在 12 .5 MPa和 17.5MPa预应力下的力 -位移关系。实验数据拟和曲线如图 2所示。从图中可以得到以下几点结论 :磁致伸缩力 F与伸长量ΔL之间存在着明显的滞回关系。当预压应力较小时 ,最大伸长量 Δ L 随着预压应力的增大而增加 ;当预压应力达到某一值后 ,最大伸长量 ΔL 随着预压应力的增大反而减少 ,存在最佳预压应力使最大伸...  (本文共4页) 阅读全文>>

河北工业大学
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稀土-铁材料磁致伸缩换能器的结构设计与特性分析

稀土-铁磁致伸缩材料,又称超磁致伸缩材料,以其应变大、能量高、响应快等优点在各个行业都有着良好的应用前景。利用稀土-铁材料制成的换能器能将材料的电磁能转换成机械能进行输出,具有结构紧凑、能量密度高、输出功率大、可靠性高等优点,现已经在军事、国防、电子、机械和精密加工等领域得到了广泛的应用。稀土超磁致伸缩换能器有诸多优点,但与此同时,它在结构、制作工艺等方面也存在很多的问题,这些问题都在一定程度上制约了它的应用和推广。因此,对新型的超磁致伸缩换能器结构进行研究,完善材料的属性,减少换能器损耗是本文研究的主要目的。设计了一种双棒型结构的超磁致伸缩换能器。在研究稀土-铁磁致伸缩材料的工作特性和分析超磁致伸缩换能器工作原理的基础上,导出了换能器磁机械耦合系数的表达式;对双棒型超磁致伸缩换能器中伸缩棒的尺寸、工作参数、磁路和预应力等进行了设计。对超磁致伸缩换能器进行了有限元仿真与磁场分析。根据偏置磁场施加方式的不同,选取了四种典型的换能器...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

《声学学报》2001年04期
声学学报

低频大功率稀土磁致伸缩弯张换能器的有限元设计理论及实验研究: Ⅱ.实验部分

引言 常用的各种声学技能器的材料是压电陶瓷和镍、镍钻合金等铁氧体.近年来新发现的稀土铁合金材料他称为Terfenol棒),与前两种材料相比,具有特大的授致伸缩应变、特高的储能密度、声速小和工作电压低等特性,被人们普遍认为是研制低频大功率水声换能器的最佳材料,、有关这方面的研究工作正在美国。日本和英国等国中进行【q.我国起步较晚,但这几年来进展颇为迅速. 文献2中对Vll型弯张换能器的弯张壳体及该种类型的稀土磁致伸缩技能器的振动特性作了计算,指出在多种模态中存在一呼吸模态,换能器若是工作在这一呼吸模式上,将能获得较大的体积速度及较高的声源级。本文依照文献2的设计数据,研制了一换能器,换能器的结构如文献2中图1所示. 本文中,对研制出的换能器弯张壳体及换能器的振动模态进行了测试,与理论计算相符;对换能器的声学性能作了测试,结果表明它可作为一较理想的大功率低频、宽带发射换能器。如何提高它的声转换效率,是以后研究的关键问题。1弯张壳体及...  (本文共4页) 阅读全文>>

《声学学报》2000年06期
声学学报

低频大功率稀土磁致伸缩弯张换能器的有限元设计理论及实验研究:Ⅰ.理论部分

引言近年来,随着Tb-Dy-Fe超磁致伸缩材料的发现,稀土磁致伸缩换能器的研究成为主动声呐发射换能器领域内的热点课题之一I‘,‘]。为了分析清楚换能器的振动特性及其谐振时的有关性能参数,必须借助于有限元方法。由于磁致伸缩换能器属于磁一力效应换能型,多年来,未见到对该种类型换能器系统性的有限元分析理论的文献发表本文结合压磁方程,首次分析了一般孩致伸缩换能器各组件有限单元中的能量关系,由此导出了磁致伸缩换能器有限元设计的一般动力学方程,计算了Vll型弯张换能器壳体及用稀土材料作为驱动元件的该弯张换能器的振动模态,并结合我们的课题,研制了一低频大功率Vll型稀土弯张磁致伸缩换能器,对其振动特性及实际性能作了理论分析和实验测试。本文研制的弯张换能器的结构如图1(a)所示。图1(b)是不加上下盖板时,换能器进行有限元剖分单元的Xy平面结构示意图。图中壳体平台和壳体共同组成一个整体,称为弯张壳体。弯张壳体的最大几何尺寸为280X12OX16...  (本文共7页) 阅读全文>>

