磁致伸缩式高频换能器关键技术研究PPT课件.ppt

磁致伸缩式高频换能器关键技术研究 方案汇报 汇报人 赵冉 2020 3 27 1 主要内容 1 磁致伸缩换能器的基本原理 相关概念2 目前国内外研究及应用现状3 高频换能器的关键技术4 研究方案以及技术路线5 项目推进的主要时间节点 2020 3 27 2 磁致伸缩换能器的基本原理 相关概念 基本概念换能器 实现电能 机械能或声能从一种形式的能量转换为另一种形式的能量的装置称为换能器 也称有源传感器 磁致伸缩换能器 采用TbDyFe FeGa FeNi等具有磁致伸缩效应作为驱动核心的换能器 性能参数 共振频率 频带宽度 机电耦合系数 电声效率 机械品质因数 阻抗特性 频率特性 指向性 发射及接收灵敏度等 2020 3 27 3 磁致伸缩换能器的基本原理 相关概念 按材料分 1 压电材料换能器2 磁致伸缩换能器按工作频率分 低频 1 几百Hz 换能器中频 几kHz 十几kHz 换能器高频 超声 20kHz 换能器 2020 3 27 4 磁致伸缩换能器的基本原理 相关概念 声呐 震动时效装置 震动发电装置 声音放大装置 震动研磨装置 焊接装置 超声焊接装置 超声清洗装置 超声乳化 雾化装置 低频 中频 高频 2020 3 27 5 目前国内外研究及应用现状 SerialsprodcutsfromActiveSignalTechnology FlextensionalUnderWaterAcousticTransducer NoiseAugmentation NAU applications TheWQC 6 acommunicationstransducerforTridentSubmarines wasdesignedandbuiltfortheNavy DownHoleAcousticTransducerusedinOilExploration 2020 3 27 6 目前国内外研究及应用现状 hydraulicvalvedriver Terfenol Ddrivenhydraulicpump 2020 3 27 7 目前国内外研究及应用现状 Etrema公司系列产品 2020 3 27 8 目前国内外研究及应用现状 CU18AUltrasonicActuator TheCU18Aisamagnetostrictivetransducerthatcansupplyvibrationsupto20kHz Aninternalthermalmonitorprotectsthedrivecoilfromoverheatingbylimitingthecurrentdrivenintothetransducer Thetransducercanbedrivenbyanylowimpedancepoweramplifierincludinglinearandswitchingpoweramplifiertopographies 2020 3 27 9 目前国内外研究及应用现状 ACPowerSupply 2020 3 27 10 目前国内外研究及应用现状 Moritrix schott日本肖特公司产品 CupYoke式执行器 2020 3 27 11 目前国内外研究及应用现状 Moritrix schott日本肖特公司产品 2020 3 27 12 目前国内外研究及应用现状 Moritrix schott日本肖特公司产品 震动发电机 2020 3 27 13 目前国内外研究及应用现状 甘肃天星公司产品 震动时效装置及其控制电源 2020 3 27 14 目前国内外研究及应用现状 甘肃天星公司产品 震动焊接设备 2020 3 27 15 目前国内外研究及应用现状 甘肃天星公司产品 精密致动器 2020 3 27 16 目前国内外研究及应用现状 其它相关研究及应用 2020 3 27 17 高频换能器的关键技术 具有良好高频性能的磁致伸缩材料的研究 制备以及加工工艺 高频换能器 具有良好机械输出性能的换能器磁路及机械结构设计 高频换能器驱动电源及控制技术 2020 3 27 18 高频换能器的关键技术 材料1 工作频率 最终目标能达到20kHz以上 2 磁致伸缩 在高频下仍能产生有效的磁致伸缩 3 涡流损耗 涡流损耗小 4 机械性能磁路与机械结构1 磁场设计 交流磁场的设计 偏执磁场的设计 磁场的强度 均匀性 设计与仿真 3 机械结构 壳体结构 4 散热 2020 3 27 19 研究方案以及技术路线 电路及控制1 频率可变的正弦交流电流源 1 20kHz以上 2 阻抗匹配 寻找磁致伸缩执行器的谐振点 3 主动电容补偿技术 提高电源驱动能力以及电源效率 4 控制 自感知技术 温度 磁场 位移 技术难点 电流跟踪控制 宽范围的频率调节 负载为大感性负载 电源效率低 2020 3 27 20 研究方案以及技术路线 材料 电源 时间 磁路与机械设计 频率 压电换能器 现有磁致伸缩换能器 散热 自感知 居里温度 控制 2020 3 27 21 研究方案以及技术路线 电源方案1 基于移相控制方式的方波逆变器2 三电平逆变器3 纯正正弦波逆变器4 高频链电流源正弦波逆变器难度由低到高 2020 3 27 22 研究方案以及技术路线 电源方案 1 基于移相控制方式的方波逆变器特点 结构简单控制方便来源于感应加热技术 可方便实现PFM以及锁相控制 2020 3 27 23 研究方案以及技术路线 电源方案 2 三电平逆变器 2020 3 27 24 研究方案以及技术路线 电源方案 纯正正弦波逆变 2020 3 27 25 研究方案以及技术路线 电源方案 4 高频链电流源正弦波逆变器 2020 3 27 26 研究方案以及技术路线 电源方案 两阶段 PS PWM逆变器 高频链电流源正弦波逆变器 2020 3 27 27 研究方案以及技术路线 电源方案 工作原理1 频率调节利用逆变部分实现 2 电流幅值调节利用直流变换部分实现技术参数1 输出功率500VA 3kVA2 频率调节DC 25kHz3 输出电压Vmax300V4 输出电流Imax10A 2020 3 27 28 研究方案以及技术路线 电源方案 锁相技术 2020 3 27 29 研究方案以及技术路线 电源方案 电容主动补偿技术