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摘要
为了解决现有磁塑性加工中磁感应强度偏小且磁场分布不均的问题，本文设计了一种磁感应强度大且分布均匀的磁塑性加工用磁场发生装置。首先依据方形亥姆霍兹线圈理论和软磁材料的性能，确定亥姆霍兹线圈结构参数及铁芯和磁轭材料；其次利用ANSYS有限元软件对磁场发生装置进行模拟仿真研究，得出磁轭厚度、工作气隙和磁极端面形状对磁感应强度大小和磁场分布均匀性的影响，通过对模拟结果的分析，确定磁轭厚度为17 mm、衔铁磁头为锥形，且倾角为45°,工作气隙为20 mm。最后，依据理论分析结果，制作了以工业纯铁为铁芯、以纯铜丝作为线圈绕线的三级方形亥姆霍兹线圈的磁场发生装置。当电流为10 A时，通过理论计算得出电磁铁线圈温升369℃,利用特斯拉计测得其中心磁感应强度大于1 T。实验结果证实了本文磁场发生装置设计思路的可行性，为金属磁塑性加工技术的工程应用奠定了设备基础。
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单位燕山大学; 环境与化学工程学院
