자기 변형 변환기 : 개략도, 유형, 장점 및 응용

그만큼 전기 기계 변환기 전기 신호를 음파로 변환하거나 음파를 전기 신호로 변환하는 데 사용되는 장치입니다. 이 변환기는 더 다재다능하며 자왜 및 압전 장치를 포함합니다. 현재 전력 초음파 응용 분야에는 자기 변형 및 압전을 사용하는 두 가지 기본 변환기 설계가 있습니다. ㅏ 압전 변환기 에너지를 전기에서 기계로 변환하기 위해 압전 재료의 특성을 사용합니다. 자기 변형 변환기는 자기장 내에서 에너지를 기계적 에너지로 변환하기 위해 자기 변형 재료의 특성을 사용합니다. 여기에서 자기장은 자왜 재료 주위를 덮고 있는 와이어 코일을 통해 제공됩니다. 따라서 이 기사에서는 자왜 변환기 – 작업 및 응용 프로그램.

자기 변형 변환기는 무엇입니까?

기계적 에너지에서 자기적 에너지로 에너지를 변경하는 데 사용되는 장치를 자왜 변환기라고 합니다. 그만큼 자왜 변환기 작동 원리 적용된 진동 자기장이 압착되는 일종의 자성 재료를 사용합니다. 원자 재료의 길이 내에서 주기적인 변화를 만들고 고주파의 기계적 진동을 생성합니다. 이러한 유형의 변환기는 주로 낮은 주파수 범위에서 사용되며 초음파 가공 및 초음파 세척기 응용 분야에서 매우 일반적입니다.

자기 변형 변환기 개략도

자왜 변환기의 작동은 다음 개략도를 사용하여 설명할 수 있습니다. 이 다이어그램은 null에서 완전한 자화까지 생성된 변형량을 설명합니다. 이것은 자기 유도 및 자기 변형 코어 변형에 대한 영향으로 설정된 개별 기계적 및 자기적 속성으로 나뉩니다.

첫 번째 경우, 그림 c는 재료에 자기장이 가해지지 않은 경우를 보여주며, 자기 유도가 발생하면 길이 내의 변화도 무효가 됩니다. 자기장 양(H)은 포화 한계(±Hsat)까지 증가합니다. 이렇게 하면 축 변형이 'esat'로 증가합니다. 또한, 자화 값은 그림-e에 표시된 +Bsat 값으로 증가하거나 그림에 표시된 -Bsat로 감소합니다.

'Hs' 값이 최대 지점에 있을 때 자기 유도 및 최고의 변형 포화를 얻을 수 있습니다. 따라서 이 시점에서 필드 값을 높이려고 하면 장치의 자화 값이나 필드가 변경되지 않습니다. 따라서 필드 값이 포화 상태에 도달하면 변형률 및 자기 유도 값이 증가하여 중앙 그림의 바깥쪽으로 이동합니다.

두 번째 경우 'Hs' 값이 고정된 상태에서 자왜 재료에 가해지는 힘의 양을 높이면 축 방향 변형 및 축 자화 값이 감소하면서 재료 내부의 압축 압력이 반대쪽으로 상승합니다. . 그림-c에서는 영자화 때문에 사용할 수 있는 자속선이 없지만 그림에서는 자속선이 없습니다. 비앤피규어. d는 자왜 드라이버의 자구 정렬에 따라 훨씬 더 작은 크기의 자속선을 가집니다. 그림-a에는 플럭스 라인이 있지만 그 흐름은 반대 방향입니다.

수치. f는 적용된 'Hs' 필드 및 자구 배열을 기반으로 한 플럭스 라인을 보여줍니다. 여기서 생성된 플럭스 라인은 홀 효과 원리로 측정됩니다. 따라서 이 값은 힘 또는 입력 변형률에 비례합니다.

자기 변형 변환기의 유형

자기 변형 변환기에는 두 가지 유형이 있습니다. 자발적인 자기 변형 및 필드 유도 자기 변형.

자발적인 자기 변형

자발적인 자기 변형은 퀴리 온도에서 원자 모멘트의 자기 정렬에서 발생합니다. 이러한 유형의 자기 변형은 인바라고 하는 NiFe 기반 합금에 활용되며 큐리 온도까지 열 증가가 없습니다.

재료의 포화 자화는 원자 자기 모멘트의 배열량이 감소하기 때문에 퀴리 온도로 가열하면 감소합니다. 이 배열과 포화 자화가 감소하면 자발 자기 변형과 재료 수축을 통해 부피 팽창도 감소합니다.

invar의 경우 자발적인 자기 변형 손실로 인한 수축은 일반적인 열 진동 방법을 통해 발생하는 팽창과 동일하므로 재료는 치수 내에서 변화가 없음을 보여줍니다. 그러나 퀴리 온도 이상에서는 일반적으로 열팽창이 발생하고 더 이상 자기 정렬이 없습니다.

