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。

超磁致伸缩电─机械转换器热变形补偿试验研究

介绍了为克服超磁致伸缩电─机械转换器热形变输出而研制的可微调的热变形补偿机构的结构、理论分析和试验结果。结果表明，提出的补偿机构能有效地补偿GMM棒的热变形，提高了GMA的位移输出特性。

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—机械转换器模型分析

讨论超磁致伸缩电—机械转换器集中参数机电模型及滞回特性模型建模方法。建立的超磁致伸缩电 -机械转换器集中参数模型在中低频段能反映其动态行为 ,滞回特性模型能有效描述电—机械转换器的电流—位移滞回关系。仿真结果与实验特性能很好地吻合 ,表明提出的 2种模型是有效的。

超磁致伸缩电—机械转换器设计及其滞回特性分析

本文介绍采用国产超磁致伸缩材料研制结果的电—机械转换器结构、工作原理、设计方法及其输入—输出特性实验结果，着重分析了转换器输入—输出滞回特性的描述方法，给出了仿真结果。

超磁致伸缩电-机转换器的数学模型及其应用

超磁致伸缩电-机转换器具有许多优点,并在机电领域显示出良好的应用前景。众多学者建立了大量的磁致伸缩模型,但这些模型种类繁杂,每种模型仅适合特定场合,急需对这些模型进行梳理。文中对超磁致伸缩电-机转换器的典型模型进行分析,比较了这些模型的预测效果与实测结果,最后给出这些模型在超磁致伸缩电-机转换器中的适用场合,为超磁致伸缩电-机转换器的优化设计、整体性能预估、控制及使用提供参考。

超磁致伸缩电—机械转换器研制及其电磁场的有限差分法研究

利用有限差分法求解GMA二维电磁场问题,在超磁致伸缩电—机械转换器结构研制的基础上,结合有限差分法计算原理及应用问题对GMA的电磁场进行数值计算。研究结果表明:用有限差分法进行GMA的磁场分析可以获得较精确的磁场分布,为GMA的结构优化和理论分析奠定基础。

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。

稀土超磁致伸缩致动器的电-机转换关系

作出了磁致伸缩驱动液压元件的物理模型 ,据此模型计算了电 -机转换关系。计算结果表明 ,工作在谐振频率附近时 ,负载刚度对位移的影响不容忽视。设计中应考虑一个较磁致伸缩棒刚度大得多的负载刚度 ,才能获得高精度的位移控制。所给物理模型是具有代表性的负载形式。同时作出了模型参数计算的等效回路图 ,将复杂机械机构计算简化为电回路计算。

电液伺服阀用超磁致伸缩转换器的建模与动态仿真研究

介绍电液伺服阀用超磁致伸缩转换器(GMA)的结构和工作原理;在建立转换器数学模型的基础上,构建转换器的AMESim仿真模型,分析阻尼系数、等效质量、驱动频率和GMM棒刚度系数等不同参数对转换器动态特性和输出位移的影响。仿真结果表明:增大阻尼系数,减小等效质量,可以提高转换器的动态特性;减小驱动频率和GMM棒刚度系数,可以增加转换器的输出位移。仿真结果为电液伺服阀用超磁致伸缩转换器的结构参数优化提供了理论依据。

稀土超磁致伸缩转换器的动态特性仿真研究

超磁致伸缩材料(GMM)是一种新型的功能材料,具有应变大,响应速度快,能量传输密度高和输出力大等特点。本文阐述了利用国产超磁致伸缩材料研制的电—机械转换器结构,工作原理,建立了其动态特性模型,利用MATLAB中的SIMULINK构建了仿真模型并对其动态特性进行了仿真研究。仿真结果与实验结论虽有差异但基本吻合。

基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性

介绍了超磁致伸缩材料的性能特点和利用国产超磁致伸缩材料研制的电-机械转换器,及喷嘴挡板阀的结构组成和工作原理,建立了数学模型。构建了基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力测试系统,试验研究超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀的控制压力特性,得出了最佳控制压力时不同参数间的匹配关系。结果表明,基于超磁致伸缩转换器喷嘴挡板阀,具有较宽的控制压力特性,良好的线性度,较快的响应速度,为进一步将其应用于两级电液伺服阀提供了设计和试验依据。

