超磁致伸缩

摘要： 在振动和冲击的测量中,加速度传感器的应用最广,随着超磁致伸缩材料的问世,超磁致伸缩材料在传感器领域的应用也在不断增多,至今已有二十多年的历史。但是超磁致伸缩加速度传感器受材料特性限制,其抗冲击过载能力有限,存在质量不牢靠等缺陷。针对上述问题,可以应用超磁致伸缩棒进行优化。文章首先介绍了研究背景,分析了超磁致伸缩棒的特性,以及超磁致伸缩加速度传感器的原理和结构;然后设计了超磁致伸缩加速度传感器的磁结构。对超磁致伸缩加速度传感器进行验证实验,传感器实用性良好。

摘要： 本文简述了超磁致伸缩材料的特性及应用原理,同时概括了当前超磁致伸缩材料的应用及研究现状,并对未来超磁致伸缩材料的发展前景进行展望。

摘要： 超磁致伸缩材料是一种可以实现机械能和电磁能相互转换的新型功能材料,具有高效、快速、转换效率高、稳定可靠等优点,超磁致伸缩材料已在军事、航空、自动化、仪器仪表等领域得到了广泛的应用.文中介绍了超磁致伸缩材料的正逆效应和工作原理,详细阐述了超磁致伸缩材料在车辆上的应用情况和研究现状,包括汽车无源供能、汽车制动控制、汽车振动控制、汽车各类传感器等,为后续超磁致伸缩装置的车辆优化提供了借鉴依据.

摘要： 为满足大行程高精度角位移的需求,以尺蠖式运动为工作原理,设计了基于柔性铰链的超磁致伸缩旋转驱动器,通过上、下钳紧机构和驱动机构的配合,实现转子的角位移累积输出.将柔性铰链简化成超静定梁进行受力分析,确定其等效刚度,采用有限元法对刚度进行了模拟验证,模拟值和计算值吻合,最大相对误差为1.78％,进行模态分析和强度校核;根据电压定律、磁阻理论、线性压磁模型和动力学理论建立了角位移模型,搭建实验系统进行了实验测试.计算和实验结果表明:在工作电压和频率范围内,建立的角位移模型能准确的反映旋转驱动器的角位移输出,最大误差为8.55 μrad,最大相对误差为4.52％.旋转驱动器的最小和最大单步角位移分别为111.93 μrad和351.71 μrad,角位移输出稳定,最大相对误差为4.83％.

摘要： 针对目前超磁致伸缩式振动能量收集在理论研究上的不足,根据超磁致伸缩材料的材料特性,设计了一种柱棒式超磁致伸缩能量收集装置(GMEHD),并对其工作原理进行了阐述.结合GMEHD的结构特点,建立了装置的输入输出模型,推导了输出电压计算公式,对系统在正弦激励下的响应进行了求解;根据线圈结构,通过电路分析,对线圈匝数进行了优化.利用仿真软件COMSOL Multiphysics,建立了GMEHD有限元模型,得到其仿真结果.在上述基础上制作了GMEHD样机,搭建了实验测试系统,得到了不同频率正弦力作用下GMEHD输出电动势曲线,并与模型计算值和仿真结果进行了对比.结果 表明:在1、10、50 Hz单位正弦激励下,GMEHD输出电动势幅值分别为2、15、75 mV,相位超前于输入力π/2.实验与模型计算和仿真分析结果基本吻合,验证了模型的准确性,为GMEHD优化设计提供了参考依据.

摘要： 超磁致伸缩材料是一种新兴的功能材料,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。

摘要： 针对高频振动时效装置中激振器的要求,对基于超磁致伸缩材料的高频激振器的动态特性进行了研究.根据新型稀土超磁致伸缩材料的工作机理,设计出以Terfenol-D 棒为核心的高频激振器,并对其工作原理、结构设计以及动态特性进行了分析;实验结果表明所设计的高频激振器满足设计要求,实际测试结果与建模分析相吻合,本高频激振器将被应用于高频振动时效中.

