超磁致伸缩伺服阀用电-机转换器传热及热误差分析

提出了一种超磁致伸缩伺服阀用超磁致伸缩电-机转换器的结构并阐述了其工作原理,此电-机转换器采用了油液冷却和反向补偿法来抑制因热产生的位移输出。为分析温升对超磁致伸缩电-机转换器控制精度的影响,基于导热和对流传热理论建立了其传热模型,给出了稳态时超磁致伸缩棒上的温度和热补偿装置上的温度,分析了冷却油液流速对稳态温度的影响,并采用温度场数值模拟的方法对仿真结果进行了验证。分析结果表明,当控制电流为额定值1 A时,若超磁致伸缩棒和控制线圈间油液速度大于0.1 m/s,热补偿装置和超磁致伸缩棒的温度在20.3℃附近且温差在0.2℃以下。由超磁致伸缩棒和热补偿装置上的温度,进一步推导出了超磁致伸缩电-机转换器因热而产生的误差位移。通过仿真分析得出,在超磁致伸缩棒和控制线圈间油液速度等于0.1 m/s时,棒和外壳温度接近且温升不大,热误差位移不大于0.1μm。

超磁致伸缩电—机转换器位移感知模型及滞环分析

超磁致伸缩电—机转换器响应快、可靠性高,但动态驱动时,因受磁滞、涡流等因素影响,输出位移的滞环较大。需要以准确的数学模型为基础,通过控制算法来补偿滞环,或通过优化其结构参数来降低滞环。通过实时测量超磁致伸缩棒上所绕线圈两端的感应电压和推导此感应电压与超磁致伸缩电—机转换器输出位移的关系,建立实时反映超磁致伸缩棒磁化状态的超磁致伸缩电—机转换器动态位移感知模型,并进一步推导出了超磁致伸缩电—机转换器输出位移的滞环与其结构参数的关系。通过与试验结果对比,当驱动频率小于300 Hz时,由所建模型计算出的位移峰—峰值的相对误差小于5.8%;通过仿真研究超磁致伸缩电—机转换器结构参数对输出位移滞环的影响,得出增加预压弹簧的刚度,可以降低动态驱动时的滞环。

基于电/磁转换的海洋电场检测方法

传统的直接电测量方法受1/f噪声限制,在低频处信号与噪声发生混叠,难以实现高水平低噪声测量。该文提出一种基于电/磁转换的海洋电场低噪声检测方法,将电信号转化为磁信号,通过微机械的方法将磁信号调制到高频,有效避开低频1/f噪声影响。设计一种实现电/磁转换功能的微机械结构,利用TMR电阻构成惠斯通电桥测量磁信号,实现海洋电场的高水平低噪声检测。仿真与实验结果在1 Hz处噪声分别达到1.16 nV/(Hz)^(1/2)和1.41 nV/(Hz)^(1/2),优于传统电测量方案的噪声水平,验证该方法的有效性。

超磁致伸缩电-机转换器的驱动磁路设计

在介绍了超磁致伸缩电-机转换器(Giant Magnetostrictive Actuator,简称GMA)的基本结构和工作原理的基础上,分析了磁场特性对转换器性能的影响。利用相关电磁学和磁路设计的基本理论,采用双线圈式驱动形式,对转换器的磁路进行设计和分析,给出了驱动线圈和偏置线圈结构参数的计算方法。为优化超磁致伸缩电-机转换器的磁路结构提供了理论依据。

铁电-铁磁复合材料的研究现状及发展趋势

铁电-铁磁复合材料是一种由铁电相和铁磁相复合而成,具有磁电转换功能的新材料,它具有广阔的应用前景。系统地介绍了铁电-铁磁复合材料的原理、性质及研究进展,最后对存在的问题及发展趋势作了分析。

Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D层状磁电复合材料的磁电效应分析

从压电效应和压磁效应本构方程出发,建立了层状磁电复合材料的1-3模型,结合材料机械运动学方程和电路状态方程,推导出层状磁电复合材料的磁-机-电等效电路,并全面分析磁电转换效应。既而提出新型层状磁电复合材料Terfenol-D/PMNT/Terfenol-D,以提出的1-3模型为例,对此材料的磁电响应进行数值计算,用Matlab仿真得出计算结果,从而得出该结构的层状磁电复合材料的磁电转换系数要高于市场上广泛使用的Terfenol-D/PZT/Terfenol-D复合材料的磁电转换系数,为新型磁电材料的制备提供理论依据。

