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铁磁压电复合结构中的巨磁力矩磁电效应毕业论文

 2022-01-21 21:44:17  

论文总字数:12330字

摘 要

本文设计制备了两端自由的永磁体NdFeB/PZT压电片的悬臂梁复合结构,并研究了其中的磁力矩磁电效应。

实验结果表明:双端自由振动的复合结构有利于进一步提高磁力矩磁电效应,在谐振频率f=170 Hz时,谐振磁电系数高达300 V/cm·Oe。这是由于双端自由结构有利于充分应用压电片的弯曲应变。输出电压与输入交流磁场在一定范围内呈现良好的线性关系。随着永磁体从端点移向悬梁臂中部,谐振频率增加,谐振磁电系数减弱。增加永磁体的质量,谐振频率减小,而谐振峰增强。

本文的研究结论可为永磁体/PZT复合机构中的磁力矩磁电效应提供潜在的应用价值。

关键词:磁力矩磁电效应 悬梁臂 复合结构 永磁体 PZT

Giant Magneto-Torque Magnetoelectric Effect in Ferromagnetic/Piezoelectric Composite Structures

Abstract

In this article, we design and fabricate a permanent magnets NdFeB/ piezoelectric sheet PZT cantilever beam composite structure with both free ends, in which we study the magnetoelectric effect driven by magnetic force moment.

The experimental results show that the double-end free vibration composite structure is beneficial to further improve the magnetoelectric effect driven by magnetic moment. At the resonant frequency f=170 Hz, the resonant magnetoelectric coefficient can reach 300 V/cm·Oe. This is because the double-end free structure facilitates the full application of the bending strain of the piezoelectric sheet. The output voltage and the input AC magnetic field exhibit a good linear relationship within a certain range. As the permanent magnet moves from the end to the middle of the cantilever beam, the resonant frequency increases and the resonant magnetoelectric coefficient decreases. Increasing the mass of the permanent magnet, the resonant frequency is reduced, and the resonant peak is enhanced.

The conclusions of the article can provide potential application value for the magnetoelectric effect driven by magnetic moment in permanent magnet/PZT composite structure.

Key Words: magnetoelectric effect driven by magnetic moment; cantilever; the composite structural materials; permanent magnets; PZT

目 录

摘要………………………………………………………………………………………………I

ABSTRACT………………………………………………………………………………… II

目录……………………………………………………………………………………………III

第一章 绪论……………………………………………………………………………………1

1.1磁电效应………………………………………………………………………………1

1.1.1经典磁电效应…………………………………………………………………1

1.1.2 磁力驱动磁电材料……………………………………………………………1

1.1.3磁力矩磁电效应………………………………………………………………2

1.2 影响磁力矩磁电效应的主要因素……………………………………………………2

1.3 制备磁力矩磁电器件的主要材料……………………………………………………3

1.3.1压电材料………………………………………………………………………3

1.3.2磁性材料………………………………………………………………………3

1.4本章小结………………………………………………………………………………4

第二章 实验与分析………………………………………………………………………5

2.1 样品结构和磁电效应测试……………………………………………………………5

2.1.1 样品结构………………………………………………………………………5

2.1.2 测量装置示意图………………………………………………………………5

2.1.3实验方法及实验过程…………………………………………………………6

2.2 实验结果与讨论……………………………………………………………………6

2.2.1 两端自由悬臂梁结构和单悬臂梁结构磁力矩磁电效应的比较……………6

2.2.2 磁电电压与交流磁场信号幅值关系…………………………………………8

2.2.3 永磁体在不同的位置对磁电效应的影响……………………………………8

2.2.4 不同永磁体与磁电效应系数之间的关系……………………………………9

2.3本章小结………………………………………………………………………………9

第三章 结论与展望……………………………………………………………………10

3.1实验结论……………………………………………………………………………10

3.2展望…………………………………………………………………………………10

参考文献……………………………………………………………………………………11

致谢…………………………………………………………………………………………13

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