摘要： 薄膜式超磁致伸缩驱动器的磁致伸缩动力学模型及系统特性的理论分析与研究，是超磁致伸缩薄膜驱动器在实际工程中推广应用的关键基础，是设计超磁致伸缩薄膜驱动器的重要理论依据。本文系统研究了超磁致伸缩薄膜驱动器工作机理，分析了薄膜式驱动器中超磁致伸缩薄膜的受力状态，建立了悬臂梁式正负超磁致伸缩复合薄膜磁致伸缩过程中的力学模型、复合薄膜梁的挠曲线方程和动力学方程，并对理论研究结果进行了试验验证，试验结果表明文中研究得到的理论方程、模型与实际结果基本一致。可见研究结果将为超磁致伸缩薄膜器件的原理、结构等方面的设计、计算提供重要的理论依据和研究基础，将进一步推动超磁致伸缩薄膜器件在工程中的应用。

摘要： 采用粉末粘结-压缩成型工艺制备出性能良好的超磁致伸缩复合材料(Giant Magnetostrictive Powder Composite,GMPC),着重研究了合金粉末与绝缘树脂的配比对GMPC的磁致伸缩性能及密度的影响规律,并对其动态电阻率进行了测试分析。结果表明,所制备的GMPC的磁致伸缩量随合金含量的增加而增加,当磁场强度为400kA/m、树脂与合金粉末的体积比为1:9时,GMPC具有最高磁致伸缩系数λm,为558×10-6；当粘结剂与磁粉的体积比小于3:7时,GMPC的密度随树脂含量增加而增大,体积比为3:7时,密度达最大值,为6.25g/cm3,此后,随着树脂含量的增加,GMPC密度明显减小,当体积比为7:3时,密度达最小值,为3.06g/cm3；GMPC的动态电阻率大于5.24×103Ω·cm.GMPC的成功制备将大大拓宽其在高频技术领域中的应用。

摘要： 本文提出了一种新型的液压动力元件--超磁致伸缩高频微小液压泵，它是由GMM驱动器和一个单柱塞泵两部分组成；并设计研制了超磁致伸缩高频微小液压泵的具体结构，介绍了其工作原理和性能特点。分析和计算了GMM高频微小泵的压力、流量、排量、功率和效率等重要基本性能参数。结果表明：超磁致伸缩材料高频微小液压泵具有响应速度快，精度高和易于微型化等优越的动态性能。为进一步的应用研究提供了设计和理论依据。

摘要： Hybrid换能器利用了压电陶瓷和超磁致伸缩两种功能材料,是通过两个谐振模态的耦合来展宽其频带的。本文基于边界元的思想,应用SYSNOISE对该种换能器的水下声场特性进行了分析,相应的消声水池试验结果显示,边界元法适合于Hybrid换能器的水下声场分析,整个分析过程快速、简单,分析结果直观、准确。更进一步的结论是,边界元法在解决不同类型水声换能器声场问题上表现出了良好的通用性。

摘要： 本文给出了一种低频Ⅳ型弯张换能器的设计,利用稀土超磁致伸缩材料、采用永磁偏磁,给出了超磁致伸缩驱动子的磁学有限元仿真性能、振动壳体与弯张换能器的声学有限元仿真性能,给出了研制样品换能器的测试结果,仿真计算与测试结果较为吻合。

摘要： 研究了Mn元素掺杂及热处理工艺对超磁致伸缩材料Tb0.5Dy0.5(Fe1-xMnx)1.91(x=0～0.15)合金温度性能的影响,实验结果表明Mn掺杂对该材料居里温度影响较大,随Mn掺杂量的增加居里温度降低；在无预压应力时,Mn掺杂提高了合金的低温、低场磁致伸缩应变性能；热处理工艺对进一步提高磁致伸缩性能无明显作用。

摘要： 利用共振原理设计旋转型GMM动力装置.采用应变法对GMM棒进行磁致伸缩性能测试,并用数值模拟的方法计算GMM棒磁致伸缩位移,在此基础上进行GMM旋转型动力装置的方案原理设计.最后对整体方案分别进行柔性体和刚性体的动力学仿真分析,验证了所提出共振梁双向驱动型动力装置方案原理的可行性。

摘要： 本文介绍了GMA喷嘴挡板阀的结构组成和工作原理,设计计算了GMA喷嘴挡板阀的基本参数,导出了GMA喷嘴挡板阀的压力-流量特性方程.对其控制压力进行了试验研究,试验结果表明GMA喷嘴挡板伺服阀具有较宽的压力控制特性,可达0.52MPa;较快的响应速度,幅频宽达680Hz.利用超磁致伸缩电-机转换器(GMA)代替传统的力(矩)马达可提高液压控制阀和液压控制系统的响应和精度等性能,可满足特殊系统的更高要求.

