Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Hysteresis Modelling in Electromechanical Transducer with Magnetic Shape Memory Alloy

Minorowicz B., Nowak A., Stefański F.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2014

|

R. 90, nr 11

244--247

EN

The article presents a new class of smart materials which are magnetic shape memory alloys. These alloys combines both good dynamics and large strains. These properties make it possible to use these materials in positioning transducers which are alternative for classical electromagnetic transducers such as proportional solenoids. Unfortunately as other smart materials, MSMA are distinguished by hysteresis phenomenon which loop in this case is very wide and asymmetric. Authors present result of strain measurement which was performed for decreasing amplitude sine input signal. Based on this result phenomenological generalized Prandtl-Ishlinskii model was matched and compared.

PL

Artykuł zawiera opis nowej grupy materiałów inteligentnych, jaką są materiały z magnetyczną pamięcią kształtu. Materiały te łączą w sobie dobre właściwości dynamiczne oraz duży zakres możliwych odkształceń. Właściwości te powodują, iż istnieje realna szansa na praktyczną ich aplikację w konstrukcji przetworników pozycjonujących, które mogą konkurować z rozwiązaniami klasycznymi np. elektromagnesami proporcjonalnymi. Autorzy zaprezentowali wynik pomiaru wydłużenia dla gasnącej amplitudy sinusoidalnego sygnału sterującego. Na podstawie zarejestrowanych wyników dopasowano do nich uogólniony fenomenologiczny model histerezy Prandtla-Ishlińskiego oraz dokonano porównania.

2

Position regulation of magnetic shape memory actuator

Minorowicz B., Nowak A., Stefański F.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2013

|

Vol. 61, nr 2

216--221

EN

Purpose: This paper presents materials with magnetic shape memory. These materials are a new group of smart materials, which distinguished by large deformations (up to 10%), and relatively high operating frequencies. Authors used in research samples made of Ni2MnGa alloy in order to find out of their capabilities in transducers design applications and for better understanding their nonlinear behavior. Design/methodology/approach: For research purposes, authors designed laboratory electro-mechanical transducer, which works in spring retuned operating mode. This transducer is connected with dSPACE system used for regulation and data acquisition process. Coils were connected with programmable DC power supply. Findings: This design of transducer was for Authors a first attempt of practical application of MSMA. Results help in: modelling process of hysteresis for future open loop regulation, finding out optimal working conditions and scope of available operating parameters. Changes will be applied in next transducers design e.g. shape of magnetic circuit and these transducers will have more compact design. Research limitations/implications: Step responses of material are much worse than values given by manufacturer, because response of controllable power supply is up to 0.1 s. Another problem were stiffness of transducer and repeatability of obtaining results, but since modifications it has been successfully eliminated. Practical implications: Implemented in the examined transducer operating mode is identical to the principle of operation of an electromagnetic transducers used in design of electro-hydraulic and electro-pneumatic cartridge valves. In these valves solenoid moves a spool and after a power cut due to the spring tense, it returns to base position. Future work will focus on their replacement by a transducers designed with the use of MSMA. Originality/value: In this paper design with detailed description is presented. It can be treated as guidelines for other scientists who would like to design similar transducers. The article is the base for further research.

3

Microstructure evolution and its inﬂuence on martensitic transformation in Ni-Mn-Sn alloys

Czaja P., Maziarz W., Dutkiewicz J.

Inżynieria Materiałowa

|

2013

|

Vol. 34, nr 3

149--152

EN

The work reports on the investigation into the microstructural changes and their impact on the phase transition of the Ni48Mn39.5Sn12.5 Heusler magnetic shape memory alloy produced by means of conventional metallurgy and subsequently processed by melt spinning technique to obtain ribbons. The properties of the alloy are studied in its bulk form and in the form of ribbons. The SEM studies has shown that the solidiﬁed alloy features three areas differing with respect to Mn/Sn ratio. The light microscopy observation of the as cast, homogenized and water quenched bulk samples has shown that the martensitic phase tends to nucleate within the inner area of the grains, unlike in the case of ribbons where it was chieﬂy witnessed on the grain boundaries. The same technique was also used to study the cross section of melt spun ribbons. It has been demonstrated that the ribbons posses nonuniform microstructure. XRD analysis led to the identiﬁcation ofphases present in the studied materials subjected to different treatment. It has been shown that the ribbons contain primarily austenite ofthe L21 Heusler structure. The same phase has been found to coexist with the martensite in the as cast and homogenized bulk samples, whereas predominantly the martensite phase has been found in water quenched bulk samples. DSC studies proved that both the ribbons and bulks undergo martensitic and reverse transformation but the temperature onset of the transition is lower in the case of ribbons what is associated with the grain size reduction. TEM studies has corroborated the initial XRD results. They have shown that the austenite is of the typical for this alloys Heusler type structure and the martensite has been determined as the l0M martensite with the (3 2) modulation according to Zhdanov notation.