필드 유도 자기 변형

전계 유도 자기 변형은 주로 적용된 전계 적용에서 자구 배열에서 주로 발생합니다. Terfenol 재료는 Tb, Fe 및 Dy의 혼합인 가장 큰 유용한 자기변형을 나타냅니다. Terfenol 소재는 위치 센서, 필드 센서, 기계식 액추에이터 및 스피커에 사용됩니다.

자기 변형 배열(또는) 로드 센서는 자기 변형 재료에 변형이 발생할 때마다 재료의 자화가 변경된다는 사실을 통해 간단하게 작동합니다. 일반적으로 Terfenol 액추에이터에는 압축 상태에서 배열되어 자구를 막대 길이에 수직으로 배열하는 Terfenol 막대가 포함됩니다. 코일은 Terfenol 로드 주위에 사용되며 필드는 로드에 적용되어 길이를 통해 도메인을 정렬합니다.

자기 변형과 압전 변환기의 차이점

자왜 변환기와 압전 변환기의 차이점은 다음과 같습니다.

자기 변형 변환기를 선택하는 방법은 무엇입니까?

자기 변형 변환기의 선택은 아래 사양을 기준으로 할 수 있습니다.

• 이 변환기는 상호 작용하고 거리를 매우 정확하게 매핑할 수 있도록 일종의 자성 재료를 사용해야 합니다.
• 변환기는 비접촉 및 마모 없는 측정을 허용해야 합니다.
• 범위는 50~2500mm여야 합니다.
• 최대 해상도는 약 2μm여야 합니다.
• 최대 선형성은 ±0.01%여야 합니다.
• 변위 속도는 10m/s 미만이어야 합니다.
• 아날로그 출력은 0~10V, 4~20mA입니다.
• 24VDC ±20% 전압 공급
• IP67 보호 등급
• 작동 온도 범위는 -30..+75 °C여야 합니다.

장점과 단점

그만큼 자기 변형 변환기의 장점 다음을 포함하십시오.

• 이 변환기는 신뢰할 수 있고 유지 보수가 필요 없으며 작동 오류 및 기계 가동 중단 가능성을 크게 줄입니다.
• 자기 변형 변환기는 접촉 부분이 없으므로 수명이 더 깁니다.
• 이들은 고정 접촉 트랜스듀서에 비해 더 정확합니다.
• 감도가 좋고 장거리 검사가 가능하며 내구성이 뛰어나고 구현이 용이합니다.

그만큼 자기 변형 변환기의 단점 다음을 포함하십시오.

• 자기 변형 변환기는 비싸다.
• 자왜 변환기는 물리적 크기 제한이 있으므로 대략 30kHz 미만의 주파수에서 작동하도록 제한됩니다.

애플리케이션

그만큼 자기 변형 변환기의 응용 다음을 포함하십시오.

• 자왜 변환기는 위치 측정에 사용됩니다.
• 이 변환기는 기계적 에너지를 자기 에너지로 변환하는 데 중요한 역할을 합니다.
  이전에 이 장치는 토크 미터, 수중 청음기, 소나 스캐닝 ​​장치, 전화 수신기 등을 포함하는 다양한 응용 분야에 사용되었습니다.
• 현재는 고출력 선형 모터, 소음 제어 시스템 또는 능동 진동, 의료 및 산업용 초음파, 적응형 광학용 포지셔너, 펌프 등과 같은 다양한 장치를 만드는 데 사용됩니다.
• 이 트랜스듀서는 주로 수술 도구, 화학 처리, 재료 처리 및 수중 음파 탐지기를 만들기 위해 개발되었습니다.
• 자왜 변환기는 기계의 움직이는 부분 내에서 회전축에 의해 발생된 토크를 측정하는 데 사용됩니다.
• 이 트랜스듀서 애플리케이션은 두 가지 모드로 나뉩니다. Joule 효과를 의미하고 다른 하나는 Villari 효과입니다. 자기 에너지에서 기계 에너지로 변환되면 액추에이터의 경우 힘을 생성하는 데 사용되며 센서의 경우 자기장을 감지하는 데 사용할 수 있습니다. 기계에서 자기로 에너지가 바뀌면 움직임이나 힘을 감지하는 데 사용됩니다.

따라서 이것은 자왜 변환기의 개요입니다. 이 변환기는 자기 탄성 변환기라고도 합니다. 이 변환기는 매우 높은 기계적 입력 임피던스를 가지며 큰 정적 및 동적 힘, 가속도 및 압력 측정에 적합합니다. 그들은 구조적 특징이 강하고 이러한 변환기가 능동 변환기로 사용될 때 출력 임피던스가 낮습니다. 여기 당신을 위한 질문이 있습니다. 자기변형 현상?