摘要： 本发明涉及磁致伸缩致动器及使用该磁致伸缩致动器的扬声器和设备，该磁致伸缩致动器包括：沿中心轴延伸的磁致伸缩元件；追随磁致伸缩元件的变形而位移的可动部；以磁致伸缩元件为中心地卷绕的音圈；包围磁致伸缩元件和音圈的磁铁；具有与磁铁的下表面和磁致伸缩元件的下表面结合的上表面的下部磁轭；具有与磁铁的上表面结合的下表面和隔着空隙与可动部的外侧面对置的内侧面的上部磁轭；与可动部的外侧面和上部磁轭的内侧面结合且设于上述空隙内的弹性部件。该磁致伸缩致动器可以较薄地形成，并能够抑制不需要的振动，且具有良好的线性。

摘要： 本发明涉及一种超磁致伸缩超声换能器、单激励超磁致伸缩超声椭圆振动刀柄和超声加工系统。超磁致伸缩超声换能器包括：导磁套筒、前导磁盖、后导磁盖、线圈骨架、超磁致伸缩棒、前导磁块和后导磁块；线圈骨架设置于导磁套筒内，线圈骨架上缠绕有可叠加直流电流的励磁线圈；前导磁盖、后导磁盖分别设置在导磁套筒的前、后端上与线圈骨架之间配合形成容纳腔；前导磁块、超磁致伸缩棒和后导磁块沿由前至后的方向顺次设置在容纳腔中与前导磁盖、后导磁盖和所述导磁套筒配合构成磁回路，超磁致伸缩棒上沿周向均匀设置有多个用于灌注绝缘胶的切缝，切缝沿所述超磁致伸缩棒的径向分布并贯穿超磁致伸缩棒的前、后端面。

摘要： 本发明公开了双棒型超磁致伸缩换能器，包括两根并列的超磁致伸缩棒，每根超磁致伸缩棒的棒身均绕有线圈，两根超磁致伸缩棒的一端通过上导磁片连接，上导磁片远离线圈的一端设有后盖板，两根超磁致伸缩棒的另一端通过下导磁片连接，还包括轴向固定装置，轴向固定装置依次将上导磁片、两根超磁致伸缩棒、下导磁片轴向固定；本发明的换能器解决了漏磁的问题，还增设一些散热结构，保证换能器高效稳定工作；本发明还公开了安装上述换能器的主轴，该主轴也解决了漏磁的问题，同时增设有一些通气孔、排气槽等结构，将换能器在工作过程中产生的热量及时散出，保证主轴的工作效率。

摘要： 测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，该方包括：搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁；在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒退磁；测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁；计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率；选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒退磁；测量退磁后超磁致伸缩棒的磁致伸缩应变。还包括测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统。本发明磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，提高了测量的精确度。

摘要： 本发明属于金属材料领域，涉及一种利用气相充氢方法改善(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能的方法。其特征在于：采用定向凝固择优取向为[110]的Tb0.3Dy0.73Fe1.95多晶材料，所用Tb0.3Dy0.73Fe1.95样品为棒状，对样品进行气相充氢：首先将棒状样品放入密封充氢室中；然后对密封充氢室进行抽真空，真空度约为10Pa，接着对密封充氢室用氢气进行清洗；清洗好后充入氢气进行气相充氢；充氢条件：氢压0.1～10atm，温度20～300°C，充氢时间分别为1～24h。对制备好的(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料或器件在室温下进行气相充氢，不仅设备简单工艺条件容易控制，而且可有效提高材料的磁致伸缩性能，尤其是低磁场下的磁致伸缩性能。

