[實用新型]通電線圈螺旋磁場裝置

有效

• 申請號: 201520524866.2
• 申請日: 2015-07-18
• 公開（公告）號: CN204787885U
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 王曉東;王勃
• 申請（專利權）人: 中國科學院大學
• 主分類號: F27D27/00
• 分類號: F27D27/00
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所 11309
• 代理人: 陳霽

技術領域

本實用新型涉及一種通電線圈螺旋磁場裝置，尤其涉及一種基于通電線圈螺旋磁場驅動金屬熔體周期性流動的方法，屬于冶金工業技術領域。

背景技術

采用電磁的辦法控制金屬液流動是電磁冶金一個重要的研究方向，例如電磁攪拌、電磁制動等技術。

目前，采三相交流電線圈可實現行波、旋轉、螺旋磁場等磁場運動形式，其中螺旋磁場可通過行波和旋轉磁場的疊加來實現。上述磁場驅動金屬熔體的原理上是相同：金屬液在運動磁場中在自身內部會產生感應電流，感應電流與磁場相互作用進而產生電磁體積力—洛侖茲力。洛侖茲力由于有著電磁設備和導電流體非直接接觸、表現為體積力、在導電流體中有一定的滲透深度、力密度大、且對環境污染較小等諸多優點被廣泛地應用在金屬凝固組織控制、金屬流體輸運、對導電流體的顯著熱、質傳輸上。

電磁攪拌對改善金屬凝固過程的微觀偏析具有明顯的作用，這已被大量實驗室實驗和工業實踐所證實，例如晶粒細化技術。但對濃度偏析(或稱成份偏析)的研究不是很深入。一般來說，由于施加行波磁場、旋轉磁場或螺旋磁場，作用于金屬凝固前沿的電磁力運動形式固定，熔質析出過程會以一種固定模式進行，使凝固前沿熔質的析出過程隨時間變化很小，熔質以一種相對固定的形式析出，施加磁場不但不能改善濃度偏析，而且還有增大濃度偏析的趨勢。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種通電線圈螺旋磁場裝置，以周期性變化的模式參數螺旋磁場，特定運動形式驅動、攪拌或分散金屬熔體及其第二相，以達到控制金屬凝固過程中的各種缺陷，改善金屬凝固工藝的目的。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種通電線圈螺旋磁場裝置，所述通電線圈螺旋磁場裝置包括：

第一組線圈，包括六個第一繞組，所述六個第一繞組均勻等間隔環繞設置，對端的兩個第一繞組串聯為一相線圈組成第一三相線圈，所述第一三相線圈的同名端連成星點，所述第一三相線圈接通頻率為第一頻率的第一三相正交流電，所述第一繞組套在鐵芯上；所述第一三相線圈的心部形成旋轉磁場；

第二組線圈，相間水平環繞嵌在所述鐵芯的芯齒槽內，并且與所述第一組線圈同軸設置，包括第二繞組，縱向每六個第二繞組為一組，每間隔兩個第二繞組的兩個第二繞組串聯為一相線圈組成第二三相線圈，所述第二三相線圈的同名端連成星點，使所述第二三相線圈接通頻率為第二頻率的第二三相正交流電；所述第二三相線圈的心部形成行波磁場；

所述旋轉磁場與所述行波磁場同軸疊加形成螺旋磁場，金屬熔體置于通電線圈螺旋磁場裝置的空腔內，所述通電線圈螺旋磁場裝置以第一角速度旋轉，并使旋轉方向以第一周期交替變化，驅動金屬熔體形成三維周期性螺旋流動。

因此，本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置能夠有效減少凝固的各種缺陷，可用于增加溫度的均勻性，促進熔質的再分配過程，改善金屬凝固工藝。適用于不同的金屬熔體的形狀。

附圖說明

圖1為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的示意圖；

圖2為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的俯視圖；

圖3是為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的螺旋磁場運動方向換向的基本原理示意圖；

圖4為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置對螺旋磁場所施加模式函數的波形示意圖；

圖5A為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的螺旋磁場體施加方向周期性變化的驅動力時金屬熔體周期性三維流動的示意圖之一；

圖5B為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的螺旋磁場體施加方向周期性變化的驅動力時金屬熔體周期性三維流動的示意圖之二；

圖6為數值模擬本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置改善Pb-10％Sn合金濃度偏析的對比示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。

圖1和圖2為本實用新型通電線圈螺旋磁場裝置的示意圖和俯視圖，如圖所示，本實用新型包括：第一組線圈1和第二組線圈2。

第一組線圈1，包括六個第一繞組10，所述六個第一繞組10均勻等間隔環繞設置，對端的兩個第一繞組串聯為一相線圈組成第一三相線圈，所述第一三相線圈的同名端連成星點，所述第一三相線圈接通頻率為第一頻率的第一三相正交流電，所述第一繞組套在鐵芯上；所述第一三相線圈的心部形成旋轉磁場。