超磁致伸缩微位移驱动器设计及磁场有限元分析.pdfVIP

· 电气技术与自动化 · 马志新，等 ·超磁致伸缩微位移驱动器设计及磁场有限元分析 超磁致伸缩微位移驱动器设计及磁场有限元分析 马志新 ，周志平 (1．南通航运职业技术学院 机电系，江苏 南通 226000；2．苏州西门子 电器有限公司，江苏 苏州 215000) 摘 要：在介绍 自行研制的超磁致伸缩微位移驱动器 (GMA)的结构和工作原理的基础上，重 点研究了GMA的驱动磁场特性 ，通过有限元方法分析建立了GMA二维非线性磁场模型，并借 助ANSYS软件成功获得GMA的磁场分布 ，且有效预估了GMA的工作性能参数。 关键词：超磁致伸缩材料 ；微位移驱动器；磁场；有限元分析 中图分类号：TH12；TM384 文献标志码 ：A 文章编号 ：1671—5276(2010)04-0179-03 M agnetCircuitDesignandFiniteElementAnalysisofGiantM agnetostrictiveActuator MA Zhi—xin’ZHOU Zhi—ping ， (1．NantongVocationalShippingCollege，Nantong226000，China； 2．SiemensElectricaIApparatusCo．．Ltd．，Suzhou215000，China) Abstract：ThispaperintroducesthestructureandcharacteristicsofthemagnetostrjctiVeactuator(GMA)developedfromgiantmag- netostrictivematerialbyourselves，buildsupthe2D axis—symmetricmodelofGMA’magneticfieldwiththefiniteelementmethod andthenanalyzesthemagneticfieldofGMAbythesoftwareANSYS．Finally，theworkingperformanceparametersofGMAareSUC- cessfullyestimated． Keywords：GMM ；micro—displacementactuator；magneticfield；finiteelementanalysis 数值进行分析 ，从而确定合适的驱动器工作参数。在对 0 引言 GMA的结构和工作原理分析的基础上，针对 自行研制的 GMA，通过有限元分析，重点对其磁场特性进行了研究。 超磁致伸缩微位移驱动器 (giantmagnetostrictiveaetu— ator，GMA)是利用超磁致伸缩材料 (giantmagnetostrictive 1 超磁致伸缩微位移驱动器的结构 material，GMM)的磁致伸缩效应开发的一种新型精密驱动 器，具有输出力大、输出位移大 、响应速度快、控制电压低、 与工作原理 体积小等优点0 ，适宜用作微位移定位和驱动的功能部 件，在精密、超精密加工领域有着广阔的应用前景。 根据超磁致伸缩材料的驱动特性及磁路原理 ，采用 台州市椒光稀土材料有限公司提供的国产GMM棒材，研 GMM的磁致伸缩性能直接取决于激励磁场特性，因 制了超磁致伸缩微位移驱动器，其结构原理与实物见图1。 此，为了更好的发挥驱动器的性能 ，有必要对驱动器磁场 12 3 4 5 6 7 8 9 lO ／／＼