〈110〉取向Tb_(0．36)Dy_(0．64)(Fe_(0．85)Co_(0．15))_2合金的磁机械耦合系数

采用区熔定向凝固方法,制备出近似(110)取向Tb_(0 36)Dy_(0.64)(Fe_(0 85)Co_(0.15))_2合金棒.采用交流阻抗分析仪测定其在不同偏磁场和预压应力条件下的阻抗谐振频率,求出磁机械耦合系数(k_(33)).结果表明,在无预压应力状态,k_(33)随偏磁场的增大而增加,在50.9 kA/m达到峰值0.513;施加10MPa的轴向预压应力状态,k_(33)值降低,其原因是预压应力导致71°畴壁能增加,阻碍了磁矩在磁场中的运动,使得磁能与机械能之间的能量转换效率降低.

非晶态铁磁薄带的磁机械耦合

介绍了用于磁机械共振型传感器的主要功能元件——非晶态铁磁薄带的制备方法 ,从理论上分析了各因素对非晶态铁磁薄带的磁机械耦合系数的影响 ,并对其进行了测量。

超磁致伸缩致动器的磁-机械强耦合模型

稀土-铁超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料,其应用越来越受到人们的关注。为了有效地设计、开发超磁致伸缩材料的器件,必须建立材料器件的输入输出模型。利用能量变分原理,针对研制的超磁致伸缩致动器,建立了系统的磁-机械强耦合模型,并应用有限元法计算了致动器的输入电流与输出位移的关系曲线。计算值与实验值比较吻合,表明所建立的模型能够反映致动器的输入输出关系,模型对于设计超磁致伸缩器件、优化设计方案具有重要意义。

应用磁–机械耦合场频域解法的铁芯直流偏磁振动特性分析

为了探究直流偏磁下叠片铁芯的振动特性,首先采用一台基于激光多普勒效应的磁致伸缩测量系统对取向硅钢片在有、无直流偏磁条件下的磁致伸缩特性进行测量,分析直流偏磁对磁致伸缩的影响。其次对三柱叠片铁芯模型在直流偏磁工况下进行实验,用激光测振仪测量铁芯振动。最后建立磁–机械耦合场的频域数值模型,基于谐波平衡法对非线性磁场和位移进行求解,将测量结果和计算结果相比较,验证了所提数值模型及频域分解算法的有效性。计算结果表明直流偏磁不但加剧了变压器铁芯振动,还会影响其振动频率。

考虑磁致伸缩效应的永磁同步电机磁-机械耦合模型

在永磁同步电机振动噪声的计算过程中,需考虑磁致伸缩效应的影响。建立了考虑磁致伸缩效应的定子铁心磁-机耦合模型,解析计算了电磁力密度及磁致伸缩力密度。数值计算了定子振动位移、振动速度和声压分布。所得结果与定子铁心在电磁力单独作用下的振动噪声响应进行了对比。在考虑磁致伸缩效应时,定子齿径向力密度幅值比电磁力单独作用时增加了13.1%,定子铁心的变形量比电磁力单独作用时变形量增加了13.4%,声压级也明显增加。对比表明,磁致伸缩效应对于电机振动噪声有重要贡献。在低噪声永磁同步电机的研发设计阶段,不能忽略磁致伸缩效应的影响。

1-3型环氧基磁致伸缩复合材料性能

分析了Tefernol-D颗粒体积含量为53%的环氧基磁致伸缩复合材料的显微结构,测试了Terfenol-D/环氧树脂复合材料及相应Tefernol-D的动静态磁致伸缩性能及增量磁导率,通过阻抗频率谱分析计算得到了2种材料的弹性模量、磁机械耦合系数和截止频率等重要的性能参数。结果表明,由于树脂基体隔断了Terfenol-D颗粒间的导通,与Terfenol-D相比,Terfenol-D/环氧树脂复合材料的动静态磁致伸缩性能及磁导率、弹性模量、磁机械耦合系数均有不同程度的降低,但其许用频率却提高了2个数量级,因此更适用于高频超声领域。

Terfenol-D颗粒取向对树脂基磁致伸缩复合材料性能的影响

已有的研究表明,在树脂基磁致伸缩复合材料固化过程中,施加一定的磁场使Terfenol-D颗粒沿磁场方向取向排列可以形成伪1-3型复合结构,其静态磁致伸缩性能较颗粒随机取向的0-3型复合材料有一定程度的提高。本文旨在研究颗粒取向对磁致伸缩复合材料其它性能的影响。以Terfenol-D颗粒体积含量为50%的0-3型和1-3型环氧基磁致伸缩复合材料为研究对象,通过实验和计算对比两种材料的动静态磁致伸缩性能、增量磁导率、弹性模量、磁机械耦合系数。结果表明,颗粒取向不仅可以提高树脂基磁致伸缩复合材料的静态磁致伸缩性能和动态磁致伸缩性能,还能略微提高其弹性模量,但会适度降低其磁机械耦合系数。

超磁致伸缩材料性能测量实验

采用比较法和电桥法测量了Terfenol-D样品的磁致伸缩系数,并采用共振法测量了Terfenol-D样品的磁机械耦合系数.将超磁致伸缩材料特性测量实验引入本科实验教学,可以使学生在近代物理实验课程的学习中接触到材料科学研究前沿领域的技术与知识,有助于提高学生的创新意识和创新能力,激发学生的学习兴趣.

