本文關鍵詞：超磁致伸縮電靜液作動器磁場與流場特性及試驗研究

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【摘要】：隨著“多電飛機”與“全電飛機”概念的提出,功率電傳作動系統的優(yōu)勢越來越明顯,而小型化高頻寬的電靜液作動器正是功率電傳時代所急需,智能材料及其結構在電靜液作動器上的應用為其提供了有效途徑。為此,本文以超磁致伸縮材料為驅動核心研制了一款超磁致伸縮電靜液作動器,并對其開展了磁場與流場特性及試驗的相關研究。首先,根據超磁致伸縮材料的應用特性以及電靜液作動器的工作原理設計了超磁致伸縮電靜液作動器的結構,并詳細、系統地介紹了主要功能部件的設計原則以及功能特性,針對超磁致伸縮電靜液作動器涉及的關鍵技術提出了解決方案;其次,分別對作動器的磁場與流場進行了特性分析,采用了永磁體與控制線圈組合方式提供驅動磁場,對其建立了磁路數學模型,并通過有限元仿真與試驗結合的方法得出了磁路主要結構參數與磁場分布均勻性之間的映射規(guī)律,基于流固耦合力學原理,在COMSOL Multiphysics軟件中分別建立了超磁致伸縮電靜液作動器的懸臂梁閥片、泵腔以及管路的流體模型,并研究了在恒定壓差與正弦壓差作用下閥片的響應特性以及恒定壓差作用下的泵腔中閥片的變形與管路中的壓力損失;再次,對作動器進行了理論建模與分析,基于Jiles-Atherton磁滯模型建立了超磁致伸縮電-機轉換器位移輸出模型,通過考慮電源以及渦流的影響,提高了模型的動態(tài)適用范圍,根據泵腔與管路的動力學特性以及閥片的固液耦合特性建立了機-液模塊的動態(tài)數學模型,通過MATLAB/Simulink建立了超磁致伸縮電靜液作動器的仿真模型,針對該仿真模型進行了系統仿真研究,得出了超磁致伸縮電靜液作動器輸出流量與驅動電流、工作頻率等參數之間的理論映射關系以及各部件對超磁致伸縮作動器的動態(tài)輸出性能的影響;最后,研制了超磁致伸縮電靜液作動器試驗樣機并搭建了試驗測試平臺,對其輸出特性進行了試驗研究,試驗測試結果顯示:該作動器在225Hz工作頻率下的最大無負載流量約為1.3L?min-1,帶負載能力超過14kg,最大輸出功率約為3.21W。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：V245.1

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本文編號：1282777