摘要： 本发明涉及一种超磁致伸缩超声换能器、单激励超磁致伸缩超声椭圆振动刀柄和超声加工系统。超磁致伸缩超声换能器包括：导磁套筒、前导磁盖、后导磁盖、线圈骨架、超磁致伸缩棒、前导磁块和后导磁块；线圈骨架设置于导磁套筒内，线圈骨架上缠绕有可叠加直流电流的励磁线圈；前导磁盖、后导磁盖分别设置在导磁套筒的前、后端上与线圈骨架之间配合形成容纳腔；前导磁块、超磁致伸缩棒和后导磁块沿由前至后的方向顺次设置在容纳腔中与前导磁盖、后导磁盖和所述导磁套筒配合构成磁回路，超磁致伸缩棒上沿周向均匀设置有多个用于灌注绝缘胶的切缝，切缝沿所述超磁致伸缩棒的径向分布并贯穿超磁致伸缩棒的前、后端面。

摘要： 本发明公开了双棒型超磁致伸缩换能器，包括两根并列的超磁致伸缩棒，每根超磁致伸缩棒的棒身均绕有线圈，两根超磁致伸缩棒的一端通过上导磁片连接，上导磁片远离线圈的一端设有后盖板，两根超磁致伸缩棒的另一端通过下导磁片连接，还包括轴向固定装置，轴向固定装置依次将上导磁片、两根超磁致伸缩棒、下导磁片轴向固定；本发明的换能器解决了漏磁的问题，还增设一些散热结构，保证换能器高效稳定工作；本发明还公开了安装上述换能器的主轴，该主轴也解决了漏磁的问题，同时增设有一些通气孔、排气槽等结构，将换能器在工作过程中产生的热量及时散出，保证主轴的工作效率。

摘要： 本发明揭示一种超磁伸缩材料,它是将稀土类元素及过渡金属元素为主成分的合金作为母合金,使氮以间隙型固溶在该母合金中形成的。氮例如以0.01～2.5质量%范围引入母合金中。氮添加处理在600°C以下的温度范围实施。减少磁致伸缩合金中存在的氮化合物量,使氮化合物的含氮量相对于合金中的总氮量的比值按质量比在0.05以下。由此能够维持良好的磁致伸缩特性及和机械特性,能够提高居里温度且重复性好。采用熔液急冷薄片材料的超磁致伸缩材料沿柱状晶体生长方向即厚度方向层叠,在该状态下形成一体。

摘要： 测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统及其方法，该方包括：搭接测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统；测量超磁致伸缩棒退磁前的剩磁；在不同退磁电流频率和幅值下，产生不同的退磁初始磁场，对超磁致伸缩棒退磁；测量不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒退磁后的剩磁；计算不同退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度下超磁致伸缩棒的退磁效率；选取退磁效率满足要求的退磁电流频率和退磁初始磁场对应的磁通密度范围，对超磁致伸缩棒退磁；测量退磁后超磁致伸缩棒的磁致伸缩应变。还包括测量稀土超磁致伸缩材料磁致伸缩应变的系统。本发明磁致伸缩应变测量的重复性得到显著提高，提高了测量的精确度。

摘要： 本发明属于金属材料领域，涉及一种利用气相充氢方法改善(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料的磁致伸缩性能的方法。其特征在于：采用定向凝固择优取向为[110]的Tb0.3Dy0.73Fe1.95多晶材料，所用Tb0.3Dy0.73Fe1.95样品为棒状，对样品进行气相充氢：首先将棒状样品放入密封充氢室中；然后对密封充氢室进行抽真空，真空度约为10Pa，接着对密封充氢室用氢气进行清洗；清洗好后充入氢气进行气相充氢；充氢条件：氢压0.1～10atm，温度20～300°C，充氢时间分别为1～24h。对制备好的(Tb，Dy)Fe2超磁致伸缩材料或器件在室温下进行气相充氢，不仅设备简单工艺条件容易控制，而且可有效提高材料的磁致伸缩性能，尤其是低磁场下的磁致伸缩性能。