超磁致伸缩电静液作动器磁场与流场特性及试验研究

发布时间：2017-12-12 14:10

  本文关键词：超磁致伸缩电静液作动器磁场与流场特性及试验研究

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【摘要】：随着“多电飞机”与“全电飞机”概念的提出,功率电传作动系统的优势越来越明显,而小型化高频宽的电静液作动器正是功率电传时代所急需,智能材料及其结构在电静液作动器上的应用为其提供了有效途径。为此,本文以超磁致伸缩材料为驱动核心研制了一款超磁致伸缩电静液作动器,并对其开展了磁场与流场特性及试验的相关研究。首先,根据超磁致伸缩材料的应用特性以及电静液作动器的工作原理设计了超磁致伸缩电静液作动器的结构,并详细、系统地介绍了主要功能部件的设计原则以及功能特性,针对超磁致伸缩电静液作动器涉及的关键技术提出了解决方案;其次,分别对作动器的磁场与流场进行了特性分析,采用了永磁体与控制线圈组合方式提供驱动磁场,对其建立了磁路数学模型,并通过有限元仿真与试验结合的方法得出了磁路主要结构参数与磁场分布均匀性之间的映射规律,基于流固耦合力学原理,在COMSOL Multiphysics软件中分别建立了超磁致伸缩电静液作动器的悬臂梁阀片、泵腔以及管路的流体模型,并研究了在恒定压差与正弦压差作用下阀片的响应特性以及恒定压差作用下的泵腔中阀片的变形与管路中的压力损失;再次,对作动器进行了理论建模与分析,基于Jiles-Atherton磁滞模型建立了超磁致伸缩电-机转换器位移输出模型,通过考虑电源以及涡流的影响,提高了模型的动态适用范围,根据泵腔与管路的动力学特性以及阀片的固液耦合特性建立了机-液模块的动态数学模型,通过MATLAB/Simulink建立了超磁致伸缩电静液作动器的仿真模型,针对该仿真模型进行了系统仿真研究,得出了超磁致伸缩电静液作动器输出流量与驱动电流、工作频率等参数之间的理论映射关系以及各部件对超磁致伸缩作动器的动态输出性能的影响;最后,研制了超磁致伸缩电静液作动器试验样机并搭建了试验测试平台,对其输出特性进行了试验研究,试验测试结果显示:该作动器在225Hz工作频率下的最大无负载流量约为1.3L?min-1,带负载能力超过14kg,最大输出功率约为3.21W。
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V245.1

【参考文献】

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本文编号：1282777