声磁防盗系统的识别原理及应用

介绍电子商品防盗系统(EAS)的特点,阐述声磁防盗系统的特性和组成。根据磁致伸缩效应的可逆性,结合铁镍合金的磁致伸缩和磁机械耦合系数,围绕产生共振的三要素:材料、结构和磁场,解析声磁系统的识别原理。指出声磁标签的共振信号是一种声磁复合信号,以及谐振曲线是卓越性能的基础。

超磁致伸缩微位移驱动器的研究

新型超磁致伸缩材料TbDyFe具有输出力大、位移分辨力高及位移范围大等特点 ,将其应用于微位移驱动器中 ,将极大提高驱动器的性能指标 ,从而推动超精加工技术的发展。文中介绍了应用超磁致伸缩材料研制的驱动器的结构及性能 ,并建立磁 机械耦合模型 ,以利于超磁致伸缩器件的研究及设计。

考虑磁致伸缩效应电力变压器振动噪声的研究

硅钢片磁致伸缩是电力变压器产生振动噪声的主要原因,本文利用能量变分原理,建立了考虑电力变压器铁心磁致伸缩效应的三维磁-机械强耦合数值模型,应用有限元计算了三相三柱干式变压器空载条件下的磁场分布和铁心振动位移;在此基础上分析了铁心周围的声场分布。为了验证模型,对变压器铁心的振动和噪声分别进行了实验研究。理论计算与测量结果的比较证实了该强耦合模型的正确性,为在设计阶段计算变压器振动噪声大小、分布和寻求新的降噪措施,提供了理论依据和计算方法。

考虑磁致伸缩效应永磁电机的振动噪声研究

硅钢片的磁致伸缩是永磁电机产生振动噪声的原因之一。本文基于压磁方程,建立了考虑磁致伸缩效应的磁-机械耦合模型,给出求解区域内的基本假设及相应的边界条件,以一台11k W永磁同步电机为例,应用有限元计算了在理想电流和实验电流供电下由电磁力和磁致伸缩效应两种振动源单独和共同作用时引起的振动;在此基础上分析了电机周围的声场分布。为了验证模型,对该永磁电机的振动和噪声分别进行了实验研究。理论计算与测量结果的比较验证了该耦合模型的正确性,为在设计阶段计算永磁电机振动噪声大小、分布和寻求新的降噪措施,提供了理论依据和计算方法。

材料的导磁性能对永磁机构动态特性的影响

为了提高永磁机构操作性能,研究材料的导磁性能对其动态特性的影响,笔者利用有限元法建立了永磁机构电、磁、机械耦合场数学模型,求解泊松方程、电压方程及运动方程来研究其操动过程。在求解中,分别计算并分析了静铁心采用硅钢片及电工纯铁时永磁机构各参量随时间变化的曲线,结果显示,采用硅钢片的永磁机构具有较好的速度特性及较小的能耗。研制并测试了静铁心采用硅钢片的永磁机构样机,给出了速度曲线及激磁电流波形。与仿真结果比较,表明所得结论准确可靠。

超磁致伸缩驱动器及有限元分析方法的研究

新型超磁致伸缩材料 Tb Dy Fe具有输出力大、位移分辨力高及位移范围大等特点 ,将其应用于微位移驱动器中 ,将极大的提高驱动器的性能指标 ,从而推动超精加工技术的发展。文中介绍了应用超磁致伸缩材料研制的驱动器的结构及性能 ,并利用有限元方法对建立磁 -机械耦合模型进行分析 ,以利于计算机的模拟仿真 ,对驱动器进行分析及设计。

磁致伸缩效应对感应电机振动影响的研究

硅钢片磁致伸缩效应是引起感应电机振动的原因之一。基于虚功原理和有限元法,建立了考虑磁致伸缩效应和磁各向异性的感应电机磁-机械耦合数值模型,根据所建立模型计算了电机空载运行时定子铁心变形、应力和振动加速度随时间的分布。为比较磁致伸缩效应与径向电磁激振力效应对电机振动的影响,分别计算了单独考虑磁致伸缩、单独考虑电磁力以及两者共同作用时的振动加速度,结果表明磁致伸缩效应对电机振动影响显著。为了验证模型,对感应电机振动进行了实验研究,发现同时考虑磁致伸缩效应和电磁力作用时的振动加速度理论计算值更贴近实验测量值,从而验证了模型的正确性,为在设计阶段计算感应电机振动大小及分布,为寻求新的减振措施提供了理论依据和计算方法。

