双线圈铁镓合金换能器的输出特性
翁玲 曹晓宁 胡秀玉 黄文美 王博文
DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.171331
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导语
为了探究铁镓合金在不同磁场频率下产生应变和输出能量的变化规律，设计了一种双励磁线圈结构的铁镓换能器，分析了换能器的静态和动态输出特性。基于有限元法计算了铁镓合金换能器上棒状铁镓合金在不同频率下的磁场分布情况。详细分析了不同磁场频率下换能器电磁损耗、磁能存储和输出机械能变化规律。
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研究背景
铁镓合金换能器是利用铁镓磁致伸缩材料设计的将电磁能转变为机械能的新型功能器件，在微型马达、机械振动控制以及精密加工等方面具有重要应用。换能器的输出特性决定了铁镓合金换能器能量的转化效率。本文的研究为铁镓合金换能器的应用奠定基础。
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论文的方法及创新点
设计了一种双励磁线圈结构的铁镓换能器，研究了铁镓合金换能器的静态和动态输出特性，铁镓换能器工作实验平台如图1所示。基于有限元法计算了铁镓合金换能器上棒状铁镓合金在不同频率下的磁场分布情况。分析了铁镓合金换能器在不同磁场频率下的电磁损耗、磁能存储和输出机械能变化规律，得出了铁镓换能器输出最大机械能对应的磁场工作频率。
图1铁镓换能器工作的实验平台
翁玲, 曹晓宁, 胡秀玉, 黄文美, 王博文. 双线圈铁镓合金换能器的输出特性[J]. 电工技术学报, 2018, 33(19): 4476-4485.
Weng Ling, Cao Xiaoning, Hu Xiuyu, Huang Wenmei, Wang Bowen. Output Characteristics of Double Coil Fe-Ga Alloy Transducer. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(19): 4476-4485.
作 者 简 介
河北工业大学
河北工业大学新型磁性材料与智能器件团队隶属于省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室。团队1995年开始从事新型磁材料与器件的研究，是国内最早开展新型磁材料与器件研究的单位之一。团队瞄准新型磁性材料与器件领域的国际前沿科学与技术问题，利用多学科交叉资源优势，研究相关领域共性基础问题与产品的关键技术，针对国民经济具有重要意义的课题开展创新研究。目前主要研究方向有新型磁性材料制备与特性测试、磁性材料多场耦合模型、基于新型磁性材料的换能与传感理论、以磁致伸缩材料为核心的器件设计开发等。
翁 玲，副教授，博士生导师，美国俄亥俄州立大学访问学者。主要从事新型磁性材料与智能器件、机器人用触觉传感器技术等方面的研究工作。主持完成国家青年基金、河北省基金、教育部留学归国人员资助项目、河北省人社厅留学择优资助项目、省部共建国家重点实验室青年基金等项目各1项，参与完成国家自然科学基金3项。参与在研国家基金项目1项。发表科研论文30余篇，其中SCI、EI收录20余篇，已授权发明专利6项。
曹晓宁，男，硕士研究生，主要从事新型磁性材料特性测试、磁致伸缩器件设计与模型研究，发表论文6篇，获得研究生国家奖学金。