线圈-薄板体系中线圈参数对电磁力的影响

基于电磁力随焊控制焊接应力应变新思想,采用ANSYS软件模拟了平面螺旋线圈一薄板体系的电磁力,分析了线圈几何参数对电磁力的影响。结果表明,电磁力主要作用于线圈在板坯的投影处。随线圈外径的减小,电磁力峰值增大,轴向力峰值位置呈线性内移。随线圈内径的增加,径向电磁力峰值增大,轴向力峰值先增大后减小,轴向力峰值位置先不变后外移。径向力换向位置随内外径的变化规律与轴向力峰值位置相似。随着导线宽度的增加,电磁力增大。在电磁力随焊控制焊接应力应变时,应该选择具有较小外径和合适内径的线圈,并需要引入磁介质,以增大电磁力。     

电磁连铸用高频磁场内磁感应强度的分布

用小线圈法测定了等幅高频磁场和调幅高频磁场内的磁感应强度，两种磁场的磁感应强度在空间分布的规律基本相同，即同一高度平面上沿径向方向从线圈中心至边缘其磁感应强度依次增加，在线圈高度方向上，磁感应强度在线圈高度的1/2附近达到最大值。等幅高频磁场的磁感应强度随高频电源输出电流的增加而增加，磁场调幅处理能提高磁场内的磁感应强度，提高调幅波信号的幅值电压，可有效提高磁场内的磁感应强度。     

电磁连铸用高频磁场内磁感应强度的分布

用小线圈法测定了等幅高频磁场和调幅高频磁场内的磁感应强度,两种磁场的磁感应强度在空间分布的规律基本相同,即同一高度平面上沿径向从线圈中心至边缘其磁感应强度依次增加,在线圈高度方向上,磁感应强度在线圈高度的二分之一附近达到最大值。等幅高频磁场的磁感应强度随高频电源输出电流的增加而增加,磁场调幅处理能提高磁场内的磁感应强度,提高调幅波信号的幅值电压,可有效提高磁场内的磁感应强度。     

软接触结晶器内电磁场分布的数值模拟研究

采用互感耦合模型计算了软接触结晶器内的电磁场分布，讨论了结晶器开缝数，电源频率，功率以及感应线圈与结昌器相对位置对磁场分布的影响，结果表明：增加开缝数提高了结晶器透磁性，增大了磁感应强度，磁感应强度随电源频率的增加而减小，随功率加而增大，磁感应强度的最大值在轴线上随感应线圈位置上升而增大且位置上移，在结晶器附随感一圈与结晶器之间的模向距离增大而减小。计算结果与试验结果基本吻合，因此该模型可以用来模拟接触结晶器内的电磁场分布情况。     

软接触结晶器结构对磁场分布影响的研究

试验研究了软接触电磁连铸结晶器内的磁场分布规律,考察了开缝数、切缝宽度以及感应线圈对结晶器的相对高度对磁场的影响。试验结果表明：增加开缝数不但提高了结晶器的透磁性,而且使磁场沿圆周方向的分布更加均匀,但降低了磁场沿轴向和径向分布的均匀性;开缝宽度对开缝处的轴向磁场影响较大,对其他位置处磁场的影响不明显;轴线上磁感应强度的最大值及其位置随感应线圈的上升而增大且位置上移。     

电磁铆接电磁场数值模拟

为了分析电磁铆接电磁场的变化规律,采用数值模拟方法,以ANSYS软件为平台建立了电压激励的电磁场耦合模型.通过电阻分流器测最线圈放电电流,验证建立耦合模型的正确性.研究结果表明:驱动片主要受轴向磁场力作用,沿驱动片径向分布不均匀,在驱动片半径一半附近轴向磁场力最大;磁场力沿驱动片厚度方向呈梯度分布.在线圈与驱动片之间,磁场主要沿径向分布,渗入驱动片的磁场呈衰减分布.     

