Experimental Modeling of Magnetic Hysteresis Power Loss of Terfenol-D at Different Values of Frequency and Mechanical Pre-Stress

Abstract

یکی از محدودیت‌های مهم استفاده از ترفنل-دی در محرکه‌ها و حسگر‌ها، اتلاف ناشی از پسماند مغناطیسی آن است که منجر به کاهش بازده مکانیکی در محرکه‌ها و کاهش دقت و کوچکتر شدن محدوده اندازه گیری خطی در حسگر‌ها می‌شود. در مقاله حاضر، افت توان ناشی از پسماند مغناطیسی در ترفنل-دی و عوامل موثر بر آن مورد مطالعه و مدلسازی تجربی قرار گرفته است. با استفاده از یک مجموعه آزمایشگاهی ابتکاری، رفتار مغناطیسی ترفنل-دی شامل منحنی‌های پسماند آن در چرخه‌های بزرگ و کوچک و در مقادیر مختلف فرکانس، شدت میدان مغناطیسی و پیش‌تنش مکانیکی به دست آورده شده است. از منحنی‌های پسماند به دست آمده به عنوان اطلاعات ورودی در رابطه تحلیلی افت توان ناشی از پسماند استفاده شده است. نتایج نشان دهنده آن است که افت توان ناشی از پسماند با افزایش فرکانس میدان مغناطیسی، افزایش مقدار ماکزیمم شدت میدان مغناطیسی در هر چرخه پسماند و کاهش پیش‌تنش مکانیکی، افزایش می‌یابد. سپس یک مدل تجربی مبتنی بر پارامترهای توانی با در نظر گرفتن سه عامل فرکانس، شدت میدان مغناطیسی و پیش‌تنش مکانیکی به منظور پیش بینی افت توان ناشی از پسماند مغناطیسی ارایه شده است، که اعتبار سنجی این مدل در شرایط متفاوت و جدید، نشان دهنده دقت قابل قبول آن می‌باشد. مزیت اصلی مدل تجربی ارایه شده نسبت به مدل تحلیلی این است که تنها با تعیین پارامترهای مربوط به شرایط کاری ترفنل-دی، امکان پیش بینی افت توان فراهم می‌گردد و به منحنی‌های پسماند مغناطیسی ترفنل-دی به عنوان ورودی مدل نیاز ندارد.