基于超磁致伸缩转换器的流体控制阀及其技术

介绍了超磁致伸缩材料在流体控制阀中的应用研究现状 ,详细分析了使用 GMA时要解决的热补偿、微位移放大和非线性控制等几项关键技术。提出了两种基于

基于超磁致伸缩材料新型转换器的仿真研究

超磁致伸缩材料作为一种新型功能材料具有应变大,输出力大,响应速度快,能量转换效率高等特点。利用超磁致伸缩材料研制了一种取代两级传统电液伺服阀力矩马达的新型电-机转换器,并建立了其数学模型及MATLAB仿真模型,通过仿真结果分析表明该转换器较传统力矩马达具有高频响、高响应等显著优点。

伺服阀用超磁致伸缩转换器驱动磁场的数值计算

介绍了利用国产超磁致伸缩材料(GMM)的电-机械转换器(GMA)工作原理,分析了GMA的驱动形式和磁路构成。在建立超磁致伸缩转换器的轴对称磁场数学模型的基础上,利用有限元方法对磁场进行数值计算,得到了不同输入电流时磁场分布和磁感应强度沿轴线的变化规律。实测了GMA不同输入电流时的磁感应强度,与有限元计算结果对比分析可以看出,两者虽有差异但基本相同,还论证了数学模型的正确性。研究结果对GMA磁场分布规律的预测及结构优化设计提供了理论依据。

超磁致伸缩薄膜转换器及其在微流体元件中的应用

在介绍超磁致伸缩材料特性的基础上 ,分析了超磁致伸缩薄膜转换器的结构原理和性能特点 ,着重阐述了超磁致伸缩薄膜转换器在微流体元件 (如微流体泵和阀等 )中的应用并总结了超磁致伸缩薄膜微转换器的最新研究成果及应用研究现状。分析结果表明 :该类材料具有磁致伸缩应变大 ,非接触驱动 ,结构简单 ,响应快和精度高等优点 ,它的出现为微流体元件的驱动提供了一个更新更有效的方法 ,具有良好的应用前景。

超磁致伸缩执行器电-磁-机耦合场分步有限元模型分析

提出了超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Material,GMM)执行器的电-磁-机三场耦合分步有限元模型。此模型采用分步方法来建立,首先计算线圈的磁场,然后计算GMM中磁-机耦合场。通过COMSOL Multiphysics 3.4软件中的三个模块来实现所建模型。最后运用此有限元模型对GMM智能构件进行性能分析,得到的仿真结果与实验结果吻合,说明提出的有限元模型有利于GMM应用设计。

超磁致伸缩材料转换器喷嘴挡板伺服阀的热变形补偿研究

介绍了GMM(超磁致伸缩材料)转换器热变形抑制的常用两种方法:冷却和补偿方法,分析了GMM转换器及喷嘴挡板阀的结构组成和工作原理.针对伺服阀用GMM转换器的具体特点,提出了一种新型的热变形补偿机构.构建了基于GMM转换器喷嘴挡板阀的控制压力测试系统,研究了基于GMM转换器的喷嘴挡板阀补偿机构的有效性和实用性.结果表明,提出的补偿机构能有效地补偿GMM棒的热变形,提高了GMM转换器喷嘴挡板阀控制压力的输出精度.

超磁致伸缩谐波电动机控制系统研究

介绍了一种新型电动机超磁致伸缩谐波电动机,它是根据谐波传动和超磁致伸缩材料电磁效应原理设计的。根据所设计的由四相超磁致伸缩驱动器构成的超磁致伸缩波发生器,通过分析其工作原理,提出了相应的控制方案,并设计了可快速响应的超磁致伸缩驱动器的驱动原理图。简要叙述了使电机实现调速、换向、精确定位等各项功能的控制系统软件设计方案。

伺服阀用GMM电-机械转换器静态输出特性的研究

介绍了利用国产超磁致伸缩材料研制的电—机转换器结构与工作原理,利用磁压方程和磁路原理,导出了其位移和力输出特性的静态数学模型.构建了GMM转换器的静态输出特性的实验测试系统,实验研究了GMM转换器的输出位移、输出力的静态和滞回特性.实验结果表明:GMM转换器具有较大的输出位移和输出力;施加适当的预压力和偏置磁场可增大GMM转换器线性输出位移;驱动电流在0.5～1.25A范围内,可有效减小输出位移的非线性.实验测得的原始输出数据,为进一步将其应用于两级电液伺服阀提供了设计和实验依据.