机载燃油流量电磁转动测量方法研究

为提升军用航空飞机中燃油流量传感器的工作性能,以输出电压信号幅值和电压曲线平滑度为评判标准,结合理论与仿真工具研究最优的传感器设计方案。从麦克斯韦方程组出发,根据永磁铁静磁理论和法拉第电磁感应定律,阐述传感器的实现原理并初步得到各参数值与评判标准的对应关系。再以理论指导仿真,使用有限元工具对不同参数条件下线圈输出电压曲线的特征进行仿真分析,得到结论如下:对于同为10组的磁铁和线圈组合,减小磁铁与线圈距离、增大磁铁剩磁强度、加快叶轮转速均可使感应电压急剧增强,而铁芯相对磁导率的变化在超过一定范围后对电压的影响逐渐减小。最后由仿真与实验对比其他的磁铁与线圈组合方式可知,设计传感器时最优方案为线圈与磁铁组数相同且应适当减少。研究结果对于提升机载燃油流量传感器的测量精度和测量可靠性具有一定的指导意义。

巨磁电阻效应应用实验设计及实现

设计了用手动和自动方式测量巨磁电阻效应及应用实验,完善实验内容和测量手段,加深了学生对巨磁电阻原理及应用认识,培养了学生多种分析问题和处理问题的能力。

关于巨磁电阻效应的若干讨论

巨磁电阻效应是21世纪应用于小型大容量硬盘读取的一项关键技术。巨磁电阻的发现大幅度减少了存储单字节数据所需的磁性材料，提高了磁盘的存储能力，使得其成为电脑、数码相机、MP3播放器的标准技术。本文将从巨磁电阻效应的实验特性出发，分析和讨论巨磁电阻传感器的特性应用原理，为巨磁电阻的工程应用提供实验依据。

基于双能源循环系统的发电地砖

文章利用UG NX12.0对磁电转换机械结构建模拟仿真,参照太阳能直流发电并网技术,组建双能源循环发电系统。主要以高效环保发电为研究方向,通过飞轮、升降装置、复位弹簧等结合能源循环发电系统,实现动能→电能→可见光→电能的二次循环过程,从而解决能源紧缺,紧急用电等问题。

半导体磁敏二极管及其应用

磁敏晶体管是继霍尔元件之后发展起来的一种新型磁电转换器件,它具有磁灵敏度高、响应快、无触点、输出功率大等特点,因此在电磁测量、工业控制及检测技术方面得到广泛应用。

怎样选用元器件讲座(十八)——磁敏三极管

磁敏三极管,是在磁敏二极管的基础上设计的一种磁电转换器件。由于采用的是硅材料,因而其稳定性比较高,温漂系数比较小。磁敏三极管属双极型晶体管结构,它具有正、反向磁灵敏度极性和有确定的磁敏感面。典型的磁敏三极管有3CCM。图1(a)是3CCM的正视图,图1(b)是侧视图。

霍尔传感器在家庭电子中的应用

霍尔传感器是把磁场能量转化为电压量的一种磁电转换器件。它具有无触点、无磨擦、寿命长、不怕油污及粉尘、耐振、抗干扰、防爆等优点。它在工业控制及家庭电子中有着广泛的用途。它的设计原理是基于霍尔效应。

采用磁电换能器的振动能量采集器

采用磁致伸缩/压电层合磁电换能器设计了一个振动能量采集器,该能量采集器采用悬臂梁作为振动敏感机构,并用四个NdFeB磁铁组成磁路放在悬臂梁末端.该磁路在空气隙中产生梯度较大的非均匀磁场,使得磁电换能器在较小的振动下感应到较大的磁场变化量,输出较高的功率.利用等效磁荷理论,分析了空气隙磁场分布以及振动时磁路受到的磁力,并用林斯泰特-庞加莱法研究了能量采集器的非线性振动特性,同时将能量采集器的振动方程和换能器的磁电特性结合,分析了能量采集器谐振时的机-磁-电转换特性.通过实验表明:理论与实验符合得较好,且在加速度A=0·5g,频率f=33Hz的条件下,能量采集器获得了112·4μW的功率.

