Polowo-obwodowy model aktuatora magnetostrykcyjnego

• Autorzy: Idziak P. , Kowalski K. , Nowak L. , Stachowiak D.

Warianty tytułu

EN

Field-circuit model of the magnetostrictve actuator

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono model matematyczny zjawisk elektromagnetycznych w szybkoreagującym aktuatorze magnetostrykcyjnym. Aktuator jest przeznaczony do napędu zaworu doprowadzającego medium (najczęściej gaz) do komory roboczej impulsowego działa plazmowego, służącego do badań w zakresie fizyki ciała stałego, fizyki plazmy oraz inżynierii materiałowej [1]. Urządzenie charakteryzuje się stosukowo małym krokiem roboczym (poniżej 0,1 mm), ale bardzo krótkim czasem reakcji – rzędu kilkudziesięciu mikrosekund. Zaproponowano aktuator o strukturze osiowosymetrycznej. Walcowy magnetostrykcyjny rdzeń jest umieszczony wewnątrz cylindrycznej cewki zasilanej impulsami prądowymi z baterii kondensatorów. Opracowano polowo-obwodowy model nieustalonych zjawisk elektromagnetycznych w układzie. Model obejmuje równania opisujące nieustalone pole magnetyczne w nieliniowym środowisku ferromagnetycznym oraz równanie obwodu elektrycznego z uwzględnieniem pojemności. Wykorzystując środowisko Borland Delphi opracowano program komputerowy umożliwiający symulację zjawisk nieustalonych. Zaprezentowano wybrane wyniki symulacji.

EN

The paper deals with a magnetostrictive fast-acting actuator applied as a driving device for plasma valve. The actuator is characterized by a relatively small displacement (of the order of tens of microns), but with a very short response time – below 100 microseconds. System is designed for so called “plasma gun” which is applied in the area of plasma physics and material engineering. A structure with an axisymmetrical actuator energised by discharged pulses of a capacitor has been proposed. The field-circuit mathematical model of the dynamic operation of the actuator has been proposed. The model includes: the equation of transient electromagnetic field in a non-linear ferromagnetic material and equation of electric circuit. Using the Borland Delphi environment, the computer software has been elaborated. Results of simulation are presented.

Słowa kluczowe

PL

aktuatory elektromagnetyczne; magnetostrykcja; nieustalone pole elektromagnetyczne

EN

actuators; magnetostriction; transient electromagnetic field

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Maszyny Elektryczne : zeszyty problemowe
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3 (107)
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wz.

Twórcy

autor

Idziak P.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Kowalski K.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Nowak L.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

autor

Stachowiak D.

• Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, ul. Piotrowo 3A, 60-965 Poznań

Bibliografia

• [1] M. Barlak, “Intensywne impulsy plazmowe w procesach poprawy zwilżalności ceramik”, Warszawa 2010 r, Wydawnictwo Krystel.
• [2] G. Engdahl, “Handbook of giant magnetostrictive materials”, San Diego, USA: Academic Press; 2000.
• [3] K. Harmer, G. W. Jewell, and D. Howe, “Transient performance of a short-stroke linear solenoid actuator,” IEE Proc.—Elect. Power Appl., vol. 149, no. 5, pp. 379–384, 2002.
• [4] D. Stachowiak, "The influence of magnetic bias and prestress on magnetostriction characteristics of giant magnetostrictive actuator", Przegląd Elektrotechniczny, R. 89, No. 4, 233-236, 2013.
• [5] L. Nowak, "Dynamic FE Analysis of Quasi-Electromechanical Converters, IEEE Transaction on magnetics", vol. 30, No. 5, pp. 3268-3271, 1994.
• [6] H. de Gersem, R. Mertens, D. Lahaye, S. Vandewalle, K. Hameyer, “Solution strategies for, field-circuit coupled systems,” IEEE Trans. on Magnetics, vol. 36, no. 4, pp. 1531-1534, 2000.
• [7] Ripka P.: Magnetic sensors and magnetometers.” Artech House, Boston, London 2001.