河北工业大学
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超磁致伸缩换能器的谐振频率计算与结构设计

稀土超磁致伸缩材料(Terfenol-D)在材料特性上具有较大的应变量、抗压力大、可靠性高等十分巨大的优点,因此它在水声声纳,电声换能器技术、海洋探测与开发技术、微位移驱动、减振与防振、机器人等众多领域均有广泛的应用。本文从计算超磁致伸缩换能器的谐振频率、超磁致伸缩换能器的结构优化设计与磁-机械仿真分析三方面入手,通过实验研究验证了理论和有限元仿真的正确性,对换能器进行了深入的研究分析。本课题首先介绍了磁致伸缩现象及机理,综述超磁致伸缩材料的主要特性、发展历史与研究现状,介绍了国内外超磁致伸缩换能器研究概况及存在的问题,在此基础上陈述了本课题的选题意义并给出了研究内容。其次,系统的阐述了换能器的工作原理以及设计方法。依据Terfenol-D棒的工作特性,用等效电路法和动力学法对超磁致伸缩换能器做了谐振频率的理论计算,进行了电路的阻抗匹配和串并联调谐,结合指标要求对超磁致伸缩换能器进行了初步的结构设计,其中包括Terfenol-D...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>

《东北大学学报》2002年04期
东北大学学报

超磁致伸缩换能器的非线性特性

超磁致伸缩材料是一种新型功能材料 ,具有比压电材料高数十至数百倍的磁致伸缩应变值 ,并且有输出功率大、微秒量级响应速度、工作宽频带等优异特性 ,在许多领域都有重要应用[1~ 6] ,尤其是在微位移应用领域更显示出其独特的优越性·超磁致伸缩换能器电磁 机械耦合过程 ,从工程应用角度 ,可以用一种相对简单的数学模型来等效模拟该磁 机耦合动态过程[7~9] ·本文以试验数据为基础[[1 0 ] ,对动态磁致伸缩过程进行分析 ,利用多尺度法 ,求解了碟簧非线性变刚度的动力学响应 ,并分析了换能器的混沌运动·1 超磁致伸缩换能器动力学特性超磁致伸缩换能器的结构示意图如图 1所示·图 1 磁致伸缩换能器简图Fig .1 Sketchofmagneto strictiontransducer1—顶杆 ;2—碟簧 ;3—磁致伸缩棒 ;4—励磁线圈 ;5—永磁铁 ;6—外壳·超磁致伸缩棒在电磁场作用下产生形变 ,带动顶杆运动·在一定的预压应力...  (本文共4页) 阅读全文>>

《包钢科技》2008年S1期
包钢科技

超磁致伸缩换能器的实验研究

稀土研究院开发的超磁致伸缩材料换能器是一种新型的稀土材料换能器,具有磁致伸缩应变大、响应速度快、能量密度高、输出力大等显著特点,它以其优异的性能和良好的应用前景而得到了世界各国研究者们的普遍关注,其相应的理论和应用研究正广泛进行,而该器件通过实验得到的各种特性也为其各项应用开发提供了修正数据。1实验系统的建立整个实验系统主要由以下实验设备组成:1.1光纤位移传感器实验中所使用的位移传感器为KD-300光纤传感器,该传感器主要用于高精度非接触式位移和振动量的检测。在测量高响应频率、低振幅的较小距离量时,设置探针间距工作在仪器的“前斜坡”,此时传感器的标定系数为0·019μm/mV。该仪器的最小测量分辨率可达到0.05μm(静态)及0.2μm(动态),最大测量范围为-500~+500μm[1]。1.2示波器实验用的示波器型号为YB4325,由江苏绿杨电子仪器有限公司制造出产。可以在两个通道同时显示不同的波形,还可以分别显示两个波形的...  (本文共4页) 阅读全文>>