磁控電弧傳感器有限元分析及優(yōu)化設計.pdf

1、焊接作為一種先進制造技術(shù),廣泛應用于能源、造船、電子、交通與航天工程等領域,要解決實際生產(chǎn)中生產(chǎn)效率不高、工人勞動強度較大等問題,則必須實現(xiàn)焊接的自動化。而焊縫的自動化跟蹤是實現(xiàn)自動化焊接所需解決的關鍵問題,在整個焊縫跟蹤系統(tǒng)當中,傳感器是最為重要的部分。本文旨在對磁控電弧傳感器進行研究,并且進行優(yōu)化設計,改善其性能,使其制造成本更低,焊縫跟蹤精度更高。
　　首先,研究了磁控電弧傳感器的原理和結(jié)構(gòu),結(jié)合磁控電弧傳感器的設計,建立了

2、磁控電弧傳感器的有限元分析模型。
　　第二,對磁控電弧傳感器進行了諧波磁場分析。分別改變線圈匝數(shù)、空氣隙長度、鐵芯磁導率、鐵芯直徑、激磁頻率等因素,得出了其對應的磁力線圖和磁場矢量圖,并得出了各個因素對磁控電弧傳感器的磁場分布和磁感應強度大小的影響規(guī)律。
　　第三,驗證了有限元分析的可行性。通過高斯計分別測量線圈匝數(shù)、空氣隙長度、激磁頻率等為一固定值時,磁控電弧傳感器電弧區(qū)域內(nèi)10個節(jié)點的磁感應強度的大小,并與有限元分析得出

3、的對應的數(shù)據(jù)進行對比。
　　第四,驗證了有限元分析得出的結(jié)論的正確性。分別改變線圈匝數(shù)、空氣隙長度、激磁頻率等因素,通過高斯計測量對應的因素發(fā)生改變時,選定的固定節(jié)點的磁感應強度的大小,從而得出線圈匝數(shù)、空氣隙長度、激磁頻率等改變時,對應的磁感應強度的變化規(guī)律,然后與通過有限元分析得出的變化規(guī)律進行比較。
　　最后,對磁控電弧傳感器進行了優(yōu)化設計。以降低磁控電弧傳感器的制造成本為目標函數(shù),通過有限元軟件ANSYS對其進行優(yōu)化