振动驱动微能源技术研究进展

首先介绍了微能源的几种类型,比较了不同类型微能源的优缺点。振动式微能源具有体积小、重量轻、能量密度高、寿命长、无污染和对环境适应性强等优点,详细描述了静电转换型、电磁转换型和压电转换型三种振动驱动微能源技术的原理和特点。系统综述了三种振动驱动微能源技术的国内外研究现状,包括微能源的结构和采集、存储电路。分析了其存在的技术和应用瓶颈问题,例如微能源使用的材料和结构不完善、转换效率较低、微加工和微装配技术不成熟、难以应用于实际环境、振动环境对其寿命的影响等问题,并且展望了微能源未来的发展趋势。

扩散阻挡法制备铁酸钴/锆钛酸铅0-3复合材料及性能研究

通过溶胶-凝胶工艺在铁酸钴(CoFe2O4,CFO)陶瓷粉体表面包覆二氧化锆,形成核壳结构。以钨酸锂Li2WO3作为铁电相锆钛酸铅镧(PLZT)的烧结助剂以降低烧结温度。将两种粉体混匀,经成型和共烧工艺制备了xCFO/(1-x)PLZT 0-3复合多铁性陶瓷(质量分数x为0.1、0.2、0.3、0.4)。研究了铁磁相含量、陶瓷的晶相结构、微观形貌以及烧结工艺条件对陶瓷介电、压电、铁电性能的影响。X射线衍射分析表明,复合多铁性陶瓷样品保持了较纯净的钙钛矿(PLZT)和尖晶石(CoFe2O4)结构。扫描电镜形貌分析和能谱分析显示复合材料的两相分布均匀,氧化锆成功包覆在铁磁相CoFeO4颗粒表面,且二氧化锆大大减少了高温下铁、钴离子的扩散。当磁场频率为10kHz时,1100℃烧结的CFO/PLZT复合陶瓷(x=0.2)的磁电转换系数约为3.53×106mV/(T.cm)。

振动能量收集技术的研究现状与展望

气候变暖、海平面上升、冰川消融等自然环境变化对人类社会的发展构成巨大挑战,迫使人们加速绿色能源技术的开发。微纳米技术、机械与材料工程的迅速发展使得振动能量的收集与应用成为可能,其主要部分为通过电磁转换、静电转换、压电转换、磁致伸缩转换、磁电转换、摩擦纳米发电以及它们的复合形式将振动能量转化为电能。其中摩擦纳米发电是最新的研究热点之一。本文回顾了振动能量收集技术原理、材料、结构等方面的研究现状,重点综述了国内外学者的主要研究成果,详细阐述了多种收集方式的原理、特点和电学输出性能,总结了目前该技术存在的关乎耦合性能、频带、收集效率、集成性和寿命等有待进一步解决的关键问题,并由此展望振动能量收集技术的研究发展趋势,希望为集能设计研究领域的工作者提供有价值的参考。

FeCuNbSiB对FeNi/PZT复合结构磁电效应的影响

构造了FeCuNbSiB/FeNi/PZT磁电复合结构并与FeNi/PZT复合结构进行了对比研究.分析了高磁导率材料FeCuNbSiB对FeNi磁场的影响机理,研究了FeCuNbSiB/FeNi/PZT三相复合结构的磁电效应.实验表明,在FeNi/PZT两相层合结构中黏接FeCuNbSiB层后:1)最优偏置磁场从200Oe降低到55Oe,最大谐振磁电电压系数从1.59V/Oe增大到2.77V/Oe;2)在低偏置磁场中,层合结构磁电电压转换系数提高了1.7—7.8倍;3)层合结构的磁电电压对静态磁场的灵敏度从19.1mV/Oe增大到158.6mV/Oe.三相复合结构磁电效应的这些变化均来自于层合结构端面磁化状态的改变———高磁导率材料相的加入使复合结构的磁化增强.

浅析霍尔车速传感器可靠性的应用(1)

霍尔车速传感器是目前汽摩行业广泛应用的车辆测速传感器之一,尤其在摩托车和全地形车行业。但在实际应用中,由于传感器和测速部件的不合理设置,导致出现较多的信号失真,致使计数脉冲误判较多,影响了霍尔传感器优越性能发挥。本文根据实际工作中的经验对这些设计可靠性做了简单分析。

一种新型微型液体涡轮流量计的研制

新型微型涡轮流量计是一种容积式与速度式计量原理相结合的产品，该文介绍了一种新型微型液体涡轮流量计的计量原理、基本结构，并通过运动分析，阐述了该结构涡轮流量计的性能特点，通过与传统涡轮流量计的比对，证明了此结构在小口径低流量计量方面具有计量精度更准确、适应范围广、稳定可靠等特点。