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超磁致伸缩材料动态涡流损耗模型及试验分析
  • ISSN号:0577-6686
  • 期刊名称:机械工程学报
  • 时间:0
  • 页码:1809-1814
  • 语言:中文
  • 分类:TB381[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]武汉理工大学智能制造与控制研究所,武汉430063, [2]南昌工程学院微纳驱动与控制研究所,南昌330099, [3]温州大学物理与电子信息工程学院,温州325035
  • 相关基金:高等学校博士学科点专项科研基金(20090143110005); 国家自然科学基金(50865008,51175395); 广西制造系统与先进制造技术重点实验室开放基金(11-031-12S05)资助项目
  • 相关项目:基于轴向非均匀磁场的GMA磁滞主动抑制研究
中文摘要:

超磁致伸缩材料Terfenol-D以其大磁致伸缩系数、快速时间响应及高能量密度的特点较广泛应用于高频动态领域,如超声换能器及振动主动控制结构等。磁性材料在高频磁场驱动条件下会产生涡流损耗,工作频率越高,涡流损耗越大,导致超磁致伸缩器件的输出功率显著降低。通过分析影响涡流损耗大小的关键性因素涡流截止频率与集肤深度,得到有效抑制涡流损耗的方式包括降低材料的电导率以及采用叠堆结构材料。采用经典的基于麦克斯韦方程组的涡流损耗模型,分析高频条件下磁场在整体结构与叠堆结构内部的分布,并通过试验比较两种超磁致伸缩材料结构的涡流损耗对材料阻抗频谱曲线、振动幅度的影响。试验结果显示叠堆结构的超磁致伸缩材料能够大幅度地抑制涡流损耗,其模型与试验结果相吻合。

英文摘要:

Giant magnetostrictive material Terfenol-D is widely used in dynamic applications such as ultrasonic transducers and active vibration control structures, with the advantages of large magnetostriction, quick time response and high energy density. Magnetic materials under alternating magnetic field generate eddy current losses. The higher of working frequency, the larger eddy current losses are generated, which causes the low output power efficiency with these devices. By analyzing the key factors of eddy current cut-off frequency and penetration depth that both affect eddy current losses, the methods to effectively restrain eddy current losses include decreasing conductivity of magnetostrictive materials and using laminated structure. The model of eddy current losses is established based on Maxwell's equations, and experiments are carried out to compare the effect of eddy current losses on both impedance curve and vibration velocity amplitude between laminated and monolithic magnetostrictive structures. Result shows the laminated type can reduce the eddy current losses drastically and it also matches eddy current loss model built above.

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期刊信息
  • 《机械工程学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国机械工程学会
  • 主编:宋天虎
  • 地址:北京百万庄大街22号
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  • 邮箱:bianbo@cjmenet.com
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  • 国际标准刊号:ISSN:0577-6686
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2187/TH
  • 邮发代号:2-362
  • 获奖情况:
  • 中国期刊奖,“中国期刊方阵”双高期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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