1.1目的及意义

课题来源： 由于GMM材料存在内在的磁致非线性并对温度、应力等因素极为敏感，使得GMA的设计与应用具有一定的挑战性。为了更好的使超磁致伸缩致动器高效工作，国内外发展技术不断提高，对某些领域的的要求提高，GMA技术的对这些领域的发展提出来对其温度的控制，进而提出基于热管与风冷的超磁致伸缩致动器温控系统设计与实验析。用 GMM 制作的超磁致伸缩致动器（Giant Magnetostrictive Actuator，简称GMA）与传统致动器相比，具有输出精度高、响应速度快、运行可靠等特点^【1】。

课题目的：热管于风冷系统对超磁致伸缩致动器进行有效的工作冷却和温度控制。

课题意义：基于热管与风冷的超磁致伸缩致动器温控系统设计与实验分析。设计的温度控制系统能够有效控制致动器温度，提高致动器的输出精度。

1.2国内外基本研究情况

目前，控制 GMA 温度的方法有主动控制和被动补偿法，采用较多的是主动控制法^{【2】【6】}，其中常见的有相变温控法、半导体制冷和强制水冷温控法^【3-5】。嘉兴机电学院的刘楚辉利用相变材料（PCM）在相变过程中吸收或释放热能的特性，设计了一种相变温控方案，此方案不需要建立精确的数学模型，实现方法简单，但受 PCM 量的限制，只应用于间歇性工作的场合^【8】。曾帆、朱石坚等人利用半导体制冷片、温度传感器、单片机，设计了一种半导体制冷温控方案，此方案控制精度高，但系统复杂，软件硬件要求较高^【9】。相比较而言，强制水冷温控法使用最多，效果最好，最具有代表性的武汉理工大学的卢全国等人设计了一种具有内外双水冷腔的温度控制系统，温控效果良好，但也存在问题，比如控制模型复杂，内外双水冷腔的结构不易加工，冷却水的流动方向不易控制^【10】。2015年第五届全国地方机械工程学会学术年会暨中国制造2025发展论坛论文集明廷鑫,陶孟仑等人在分析 GMA 热特性及总结各种温控方案的基础上，提出了利用内双层铜水管冷却结构搭建了循环冷却系统的温控方案。水的比热容很大，当冷却水通过铜水管进入 GMA 后，将循环不间断地从 GMA 中带走热量，从而把 GMA 内部温度控制在一定范围^［11］。2017年北京交通大学发明一种带有热管散热器的超磁致伸缩超声致动器得申请专利。采 用T e r f e n o l - D 棒材套接热管 ，通Terfenol-D棒材和热管之间注入的绝缘导热胶把热量从Terfenol-D棒材传向翅片的方式来限制高频温升，热管冷端与翅片相贴合，在外壳上部以及外壳下部的外表面均布置铜翅片以扩大散热面积实现散热，翅片与超磁致伸缩超声致动器外表面填充导热胶，保障致动器由中心热源向四周散热。本发明能够有效解决超磁致伸缩超声致动器温度过高、散热较差的问题，保障超磁致伸缩超声致动器的输出特性^【12】。

2. 研究的基本内容与方案

2.1课题内容