基于Terfenol材料的大位移微驅動器研究與開發(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，具有磁致伸縮應變大、機磁耦合系數高、響應速度快、能量密度高等優(yōu)點，已在精密驅動及微位移驅動器等領域顯示出良好的應用前景。本論文以這種新型的功能材料為基礎，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動系統(tǒng)。本論文主要研究內容包括： 本論文首先從磁致伸縮現象的產生機理入手，對磁性晶體物理性質之間的關系進行分析和論述，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)、壓應力、溫度等特性進行了分析與闡述，給出與其相應的曲線及表達式。為高效、合理地使用超磁致伸縮材料奠定了理論基礎； 在已知超磁致伸縮材料的性能及驅動器的基本結構的基礎上，對驅動器的磁路、電磁結構、預壓機構、溫度控制裝置進行了計算設計，并用ANSYS軟件對驅動器進行了優(yōu)化，保證了其性能；對柔性鉸鏈的力學性能進行了分析計算，設計出基于柔性鉸鏈的兩級微位移放大機構，計算出其允許的最大輸入位移，分析了機構的位移損失，并用ANS

3、YS分析軟件對其進行了計算，得出負載與機構輸出的關系。 在對大位移微驅動系統(tǒng)進行了結構設計及理論分析后，對其進行了特性測試，包括：驅動器的磁場特性、位移輸出、預壓力特性、溫度特性、磁滯特性；以及對微位移放大機構進行的實驗驗證； 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；推導出了超磁致伸縮驅動器 Preisach 模型，進行了實驗建模，并對Preisach模型進行了實驗驗證；對驅動器基于Preisac