2. 超磁致伸缩执行器在流体控制系统中的几则应用实例

2.1燃料注入阀^[5]

     瑞典一家公司将Terfenol-D用于燃料注入阀，并申请了专利。如图4，它的原理是通过控制驱动线圈的电流，来驱动具有负磁致伸缩的棒，使得针阀提起或放下。这种设计，省                

图4 燃料喷射阀

线圈

磁致伸缩棒

外罩

预压弹簧

喷嘴

燃料管

发兰盘

燃料喷射管

	图4 燃料喷射阀

去了机械部件的连接，可使燃料在注入过程中实现快速、高准确度的流动无级控制，优化了燃烧过程，而且也为更快、更精确的计算机控制燃料系统甚至排气系统提供了可能。

   2.2直动式伺服阀^[6]

　　　伺服阀是一种变电器信号为液压信号以实现流量或压力控制的转换装置。常用的伺服阀的驱动部件主要是电磁铁，图5则是Urai采用超磁致伸缩驱动器而设计的一种新型伺服阀，它的原理是通过控制线圈中电流的大小使超磁致伸缩棒伸长或缩短，从而使阀心得开度变化，来对流量或压力进行调节。伺服阀阀心的位移可通过位移传感器反馈到控制系统，使整个系统形成闭环。

图5 直动式伺服阀

    超磁致伸缩直动式伺服阀的结构紧凑，精度高，响应速度比电液伺服阀快，其最大输出流量达２L/min,频宽可达６５０Hz(-3db)。

2.3流体驱动活塞^[3]

    图6是超磁致伸缩流体驱动活塞的原理图。当线圈通电后，超磁致伸缩棒伸长，从而推动大活塞运动，由流体力学中的帕斯卡定律，超磁致伸缩棒的伸长量被放大，放大倍数等于大活塞面积与小活塞面积的比值。反之,如果超磁致伸缩棒推动小活塞,那么输出的力将被放大。

图6 流体驱动活塞

2.4薄膜型微型泵^[7]

     目前，对微管道、微阀、微流量计、微泵等元件的微流量控制系统的研究已成为微型机电系统研究的热点之一。而薄膜型超磁致伸缩微执行器的的出现，又为微流体元件的驱动提供了一个新的方法。

     图7是薄膜型微型泵的原理图，微型泵的驱动部分采用了圆盘装的薄膜型超磁致伸缩微执行器。当垂直于圆盘表面施加一个变化的磁场时，圆盘状超磁致伸缩薄膜将上、下振动，当向上振动时，泵的入口打开，液体流入泵内；当向下振动时，泵的出口打开，液体将以一定的压力流出泵。

 泵的流量可通过调整外磁场的频率改变，当外磁场变化频率为2KHz时，泵的输出达10μl/min,当然，外部磁场的频率不能太高，否则由于泄漏问题将会导致输出压力的下降。

这种微型泵的另一优点是，可以采用非接触式驱动，这使泵的结构和能源供给变得简单。此外，超磁致伸缩执行器还被应用于比例滑阀，微小卫星推进器中的微阀门和墨水快速喷射打印头的液滴注入器等流体控制器件中。

3结束语

    超磁致伸缩执行器应用于流体控制元件，可极大的提高它们的性能，这是因为超磁致伸缩执行器具有相应速度快，输出力大，耐污染并可在低磁场强度下动作等特性。

    目前，超磁致伸缩材料应用于流体器件的开发研究工作尚处于起步阶段，但它们的应用已给流体控制技术注入了新的活力。作为一个稀土资源大国，我们应抓住这个机遇，迎接高新技术的挑战。