试析GMM在机械电子工程中的应用

1、    试析gmm在机械电子工程中的应用    朱小川摘要：随着科技的发展，高科技已成为当今世界各国提高综合竞争实力的主要力量之一，由此，我国形成了以高科技为主的科技强国战略。超磁致伸缩材料（gmm）于上世纪70年代迅速兴起，作为新型的功能材料，已被各国高度重视，并加以充分利用，以提升自身的科技竞争实力。目前，在gmm的研究开发和应用方面，美国、日本以及瑞士处于世界领先水平。我国是世界资源强国，虽然在研究gmm上起步晚，但是，研究的进展比较快、应用的效率比较高。基于此，本文从gmm的性能特点着手分析，综合大量的参考文献，对gmm在机械电子工程中的应用进行

2、了具体的分析，以推动gmm应用研究的深入发展。关键词：gmm；机械电子工程；应用；分析前言gmm作为新型的功能材料，在军民两用领域都有着难以估量的应用前景，自上世纪80年代投入于西方市场至今，随着其制造成本的降低，以及应用领域的不断的扩大，使其市场需求量在不断的增加。我国在gmm材料的研究上相对来说起步并不算晚，但是，在应用方面还处于起步阶段，面对21世纪科技高速发展的今天，如何将gmm充分应用，以提高我国的科技综合竞争实力，是当前应用开发领域研究的重点。目前，国内有少数研究单位已能小批量的进行生产，并受到了相关行业企业的广泛关注，现已被多领域应用。本文对gmm在机械电子工程的应用现状进行了分

3、析，为相关研究领域提供参考，以进一步推动gmm在机械电子工程中的应用研究的发展。1.gmm的性能特点及优势gmm的性能特点以及优势为：第一，温度的稳定性能高且范围广，与传统压电材料pzt和ni，co比较，其在室温下的磁致伸缩应变更大；第二，结构紧凑，响应速度很高，达到几十毫秒甚至微秒，应变能力强，并能降低损耗；第三，能量密度比传统材料大，输出功率更高1。2.gmm在机械电子工程中的应用随着科技的日新月异，gmm在机械电子工程中的应用研究呈现出较为活跃的状态，因此，其在电子工程中的应用范围也随之扩大，本文将对以下几个应用方面进行分析阐述：2.1 gmm应用于液压阀液压阀是液压传动系统中的控制元件

4、，是用来控制系统中流体的流动方面、调解流动压力以及流量。gmm在液压控制阀中的应用为：微型开关阀、比例阀、单极电液伺服阀以及挡板型伺服阀。超磁致薄膜微型开关阀是利用薄膜的伸缩效应实现控制阀的工作，在外加磁场为30mt时产生最大开口量，从而大大减小了驱动磁场；比例阀是直接利用超磁致伸缩棒的输出位实现对其控制，在300hz时阀芯位移达到0.0122毫寸，其最高驱动信号频率为5khz；单极电液伺服阀也叫做直动式伺服阀，其最大的特点是采用了闭环控制，结构紧凑的同时，精密度高；挡板型伺服阀的特点是拥有较宽的压力控制范围、良好的线性度以及高反应速度2。2.2 gmm应用于液压泵超磁致伸缩泵是通过分析磁场强

5、度在gmm棒轴线上的分布，利用gmm直接将液压泵的活塞驱动，从而提高电磁机械的转化效率。目前，类似于一节电池式的密闭性gmm液压泵已经问世，比如日本现已制成具有响应速度快，且高精度控制流等优点的gmm泵，在外磁场变化的频率为2khz时，泵的输出流量可达到10l/min，这样精密控制程度可满足不同相关行业的需求。2.3 gmm应用于蠕动位移机械蠕动位移机械指的是能够像自然界某种蝴蝶的幼虫一样，能够做连续的步行运动，其步距最小可达到4纳米，运动速度为毫米每秒。gmm蠕动机械目前在距离控制、机器人中都有着广泛的应用。在应用方面，国外将其与压电晶体相结合，设计出谐振型马达，其最高的工作频率能够达到30

6、0hz；在国内，蠕动微位移机械已被成功的研制出，其结构简单，行进步距也会随着电压的变化而变化，在电压为12v时，其步距为0.011mm，由此可见，我国在此技术的研发应用以及设计上都有着很大的进步。2.4 gmm应用于声纳换能器目前，世界上很多国家如日本、美国等，以相继研发出gmm声纳换能器，gmm声纳换能器在很多方面都得到了广泛的应用，如水下通信、跟踪定位等。英国在gmm声纳换能器方面，已成功的研制出1350hz的声纳换能器设备，我国关于声纳换容器的研究工作已经取得了很大的进展，其频宽为800khz。2.5 gmm应用于新型电动机gmm新型电动机在应用上的成果有直线电机、蠕动电机、kiescw

7、etter电机以及recherche马达。超磁致伸缩直线电机不仅能量转化率高，响应速度快，可适应温度宽、能够在低电压状态下工作，与此同时，还不容易发生疲劳退化的现象，对能源的供应需求也非常小；蠕动电机的应用类型很多，比如机器人、机器手等，它的应用特点是在驱动棒的两端各有一个闸片，在交变磁场法神该变化的情况下，位移累加会呈线性运动，在应用的过程中，能够获得很快的运动速度。kiescwetter在应用的过程中，最大速度能达到20mm每秒，最大驱动力可达到1000n，并且不会产生重载反冲现象，常被用于涂层重量控制；recherche马达是利用两种机械间的机械共振3。2.6 gmm超精密机床加工控制g

8、mm超精密机床加工控制，凭借gmm的优势性能，在应用上具有非常大的潜力。将gmm转化器应用于加工车床上，其加工的密度可达到纳米单位量，从而增加了控制效果。目前，我国将gmm超精密机床加工控制应用于计算机闭环控制系统内，并进行了模拟实验，证实其有很好的应用效果，并满足了当前相关领域的设计需求。3.结论超磁致伸缩材料作为一种新型的功能材料，必然会促进相关工艺技术的发展，其不仅在机械电子工程中得到了初步的引用与发展，与此同时，它还能应用于其它工业领域，因而，应得到高度的重视。随着科技强国战略的深化发展，为了提升我国的综合国力，有必要加深技术研究深度，并加以广泛的应用。本文通过分析超磁致伸缩材料在机械电子工程中的应用，以明确gmm應用的现状，为我国进一步研究开发gmm在电子工程中的应用，提供基础性的参照。参考文献：1丁凡，戴旭涵，夏春林.gmm蠕动微位移机械的研究j.仪