[发明专利]一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置与控制方法

权利要求书

1.一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：包括执行部分与电源系统；所述的执行部分包括工作线圈、模具、金属板料，所述的模具设置在所述的工作线圈与金属板料之间，所述工作线圈与模具固定连接在一起作为执行器；所述电源系统包括控制系统、储能系统、充电回路、放电回路，所述充电回路连接在所述储能系统两端，所述放电回路两端也连接在所述储能系统两端，所述控制系统与所述充电回路、放电回路电性连接，所述的工作线圈与所述的放电回路电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的工作线圈包括缠绕成盘形的铜线以及包覆在所述铜线外侧的绝缘材料，所述铜线的两端作为所述工作线圈的两输入端与放电回路相连。

3.根据权利要求1所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：施加在所述工作线圈上的电流突变前为正弦衰减电流，并满足I(t)＝I_maxe^-βsin(ωt)，所述电流在1/4周期到达峰值时突变快速下降，峰值前电流频率满足峰值后电流频率满足其中，I为电流；e为自然数；β为衰减系数；ω为角频率；t为时间，f为频率；μ₀为金属板料磁导率；γ为金属板料电导率；d为金属板料厚度。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的放电回路包括放电开关K2与电流突变模块，所述的放电开关K2与所述工作线圈串联在一起，包含所述放电开关K2与所述工作线圈的支路连接在储能系统的两端；所述电流突变模块连接在所述工作线圈两端；所述放电开关K2以及电流突变模块与所述控制系统电性相连。

5.根据权利要求4所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的电流突变模块为快速短路开关K3；所述快速短路开关K3为晶闸管可控硅开关。

6.根据权利要求4所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的电流突变模块为相互串联的辅助电容器C3’与快速开关K3’；所述的快速开关K3’为晶闸管可控硅开关。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的放电回路包括放电开关K2与电流突变模块，所述的放电开关K2与所述工作线圈串联在一起，包含所述放电开关K2与所述工作线圈的支路连接在储能系统的两端；所述电流突变模块与所述工作线圈串联，所述电流突变模块为熔断开关K3”；所述放电开关K2以及电流突变模块与所述控制系统电性相连；所述的熔断开关K3”包含熔断器进行断路。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置，其特征在于：所述的储能系统包括N个并联的电容器，所述电容器的两端作为所述储能系统的两端，其中N为大于等于1的正整数。

9.一种基于权利要求4所述的电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1:将包含工作线圈与模具的执行器置于待成形金属板料的上方；

步骤S2：由控制系统控制所述充电回路中的充电开关K1闭合、所述放电回路中的放电开关K2开路、电流突变模块中的快速短路开关K3或者快速开关K3’开路，储能系统开始充电，工频交流电依次通过所述充电回路中的整流滤波模块、逆变电路模块、高频脉冲变压模块、最终整流模块完成给储能系统的充电；随后自动断开充电开关K1；

步骤S3：闭合放电开关K2，储能系统与工作线圈、形成完整的RLC回路，在工作线圈中通过低频率缓慢上升的脉冲强电流；

步骤S4：所述放电回路中的电流突变模块在放电开关K2闭合后一定时间联动工作，反向施加高频率快速的脉冲强电流，工作线圈中的电流突变快速下降；其中，所述一定时间为工作线圈中电流上升至最大值的时间；

步骤S5：工作线圈中施加的缓慢上升快速下降的电流引发的磁场和金属板料中的感应涡流，促使金属板料向工作线圈移动，受到模具的限制成形。

10.一种基于权利要求7所述的电流突变引发电磁吸引力成形金属板料的装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S1:将包含工作线圈与模具的执行器置于待成形金属板料的上方；

步骤S2：由控制系统控制所述充电回路中的充电开关K1闭合、所述放电回路中的放电开关K2开路、电流突变模块中的熔断开关K3”未到达熔断电流正常工作，储能系统开始充电，工频交流电依次通过所述充电回路中的整流滤波模块、逆变电路模块、高频脉冲变压模块、最终整流模块完成给储能系统的充电；随后自动断开充电开关K1；

步骤S3：闭合放电开关K2，储能系统与工作线圈、形成完整的RLC回路，在工作线圈中通过低频率缓慢上升的脉冲强电流；

步骤S4：所述放电回路中的电流突变模块在放电开关K2闭合后一定时间联动工作，反向施加高频率快速的脉冲强电流，工作线圈中的电流突变快速下降；其中，所述一定时间为工作线圈中电流上升至最大值的时间；

步骤S5：工作线圈中施加的缓慢上升快速下降的电流引发的磁场和金属板料中的感应涡流，促使金属板料向工作线圈移动，受到模具的限制成形。