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超磁致伸缩作动器磁路优化设计

发布时间:2018-08-24 17:42
【摘要】:为改善磁路环境,提高超磁致伸缩材料(GMM)的工作性能,在分析超磁致伸缩作动器(GMA)工作原理及GMM特性的基础上提出以减小磁漏、增大磁场强度和提高磁场强度均匀性为设计原则,将GMM棒中轴线上的磁场强度作为评价标准.基于ansoft maxwell对磁路进行电磁学有限元分析,得出磁路中的关键部件导磁端盖和导磁片的结构参数对磁场强度大小和均匀性的影响规律,结合高斯磁通理论分析产生这种现象的原因,在此基础上对结构参数进行设计优化.实验结果显示结构参数优化后GMM棒中轴线上的最大磁场强由55.4 k A/m增大到70.35 k A/m,增幅为26.98%,磁场均匀率由44.22%增大到99.5%.研究表明:导磁端盖主要用来减小磁漏、提高磁场强度且过大或过小的直径和厚度都将会导致漏磁增多,U型导磁片主要用来改善磁路环境、提高磁场强度的均匀性.
[Abstract]:In order to improve the magnetic circuit environment and improve the working performance of giant magnetostrictive material (GMM), based on the analysis of the working principle and GMM characteristics of the giant magnetostrictive actuator, it is proposed to reduce the magnetic leakage. The design principle is to increase the magnetic field intensity and to improve the uniformity of the magnetic field intensity. The magnetic field intensity on the axis of the GMM rod is taken as the evaluation criterion. The electromagnetic finite element analysis of magnetic circuit based on ansoft maxwell is carried out, and the influence of the structure parameters of the key component of magnetic circuit on the intensity and uniformity of magnetic field is obtained. Based on Gao Si's magnetic flux theory, the causes of this phenomenon are analyzed, and the structural parameters are designed and optimized. The experimental results show that the maximum magnetic field intensity on the axis of GMM rod is increased from 55.4 Ka / m to 70.35 Ka / m, with an increase of 26.98, and the magnetic field uniformity is increased from 44.22% to 99.5%. The results show that the end cap is mainly used to reduce the magnetic leakage, and the increase of magnetic field intensity and too large or too small diameter and thickness will lead to the increase of magnetic leakage. The U type magnetic conductive sheet is mainly used to improve the magnetic circuit environment and increase the uniformity of magnetic field intensity.
【作者单位】: 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(11272026)
【分类号】:TM273

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本文编号:2201558

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