[发明专利]基于双电源实现电磁成形系统长寿命的电路结构及方法有效

专利信息
申请号: 201910008841.X 申请日: 2019-01-04
公开(公告)号: CN109617396B 公开(公告)日: 2020-08-04
发明(设计)人: 邱立;易宁轩;常鹏;曹成;熊奇;邓长征;江进波;陈龙 申请(专利权)人: 三峡大学
主分类号: H02M3/07 分类号: H02M3/07
代理公司: 宜昌市三峡专利事务所 42103 代理人: 吴思高
地址: 443002 *** 国省代码: 湖北;42
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摘要:
搜索关键词: 基于 双电源 实现 电磁 成形 系统 寿命 电路 结构 方法
【说明书】:

基于双电源实现电磁成形系统长寿命的电路结构及方法,该电路结构包括驱动线圈、放电开关;用于为驱动线圈提供能量的电容电源;用于为电容电源充电的整流二极管、充电开关;用于切换电容电源的晶闸管开关;用于检测驱动线圈电流的电流检测元件;所述电容电源包括正向电容电源、负向电容电源;所述充电开关包括第一充电开关、第二充电开关;所述整流二极管包括第一整流二极管、第二整流二极管;所述晶闸管开关包括第一晶闸管开关、第二晶闸管开关。本发明主要通过采用双电源消除电容电源的反压、降低驱动线圈上耗散的焦耳热,回收大部分能量作为下一次电磁成形所需的能量,从而实现长寿命电磁成形系统,且能够提升电磁成形系统的效率。

技术领域

本发明属于金属成形制造领域,特别是一种基于双电源实现电磁成形系统长寿命的电路结构及方法,主要用于提高电磁成形系统的放电寿命。

背景技术

轻量化是航空航天、汽车工业等领域实现节能减排的重要技术手段。而实现轻量化的主要途径是采用轻质合金材料,高性能铝合金、钛合金、镁合金成为现代航空航天、汽车工业等实现轻量化的首选材料;电磁成形是一种高速率脉冲成形技术,能大幅改善金属材料成形性能,是解决轻质合金成形困难的有效手段之一。

电磁成形中,通过电容电源对驱动线圈放电,在驱动线圈内产生强大的脉冲电流,与此同时在金属工件中产生感应涡流;激励电流和感应电流之间的相互电磁力,驱动金属工件加速并发生塑性变形。显然,电容电源和驱动线圈是电磁成形最主要的部件。现有电磁成形技术中,采用电容电源作为电源为驱动线圈供电,一般放电电流为一衰减的正弦波,而电容电源上的电压亦为一衰减的余弦波。这一放电形式将导致以下问题:电容电源反压高达80%以上,极大地缩短了电容电源的寿命;驱动线圈吸收了大部分的电能转换驱动线圈的焦耳热,导致驱动线圈温升严重,极大地缩短了电容电源的使用寿命;同时,因为大部分能量被驱动线圈以焦耳热的形式耗散掉,导致整个电磁成形系统的效率低下。如专利“一种电磁成形装置及方法(CN 103817197 B)”,公开了一种电磁成装置及方法,通过驱动线圈驱动成形线圈随工件的变形运动,使成形线圈始终贴近工件,为工件的电磁成形提供持续的随形分布的电磁力,能有效提高工件的成形深度,并改善工件的贴模性。然而,此发明中脉冲电源提供的脉冲电流为衰减正弦波,导致脉冲电源的寿命不长,同时严重的焦耳热亦会导致驱动线圈和成形线圈的使用寿命。论文“Analysis and reduction of coiltemperature rise in electromagnetic forming (Journal of Materials ProcessingTechnology 225 (2015) 185–194)”提出了一种新型电路实现驱动线圈温升的降低,其通过续流回路串联续流电阻的方式转移部分焦耳热至续流电阻上,以达到降低线圈温升,提高驱动线圈寿命的目的。然而,这一方法中,虽然续流回路可以降低电容电源的反压,但却无法完全避免,对电容电源的寿命仍有一定的影响;同时,能量以焦耳热的形式耗散在续流电阻上,导致电磁成形效率并不高。

发明内容

本发明提供了基于双电源实现电磁成形系统长寿命的电路结构及方法,主要通过采用双电源消除电容电源的反压、降低驱动线圈上耗散的焦耳热,回收大部分能量作为下一次电磁成形所需的能量,从而实现长寿命电磁成形系统,且能够提升电磁成形系统的效率。

本发明采取的技术方案为:

基于双电源实现电磁成形系统长寿命的电路结构,包括驱动线圈、放电开关,该电路结构还包括:

用于为驱动线圈提供能量的电容电源;

用于为电容电源充电的整流二极管、充电开关;

用于切换电容电源的晶闸管开关;

用于检测驱动线圈电流的电流检测元件;

所述电容电源包括正向电容电源、负向电容电源;

所述充电开关包括第一充电开关、第二充电开关;

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