纵向磁场

摘要： 钨极惰性气体保护焊(TIG)技术是近年来广泛应用的焊接方法,其电弧稳定、焊接质量好、飞溅小,应用领域广泛。通过改变磁场频率、磁感应强度和焊接电流,研究TIG电弧行为。结果表明,无外加磁场的TIG电弧呈圆锥形,施加纵向磁场时,TIG电弧的上部收缩、底部轴向膨胀,呈钟罩形;施加交流纵向磁场时,TIG电弧轮廓明显变小,电弧尾端有明显的汇聚。

摘要： 在直流开断工况下,现有常用工频触头需要开断高频反向电流,但其在高频电流下的电弧调控性能还需要进一步研究。该文以工频常用杯状纵磁触头为例,首先对其在1000Hz电流下进行磁场仿真,发现电流峰值的触头间隙中心可产生3.17mT/kA的纵向磁场,磁场分布极不均匀;然后为了提高磁场强度最大值以及分布均匀度,提出一种基于BP神经网络与遗传算法相结合的方法对触头结构进行优化设计,建立以触头开槽宽度、开槽长度、径向开槽旋转角度、触头杯斜槽高度和斜槽倾斜度为输入,触头间隙中心电流峰值磁场强度最大值和磁场分布不均匀度为输出的BP神经网络模型;最后通过NSGA-Ⅱ算法对杯状纵磁触头的结构参数进行优化。优化的结果表明:当杯状纵磁触头的参数L为2.9mm、L为18.0mm、θ为20.0°、H为17.5mm和θ2为26.0°时,电流峰值的触头间隙中心可产生4.34mT/kA的纵向磁场,不均匀度从6.89减小到3.39,均匀度得到了较大提升,从而可以提高纵向磁场对真空电弧的调控能力。

摘要： 真空电弧的特性直接受到从阴极斑点喷射出的等离子体射流的影响,对等离子体射流进行数值仿真有助于我们深入了解真空电弧的内部物理机制.然而,磁流体动力学和粒子云网格仿真方法受限于计算精度和计算效率的原因,无法有效地应用于真空电弧等离子体射流仿真模拟.本文开发了一套三维等离子体混合模拟算法,并在此基础上建立了真空电弧单阴极斑点射流仿真模型,模型中将离子作宏粒子考虑,而电子作无质量流体处理,仿真计算了自生电磁场与外施纵向磁场作用下等离子体的分布运动状态.仿真结果表明,单个阴极斑点情况下真空等离子体射流在离开阴极斑点后扩散至极板间,其整体几何形状为圆锥形,离子密度从阴极到阳极快速下降.外施纵向磁场会压缩等离子体,使得等离子体射流径向的扩散减少并且轴线上的离子密度升高.随着外施纵向磁场的增大,其对等离子体射流的压缩效应增强,表现为等离子体射流的扩散角度逐渐减小.此外,外施纵向磁场对等离子体射流的影响也受到电弧电流大小的影响,压缩效应随电弧电流的增加而逐渐减弱.

摘要： 为了提高电弧增材制造成形精度,分析了纵向磁场作用下ZL114A铝合金的电弧增材成形过程,研究了磁场对电弧形态和焊后增材试件成形及性能的影响.结果表明,引入磁场后焊接电弧由原来的锥形变化为顶部收缩底部发散的形态,磁场起到了压缩电弧的作用.增材试件表面成形质量得到了明显优化,表面凹凸不平的现象基本消失.引入磁场后增材试件的熔宽增加,且随励磁电流的增大而增大.引入磁场后试件组织中α-Al晶粒得到细化,共晶硅析出相减少,使得试件的力学性能相比未加磁场时得到明显提升.

