广一水泵厂丨广一排污泵磁致伸缩饱和现象

在基于稀土超磁致伸缩材料的执行器，只有工作在材料的非饱和范围内才可以通过增大驱动磁场强度来显著提高输出位移。超磁致伸缩材料在磁场中产生磁致伸缩效应，东莞电机会输出机械力和位移；相反，机械应力同样也会对超磁致伸缩材料的内部磁化状态产生相应影响，即所谓磁致伸缩逆效应。磁致伸缩效应和磁致伸缩逆效应的存在，使材料中本来相互独立的磁系统和机械系统发生了相互的耦合。此时，东莞电机厂反应材料力学性能的弹性模量不仅决定于应力与应变的关系，而且与材料的磁化状态息息相关；与之相应，材料的磁化率不仅取决于磁化强度和磁场的关系，还决定于材料的受力状态。磁致伸缩效应以及磁致伸缩逆效应的实质是使材料的磁系统和机械系统产生能量交换。

在绝热和与外界无能量交换的条件下，这种能量双向交换的效率相等，机电耦合系数是评价磁致伸缩材料性能好坏的一个重要指标，其大小与磁致伸缩系数、磁导率、刚度系数和材料成分分配有关。提高机电耦合系数能够提高电磁转换率，从而能提高磁致伸缩材料的性能。稀土超磁致伸缩材料的弹性模量介于较软的稀土元素和较硬的过渡族磁性金属(如Fe)之间，又由于它的磁致伸缩率较大，所以，稀土超磁致伸缩材料能产生大的磁弹性力和磁弹性位移。

ΔE效应是指稀土超磁致伸缩材料的杨氏模量比把它假想为非铁磁性状态时的值减小ΔE的一种现象。实际上，ΔE效应是磁致伸缩逆效应的一种特殊表现形式。由于当有外磁场作用时，材料本身内部会产生应变和应力，同时引起磁畴磁矩方向的改变，进一步导致了材料晶格的改变。此时，磁致伸缩材料的长度会发生改变，其中除应力作用而引起的长度变化外，还叠加了材料自身磁致伸缩所引起的长度变化。而只有当稀土超磁致伸缩材料达到磁化饱和状态以后，磁致伸缩系数达到最大，磁致伸缩引起的长度变化不再产生，仅剩下由应力作用所引起的长度变化，此时材料的弹性模量将不再受外磁场变化的影响，才是东莞电机厂正常说的杨氏模量。

超磁致伸缩材料的饱和磁致伸缩系数比较大，所以ΔE效应很明显。在谐振状态下，Terfenol-D的最大ΔE变化量可以达161%，这种情况在其他磁性材料中是很少能见到的。因为，杨氏模量的变化会引起稀土超磁致伸缩材料的能量密度发生改变，所以，东莞电机厂对超磁致伸缩执行器而言，ΔE效应是引起能量转换和输出特性变化的重要因素。因此，在执行器件的设计过程对于中要ΔE效应给予很大的关注。稀土超磁致伸缩材料非常脆很容易发生破碎，在工程应用当中应该多加注意。磁致伸缩材料的抗拉强度很低，需防止它在工作中被拉断，在材料工作之前给其施加一定的预压应力，使材料本身始终处于受压的工作状态，这样避免了拉伸应力的产生，东莞电机提高了可靠性。

外加磁场随时间不断变化，使得磁致伸缩材料内部磁感应强度发生变化，这种磁感应强度的变化使材料内部产生垂直于磁场强度的电流，即所谓涡流。涡流产生磁通量阻碍交流磁场，产生欧姆损耗。并且涡流还会减小实际磁场的大小，使材料的使用率降低。同时，涡流损耗产生的热量会引起工作温度升高，使材料产生受热膨胀效应。因为稀土超磁致伸缩材料的电阻率非常低，所以有十分明显涡流损耗，而热膨胀效应对整个机构的输出造成影响，精度降低。在高频率下，东莞电机超磁致伸缩材料会中产生更大的涡流损耗，只有采取有效地措施对伸缩元件的热变形进行控制，才能保证执行器整体的可靠性、稳定性和精度要求。

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