复合pzt和gmm逆效应的磁力控制构件研究

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1、硕士学位论文(学术型)论文题目：复合PZT和GMM逆效应的磁力控制构件研究作者姓名：于海阔指导教师：徐爱群副教授刘红教授学科专业：机械工程所在学院：机械工程学院提交日期2016年5月浙江工业大学硕士学位论文（学术型）复合PZT和GMM逆效应的磁力控制构件研究作者姓名：于海阔指导教师：徐爱群副教授刘红教授浙江工业大学机械工程学院2016年5月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterTheresearchonmagneticforcecontrolcomponentofcompo

2、undingtheinverseeffectsinPZTandGMMCandidate:HaikuoYuAdvisor:AssociateProf.AiqunXuProf.HongLiuCollegeofMechanicalEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyMay2016浙江工业大学硕士学位论文（学术型）复合PZT和GMM逆效应的磁力控制构件研究摘要微机电装配等精密度要求较高的场合中，接触式传动方式因存在库伦摩擦不再适用，而采用磁悬浮支撑的非接触传动方式，因无摩擦、寿命长和精度保持性好等特点，显现出无可比拟的优势。传统的磁悬浮系统中

3、，对支撑磁力的调节主要是基于电磁感应原理来实现，线圈电流的功耗和发热制约其在高精密场合的应用，而复合PZT和GMM（简称PZT/GMM）逆效应的磁力控制构件，通过对电容性的压电陶瓷（PZT）施加驱动电压，从而对超磁致伸缩材料（GMM）施加压力，进而改变输出磁力，在低频状态下功耗和发热极低，所以具有重要的应用前景。本文对复合PZT/GMM逆效应磁力控制构件进行研究，主要工作如下：1.在PZT/GMM耦合线性模型中引入一维力磁耦合非线性关系，并将之带入并联磁路关系中，建立了包含几何特征函数、动态磁导率和动态磁致伸缩系数的非线性数学模型，在此基础上，设计复合PZT/GMM逆效应的磁力控

4、制构件，并对关键磁路部件的选型进行了详细的计算分析。2.由于磁力控制构件的工作过程中包含的磁致伸缩逆效应，目前还没有可对其进行分析的软件，提出基于磁电等效转换原理，通过ANSYS压电效应分析来对其近似模拟，推导了该方法的可行性，然后结合理论模型中的动态参数，对构件的输出特性进行仿真分析，为磁力控制构件的设计提供了新的思路。3.由于磁力控制构件中存在多种影响工作特性的因素，设计试验台架并搭建试验平台，对研制的磁力构件进行试验分析，得到气隙、预紧力和电压等多因素与工作特性的关系曲线，并测试了构件的输出响应能力和稳定性，为进一步研究该磁力控制构件奠定了基础。本文从理论建模、结构设计、仿

5、真和试验多种途径对复合PZT/GMM逆效应的磁力控制构件进行了研究，在仿真研究中提出了能够有效模拟磁致伸缩逆效应的新方法，设计的磁力控制构件具有磁路无损、预紧力可调的特点，并在试验中分析了各因素对构件特性的影响。今后可在提高能量转化效率、简化仿真方法等方面对构件进行更深入的研究。关键词：磁致伸缩逆效应，磁电等效转换，磁力控制构件，ANSYS仿真I浙江工业大学硕士学位论文（学术型）TheresearchonmagneticforcecontrolcomponentofcompoundingtheinverseeffectsinPZTandGMMABSTRACTThetraditio

6、nalcontactdrivingmotionisnolongerapplicativeinsituations,likeMEMSassembly,whichrequirehighprecisionbecauseofitscoulombfriction.However,non-contactdrivingmotionadoptingmagneticsuspensionapparentlyhasitsunparalleledadvantagesbecauseofitsnon-friction,longevityandexcellentprecision.Theadjustingto

7、magneticforceintraditionalmagneticlevitationsystemismainlybasedontheprincipleofelectromagneticinduction.Itisrestrictedtobeappliedinoccasionswithhighprecisionbecauseofpowerconsumptionandtheheatgenerationofitscoil.Themagneticforcecontrolcompone