摘要： 该文研究了中频400～800Hz条件下纵磁真空灭弧室内的磁场特性,利用Ansys Maxwell求解了三维瞬态纵向磁场分布.由计算结果可知:在电流变化的过程中,中心区域纵向磁场的变化明显滞后于其他区域.电流峰值时在触头片开槽交错放置的位置有磁场峰值区域,电流过零时中心区域有明显剩磁.当频率增加时,涡流效应更明显,使纵向磁场的磁感应强度值减弱.对中心点,频率提高导致过零时剩磁增加,磁场滞后相位更明显,影响电弧扩散.增加触头片开槽数可以减弱涡流效应,而增加触头杯座槽旋转角,触头中间平面磁感应强度的最大值近似线性增加.文中通过分析电弧形态和电压等实验结果验证了磁场滞后对真空灭弧室的开断能力的影响.

摘要： 为了研究焊接过程中纵向磁场的加入引起的焊接电弧能量密度分布变化,进而引起的焊接熔池动态导热和液态金属体流场的变化,模拟了不同电流下不同方向纵向磁场下焊接熔池的导热及流场,旨在找出利于焊接接头质量的熔池流场分布。假设局部热平衡状态下,以磁流体动力学为基础,对外加纵向稳态磁场的TIG焊接熔池进行三维的瞬态数值模拟,对外加磁场作用下的熔池的动态行为进行了数值分析。结果表明,外加磁场可以有效地调节焊接熔池特征,且当外加磁场不同时,其调节效果差异较大。当外加稳态磁场时,液态金属发生逆时针或顺时针旋转运动,使得液态金属充分混合,熔池高温区域增加,但最高温度发生明显下降,磁场正向时,会大大提高热传递效率,且使熔池上表面的热流密度及电流密度改变成双峰分布。根据不同焊接条件下熔池的模拟结果与实验结果进行对比,发现该熔池数值模型可在一定程度上反映出实际焊接过程中熔池的特征,具有工程应用价值。

摘要： 在磁流体动力学理论的基础上,针对外加纵向磁场作用下的钨极氩弧焊(TIG)电弧在旋转圆柱坐标系中建立了不同电流密度的数学模型.通过Fluent用户自定义函数进行编程开发,对其流场和电磁场进行耦合求解,得到了外加纵向磁场作用下的TIG电弧热场和流场的分布规律.结果 表明,纵向磁场作用下的TIG电孤温度场呈现空心钟罩形态,并表现为双峰分布,在近阳极表面位置出现"低温腔",且电流密度越大,"低温腔"越大;其次,纵向磁场的作用造成阳极表面的压力变化也呈现双峰分布,其峰值压力较无磁场作用时下降了约70％,且电流密度越大下降的越多.

摘要： 本文针对一种新型平面结构的微直线电机展开研究,在分析其平面结构及其工作原理的基础上,探索新型电机内部电磁耦合对动子位置检测精确度的影响.基于新型微直线电机动子结构物理模型推导动子纵向磁场强度,并通过有限元仿真分析验证理论推导结果.利用隧道磁阻传感器监测磁场强度,本文提出一种基于纵向磁场检测的动子位置辨识策略,并采用改进粒子群算法减小动子辨识误差.最后,搭建基于隧道磁阻传感器的微直线电机测试平台进行实验研究,新型微直线电机的定位控制精确度小于30μm,实验结果验证了本文提出的动子位置辨识策略和误差校正方法的准确性和可行性.

摘要： 强流重离子加速器装置(HIAF)将采用电子冷却技术,降低重离子束流的发射度和动量分散,提高核物理及原子物理实验的精度与亮度.电子冷却装置的冷却段磁场均匀度是影响冷却效率的主要参数,HIAF电子冷却装置采用多个独立高精度线圈串联产生纵向磁场的设计,获得极高的冷却段磁场均匀度.本文介绍了一种测量高精度线圈磁轴偏角的装置,采用定位装置测量线圈的几何对称轴,通过旋转霍尔探头测量线圈中心平面上的径向与轴向磁场分布,再根据磁场测量数据计算出线圈磁轴与几何对称轴之间的偏角.实际测量表明该装置的磁轴偏角测量精度达到±0.10 mrad.测量得到的HIAF电子冷却装置冷却段线圈样品的磁轴偏角为(1.28±0.10)mrad,达到设计要求.

