射流伺服阀用超磁致伸缩执行器的应用研究
[Abstract]:Giant magnetostrictive material (Giant Magnetostrictive Material,) is a new functional material. The magnetostrictive strain is large, the response speed is fast, and the energy density is high. And get the attention of scholars all over the world. In this paper, a new giant magnetostrictive actuator (Giant MagnetostrictiveActuator,) suitable for jet servo valve driving is designed, and the structure design, finite element numerical analysis and optimization of magnetic circuit characteristic are carried out for the giant magnetostrictive actuator for jet servo valve. The passive temperature compensation and active heat dissipation structure, the finite element numerical analysis and mathematical modeling of temperature field, and the experimental test are studied. In the aspect of magnetic circuit structure design of GMA, through the comparison between permanent magnet and coils combined mode and double coil drive mode, the two-coil magnetic field drive mode suitable for GMA is determined, and according to the basic theory of magnetic circuit design, according to the basic theory of magnetic circuit design, The design scheme of driving coil and bias coil of giant magnetostrictive actuator for jet servo valve is determined, and the magnetic field of giant magnetostrictive actuator used in jet servo valve is numerically calculated by COMSOL MULTIPHYSICS finite element simulation software. It is concluded that the magnetic induction intensity on the GMM rod is "saddle": the larger the bias current is, the greater the magnetic induction intensity is when the driving current is the same. This provides a theoretical basis for the selection of bias current in the design of Giant Magnetostrictive Actuator for jet servo valve. The smaller the diameter and the longer the length of the GMM rod, the more uniform the magnetic induction intensity is. Choosing the magnetic conductors with high permeability can increase the intensity of magnetic induction, change the contact form of the adjusting screw, and change the uniformity of the intensity of magnetic induction and so on. Through the finite element numerical calculation of different structures and different parameters, the magnetic circuit optimization scheme of giant magnetostrictive actuator for jet servo valve is determined. In the aspect of GMA heat dissipation structure and thermal displacement passive compensation design, the active heat dissipation and mechanical compensation structure of the giant magnetostrictive actuator for jet servo valve are determined, and a complete temperature control system is designed. In the analysis of active heat dissipation of giant magnetostrictive actuator for jet servo valve, the finite element numerical simulation method is used to analyze the cooling effect of water cooling and oil cooling: the cooling effect of flowing water is better than that of flowing oil. The cooling effect of static water is worse than that of static oil, which is a heat conduction phenomenon. In the analysis of the passive mechanical structure compensation of giant magnetostrictive actuator for jet servo valve, the influence of thermal displacement on the passive mechanical structure is more than 10 渭 m through the experimental method, and the experimental study on the temperature control mode of the active heat dissipation and mechanical compensation structure is carried out. The output displacement of Giant Magnetostrictive Actuator for jet servo valve can be controlled within 3 渭 m under the condition of ten hours of continuous operation, which meets the requirement of temperature control. Finally, after the comprehensive analysis of electromagnetic optimization and temperature control compensation optimization scheme, the prototype of giant magnetostrictive actuator for jet servo valve is manufactured, and an experimental testing system is built. The dynamic output characteristics are studied experimentally. The experimental results show that the frequency response of the designed giant magnetostrictive actuator is above 600Hz and the step response time is about 1ms, which provides an experimental basis for the theoretical study of the giant magnetostrictive actuator for jet servo valve.
【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】:2012
【分类号】:TH134
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,本文编号:2194990
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