稀土-鐵材料磁致伸縮換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計與特性分析.pdf

1、稀土-鐵磁致伸縮材料，又稱超磁致伸縮材料，以其應(yīng)變大、能量高、響應(yīng)快等優(yōu)點在各個行業(yè)都有著良好的應(yīng)用前景。利用稀土-鐵材料制成的換能器能將材料的電磁能轉(zhuǎn)換成機械能進行輸出，具有結(jié)構(gòu)緊湊、能量密度高、輸出功率大、可靠性高等優(yōu)點，現(xiàn)已經(jīng)在軍事、國防、電子、機械和精密加工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
　　稀土超磁致伸縮換能器有諸多優(yōu)點，但與此同時，它在結(jié)構(gòu)、制作工藝等方面也存在很多的問題，這些問題都在一定程度上制約了它的應(yīng)用和推廣。因此，對

2、新型的超磁致伸縮換能器結(jié)構(gòu)進行研究，完善材料的屬性，減少換能器損耗是本文研究的主要目的。
　　設(shè)計了一種雙棒型結(jié)構(gòu)的超磁致伸縮換能器。在研究稀土-鐵磁致伸縮材料的工作特性和分析超磁致伸縮換能器工作原理的基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了換能器磁機械耦合系數(shù)的表達式；對雙棒型超磁致伸縮換能器中伸縮棒的尺寸、工作參數(shù)、磁路和預(yù)應(yīng)力等進行了設(shè)計。
　　對超磁致伸縮換能器進行了有限元仿真與磁場分析。根據(jù)偏置磁場施加方式的不同，選取了四種典型的換能器進行

3、對比，總結(jié)了不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點；對本文設(shè)計的雙棒型換能器進行了二維仿真分析，結(jié)果表明雙棒型換能器在添加導(dǎo)磁片后，稀土棒內(nèi)的磁場分布比單棒型均勻，證明了該結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性；對換能器進行了三維仿真分析，研究了不同導(dǎo)磁片厚度對稀土伸縮棒內(nèi)磁場分布的影響，及不同激勵頻率下，渦流效應(yīng)對伸縮棒徑向磁場分布的影響。
　　分析了磁致伸縮換能器的輸出特性并通過實驗進行了測試。建立了雙棒型磁致伸縮換能器的靜態(tài)模型，導(dǎo)出了它的輸出位移和輸出力的表達式；建立了