甄 亮，方占萍，马忠孝

（1.酒泉职业技术学院甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃 酒泉 735000；2.酒泉新能源研究院，甘肃 酒泉 735000；3.中联重科股份有限公司，湖南 长沙 410000）

一种GMA高速开关阀的结构设计与磁场仿真分析

甄 亮1，2，方占萍1，2，马忠孝3

（1.酒泉职业技术学院甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室，甘肃 酒泉 735000；2.酒泉新能源研究院，甘肃 酒泉 735000；3.中联重科股份有限公司，湖南 长沙 410000）

本文设计了高速开关阀用GMA的结构形式，计算了GMM棒所需的长度和直径，并结合高速开关阀的工作特点设计了线圈尺寸。通过Ansoft软件对GMA的磁场分布做了详细分析，得出采用低磁导率的导磁块时GMM棒轴向磁场不均匀度最小，且导磁块与GMM棒相对磁导率相同或接近时磁场不均匀度改善可达到最优，气隙宽度对GMM棒磁场不均匀度影响较显著，且当气隙宽度为0.4mm时磁场不均匀度最小，线圈安匝数主要影响GMM棒上的磁场强度大小，对磁场不均匀度影响甚小。

高速开关阀；磁致伸缩；磁场仿真

磁致伸缩材料作为几种重要的功能材料之一，因其独有的性质，其研究和应用越来越多地受到国内外学者关注。根据磁致伸缩材料的特性将其应用到高速开关阀上，通过外加磁场大小来改变超磁致伸缩棒的伸缩量（一般为几十微米），从而控制输出机构的力和位移。为了增大GMA（超磁致伸缩致动器，Giant Magnetostrictive Actuator）的输出位移，往往会设计相应的微位移放大机构对GMA的输出位移进行放大，以达到工作需要。由于超磁致伸缩材料本身的特点，GMA具有响应速度快、输出力大等优点，与其他电机械转换器相比具有明显的优势。……