超磁致伸缩材料的微位移执行器研究

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利用超磁致伸缩材料制作的微位移执行器,具有输出位移大、响应速度快、温度范围宽、操作电压低等突出优点,能获得很好的位移分辨率及定位精度,从而可作为超精密机床微进给系统的核心部件,以提高超精密加工产品的质量。   超磁致伸缩材料有多种类型,要使执行器产生足够的位移量及精度,需对超磁致材料进行选择比对,且需选择合适的材料制备工艺及材料成分配比;超磁致伸缩材料具有的磁滞特性,导致执行器输出位移存在着滞回误差,重复性差,此外超磁致伸缩材料的非线性特性也会影响执行器的输出结果。超磁致伸缩材料磁伸系数还会受到力、热、磁场等参数的影响,执行器在设计时要充分考虑这几方面的影响因素。本文主要研究工作如下:   1、介绍了超精密数控加工技术的发展及应用,微位移进给系统是超精密加工机床的关键技术之一。微位移进给系统核心部件是执行器,对各类型执行器特点进行比较,表明超磁致伸缩执行器具有更为突出的优点。论文对国内外超磁致伸缩微执行器研究现状进行了综述,对超磁致伸缩微位移执行器技术要求进行了分析。   2、了解超磁致伸缩材料的发展过程,对各种超磁致伸缩材料种类、成份组成,性能进行了比较研究,介绍了超磁致材料的制备方法,确定了我们设计的执行器所采用的材料及制备方法。   3、对超磁致伸缩材料产生超磁致伸缩现象的机理进行了研究,根据超磁致材料的特性,对执行器设计中的一些基本问题进行了探讨。   4、对磁致伸缩系数材料的直流磁场下的磁致伸缩系数的测量方法进行了介绍,并采用应变电桥对TbDyFe磁致伸缩材料的磁致伸缩系数进行了实际测试,给出了不同偏置磁场下材料的磁致伸缩系数与外加直流磁场的关系,对实验结果进行了分析。   5、设计了一种用TbDyFe材料作为敏感材料,用NbFeB高性能永磁材料产生偏置磁场,通电线圈产生变化磁场的执行器,该执行器在一定范围内产生的伸缩量与所加驱动电流成线性关系,并采用单片机控制的小型水泵解决通电线圈的温升问题。   6、对论文的研究成果做出总结,并对以后有待进一步研究的工作进行展望。
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