磁致伸缩式高频换能器关键技术研究

1、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。磁致伸缩换能器的基本原理、相

2、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）换能器磁致伸缩换能器的基本原理、相关概念 声呐声呐震动时效震动时效装置装置震动发电震动发电装置装置声音放大声音放大装置装置震动研磨震动研磨装置装置焊接装置焊接装置超声焊接超声焊接装置装置超声清洗超声清洗装置装置超声乳化、超声乳化、雾化装置雾化装置低频低频中频中频高频高频目前国内外研究及应用现状Serials prodcuts from Active Signal Technology.Flextensional Under Water

3、Acoustic TransducerNoise Augmentation (NAU) applicationsThe WQC-6,a communications transducer for Trident Submarines,was designed and built for the NavyDown Hole Acoustic Transducer used in Oil Exploration目前国内外研究及应用现状hydraulic valve driverTerfenol-D driven hydraulic pump目前国内外研究及应用现状 Etrema 公司系列产品 目前

4、国内外研究及应用现状 CU18A Ultrasonic ActuatorThe CU18A is a magnetostrictive transducer that can supply vibrations up to 20 kHz. An internal thermal monitor protects the drive coil from overheating by limiting the current driven into the transducer. The transducer can be driven by any low impedance power amp

5、lifier including linear and switching power amplifier topographies.目前国内外研究及应用现状 AC Power Supply目前国内外研究及应用现状 Moritrix-schott 日本肖特公司产品Cup Yoke式执行器目前国内外研究及应用现状 Moritrix-schott 日本肖特公司产品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 震动焊接设备目前国内外研究及应用现状 甘肃

6、天星公司产品精密致动器目前国内外研究及应用现状 其它相关研究及应用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、制备以及加工工艺的研究、制备以及加工工艺高高频频换换能能器器具有良好机械输出性能的换能器磁路具有良好机械输出性能的换能器磁路及机械结构设计及机械结构设计高频换能器驱动电源及控制技术高频换能器驱动电源及控制技术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

7、，均匀性，设计与仿真） 3、机械结构（壳体结构） 4、散热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（120kHz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，电源效率低研究方案以及技术路线材料材料电源电源时 间磁路与机械设计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

8、 难度由低到高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。研究方案以及技术路线-电源方案 2、三电平逆变器研究方案以及技术路线-电源方案 纯正正弦波逆变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 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500VA3kVA2、频率调节DC-25kHz3、输出电压Vmax 300V4、输出电流Imax 10A研究方案以及技术路线-电源方案 锁相技术研究方案以及技术路线-电