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          衡陽市金則利特種合金股份有限公司

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      4. 國外超磁致伸縮材料工程應用研究現狀
        發布時間:2012-02-04 來源:本站 點擊數:621
        自從常溫下 GMM 的發現,對 GMM 優良特性的應用一直受到科技界、工業界尤其是軍事部門的高度關注。近年來,國內外研制近千種應用器件。
            1、在檢測領域中的應用研究
            在磁場的作用下,GMM 會產生磁致伸縮,這是GMM 的正效應,利用此正效應可以制作檢測磁場、電流、應變等各種元器件。1991 年美國依阿華大學的 R.Chung 等開發出一種超磁致伸縮激光二極管磁強計原型,精度為 1.6 X10-4μmA/m。海軍采用 GMM 開發了磁致伸縮應變計,相比于傳統的半導體應變計,它具有更大的動態范圍、更高的靈敏度和精度,并且它的溫度依賴性小,可測應變量最小達到 3×10-10。
            在交變負載力的作用下,會引起 GMM 內部磁化狀態的改變,這是 GMM 的逆效應,利用其逆效應,通過檢測磁場的變化,可以將 GMM 制成扭矩、壓力、位移等傳感器件。日本東芝公司 M.Sahashi 等發明了用磁致伸縮薄膜制作的接觸型扭矩傳感器,其動態范圍大、響應快,靈敏度比傳統金屬電阻薄膜制成的扭轉應變計高 10 倍。MTS 系統公司是磁致伸縮位移測量技術的開拓者,其生產的 Temposonics 磁致伸縮線性位移傳感器和 Level Plus 液位計,適用于多種不同的工業自動化環境。圖 1 為磁致伸縮液位傳感器,由測量頭、波導管、磁浮子組成,其中測量頭由脈沖發生、回波接收、信號檢測、處理電路組成,它是綜合利用浮力效應、磁致伸縮效應、磁機械效應等原理進行工作,通過檢測從發生電脈沖至接收到磁浮子的返回脈沖之間的實際間隔來計算液面和界面的位置。由于時間檢測可以達到很高的準確度,而且還可采用溫度補償等措施,所以磁致伸縮位移傳感器能夠達到很高的精度。
             2、在磁電-機械換能器中的應用
            GMM 的磁電-機械換能器具有大位移、響應快、可靠性高、驅動電壓低等優點,因而在超精密加工、微馬達、振動控制以及流體機械等工程領域均顯示出良好的應用前景,是一種很有潛力的新型智能驅動元件。
            (1)在超精密加工中的應用。目前精度達到納米級的超精密定位系統大多采用基于壓電陶瓷材料的致動元件,其輸出功率低,且必須采取有效措施防止沖擊力和高驅動電壓造成的擊穿短路等問題,GMM 驅動元件輸出位移是壓電致動元件的數十倍,且可低阻抗運行。日本茨城大學江田弘和東芝公司的Kobayashi 合作設計了定位精度達到納米級而動超磁致伸縮致動器,成功應用于大型光學金剛石車床的微進給裝置。
            (2)在微型馬達中的應用。F.Claeyssen 利用Terfenol-D 棒研制成功一種尺蠖式馬達。當線圈中通入電流并且位置發生變化時,超磁致伸縮棒交替伸縮,從而像蟲子一樣蠕動前進。美國 J.M.Vranish 等采用 GMM 也利用蠕動原理,開發出轉動式步進電機。
            (3)在磁性材料振動控制領域中的應用。主動減振降噪機構是利用傳感器檢測減振對象的振動位移信號,經控制器處理后輸出一個相應的控制信號到致動器,由致動器產生大小相等、方向相反的位移以抵消振動。采用超磁致伸縮致動器作為執行機構的主動減振降噪系統低頻特性好,振動衰減量最大可達 70%,頻率范圍為 0~5 kHz。
            日本的 K.0hmate K 等采用 Terfenol-D 設計了三連桿臂型半主動振動控制裝置,可減緩由于地震、強風等產生的振動。該裝置可在 3 個直線或轉動方向產生可控的摩擦力和摩擦力矩。美國 M.Anjanappa 等將超磁致伸縮致動器應用于振動的主動控制中,并對其工作原理進行了理論分析與實驗研究,首次給出了考慮熱效應的超磁致伸縮致動器的基本數學模型。
            (4)在流體機械中的應用。目前,超磁致伸縮磁電-機械換能器廣泛地應用于各種閥門、燃油噴射系統和微型泵。M.Goodfriend 等人采用超磁致伸縮致動器改造比例滑閥;T.Urai 等采用超磁致伸縮致動器研制了直動式伺服閥;瑞典 ABB 公司用 Terfenol-D 為驅動元件設計了流體泵;一家瑞典公司將 Terfenol-D 用于磁性材料燃料噴射閥的驅動,并申請了專利;日本用  Terfenol-D 制成了微型隔膜泵。英國 SanTechnology 公司的 A.D.Bushko,和 J.H.Goldie 用Terfenol-D 棒制成了微型高壓隔膜泵,其結構如圖 2,結合水力和電控裝置,可實現強力、大位移的水力驅動,既可線性輸出又可旋轉輸出,體積小且易于控制,其工作原理通過線圈驅動 GMM 棒發生伸縮動作,推動隔膜運動從而改變工作腔的容積,實現吸排油。



        衡陽市金則利特種合金股份有限公司成立于1999年,公司主營電磁不銹鋼,為湖南省高新技術企業。公司自成立以來,即致力于電磁不銹鋼的研發。公司已具備年產電磁不銹鋼1萬噸的生產能力。

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