摘要： 为了研究焊接过程中纵向磁场的加入引起的焊接电弧能量密度分布变化,进而引起的焊接熔池动态导热和液态金属体流场的变化,模拟了不同电流下不同方向纵向磁场下焊接熔池的导热及流场,旨在找出利于焊接接头质量的熔池流场分布.假设局部热平衡状态下,以磁流体动力学为基础,对外加纵向稳态磁场的TIG焊接熔池进行三维的瞬态数值模拟,对外加磁场作用下的熔池的动态行为进行了数值分析.结果表明,外加磁场可以有效地调节焊接熔池特征,且当外加磁场不同时,其调节效果差异较大.当外加稳态磁场时,液态金属发生逆时针或顺时针旋转运动,使得液态金属充分混合,熔池高温区域增加,但最高温度发生明显下降,磁场正向时,会大大提高热传递效率,且使熔池上表面的热流密度及电流密度改变成双峰分布.根据不同焊接条件下熔池的模拟结果与实验结果进行对比,发现该熔池数值模型可在一定程度上反映出实际焊接过程中熔池的特征,具有工程应用价值.

摘要： 本文研究了400～800Hz条件下纵磁真空灭弧室内的磁场特性.首先根据麦克斯韦方程组和磁场的合成矢量关系,分析了纵向磁场的变化滞后于电流和频率增加时涡流效应更明显的原因,然后利用ANSYS MAXWELL求解了三维瞬态纵向磁场分布.由计算结果可知:在电流变化的过程中,中心区域磁场的变化明显滞后于其他区域.电流峰值时在触头片开槽交错放置的位置有磁场峰值区域,电流过零时中心区域有明显剩磁.当频率增加时,涡流效应更明显,使纵向磁场的磁感应强度值减弱.对中心点,频率提高导致过零时剩磁增加,磁场滞后相位更明显,影响电弧扩散.增加触头片开槽数可以减弱涡流效应,而增加触头杯座槽旋转角,触头中间平面磁感应强度的最大值近似线性增加.并通过实验验证了磁场滞后对真空灭弧室的开断能力的影响.

摘要： 真空灭弧室纵向磁场触头系统是真空断路器核心部件,其作用是当开断电流时在真空灭弧室断口之间产生必要的纵向磁场.本文提出一种真空灭弧室线圈式纵向磁场触头结构,该结构能够产生凹状分布的纵向磁场.仿真研究结果表明,该纵向磁场触头结构所产生的纵向磁场具有中心区域磁场强度较小、边缘区域磁场强度大的凹形分布,从而使得电弧能够向具有较高磁场强度的边缘区域移动.因此,可以有效地抑制电弧向触头中间聚集,减轻甚至解决真空电弧的收缩现象,达到提高真空断路器极限电流分断能力的目的.

摘要： 采用了埋弧堆焊技术在母材表面堆焊特种材料,通过大量的工艺试验及对焊缝宏观参数的测量,研究了在外加纵向磁场的情况下,激磁电流及磁场频率对焊缝成形,堆焊层硬度,以及对堆焊层耐磨性能的影响.结果表明,外加低频磁场在激磁电流1.5A，磁场频率10Hz 下,电磁搅拌可以有效地减少柱状晶特征,有效的提高堆焊层熔敷金属的硬度,提高焊缝金属的耐磨性能.