PL

Praca przedstawia wyniki badań zmian mikrostruktury i ich wpływu na przemianę fazową magnetycznego stopu Heuslera o nominalnym składzie Ni48Mn39.5Sn12.5 uzyskanego w formie litej za pomocą konwencjonalnej meta- lurgii oraz w formie taśm odlanych metodą odlewnia na wirujący walec. Wyniki analizy za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego pokazują, że w skrystalizowanym stopie można wyodrębnić trzy obszary różniące się między sobą proporcją stężenia Mn/Sn. Obserwacje próbek litych stopu po obróbce cieplnej i przesyceniu wykazały obecność igieł martenzytu w obrębie ziaren, inaczej niż w przypadku taśm, w których martenzyt stwierdzono na granicach ziaren. Mikroskopia świetlna posłużyła także do obserwacji przekrojów poprzecznych taśm. Stwierdzono, że charakteryzują się one niejednorodną mikrostrukturą. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej dokonano identyﬁkacji faz występujących w poszczególnych rodzajach badanego materiału. Stwierdzono, że w taśmach przeważa faza austenityczna o strukturze Heuslera typu L21. Ta sama faza współwystępuje z fazą martenzytyczną w stopie w stanie po odlaniu i po obróbce cieplnej, podczas gdy w próbkach litych w stanie po ujednorodnieniu i przesyceniu dominuje martenzyt. Analiza za pomocą skaningowej kalorymetrii różnicowej potwierdziła zachodzenie przemiany martenzytycznej i odwrotnej do niej w taśmach i w próbkach litych, z tym że temperatura początku przemiany była niższa dla taśm. Jest to związane ze zmniejszeniem się wielkości ziarna wskutek odlewnia na wirujący walec. Analiza za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej potwierdziła, że austenit cechuje się strukturą typu L21, podczas gdy martenzyt wykazuje uporządkowanie właściwe dla martenzytu typu 10M o modulacji (3 2) według notacji Zhdanova.

4

Force generation survey in magnetic shape memory alloys

Minorowicz B., Nowak A.

Archives of Mechanical Technology and Automation

|

2013

|

Vol. 33, no. 1

37--46

PL

Przetworniki stosowane w różnego rodzaju urządzeniach zamieniają elektryczny sygnał wejściowy na nieelektryczny, zwykle mechaniczny, sygnał wyjściowy typu: siła, prędkość, przemieszczenie, natężenie przepływu albo ciśnienie. W artykule przedstawiono materiały z magnetyczną pamięcią kształtu, które stanowią nową grupę materiałów inteligentnych i są przedmiotem wielu badań prowadzonych obecnie na świecie. Materiały te zmieniają swoje właściwości (długość, naprężenia wewnętrzne) pod wpływem zewnętrznego pola magnetycznego. We wstępie podano ich opis teoretyczny i cechy szczególne, a także opisano proces produkcji i zasadę działania. Na potrzeby badań skonstruowano demonstracyjny przetwornik elektromagnetyczny, który umożliwia uzyskanie indukcji magnetycznej w szczelinie powietrznej na poziomie 0,7 T. Analizę podstawowej nieliniowości tego materiału, jaką jest histereza, wykonano dla sygnałów sterujących o gasnącej amplitudzie i obu polaryzacji prądu zasilania Następnie podjęto próbę regulacji siły w układzie ze sprzężeniem zwrotnym.

EN

Transducers used in all kinds of devices convert electrical input signal into a non-electrical, usually mechanical output such as: strength, speed, displacement, flow rate or pressure. Different kinds of electric motors and solenoids are commonly used as electromagnetic transducers. In this paper authors present materials with magnetic shape memory, which are a new group of smart material, and are subject to a number of ongoing research in the world. They change own properties (length, internal stress), under an influence of an external magnetic field. Authors placed in an introduction, a theoretical description of material, lists of their most important features, and also described production process and principle of operation. In order to perform research, a demonstration electromagnetic transducer was designed, which is distinguished by magnetic induction in air gap of 0.7 T. Study contains an analysis of the basic nonlinearity of this material, which is hysteresis, made to sinusoidal control signals of fading amplitude for both polarities of input current. Next, authors attempted to adjust strength of closed loop system where measured force was a feedback signal.