提高磁致伸缩驱动器驱动效率的关键环节是建立优化的驱动器磁路.本文基于准静态条件下线性磁致伸缩理论,得出磁致应变S与磁致伸缩材料内部磁场强度B的关系;并根据对无永磁磁偏磁路的分析进一步得出磁致应变S与磁路磁阻R和漏磁磁阻R1的对应关系.应用有限元方法对3种典型磁路结构的磁化效果进行对比分析,验证磁路结构的变化--即磁阻R和漏磁磁阻R1 的相应改变对磁致伸缩材料磁化程度的不同影响,进而得出微小驱动器磁路壳体适宜壁厚为2 mm,导磁材料的磁导率为2000μ0.根据此结果和磁路设计的2个遵循原则,对一(Φ)7 mm×20 mm Terfenol-D棒驱动的驱动器进行了磁路设计,应用ANSYS验证了该结构设计的合理性,并试制了驱动器样机.

讨论利用尺蠖运动机理实现大行程线性运动的微型驱动器，特别就其U形箝位机构对驱动器运动精度的影响进行探讨。分析结果表明，电磁箝位脚与行走台面间磁路气隙的大小将影响箝位力和箝位剩磁力的大小；箝位脚因箝位剩磁力和重力引起的摩擦力而发生挠变形，此箝位脚的刚度将影响微驱动器行走步长或导致回窜；箝位力不足或箝位剩磁力过大时可致二维驱动器的直线运动发生偏转。文中研究的驱动器，电磁箝位脚与行走台面间的磁路气隙应不小于5μm，以20μm～40μm为最佳；驱动器伸缩部分的最小伸缩量△L应大于0．52μm，驱动器才能有累加位移；二维驱动器的空载直线运动的最小箝位电磁力席大于27．8N。

为了满足超磁致伸缩(gain magnetostrictive material,GMM)式高速开关阀的大流量输出要求,必须提高GMM式驱动器的输出位移。提出了一种基于超磁致伸缩材料"堆叠式"与"交替式"级联组合的放大结构,实现GMM驱动器的微位移放大。根据GMM棒的性能特性,制作了尺寸为10 mm×40 mm"堆叠式"放大结构用于GMM驱动器,并在不同载荷下对其位移进行了测试。结果表明,采用线径0.7 mm、绕组1 700匝的励磁线圈的GMM式驱动器样机,其最大负载约700 N,响应时间小于1.5 ms,150 N外载荷下的输出位移可达78μm,能够满足作为大流量输出的高速开关阀驱动部件的性能要求。