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随着机械性能与精度要求的提高,新型直线电机的研究与应用备受关注。超磁致伸缩材料作为一种性能优越的新型智能材料,不同于压电陶瓷和形状记忆合金,这种材料具有能量密度高、应变大、响应快和驱动电压低等优点。随着超精密加工、航空航天、现代医学等方面的快速发展,将超磁致伸缩材料与尺蠖式直线电机的运动原理相结合实现微米级分辨率直线电机成了工程应用的重点方向。文章在超磁致伸缩致动器的基础上,从结构设计、仿真分析及实验测试三方面进行研究。 首先文章提出了一种新型的直线电机结构,并依据超磁致伸缩材料的工作特性,选定超磁致伸缩棒材并设计超磁致伸缩直线电机的核心机构,主要包括驱动磁场、预压力机构以及桥式柔性铰链位移放大机构的设计。 其次基于超磁致伸缩材料的 Jiles-Atherton的磁滞非线性模型以及能量的二次畴转模型在Matlab-Simulink中建立的棒材的动力学模型。然后在有限元分析软件COMSOL Multiphysics中分析了驱动线圈所产生的磁场强度、磁场均匀度和棒材在磁场中的位移、应力分布。并利用有限元软件COMSOL Multiphysics对位移放大机构的应力、位移放大比以及特征频率进行分析。 最后本文设计搭建超磁致伸缩直线电机的实验平台,对单个致动器在不同驱动电流下的位移与力的输出和直线电机整体的位移输出进行测试。