在焊接过程中引入磁场控制已成为一种正在发展的先进焊接技术,这种技术被称作磁控电弧焊接技术。电弧作为一种等离子体,具有优良的导电性,用外部磁场可以改变电弧的形态和运动特性,影响焊缝熔池和熔滴过渡形式,大大改善焊接工艺,提高焊接生产效率。传统的外加磁场形式主要包括横向磁场,纵向磁场和尖角磁场等几种,励磁方式主要采用直流、交流以及脉冲励磁等。本文基于以上几种磁场形态和励磁方式的特点,提出了“以动制动”的控制思想,即用动态变化的磁场来控制电弧的运动,研制了一套新型旋转磁场发生装置,本装置包括磁头装置和励磁电源两部分。磁头装置采用六磁极对称励磁方式设计,励磁线圈和励磁角度的设计使产生的磁场恰好作用于焊接电弧区域以实现对电弧的有效控制;磁头的绝缘,冷却,密封设计避免了焊接过程中外界因素对磁场的干扰;磁头整体的小型化使该装置可以实现多种形式的焊接工艺。励磁电源结合步进电机原理与脉宽调制技术,选用智能功率模块IPM作为逆变开关器件,输出交流脉冲励磁信号,以调节励磁转换频率和励磁电流大小为手段,实现对磁场旋转频率和磁场强度大小的有效调节,并通过闭环反馈实现闭环恒流控制。通过对产生磁场的空间分布,形态特征,以及旋转频率和场强大小的测试证明该磁场是一个高速旋转的磁场空间,而且磁场主要集中分布在焊接电弧区域内,磁场的旋转频率和场强大小都可以通过励磁电源进行良好调节。通过大量TIG焊接试验证明该套装置能够实现对焊接电弧的控制,并且得出了外加旋转磁场作用下电弧运动行为的变化规律,为该装置进一步应用于MIG/MAG工艺提供了可靠的保障。