Liniowy aktuator magnetoelektryczny

• Autorzy: Guzdek P. , Grzesiak W. , Witek K. , Zaraska K. , Winiarska B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2018.08.15

Warianty tytułu

EN

Linear magnetoelectric actuator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono realizację aktuatora w oparciu o kompozyty magnetoelektryczne. Element roboczy aktuatora wykonano w postaci kompozytu ceramicznego wykonanego w technologii Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC) umieszczonego pomiędzy cewkami Helmholtza. W celu zwiększenia efektu magnetoelektrycznego kompozyt poddano procesowi polaryzacji elektrycznej w podwyższonej temperaturze. Spowodowało to prawie dwukrotny wzrost współczynnika magnetoelektrycznego. Wykazano, że w zakresie natężeń stałych pól magnetycznych do 2 kOe, wydłużenie elementu wykonawczego jest liniowe. Pole magnetyczne w tym przypadku można wykorzystać do sterowania wydłużeniem elementu wykonawczego aktuatora. Ponadto napięcie generowane na elektrodach elementu wykonawczego jest wprost proporcjonalne do wydłużenia w zakresie pól magnetycznych do 2 kOe.

EN

This paper presents the realization of linear actuator based on the magnetoelectric. The actuator was made as a multilayer ceramic composite using the LTCC technology and was placed between the Helmholtz coils. In order to increase magnetoelectric effect, the composite was electrically polarized at elevated temperature. Magnetoelectric coefficient of the polarized composite is two times higher than for composite without polarizing. It has been shown, that in the range of constant magnetic fields up to 2 kOe, the elongation of the actuator is linear. The magnetic field in this case can be used to control the elongation of the actuator. In addition, the voltage generated between the electrodes of the actuator is directly proportional to the magnetic field in range up to 2 kOe.

Słowa kluczowe

PL

technologia LTCC; kompozyt; magnetostrykcja; efekt magnetoelektryczny; aktuator

EN

LTCC technology; composite; magnetostriction; magnetoelectric effect; actuator

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 94, nr 8
• Strony: 55--58
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Guzdek P.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Grzesiak W.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Witek K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Zaraska K.

• Instytut Technologii Elektronowej, Oddział w Krakowie, ul. Zabłocie 39, 30-701 Kraków

autor

Winiarska B.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej, Al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Palneedi H., Annapureddy V., Priya S., Ryu J., Status and Perspectives of Multiferroic Magnetoelectric Composite Materials and Applications, Actuators, 5(1) (2016), 9, 1-31
• [2] Smalec Z., Wstęp do mechatroniki, Politechnika Wrocławska, ISBN 978-83-7493-591-3, Wrocław (2010)
• [3] Ortega N., Kumar A., Scott J.F., Katiyar R.S., Multifunctional magnetoelectric materials for device applications, J. Phys. Condens. Matter., vol.27, art. 504002, (2015), 1-24
• [4] Grössinger R., Duong G.V., Sato-Turtelli R., The physics of magnetoelectric composites, J. Magn. Magn. Mat., vol. 320, (2008), 1972-1977
• [5] Fetisov Y.K., Kamentsev K.E., Ostashchenko A.Y., Magnetoelectric effect in multilayer ferrite - piesoelectric structures, J. Magn. Magn. Mat., vol. 272-276, (2004), 2064-2066
• [6] Kanamadi C.M., Kim J.S., Yang H.K., Moon B.K., Choi B.C., Jeong J.H., Magnetoelectric effect and complex impedance analysis of (x)CoFe2O4 + (1-x)Ba0.8Sr0.2TiO3 multiferroics, J. Alloys Compd., vol. 481, (2009), 781-785
• [7] Li Y.J., Chen X.M., Lin Y.Q., Tang Y.H., Magnetoelectric effect of Ni0.8Zn0.2Fe2O4/Sr0.5Ba0.5Nb2O6 composites, J. Eur. Ceram. Soc., vol. 26, (2006), 2839-2844
• [8] Guzdek P., Grzesiak W., Wzorek M., Efekt magnetoelektryczny w kompozycie warstwowym Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 - PbFe0.5Ta0.5O3, Przegląd Elektrotechniczny, R91 (2015), nr 9, 50-53
• [9] Guzdek P., The magnetostrictive and magnetoelectric characterization of Ni0.3Zn0.62Cu0.08Fe2O4 - Pb(FeNb)0.5O3 laminated composite, J. Magn. Magn. Mat., vol. 349 (2014), 219-223
• [10] Solopan S.A., V'yunow O.I., Belous A.G., Tovstolytkin A.I., Kovalenko L.L., Magnetoelectric effect in composite structures based on ferroelectric/ferromagnetic perovskites, J. Eur. Ceram. Soc, vol. 30 (2010), 259-263
• [11] Kowal K., Jartych E., Guzdek P., Stoch P., Lisińska-Czekaj A., Czekaj D., X-ray diffraction, Mössbauer spectroscopy and magnetoelectric effect studies of (BiFeO3)x (BaTiO3)1-x solid solutions, Nukleonika, vol. 58 (2013), 57−61
• [12] Guzdek P., Wzorek M., Magnetoelectric properties in bulk and layered composites, Microelectronic International, vol. 32 (2015), no. 3, 110–114
• [13] Niemiec P., Bochenek D., Chrobak A., Guzdek P., Błachowski A., Ferroelectric-Ferromagnetic Ceramic Composites Based on PZT with Added Ferrite, International Journal of Applied Ceramic Technology, vol.12 (2015), E82–E89
• [14] Duong G.V., Grössinger R., Schoenhart M., Bueno-Basques D., The lock-in technique for studying magnetoelectric effect, J. Magn. Magn. Mat., vol. 316 (2007), 390-393
• [15] Guzdek P., Magnetoelektryczny kompozyt ceramiczny, patent nr P. 397945 z dn. 18.03.2016 r. przyznany przez Urząd Patentowy RP
• [16] Chougule S.S., Chougule B.K., Response of dielectric behaviour on ferroelectric rich (y)Ni0.8Zn0.2Fe2O4 +(1−y) PZT ME composites, Mater. Chem. Phys., vol. 108 (2008), 408–412
• [17] Kulkarni S.R., Kanamadi C.M., Chougule B.K., Dielectric and magnetoelectric properties of (x)Ni0.8Co0.1Cu0.1Fe2O4/(1 - x)PbZr0.8Ti0.2O3 composites, Mater. Res. Bull., vol. 40 (2005), 2064–2072
• [18] Vishnu-Baba Sundaresan, Atulasimha J., Clarke J., Magnetoelectric Surgical Tools for Minimally Invasive Surgery, patent nr US 20110077663 A1z dn. 31.03.2011r.
• [19] Guzdek P., Wzorek M., Grzesiak W., Zachariasz P., Kołaszczyński G., Smołka W., Czujnik magnetoelektryczny do pomiaru natężenia pola magnetycznego, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 93 (2017), nr. 8, 9-12
• [20] Guzdek P., Grzesiak W., Zachariasz P., Kołaszczyński G., Właściwości magnetostrykcyjne kompozytów multiferroicznych, Przegląd Elektrotechniczny, vol. 92 (2016), , nr. 9, 29-32
• [21] Fiebig M., Revival of the magnetoelectric effect, J. Phys. D: Appl. Phys., vol. 38 (2005), R123–R152

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).