磁控旋弧管板对焊激磁线圈径向磁场的简化算法

采用等效线匝的方法建立了磁控旋弧管板对焊激磁线圈径向磁场的计算模型,根据简化算法推导出径向磁感应强度的计算公式,计算并测量了匝数为510、半径为30mm的激磁线圈的径向磁感应强度。结果表明,径向磁场的测量值与计算值存在一定差异,但两者的变化趋势和空间分布相似,理论计算能够反映磁场的分布状况。该简化算法适于计算激磁线圈的径向磁场空间分布,可用于磁控旋弧对焊激磁线圈的设计。     

钛合金真空自耗熔炼过程中电流、磁场和电磁力数值模拟

采用有限元模拟软件Ansys Electromagnetics Suite中Maxwell 3D模块建立钛合金真空自耗熔炼过程电磁场数学物理模型,分析并掌握熔炼过程中电流、磁场和电磁力相互作用规律,并研究了熔炼电流和搅拌电流变化对磁场及电磁力的影响。结果表明：铸锭中电流均呈向心分布,且集中分布在铸锭上部350 mm范围内;熔炼电流产生切向磁场,搅拌电流产生轴向磁场,两者进行简单耦合;在熔炼电流及其自感磁场的作用下,产生径向和轴向电磁力;该电磁力又在搅拌磁场的作用下发生旋转,产生切向电磁力;随熔炼电流线性变化,磁场切向分量和电磁力的径向和轴向合力均呈线性变化;随搅拌电流线性变化,磁场轴向分量和电磁力径向分量均呈线性变化。     

电磁场对CO2焊电弧及熔滴过渡的影响

基于减少CO2焊飞溅的目的,研究了磁控CO2气体保护焊接技术.探讨了外加磁场对电弧及熔滴过渡的作用机理,明确了所需的外加磁场分布.在此基础上,对不同截面形状绕线圈所产生的磁场分布进行了有限元模拟分析.结果表明,圆形截面绕线圈产生的磁场分布具有较好的轴向性,而方形线圈产生的磁场分布的径向性有所增强,因此励磁线圈应选用方形截面绕线圈.     

靶基距对C/Cr复合镀层厚度影响的研究*

以四靶闭合场非平衡磁控溅射方法制备C／Cr镀层，用球痕法测量镀层厚度，研究了镀层厚度及均匀性随靶基距的变化规律，并探讨了靶基距影响镀层厚度的机理。结果表明：靶基距对镀层厚度有明显影响；镀层厚度随靶幕径向距增大而显著减小，随靶基轴向距的增加变化不大；试样放置位置越靠近真空室中心区域，镀层厚度均匀性越好；磁场空间分布和粒子迁移中的散射碰撞是导致靶基距影响镀层厚度的主要原因。     

Electromagnetic characteristics of square cold crucible designed for silicon preparation

In the present work, the strength and distribution of electromagnetic field in the square cold crucible that designed for casting multicrystalline silicon were measured and analyzed by using a small coil method. The results show that in the perpendicular direction the maximum of magnetic flux density (B) appears at the position slightly above the middle of the coil, and then B attenuates toward both sides, and decreases more to the bottom of the crucible. In the horizontal direction, from the edge (corner) to the center, B firstly decreases gradually, and then slightly increases in the center. While along the inner sides of the crucible, the distribution is relatively uniform,especially in the effective acting range. B increases with the increasing of the input power. Moving the coil to the top of the crucible, B increases and the effective acting range of the electromagnetic field becomes bigger. For the coils with different tums, the five turns coil can induce the highest magnetic flux density.     