摘要： 研究了定向凝固过程纵向磁场对不同尺寸的DZ417G高温合金组织形貌的影响。结果显示,当抽拉速度为5μm/s,施加磁场后一次枝晶间距离减小,并在试样边缘出现等轴晶组织;随着试样尺寸的增大,在试样边缘和中心都出现等轴晶组织,柱状枝晶破坏趋势由试样边缘向试样边缘和中心扩展,且出现“斑状”组织。研究发现,磁场在固/液界合金熔体中诱发的热电磁对流导致枝晶形貌转变和斑状组织出现。

摘要： 为了研究多断口真空断路的协同作用作用特性,本文进行了双断口真空断路器协同特性的试验研究.搭建了双断口真空断路器试验样机,进行了合成回路试验,旨在得到双断口真空断路器的动态配合特性.通过不同间隙的配合、不同触头结构灭弧室和不同均压电容的配合试验,得到无均压电容下开断能力增益特性,得到双断口真空断路器最佳的组合方式是横纵组合方式且横磁触头在高压侧,这是由于这种组合电压分布更加均匀,由于真空间隙的变化影响电压分布特性,进而得到横纵组合方式最佳的间隙配合特性.通过试验得到了不同触头结构灭弧室的组合均压电容大小对开断能力的影响,均压电容选取在500-2000pF 为宜,而且两个纵向磁场触头结构组合在同期动作下开断能力最强.

摘要： 为提高真空断路器开断能力,以72.5kV单断口真空灭弧室为研究对象,提出盘式旋磁纵吹触头结构,将旋转磁场与纵向磁场相结合,实现基于旋磁纵吹磁场调控的真空电弧控制.提出盘式绕组镜像与交错两种结构配置方式,建立三维旋转磁场计算模型,采用有限元法分别对纵磁、盘式旋磁纵吹真空灭弧室内部断口区域磁场特性进行数值模拟.通过定量分析得出不同磁吹灭弧室磁场分布随时间的动态变化,并进行对比分析.研究表明旋转磁场的引入改变了传统纵向磁场的分布,增强了磁吹能力,利于熄弧.

摘要： 为了提高堆焊层熔敷金属的力学性能,将纵向交流磁场应用于轧辊埋弧堆焊中.通过对纵向磁场作用下堆焊层金相组织和硬度分析,研究了磁场参数对轧辊堆焊熔敷金属的组织和力学性能的影响规律,并对交流纵向磁场改善堆焊层金属组织形态、提高硬度的机理进行了分析.研究表明,外加纵向交流磁场的电磁搅拌作用能够影响晶粒的形核与长大过程,细化堆焊层中的晶粒组织,从而提高堆焊层硬度.

摘要： 高压MIG焊接是可适用于1000m水深环境的高效焊接技术。为解决深水环境下焊接熔滴过渡受阻问题，将外加磁场控制技术创造性地应用于深水高压情况下MIG焊接，通过外加磁场能量来平衡介质压力的影响，并采用有限元方法对影响深水环境下焊接区域的外加磁场分布进行计算、分析和仿真。结果表明，合理设置外加纵向磁场的各参数可简便有效地控制焊接质量，满足各种场合的焊接要求，为进一步实现高压自动焊接技术奠定基础。

摘要： 真空电弧主要是由阴极斑点与混合区、弧柱区和阳极区三部分组成，针对这三个区域基本特性的研究对深入理解真空电弧内部物理过程和提高真空断路器的开断能力都具有重要意义。本文主要论述了本课题组在这三个方面的最新研究成果，包括纵向磁场分布对阴极斑点初始扩散过程的影响，不同纵向磁场分布对大电流真空电弧特性的影响、合成磁场对极间阴极射流分布的影响及阳极活动的仿真和实验研究。

摘要： 本文利用三维有限元方法分析了触头片不同开槽方式下杯状纵磁触头间隙的磁场特性，包括电流峰值和电流过零时的磁感应强度分布和滞后时间分布。研究结果表明：触头片开槽旋转角的减少、开槽数量和长度的增加有利于涡流效应的衰减，从而可以优化触头间隙的纵磁特性；触头片开槽宽度以及工艺孔对纵磁特性的影响较小。

