基于Terfenol材料的大位移微驅(qū)動器研究與開發(fā).pdf

1、稀土鐵系超磁致伸縮材料是近年來發(fā)展起來的一種新型的功能材料，具有磁致伸縮應(yīng)變大、機磁耦合系數(shù)高、響應(yīng)速度快、能量密度高等優(yōu)點，已在精密驅(qū)動及微位移驅(qū)動器等領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。本論文以這種新型的功能材料為基礎(chǔ)，并采用一些新的原理和方法，研制了新型、高性能的大位移微驅(qū)動系統(tǒng)。本論文主要研究內(nèi)容包括： 本論文首先從磁致伸縮現(xiàn)象的產(chǎn)生機理入手，對磁性晶體物理性質(zhì)之間的關(guān)系進行分析和論述，同時，較為系統(tǒng)地對超磁致伸縮材料的伸縮、機磁

2、耦合、動態(tài)、壓應(yīng)力、溫度等特性進行了分析與闡述，給出與其相應(yīng)的曲線及表達式。為高效、合理地使用超磁致伸縮材料奠定了理論基礎(chǔ)； 在已知超磁致伸縮材料的性能及驅(qū)動器的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對驅(qū)動器的磁路、電磁結(jié)構(gòu)、預(yù)壓機構(gòu)、溫度控制裝置進行了計算設(shè)計，并用ANSYS軟件對驅(qū)動器進行了優(yōu)化，保證了其性能；對柔性鉸鏈的力學(xué)性能進行了分析計算，設(shè)計出基于柔性鉸鏈的兩級微位移放大機構(gòu)，計算出其允許的最大輸入位移，分析了機構(gòu)的位移損失，并用ANS

3、YS分析軟件對其進行了計算，得出負載與機構(gòu)輸出的關(guān)系。 在對大位移微驅(qū)動系統(tǒng)進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計及理論分析后，對其進行了特性測試，包括：驅(qū)動器的磁場特性、位移輸出、預(yù)壓力特性、溫度特性、磁滯特性；以及對微位移放大機構(gòu)進行的實驗驗證； 最后，分析了超磁致伸縮材料的磁滯機理，比較了幾種磁滯非線性模型；推導(dǎo)出了超磁致伸縮驅(qū)動器 Preisach 模型，進行了實驗建模，并對Preisach模型進行了實驗驗證；對驅(qū)動器基于Preisac