MAGNETOSHAPE®

“The Heart of Motion”表明了我们的工作以及我们工作目标的核心。因此,研究运动的“核心”,彻底进行全新的思考,就是不言自明的事情。对于一项任务来说,电磁阀的电枢或电动机的转子也许是最常见的,但不见得是最佳的解决方案。

磁场会导致磁性形状记忆材料发生延展。利用这一特性可实现从材料内部产生运动的驱动装置,从而不再需要摩擦式连接接口。MAGNETOSHAPE®这个名称是我们在这种效应的基础上研究的创新驱动理念,从材料、促动器到电机系统——我们的目标始终是为我们的客户提供最佳技术解决方案。

 

磁性形状记忆技术简介

 

Magnetic Shape Memory technology explained briefly zh

磁性形状记忆合金是一种在适当的磁场中能够产生力和运动的铁磁材料。这种单晶合金通常由镍、锰、镓组成,能够在外部负荷情况下发生6%的延展。这个运动频率能够到达较低的千赫范围。

90年代中期人们发现了磁性形状记忆效应。在过去几年中,ETO对磁性形状记忆效应进行了深入的研究,持续开发这种材料,并在此基础上研发促动器。今天,ETO的MAGNETOSHAPE®新技术已准备好投入第一批批量应用中。鉴于其独特的技术优势,该技术具有未来取代电磁技术和其他促动器技术的潜力。

 

 

 

MAGNETOSHAPE®单晶材料的制造过程

 

PIC12

· 原料在1400°C高温下感应熔化,熔合为合金

· 通过一种经过调整的Bridgman法生成大尺寸单晶

· 晶体在热处理过程中被化学均化,调整显微结构

· 通过X射线衍射确定晶体定向

· 晶体通常被切割为方块形状

· 晶体方块按照应用需要塑造成形

 

 

 

MAGNETOSHAPE®材料的技术参数

 

MAGNETOSHAPE ®
合金 NiMnGa
磁场中的材料张力变化

降低6 %, 最低2 N/mm²

封锁张力值 最低3.5 N/mm²
切换磁场强度 0.6 T
温度范围 -40 °C – 60 °C
高寿命 2x109 (材料)
通常大小 1 x 3 x 10 mm³ 至 6 x 6 x 30 mm³
电磁渗透性 2 (硬轴); 50 (轻轴)
频率 DC 至 1 kHz
切换速度 <1 ms (取决于促动器)
MAGNETOSHAPER Materials Technical Data final zh
 

 

 

MAGNETOSHAPE®促动器的设计原则

 

MAGNETOSHAPE®弹簧促动器

· 回位弹簧与MAGNETOSHAPE®元件对比

· 极短的转换时间(约1ms)

· 可提供带永磁铁的双稳态型号

· 可根据需要的功能(力、位移、频率)提供不同的磁路

Spring Actuator Picture and Diagram zh

MAGNETOSHAPE®推推式促动器

· 两个MAGNETOSHAPE®促动器单元对抗运作

· 高能效的多稳态

· 中间位置在不通电情况下也保持稳定

· 可快速、准确调节位置(< 5µm)

Push Push Actuator Picture and Diagram zh

 
 

MAGNETOSHAPE®促动器的优势

 

· 高能效运作

· 在高频率下提供高输出功

· 能够改进促动器的设计,使摩擦损耗更少

· 表现出极快的转换性能

· 在应用中使用寿命长

· 可设计为双稳态或多稳态促动器,以及带故障安全功能的单稳态促动器

· 可以同时在高温下启动

· 提供自传感功能

 

 

非促动器应用

 

MAGNETOSHAPE®智能材料也可以用于非促动器应用领域。这类应用利用了反铁磁和高温形状记忆效应。

· 测量位置、速度、力、压力等

· 能量采集,进行无线供电

· 主动和被动减震

· 使用特殊的合金作为高温形状记忆材料(FGL)

· 减薄的单晶材料(< 30µm)用于微系统技术应用领域(促动器、传感器、采集)

· 学术界正在研究薄层材料

 

 

发表论文

 

2015

· Structural behavior and magnetic properties of a Ni–Mn–Ga single crystal across the martensite/austenite two-phase region

· MSM-Greifer mit stationärer Aktuierung

 

2014

· Over 7% magnetic field-induced strain in a Ni-Mn-Ga five-layered martensite

· Magnetomechanical properties of a high-temperature Ni–Mn–Ga magnetic shape memory actuator material

· High-temperature magnetic shape memory actuation in a Ni–Mn–Ga single crystal

· FEM-Simulation of Magnetic Shape Memory Actuators

· Recent developments in magnetic shape memory actuation

· A modular energy efficient actuator based on magnetic shape memory alloys

· Magnetic Shape Memory Actuators for Fluidic Applications

 

2013

· Structural modification and twinning stress reduction in a high-temperature Ni-Mn-Ga magnetic shape memory alloy

· Failure mechanisms and high-cycle fatigue of MSM actuators

 

2012

· Progress in developing smart magnetic materials for advanced actuator solutions

 

2011

· A Novel Concept for Strain Sensing Based on the Ferromagnetic Shape Memory Alloy NiMnGa

· Effects of film thickness and composition on the structure and martensitic transition of epitaxial off-stoichiometric Ni–Mn–Ga magnetic shape memory films

 

2010

· Production and characterization of large single crystals made of ferromagnetic shape memory alloys Ni–Mn–Ga

 

 

实用链接

 

· Konsortium smart³ im BMBF - Programm Zwanzig20

· FGL - Netzwerk zur effizienten Wertschöpfung bei Herstellung und Anwendung von Formgedächtnislegierungen

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