摘要： 本发明公开了一种非均匀磁场下测量纵向弛豫时间的方法和设备，包括：在非均匀磁场下，根据被测物体的预估纵向弛豫时间，设置包含不同重复时间的测量序列组；其中，每一重复时间内包括一个主序列，该主序列前设有对应的纵向磁化矢量调制时间；在第一个重复时间之前施加预饱和脉冲模块，并利用测量序列组对被测物体进行扫描，以采集磁共振信号；对磁共振信号进行信号处理，得到有效磁共振信号；对有效磁共振信号进行非线性拟合，计算得到纵向弛豫时间。本发明能够有效减少测量序列扫描的时间，极大提高纵向弛豫时间的测量效率。

摘要： 本发明公开了一种非均匀磁场下测量纵向弛豫时间的方法和设备，包括：在非均匀磁场下，根据被测物体的预估纵向弛豫时间，设置包含不同重复时间的测量序列组；其中，每一重复时间内包括一个主序列，该主序列前设有对应的纵向磁化矢量调制时间；在第一个重复时间之前施加预饱和脉冲模块，并利用测量序列组对被测物体进行扫描，以采集磁共振信号；对磁共振信号进行信号处理，得到有效磁共振信号；对有效磁共振信号进行非线性拟合，计算得到纵向弛豫时间。本发明能够有效减少测量序列扫描的时间，极大提高纵向弛豫时间的测量效率。

摘要： 本发明涉及一种基于纵向磁场控制TIG焊电弧的V型坡口焊缝跟踪方法，该系统包括焊枪，支架，励磁线圈，电压传感器，计算机，传感器保护装置，共发射极电路装置。其特征在于：该系统由纵向磁场发生装置产生所需磁场，磁场发生装置由直流电源为励磁线圈提供稳定的励磁电流，使焊接电弧中的带电粒子进行高速旋转，增大电弧传导电流所经的路程，使电弧电压随着外加纵向磁场磁感应强度的增加而升高。将输入电压经过共发射极放大电路放大电压信号，其中电压传感器一端连接在焊枪上，一端连接在工件上。通过电压传感器提取电弧经过放大后的电压信号，经计算机分析处理，不断调整焊枪位置，使焊枪对准焊缝中心位置。本发明整个焊缝跟踪结构简单，可操作性强，相对传统焊缝跟踪系统更为简单，系统数据处理也相对来说更简单。

摘要： 本发明公开了一种杯状横向磁场与纵向磁场结合真空灭弧室触头，属于电器技术领域，包括一对导电杆、一对触头杯和一对触头片。其中触头杯杯口相对放置，一对触头片分别连接于两个触头杯的杯口，一对导电杆分别连接于两个触头杯杯底外侧并向相反方向延伸。触头杯的杯底开特定形状和分布的槽，使之能控制杯底的电流螺旋分布，杯壁上开斜槽控制杯壁上的电流密度具有环向分量；触头片为片状，作为起弧与燃弧承载部件。该真空灭弧室触头在分断电流时，通过两触头杯杯底开槽控制的螺旋状电流分布可以产生一定的纵向磁场，并在触头片间相互叠加增强；通过两触头杯杯壁上的斜槽控制的电流分布可以产生横向磁场，并在触头片间相互叠加增强。

摘要： 本发明公开了一种铁芯式横向磁场与纵向磁场结合真空灭弧室触头，属于电器技术领域，包括一对导电杆、一对横磁触头片和一对留有缺口的环形铁芯。其中两个横磁触头片相对放置，为开槽结构为螺旋槽、万字型槽和直槽等能够控制电流路径以产生横向磁场的结构，也可以为杯壁开有斜槽的杯状触头结构；导电杆连接在两横磁触头片背面；两块留有缺口的环形铁芯布置于横磁触头片背面并且缺口措置，目的是使两铁芯中的磁感线能更多地相互闭合，进而能在极间产生纵向磁场。开断电流时横磁触头片产生的横向磁场和铁芯引起的纵向磁场共同作用于真空电弧，能更好的控制电弧形态和运动特性，而且触头系统具有结构简单、体积小、接触电阻小、电流过零磁滞小等优点。

