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從第一種磁黏滯液體被開發出來已有50 年歷史,但是在工程應用卻尚未十 分廣泛。本論文利用磁黏滯液體開發致動器,除了提供磁黏滯液體新的應用方向 外,並探討磁黏滯液體在應用上必須注意的性質,其中包括主要影響因素如磁迴 路,工作間隙、驅動電流和磁黏滯液體的性質等,對致動器性能如負載能力,推 力,逆向抗力和反應速度之影響。

本論文也提出多樣化設計方案,將磁黏滯致動器分成數個單元,個別設計 後加以整合,因此在磁黏滯致動器的開發上提供了許多改善的方向。在本論文多 樣化設計中,磁迴路配置和磁黏滯致動單元的選用最少磁漏現象的配置,且磁黏 滯液體需求量低,亦可減少磁迴路的損失。本論文將磁黏滯致動器先進行功能架 構之建立,再依據各子功能的需求以模組化設計方式將系統分成數個子系統。依 據多樣化設計方法,以模組化建構方式可以整合出數種設計方案來。從各種設計 方案中找到一種同心圓式液囊設計方案,磁力線從中心磁極導出經過液囊和外圍 磁極形成幾乎無磁漏現象的完整磁迴路。利用液囊厚度拉伸變形對致動器之浮動 平台產生位移。具有位移量大,高抗力,反應速度快之特性。

綜觀本論文之貢獻如下:

1. 設計開發出液囊式磁黏滯線性致動器,並建立電磁線圈和磁迴路理論模型,

並以MAXWELL 軟體進行分析以及實驗測試探討其致動特性和了解磁黏滯 液體之致動機制。

2. 提出磁黏滯液體於工程應用上新的方向,並指出利用磁黏滯液體開發致動器 需要注意的影響因素。

本研究由裝置開發到實際性能測試,已獲得不少有關磁黏滯液體在致動方 面的特性和數據,同時也了解量測操作之資訊與經驗。以此為基礎可以歸納出未 來研究方向,使液囊式磁黏滯線性致動器之性能得以提升。由於磁黏滯液體具有 流動性和表面張力,因此改善液囊的造型和選用適當的材質可以提高磁黏滯液體 在操作上的穩定性,進而提升致動效能。磁迴路設計可改良幾何尺寸和選用更高 導磁係數的導磁元件,或是其他提高磁迴路效能之研究,創造更強更穩定之磁 場,來提高致動器的效能。

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附錄 A 磁黏滯液體性能表

附錄 B 光纖位移計規格與特性

附錄 C 訊號擷取卡規格與特性

附錄 D 霍爾元件 3503 型錄

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