线圈外置式磁流变液减震器的结构设计与磁场仿真北大核心

内置线圈发热会影响磁流变液黏度,并且线圈内置会导致安装、拆卸不易。为解决以上问题,研究线圈外置式磁流变液减震器的结构设计;通过仿真分析不同的缸体材料、线圈布置方式和结构参数对间隙处磁感应强度的影响。结果表明:间隙处的磁感应强度随着电流的增加而逐渐增大,但是受材料磁饱和强度的影响,不能无限增加;线圈外置式磁流变液减震器要使用槽宽尽可能大的单线圈模型;随着间隙的不断增加,间隙处的磁感应强度不断减小。     

复合材料制备中电磁搅拌电磁场的数值模拟

利用ANSYS软件,对电磁搅拌法制备复合材料的电磁场进行了数值模拟,并与实测值进行了比较。结果表明,电磁搅拌复合坩埚内磁感应强度呈三维分布,其数值在坩埚高度方向上中间处最大：相同频率下,磁感应强度均随着电流的增大而增大;相同电流强度下,磁感应强度随着频率的增加而减小。坩埚内金属中的电磁力分布与磁感应强度分布规律类似。     

30CrMnSiNi2A钢轴类零件感应热处理的数值模拟

利用Comsol软件对30CrMnSiNi2A钢的感应回火进行了模拟,利用控制变量法研究了感应加热过程中电源频率、电流以及线圈的结构和尺寸参数对工件内部温度均匀性的影响。结果表明,电流强度和电源频率越大,工件在感应加热过程中的升温速率越大,最终平衡温度越高,但其径向/轴向温差越大。线圈的匝数越多,工件的升温速率和径向/轴向温差越大,最终平衡温度越高。线圈半径的变化仅会对工件端部的升温速率产生影响,线圈半径越小,工件端部的升温速率越快,轴向温差越小。线圈截面外径和壁厚的变化对工件感应加热过程中的温度场没有影响。根据模拟结果的对比分析,提出了一种采用分段加热法与增设导磁体相结合的方法,对感应回火系统进行了优化。通过优化设计可使工件在感应加热过程中的径向温差基本消除,使轴向温差小于10℃。     

电磁搅拌法制备半固态浆料过程中电磁场的数值模拟

建立了电磁搅拌法制备半固态金属浆料电磁场的计算模型,采用商用ANSYS软件对电磁场分布进行了数值模拟,分析了线圈和坩埚间的缝隙、坩埚材质、电流和频率对磁感应强度的影响规律,并进行了相应的试验验证.研究结果表明,电磁场模拟结果与试验结果具有较好的一致性,验证了计算模型与软件算法的可行性.在电磁力的作用下,铝合金熔体在水平方向上产生旋转运动,由于感应电流的集肤效应,合金熔体中的电磁力由外向内依次减小;磁感应强度随频率的增大而依次减小,随电流的增大而依次增大;在选用不锈钢坩埚,坩埚和线圈间缝隙为5 mm时可以使铝合金熔体获得的磁感应强度最大;在电流为50 A,频率为10 Hz时电磁搅拌法可以获得更加细小均匀的半固态组织.     

电磁搅拌线圈的一种改进设计

针对现有电磁搅拌器磁场存在的熔炉边缘处磁感应强度偏小的问题,提出了一种电磁搅拌线圈的改进设计。比较两种结构的电磁搅拌线圈产生的磁场可以发现:在加载同样的电流密度的情况下,改进后的电磁搅拌线圈产生的磁感应强度要大得多,克服了熔炉边缘处磁感应强度偏小的缺点;在产生同样磁感应强度的情况下,改进后的电磁搅拌线圈加载的电流只需稍大于现有电磁搅拌线圈加载电流的1/2。     

电磁胀形时轴对称线圈受力的理论研究

电磁成形是在航空、航天等领域中得到应用的一种先进制造技术,理论研究涉及塑性动力学及电磁学。成形线圈设计是电磁成形工艺的关键技术之一,而设计线圈的理论依据之一是线圈受力分析。文章采用数值模拟的方法,研究了轴对称线圈胀形时的磁场,得到了成形瞬间螺线管线圈和阶梯形线圈的受力分布。采用代数解析的方法,计算了轴对称线圈所受到的磁场力的径向分量。理论研究表明,线圈受到的力是体积力,线圈的形状、结构参数和相对安装位置对线圈的受力影响很大,解析法可定性分析线圈径向受力。