發(fā)布時間：2018-05-18 11:57

  本文選題：磁致伸縮逆效應(yīng) + 磁電等效轉(zhuǎn)換�。� 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：微機(jī)電裝配等精密度要求較高的場合中,接觸式傳動方式因存在庫倫摩擦不再適用,而采用磁懸浮支撐的非接觸傳動方式,因無摩擦、壽命長和精度保持性好等特點(diǎn),顯現(xiàn)出無可比擬的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的磁懸浮系統(tǒng)中,對支撐磁力的調(diào)節(jié)主要是基于電磁感應(yīng)原理來實(shí)現(xiàn),線圈電流的功耗和發(fā)熱制約其在高精密場合的應(yīng)用,而復(fù)合PZT和GMM(簡稱PZT/GMM)逆效應(yīng)的磁力控制構(gòu)件,通過對電容性的壓電陶瓷(PZT)施加驅(qū)動電壓,從而對超磁致伸縮材料(GMM)施加壓力,進(jìn)而改變輸出磁力,在低頻狀態(tài)下功耗和發(fā)熱極低,所以具有重要的應(yīng)用前景。本文對復(fù)合PZT/GMM逆效應(yīng)磁力控制構(gòu)件進(jìn)行研究,主要工作如下:1.在PZT/GMM耦合線性模型中引入一維力磁耦合非線性關(guān)系,并將之帶入并聯(lián)磁路關(guān)系中,建立了包含幾何特征函數(shù)、動態(tài)磁導(dǎo)率和動態(tài)磁致伸縮系數(shù)的非線性數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)復(fù)合PZT/GMM逆效應(yīng)的磁力控制構(gòu)件,并對關(guān)鍵磁路部件的選型進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析。2.由于磁力控制構(gòu)件的工作過程中包含的磁致伸縮逆效應(yīng),目前還沒有可對其進(jìn)行分析的軟件,提出基于磁電等效轉(zhuǎn)換原理,通過ANSYS壓電效應(yīng)分析來對其近似模擬,推導(dǎo)了該方法的可行性,然后結(jié)合理論模型中的動態(tài)參數(shù),對構(gòu)件的輸出特性進(jìn)行仿真分析,為磁力控制構(gòu)件的設(shè)計(jì)提供了新的思路。3.由于磁力控制構(gòu)件中存在多種影響工作特性的因素,設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺架并搭建試驗(yàn)平臺,對研制的磁力構(gòu)件進(jìn)行試驗(yàn)分析,得到氣隙、預(yù)緊力和電壓等多因素與工作特性的關(guān)系曲線,并測試了構(gòu)件的輸出響應(yīng)能力和穩(wěn)定性,為進(jìn)一步研究該磁力控制構(gòu)件奠定了基礎(chǔ)。本文從理論建模、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、仿真和試驗(yàn)多種途徑對復(fù)合PZT/GMM逆效應(yīng)的磁力控制構(gòu)件進(jìn)行了研究,在仿真研究中提出了能夠有效模擬磁致伸縮逆效應(yīng)的新方法,設(shè)計(jì)的磁力控制構(gòu)件具有磁路無損、預(yù)緊力可調(diào)的特點(diǎn),并在試驗(yàn)中分析了各因素對構(gòu)件特性的影響。今后可在提高能量轉(zhuǎn)化效率、簡化仿真方法等方面對構(gòu)件進(jìn)行更深入的研究。
[Abstract]:In the case of high precision, such as MEMS assembly, the contact transmission mode is no longer applicable because of the existence of Coulomb friction, while the non-contact transmission mode with magnetic levitation support has the characteristics of no friction, long life and good precision retention, etc. Show an unparalleled advantage. In the traditional magnetic levitation system, the adjustment of the supporting magnetic force is mainly based on the electromagnetic induction principle. The power consumption and heating of the coil current restrict its application in the high-precision situation. By applying the driving voltage to the capacitive piezoelectric ceramics (PZT), the giant magnetostrictive material (GMMM) is subjected to pressure, and the output magnetic force is changed, and the power consumption and heating are very low in the low frequency state, so it has an important application prospect. In this paper, the magnetic control component with compound PZT/GMM inverse effect is studied. The main work is as follows: 1. In the PZT/GMM coupling linear model, the one-dimensional magnetomagnetic coupling nonlinear relation is introduced, and the nonlinear mathematical model including geometric characteristic function, dynamic permeability and dynamic magnetostrictive coefficient is established, and then the nonlinear mathematical model is established, which includes the geometry characteristic function, the dynamic permeability and the dynamic magnetostrictive coefficient. The magnetic control component with compound PZT/GMM inverse effect is designed, and the selection of key magnetic circuit components is calculated and analyzed in detail. Because of the magnetostrictive inverse effect contained in the working process of the magnetically controlled member, there is no software to analyze it at present. Based on the principle of equivalent magnetoelectric conversion, the magnetostrictive inverse effect is simulated by ANSYS piezoelectric effect analysis. The feasibility of the method is deduced, and then the output characteristics of the components are simulated and analyzed in combination with the dynamic parameters in the theoretical model, which provides a new way of thinking for the design of magnetic control components. Because there are many factors that affect the working characteristics of the magnetic control component, the test stand is designed and the test platform is built, and the air gap is obtained by the test analysis of the magnetic component developed. The relation curves between preload force and voltage and working characteristics are obtained, and the output response ability and stability of the component are tested, which lays a foundation for the further study of the magnetic control component. In this paper, the magnetic control component of compound PZT/GMM inverse effect is studied by theoretical modeling, structural design, simulation and experiment. In the simulation research, a new method is proposed to simulate the magnetostrictive inverse effect effectively. The magnetic control component has the characteristics of nondestructive magnetic circuit and adjustable preloading force. The influence of various factors on the characteristics of the component is analyzed in the experiment. Further research on components can be carried out in the aspects of improving energy conversion efficiency, simplifying simulation methods and so on.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH-39;TP273

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本文編號：1905748