第31卷第4期 2018年4月
传感技术学报
CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS
Vol.31No. 4 Apr.2018
Test and Analysis of High Frequency Hysteresis of Terfenol-D
GAO Chunyan,HUANG Wenmei",LIU Zhuokun, CAO Xiaoning
(State Aey Laboratory of Reliability and Jrfelligewoe of Electrical Equipment , ebei Uninersity of Techaofogy, Tianjin 300130, China
Abstract : At present,the study of giant magnetostrictive materials,Terfenol-D,mainly focuses on the test and analysis of hysteresis in static or quasi-static conditions. In order to better explore the high frequency hysteresis characteristics of this material ,a Terfenol-D sample was made into a square annular sheet. Under different driving magnetic field and different magnetic density ,the dynamic hysteresis curve is measured. It is used to analysis the values and the trends of magnetice losses and study magnetic parameters changes with frequency and magnetic density. The results of the experiments show that the width and area of dynamic hysteresis curve increase, as the driving magnetic field or the magnetic density increases. In the meanwhile, the remanence,the coercivity and the losses also increase. This study provides experimental data for the theoretical analysis of the high-frequency hysteresis and electromagnetic loss of the Terfenol-D magnetostrictive material.
Key words : magnetostrictive;terfenol-D; high frequency hysteresis properties ; driving magnetic field ; magnetic density ; electromagnetic losses
EEACC:7230
doi:10.3969/j.issn.10041699.2018.04.005
Terfenol-D高频磁滞特性测试与分析
春艳，黄文美“，刘卓锟，曹晓宁
（河北工业大学，省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津300130
摘要：目前对超磁致伸缩材料Terfenol-D的研究，主要集中于静态或准静态条件下的磁滞特性的测试和分析。为了更好的探究材料的高颠磁滞特性，将Terfenol-D制成方形环状薄片样品，在不同驱动磁场频率和磁密幅值的条件下，测量其动态磁滞回线，分析磁损耗的数值和变化趋势，探究剩磁和矫顾力等磁特性参数随频率和磁密幅值的变化规律。测试结果表明：当驶动磁场颠率或磁密幅值增加时，动态磁滞回线横向变宽、面积增大，剩磁、矫顽力和损耗也都随之增大。此项研究为超磁致伸
缩材料Terfenol-D高频磁滞特性和电磁损耗的理论分析提供了实验数据基础。关键词：磁致伸缩；Terfenol-D；高频磁滞特性；驱动磁场；磁密幅值；电磁损耗
中图分类号：TP212.9
文献标识码：A
稀土超磁致伸缩材料Terfenol-D,因其具有磁致伸缩应变大（~1600ppm）、响应速度快（纳秒级）、工作频带宽、能量转换效率高等特点，广泛应用于国防军工、航空航天、电子机械、海洋科学及近海工程、仪器仪表、主动减震降噪系统等领域[1-2]。由于材料具有非常好的导热能力，使得其在大功率超声应用领域的优势十分显著。这些应用绝大多数都需要超磁致伸缩材料工作于高频激励条件下[3-5]，此时材料的非线性磁滞特性会随着频率增大而显著增强，电磁损耗特性也越来越复杂[]。因此研究高频驱动条件下Terfenol-D材料的动态磁滞特性，是大
文章编号：10041699(2018)04-0518-05
功率超磁致伸缩换能器结构设计、模型研究以及温控系统设计的重要前提和基础[7-8]
文献「9考虑到动态驱动下Terfenol-D内部磁场分布不均勾，结合动态J-A模型，改进了磁滞模型，较好的预测其磁滞特性以及损耗变化规律，但其只适用频率低于500Hz的情况。文献「101提出了 Fe-Ga合金磁化强度随应力变化的模型，搭建了力传感特性测试平台，可以对不同材料的力传感特性进行测试与对比分析，但测试仅限于对饱和磁场要求较低的材料。文献[11]对传统硅钢片的铁芯损耗计算式进行改进，使其适用范围扩展至高频高磁
项目来源：国家自然科学基金项目（51777053）：河北省高层次人才资助项目（C2015003037）
收稿日期：2017-09-29
修改日期：2017-12-04