电控永磁吸盘磁路优化设计及在压边力控制中的应用

发布时间：2020-04-10 17:33

【摘要】：电控永磁技术因吸力强劲、安全性能高、节能环保等优点,在各行业领域中得到了广泛应用。将电控永磁技术应用于拉深成形中的压边力控制,以磁吸力作为压边力,是一种新型的变压边力控制方法,在实现压边力柔性化、自动化和智能化控制方面具有广阔的应用前景。作为电控永磁技术的核心,磁路设计一直是该领域的研究重点和难点。本文根据电磁场理论,对电控永磁吸盘磁路结构及尺寸进行设计,并通过研究磁路参数与吸盘磁吸力的影响规律,以提高单位面积磁吸力为目标,对磁路结构进行优化。通过结合拉深成形工艺,设计磁力压边装置,对新型变压边力控制方法的可行性进行初步试验。首先,借鉴某公司现有电控永磁吸盘模型,以饱和充磁工作状态磁吸力110N/cm~2为设计要求,对电控永磁吸盘内永磁磁路与电励磁磁路进行理论分析与设计。在设计永磁磁路之前,对永磁材料的磁化曲线、去磁曲线与回复线进行了研究,分析了饱和充磁工作状态时吸盘内两种永磁体的工作状态,从而为吸盘永磁磁路的设计工作提供了必要前提。接着,对电控永磁吸盘内各部件进行材料选取,在此基础上,通过理论分析,完成吸盘内永磁磁路结构及尺寸的初步设计。最后,结合永磁磁路的结构与尺寸,以可逆磁钢可以饱和磁化为目标,对电励磁磁路的线圈进行了理论计算,在最大激励电流为22A的前提下,最终得出励磁线圈的匝数N为170,导线半径r为0.75-1.02mm。然后,应用电磁学仿真软件,研究了吸盘饱和充磁与退磁两种工作状态时气隙磁感应强度分布以及被吸工件所受磁吸力的大小,验证了磁路尺寸计算的正确性。随后,借助软件优化设计模块中的参数扫描分析模块,以提高吸盘单位面积磁吸力为目标,对磁路结构及尺寸进行优化。在不改变吸盘整体尺寸的前提下,确定了最佳设计方案。优化后的吸盘,饱和充磁工作状态磁吸力达到131N/cm~2,提高了20%,证明了优化后的磁路尺寸优于优化前的磁路尺寸。最后,将电控永磁技术与拉深工艺相结合,设计了电控永磁磁力压边拉深模具。设定拉深系数为0.5,选用板坯直径为100mm的镀锌钢板,对其分别进行定压边力拉深实验与多级变压边力拉深实验。在法兰区不起皱的前提下,通过比较其拉深高度,验证了基于电控永磁技术的多级变压边力拉深方法的可行性及相对传统压边方法的优越性。
【图文】：

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电磁吸盘工作原理图

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a) 放料状态 b) 吸料状态图 1-2 永磁吸盘工作原理图 70 年代初，意大利泰磁公司利用磁差原理发明了第一台吸盘及永磁吸盘有明显的改进，，在使用安全、吸力强劲、
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM15

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