磁控形状记忆合金伸缩作动器设计及参数分析

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1、磁控形状记忆合金伸缩作动器设计及参数分析摘要：该文基于磁控形状记忆合金(MSMA)材料自主设计了一种磁控形状记忆合金伸缩作动器，并阐述其原理。通过建立有限元模型，并对MSMA相对空气导磁率、导磁片的相对导磁率及电流等参数进行了分析。研究表明：当MSMA相对空气导磁率为30、电流大小为3A时，MSMA棒中心线磁场的均匀性较好；而导磁片的相对导磁率对其均匀性影响较小。设计出了一种新型磁控形状记忆合金伸缩作动器，迗到了从理论上充分掌握MSMA棒轴向磁场强度及均匀性，并间接地保证了磁控形状记忆合金伸缩作动器具有较优的控制力。关键词：磁控形状记忆合金作动器相对导

2、磁率磁场强度分类号：TB381文献标识码：A文章编号：1674-098X(2014)12(c)-0010-04TheDesignOfMagneticShapeMemoryAlloyTelescopicActuatorAndParametricAnalysisZhangXiancaiLiLimin(HunanUniversityofScienceandEngineering,YongzhouHuNan,425199，China)Abstract：BasedMagneticshapememoryalloy(MSMA)materials,thispaperd

3、esignedaretractablemagneticshapememoryalloyactuators,andexplainsitsprinciples.Throughtheestablishmentofthefiniteelementmodel,andMSMArelativeairpermeability,relativepermeabilitymagneticsheetsandcurrentandotherparameterswereanalyzed.Researchshows：WhenMSMArelativeairpermeabilityof3

4、0，thecurrentsizeof3A，theuniformityofthemagneticfieldbetterMSMArodcenterline；andtherelativepermeabilitymagneticsheetsforitsuniformitylessaffected.AnewtypeofmagneticshapememoryalloyactuatorsdesignedcanachievetheoreticallyfullygrasptheMSMArodaxialmagneticfieldstrengthanduniformity,

5、anditcanindirectlyguaranteethegoodcontrolabilityprovidedbymagneticshapememoryalloyactuators.KeyWord：MagneticShapeMemoryAlloy；Actuator；RelativePermeability；MagneticFieldIntensity目前，国内外对MSMA材料在磁场作用下的变形机理与磁控特性等方面进行了大量的研究并取得了相应的成果，但对MSMA的应用研究却处于起步阶段。如芬兰的AdaptaMat公司已将Ni-Mn-Ga合金作为驱动材料

6、应用于驱动器的制造中，在国内，沈阳工业大学采用Ni-Mn-Ga合金成功研制了蠕动型直线电机样机。2006年，张庆新在其博士论文“磁控形状记忆合金特性及其执行器应用基础研究”中对MSMA特性、MSMA直线驱动器及差动式磁控形状记忆合金执行器进行系统的研究［1］，2010年，王社良等研究了磁控形状记忆合金在结构振动控制中的应用［2］;翁光远等设计了一种磁控形状记忆合金作动器，并对其控制效果进行了研究［3］;2013年，翁光远等开发了磁控形状记忆合金主动控制系统，并对凯威特型模型结构进行了相应的控制性能试验［4］。该文根据磁控形状记忆合金材料的基本特性制作一

7、种适用于拉索主动控制的磁控形状记忆合金伸缩作动器，扩宽了磁控形状记忆合金材料的应用由于作动器内部磁场分布较复杂，该文通过建立MSMA的有限元模型，进行了MSMA的材料优化设计，设计出一种新型磁控形状记忆合金伸缩作动器，并对其作用原理和参数进行了分析，迗到从理论上充分掌握MSMA棒轴向磁场强度及均匀性，间接地保证了对磁控形状记忆合金伸缩作动器提供较优的控制力，为下一步的试验研究提供参考。1MSMA作动器设计及原理该文设计了如图1所示的磁控形状记忆合金伸缩作动器，磁控形状记忆合金棒置于线圈骨架中，其顶端有导磁片、上非导磁垫板和导出杆，并通过碟簧压紧在上非导

8、磁垫板上，从而保证了磁控形状记忆合金棒的位移连续性，且使磁控形状记忆合金棒始终处于受压状态。磁