基于磁致伸缩效应的三相五柱变压器振动特性仿真与实验研究

为深入研究三相五柱变压器在直流偏磁条件下的振动特性,首先基于激光多普勒效应,对取向硅钢片磁-弹耦合特性进行测量,获得磁致伸缩曲线。其次提出适用于大型三相电力变压器的直流偏磁实验方案,将两台变压器相并联,并在中性点引入直流激励,测量变压器励磁和振动特性。基于磁-机械场的耦合理论进行有限元仿真,得到三相变压器铁心磁场和振动位移分布规律,实验结果与仿真结果对比一致。基于计算结果,分析了直流偏磁对变压器铁心振动的影响规律。

非晶合金卷绕定子铁心振动噪声的研究

建立考虑磁致伸缩效应的非晶合金卷绕定子铁心的磁-机械耦合数学模型。采用非晶合金定子铁心模态实验对卷绕结构铁心弹性模量进行修正的方法,研究非晶合金定子铁心卷绕结构对振动的影响。应用三维有限元法计算定子铁心的磁场分布、形变和振动加速度;并在此基础上分析定子铁心周围声场分布。提出非晶合金卷绕定子铁心振动噪声测试方法,通过实验验证计算方法的有效性。同时完成了不同供电频率下不同磁通密度时定子铁心振动噪声的测试,总结定子铁心振动和噪声的影响规律。得出定子铁心振动加速度随磁通密度平方呈正比和定子铁心噪声随磁通密度呈对数函数规律变化的结论,确定了曲线拟合公式和系数。

铁镓合金阻抗频率特性测量与分析

通过测量铁镓合金在不同磁场下的阻抗频率特性,确定铁镓合金的柔顺系数S33和磁机械耦合系数K33,为铁镓合金在致动器和换能器等系统中的应用提供设计参考。分别测量棒状样品和片状样品在不同磁场下的阻抗频率特性,确定共振频率和反共振频率,计算S33和K33,并将片状样品与棒状样品特性参数进行对比分析。结果表明,片状和棒状样品的S33和K33随磁场的增加先增大后减小,在同一磁场下片状样品的柔顺系数小于棒状样品,片状样品的磁机械耦合系数大于棒状样品。

非晶合金电机振动噪声影响因素的研究

磁致伸缩和叠压影响是引起非晶合金变压器振动噪声的主要原因,而在硅钢片电机的振动噪声计算中这两种因素经常被忽略。为此本文对非晶合金电机振动噪声影响因素进行了深入研究。首先,基于压磁方程建立了磁—机械耦合数学模型。以一台2.1k W非晶合金永磁电机为例,考虑磁致伸缩和叠压影响,应用二维有限元计算了该电机在不同供电条件下的磁场分布、形变和振动加速度。在此基础上分析了定子铁心周围声场分布,通过实验验证了计算方法的有效性。之后,通过电磁力、磁致伸缩和叠压三种影响因素对硅钢片电机和非晶合金电机振动噪声影响的研究发现:磁致伸缩对硅钢片电机的振动噪声影响较小;磁致伸缩和叠压影响对非晶合金电机振动噪声影响较大,在计算非晶合金电机振动噪声时磁致伸缩和叠压影响不能被忽略。

谐波激励下变压器振动特性分析

随着特高压直流输电以及晶闸管整流设备的全面发展,电力系统谐波出现并流入变电站,使变电站中电力变压器出现非正常工作状态,影响其稳定运行.谐波注入使变压器铁心硅钢片的磁特性包括磁化特性和磁致伸缩特性畸变,由于变压器铁心振动主要来源于交变磁场下硅钢片的磁致伸缩,因此谐波下磁致伸缩特性畸变会直接导致变压器振动特性异常.然而,对于这种谐波激励下变压器的异常振动特性,目前未见相关报道.本文在考虑磁致伸缩效应和麦克斯韦电磁应力的基础上,研究谐波入侵对变压器振动特性的影响.首先对叠加不同3次谐波磁场下取向硅钢片样片的磁化特性以及磁致伸缩特性进行测试;然后,根据测试数据建立单相变压器三维磁-机械耦合数值模型并进行空载下变压器振动仿真;根据仿真结果,分析谐波对变压器铁心应力分布、振动加速度及其频谱的影响,为分析变压器在谐波工况下振动特性奠定理论基础.