gmm在机械电子工程中的应用研究现状

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1、GMM在机械电子工程中的应用研究现状　　引言　　GMM在常温下因磁化状态的改变，其长度与体积将会随之变化。也就是说，GMM具有强大的磁致伸缩系数，因其多为稀土构筑，而又被称为超磁致伸缩材料。GMM材料具有较强的耐热温度性能，磁致伸缩性能极高，在普通室温下，就能保持较高的机械能与电能转换，且能量密度大、响应速度快，是目前运用在机械电子工程中非常重要的材料[1]。本文针对GMM材料的性能、优点及其在机械电子工程中的具体应用展开分析，并就其应用现状和发展前景进行探讨。　　1GMM的性能特点与优势分析　　GMM在机械电子工程中的应用研究现状　　引

2、言　　GMM在常温下因磁化状态的改变，其长度与体积将会随之变化。也就是说，GMM具有强大的磁致伸缩系数，因其多为稀土构筑，而又被称为超磁致伸缩材料。GMM材料具有较强的耐热温度性能，磁致伸缩性能极高，在普通室温下，就能保持较高的机械能与电能转换，且能量密度大、响应速度快，是目前运用在机械电子工程中非常重要的材料[1]。本文针对GMM材料的性能、优点及其在机械电子工程中的具体应用展开分析，并就其应用现状和发展前景进行探讨。　　1GMM的性能特点与优势分析　　GMM在机械电子工程中的应用研究现状　　引言　　GMM在常温下因磁化状态的改变，其长

3、度与体积将会随之变化。也就是说，GMM具有强大的磁致伸缩系数，因其多为稀土构筑，而又被称为超磁致伸缩材料。GMM材料具有较强的耐热温度性能，磁致伸缩性能极高，在普通室温下，就能保持较高的机械能与电能转换，且能量密度大、响应速度快，是目前运用在机械电子工程中非常重要的材料[1]。本文针对GMM材料的性能、优点及其在机械电子工程中的具体应用展开分析，并就其应用现状和发展前景进行探讨。　　1GMM的性能特点与优势分析　　GMM概述　　超磁致伸缩材料自身的尺寸会随着外加磁场的变化而变化，磁致伸缩系数大，远远大于传统的磁致伸缩材料，这也正是其优势所

4、在。早在1971年，美国海军在进行表面武器实验时，在寻找磁致伸缩材料时发现了如TbFe2、DyFe2、SmFe2等具有较高磁致伸缩系数性能的材料。并且根据美国海军的相关实验得出，这些材料需要较高的磁场来驱动，这样一来就限制了材料的运用。后来，他们通过研制一些新的合金材料发现其具有很高的居里温度，而且还能提高其磁致伸缩性能，并能被广泛的应用起来，至此，磁致伸缩材料得到了较大的关注。　　的特点　　在室温下，GMM具有很高的机械能转电能转换率，且能量密度大、可靠性高、响应速度快，能够方便简单进行驱动[2]。而正是因为这些特点和优势，使得GMM在

5、机械电子工程中的应用得到了广泛关注，同时，也促进了电子信息系统、传感系统以及振动系统的改革。一方面，GMM的磁致伸缩系数非常大，甚至比Fe、Ni等多种材料多出几十倍，而且正是因为这样的性质，使得超磁致伸缩材料迅速得到发展。另一方面，因超磁致伸缩材料的能量转换高，甚至能够达到49%～56%，超越了压电陶瓷23%～52%的转换率，所以GMM更可以应用于制造高能量转换率的机电产品。　　的性能　　相较于压电材料与传统磁联盟致伸缩材料来讲，GMM有着巨大的优势。比如，在常温下，GMM磁致伸缩材料的伸缩应变较大，甚至可以达到Ni的0～50倍，是压电材

6、料的5～8倍；其能量密度高，远远超越了Ni等材料的能量密度；同时，GMM还具有超快的反应速度，可以在几十毫秒以内反应，有的甚至可以达到微秒级；不仅如此，GMM拥有强大的输出力，能够带动高强度的荷载。除此之外，超磁致伸缩材料的磁机耦合系数较大，所以其电磁机械能的转换效率也较高；不仅工作性能稳定，居里点温度高，而且在大功率的工作条件下，也不会因器件过热而导致磁致伸缩特性失效，而只需要进行冷却恢复[3]。最后，我们所知道的GMM材料工作频带宽，可以用于几百赫兹以下的低频但也同样适用于超高频。　　GMM在机械电子工程中的应用现状　　GMM在液压阀

7、中的运用　　所谓液压阀就是机械电子工程中液压传动系统中的一个控制元件，专门用于控制系统流体、调节流动压力以及流量的。通常这种液压阀中包括微型开关阀、比例阀以及单极电液伺服阀等环节都有使用超磁致伸缩材料。首先来说微型开关阀，其应用原理主要是通过利用薄膜伸缩效应来实现对控制阀的控制，当外界磁场为30mT时，就是开关阀的最大开口量，这样一来就可以小小降低驱动磁场。对于比例阀的使用主要是通过发挥磁致伸缩棒来实现输出位对比例阀进行控制，当300Hz时阀芯位达到毫寸，最高驱动信号的频率就是kHz[4]。其次，对于单极电液伺服阀以采取闭环控制的措施，使

8、其结构紧凑的同时，能够达到较高的紧密度；GMM运用于挡板型伺服阀时会扩大其压力控制范围，让其拥有较高的反应速度。　　在液压泵中的应用　　所谓磁致伸缩泵就是利用磁场强度在GMM轴线上的分布，直接