مدل‌سازی تجربی اتلاف ناشی از پسماند مغناطیسی ترفنل-دی در مقادیر مختلف فرکانس و پیش تنش مکانیکی

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.

experimental modeling of magnetic hysteresis power loss of terfenol-d at different values of frequency and mechanical pre-stress

one of the major limitations of using terfenol-d in actuators and sensors is its magnetic hysteresis power loss which leads to reduction of mechanical power loss, precision and linear measuring range in actuators and sensors, respectively. in this paper, magnetic hysteresis power loss of terfenol-d and its affecting parameters are studied and modeled experimentally. to this end a fabricated experimental setup is used to obtain magnetic behavior of terfenol-d consisting of major and minor hysteresis loops at different values of frequency, magnetic field intensity and mechanical pre-stress. data of these loops are used as an input to analytical equation of magnetic hysteresis loss. the results show that the magnetic hysteresis loss increases with increasing in frequency and peak value of magnetic field intensity and decreasing in mechanical pre-stress. then, an explicit model based on power relations for frequency, peak value of magnetic field intensity and mechanical pre-stress is presented to predict magnetic hysteresis power loss. this model is validated under new different conditions and the results show very good agreement with analytical model. the main advantage of the explicit model is that it does not need hysteresis loops as input data and it can predict the magnetic hysteresis power loss only by determining the values of conditional parameters.