普通谐波齿轮传动需电机和波发生器输入并传递动力,存在惯性大、高速响应差等问题,提出一种由超磁致伸缩材料驱动的有源谐波电机。通过建立等效磁路分析了不同结构下致动器的磁场特性,提出了一种漏磁低、空间利用率高的圆片状全封闭的磁路布局。建立了偏置磁场和驱动磁场强度的数学模型,提出了永磁和线圈的结构、尺寸等参数的设计理论和方法,并结合详实的参数实现致动器磁路设计。利用ANSYS有限元工具对偏置和驱动磁场特性仿真分析,并采用特斯拉计测量了线圈和超磁致伸缩材料棒的磁感应强度。实测结果与理论值及仿真值均较吻合,证明了仿真分析的准确性和磁场设计的合理性,为后续研究奠定了基础。

在液压阀工作空间环境限制的条件下,设计了一种体积精小、结构紧凑的阀用超磁致伸缩致动器。针对该种致动器内部偏置磁场强度均匀性较差的问题,利用有限元仿真方法对其偏置磁场分布结构进行了分析及设计,通过引入磁场不均匀度及平均磁场强度两性能指标对偏置磁场分布结构进行区别,同时结合实际情况,确定了最佳偏磁分布结构为超磁致伸缩棒段数n=3时;制作了阀用超磁致伸缩致动器试验样机,并对样机磁场强度进行了测试。实验结果表明,超磁致伸缩棒表面的磁场分布与仿真结果具有相同的变化趋势,其磁场不均匀度约为22.7%,说明所设计偏置磁场结构是合理的,该研究对于液压阀件的设计具有一定意义。

MSMA是一种新型的功能材料，具有较大的应变和可控性位移。基于磁控形状记忆合金（MSMA）的磁控特性和形状变化机制，设计出了新型直线伺服阀驱动器。该执行机构使用弹簧恢复其变形，采用直流线圈产生偏置磁场和应用交流线圈提供可控磁场。通过对先导型伺服阀进行简化及建模，不考虑磁滞等影响，使用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真，并通过合理的参数设计，得到系统bode图和系统输出位移曲线图，验证了新型伺服阀驱动器结构设计的合理性。