开关阀用超磁致伸缩致动器磁场及伸长量的仿真分析

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1、2014年4月机床与液压Apr．2014第42卷第7期MACHINET0OL&HYDRAULICSVo1．42No．7DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．07．027开关阀用超磁致伸缩致动器磁场及伸长量的仿真分析张磊，李冬伟，杨朝舒，张文泉(1．军械工程学院，河北石家庄050003；2．武汉军械士官学校，湖北武汉430000)摘要：为满足开关阀行程要求，提出一种带位移传递机构的致动器结构，研究其在不同频率下的磁感应强度分布和伸长量。建立了电磁学计算模型，然后用ANSYS软件进行仿真，并将数据导入MATLAB中进行处理，得到

2、不同频率下磁场分布图像；采用新方法平均径向磁场并计算伸长量。最后得到：随电流频率增加，涡流效应增强，棒和筒的磁感应强度会降低；平均强度分布上棒两端低中间高，筒上强度在远离输出端处较低；棒的伸长量始终高于筒。所得结论对于器件结构设计具有指导意义。关键词：开关阀；超磁致伸缩致动器；位移传递机构；磁感应强度；伸长量中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)7—099—4SimulationAnalysisoftheMagneticFieldandElongationofGiantMagnetostrictiveActuat

3、orforSwitchingValveZHANGLei，LIDongwei，YANGZhaoshu‘，ZHANGWenquan(1．OrdnanceEngineeringCollege，ShijiazhuangHebei050003，China；2．WuhanOrdnanceNon-commissionedOfficersSchool，WuhanHubei43o000，China)Abstract：Anewgiantmagnetostrictiveactuatorwithdisplacementtransmissionmechanismwaspresen

4、ttomeettherequirementsoftheswitchingvalvestroke．Thedistributionofmagneticinductionintensityandelongationofthegiantmagnetostrictiveactuatorunderdifferentfrequencieswerestudied．Electromagneticcomputationalmodelwasestablished，andthenthedataobtainedbyANSYSsoft—waresimulationwereimpos

5、edintoMATLABforprocessingtheimagesofdifferentfrequencymagneticfield，andtheaverageradialmagneticfieldwasgottenbynewwaytocalculatetheelongation．Theconclusionsare：theeddycurrentefectincreasesandthemag—neticinductiondensityoftherodandcylinderwillbereducedwiththecurrentfrequencyincrea

6、ses；theaverageintensityoftherodatbothendsislowandthemiddleishigh，whilethecylinderislowwhenawayfromtheoutput；theelongationoftherodisalwayshigherthanthatofcylinder．Theseconclusionsareofguidingsignificanceduringdevicedesign．Keywords：Switchingvalve；Giantmagnetostrictiveactuator；Displ

7、acementtransmissionmechanism；Magneticinductionintensi—ty；Elongation超磁致伸缩材料随外界磁场改变而尺寸变化，基大机构以放大其位移，施加放大机构后的致动器虽放于超磁致伸缩材料的致动器具有响应快、频带宽等优大了位移，但减小了输出力、增大了尺寸，且柔性铰势，工程上已用于制作微进给装置、微型马达和平面链的疲劳强度有待考证。扬声器等”，新型产品拥有不同于以往产品的特文中研究的是开关阀用驱动器，为保证输出位征。国内外很多专家也研究了超磁致伸缩材料驱动的移，设计一种位移传递机构，它可以叠加棒和筒上的液压

8、阀。该类阀继承了GMM应变大、输出力大和位移，并保证尺寸较小。超磁致伸缩材料的制