2023年2月电工技术学报Vol.38No.4第38卷第4期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYFeb.2023DOI:10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.211740棒状铁镓合金磁特性测试装置的设计与实验黄文美1,2陶铮1,2郭萍萍1,2夏志玉1,2郭万里1,2（1.省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室（河北工业大学）天津3001302.河北省电磁场与电器可靠性重点实验室（河北工业大学）天津300130）摘要磁致伸缩水声换能器作为电-机械-声能量转换器件是声呐系统中重要的大功率电磁装置，其核心驱动元件铁镓合金棒需工作在高频（f＞1kHz）激励条件下，为对此类高频大功率磁致伸缩器件的优化设计提供指导，需要准确测试棒材的高频磁特性。以往的测试装置由于高频激励时导磁回路铁损大、励磁回路电阻抗高以及棒材磁导率低等特点，难以保证铁镓合金棒内获得均匀且数值较高的磁通密度。该文基于电磁场理论设计了一种棒状铁镓合金高频高磁通密度磁特性测试装置，首先根据电磁损耗机理选择高频磁心材料并利用参数化扫描的方法优化其尺寸参数，在此基础上，建立三维有限元模型仿真计算棒材内部磁场大小及分布；然后以提高电磁转化效率为目标，设计测试装置的电路部分并依据串联谐振原理进行阻抗匹配；最后制作样机并进行实验测试。结果表明，该测试装置在1kHz下，磁通密度幅值最高可达0.89T，比常用的AMH-1M-S动态磁特性测试仪（最高可提供0.1T磁通密度幅值）提高约9倍，且操作简单、稳定可靠。关键词：棒状磁致伸缩材料铁镓合金结构设计高频动态磁滞特性中图分类号：TM2740引言铁镓合金（Galfenol）作为一种新型磁致伸缩功能材料，在低外加磁场下可表现出较大（250×10-6～300×10-6）的磁致伸缩量，且具有良好的机械加工性能，在换能器、传感器、精密机械控制和机械传动机构等高技术领域具有重要应用前景[1-3]。其中，以铁镓合金棒为核心驱动元件制成的磁致伸缩水声换能器作为水下声呐系统中重要的电-机械-声能量转换器件，通常需要棒材工作在几千赫兹的高频范围内[4]，因此有必要准确测量和分析该频段下铁镓合金棒材的磁特性，才能为此类高频大功率磁致伸缩器件的结构优化、模型研究以及性能调控等方面提供理论指导和实验数据支持[5-6]。文献[7-9]设计了不同的铁镓合金磁特性测试装置，对棒状铁镓合金材料的磁致伸缩效应、逆磁致伸缩效应进行静态、准静态和动态测量，但是测试处于静态或几十赫兹以内的低频段内，难以适用于研究磁致伸缩材料的高频磁特性。文献[10]采用AMH-...