摘要： 本发明公开了一种基于非对称纵向磁场传感的大曲率焊缝偏差识别方法，该方法包括“山”型支撑套筒、信号发生器、功率放大板、电弧信号采集装置、传动和定位装置、非对称纵向磁场传感器控制器和磁感线圈。磁感线圈缠绕在支撑套筒上，中间产生纵向磁场，与两侧轮流产生的纵向磁场叠加，产生非对称纵向磁场，两侧支撑套筒以中间支撑套筒为轴旋转，到达三个不同位置，使得电弧扫描焊缝，每侧每位置进行10次采样，通过数据处理实时判断偏差、识别曲率、调节焊接路径和焊接参数，实现对大曲率窄间隙焊缝的跟踪。优点在于：电弧能稳定的燃烧，能有效地提取电弧信息，旋转的支撑套筒使熔池搅拌更充分。

摘要： 本发明公开了一种外加纵向磁场作用下电弧双丝增材制造的装置，涉及增材制造领域，包括电弧双丝增材制造机架主体、电弧发生装置、电磁线圈、电源、送丝机构以及工作台，其中，电磁线圈安装在所述电弧发生装置的焊枪上，保证电磁场始终作用于电弧融化金属焊丝所产生的熔池上。本发明还公开了一种外加纵向磁场作用下电弧双丝增材制造的方法，利用电弧作为热源，作用于两种不同成分的金属焊丝，调整金属焊丝的角度，并使其熔化形成所述熔池，熔池在电磁力作用下，获得充分流动。本发明能够实现直流磁场、交变磁场的灵活调控，具有非接触、灵活调控、成本低等优点，可以实现电弧双丝增材制造合金组织和性能的改善。

摘要： 本发明公开了一种基于海尔贝克永磁体纵向磁场的真空灭弧室，包括环形海尔贝克永磁体结构；所述环形海尔贝克永磁体结构为多个永磁体按照直线型海尔贝克阵列环绕一周形成；多个所述环形海尔贝克永磁体结构沿竖直方向套设在真空灭弧室的灭弧室外壳上形成多层海尔贝克永磁体结构，多个所述环形海尔贝克永磁体结构作用于静端电极触头和动端电极触头之间的电弧产生位置，用于给真空灭弧室提供纵向强磁场。能够在灭弧室中心区域提供超过100mT的纵向磁场。磁体套装在灭弧室外部，不会影响其内部的真空环境，还可以根据动触头动作情况上下滑动，跟随电弧中心位置，提供最有效的磁场分布。

摘要： 本发明公开了一种耦合型真空灭弧室杯状纵向磁场电极结构，该电极结构由四部分组成，触头片、外侧触头杯、内侧触头杯、导电杆，外侧触头杯和内侧触头杯同轴放置，内侧触头杯放置在外侧触头杯内部，内侧触头杯底面与外侧触头杯的内部底面电接触；两触头杯上方放置触头片，触头片底面与两触头杯的顶面电接触；外侧触头杯下方放置导电杆，导电杆顶面与外侧触头杯的底面电接触。该触头流过电流时，最终产生边缘强中间弱的纵向磁场分布，使电弧更加扩散，提高了触头开断大电流的能力。

摘要： 本实用新型公开了一种环形磁芯纵向磁场处理用三段式工装，包括底座，所述底座的周表面固定设置有空心圆柱管，所述空心圆柱管的底部周表面固定设置有底托。本实用新型通过将铁芯成串码放到如图所示套管中，装满三串磁芯后将此套管的底座插入另一套管的空心圆柱管内，三段套管头尾相接，固定在纵磁屉上，进行热处理，本实用新型同时还具有结构简单、上料卸料更加方便快捷等优点，纵磁场热处理后成品合格率高，并且可以有效地防止因为一串上料卸料过程中因装卸路径长，容易错位导致磁芯损坏，上下位置受力不均匀，最终成品性能一致性差，合格率低等问题。