[發明專利]一種對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法

有效

• 申請號: 201711221322.9
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108183632B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 王海鵬;蔡曉;魏炳波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H02N15/00
• 分類號: H02N15/00
• 代理公司: 61204 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

1.一種對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：根據金屬球體樣品的尺寸制作電磁懸浮線圈；所述電磁懸浮線圈的內徑為金屬球體樣品直徑的50％～200％；當金屬球體樣品直徑為5～50mm時，電磁懸浮線圈的匝數為5～20匝，匝間距為0.1～2mm；

步驟2：將電磁懸浮線圈安裝在高頻電源上，電磁懸浮線圈內部采用水循環進行冷卻；將金屬球體樣品置于電磁懸浮線圈中，計算初始激勵電流，然后在20～3000A范圍內調節電磁懸浮線圈中的初始激勵電流，對金屬球體樣品進行懸浮加熱呈現為懸浮狀態并熔化為液態金屬；電流調節速度為1～30A/s，變化時間為1～50s，電流變化上下限值分別為在初始激勵電流基礎上增加或減小20％；

初始激勵電流

式中，I為初始激勵電流，G_m為金屬球體樣品重力，μ₀為真空磁導率，R為金屬球體樣品半徑，G(x)是與趨膚深度相關的無量綱函數，A(z)是與電磁懸浮線圈結構相關的函數，ω為電流角頻率，μ為相對磁導率，σ為金屬球體樣品電導率；

步驟3：當金屬球體樣品熔化為液態金屬后，繼續調節電磁懸浮線圈中的初始激勵電流改變懸浮位置；

在調控位置時，電流調節速度為1～40A/s，變化時間為1～5s，電流變化上下限值分別為在初始激勵電流基礎上增加或減小20％；

在形態調控時，所述電流調節速度為5～80A/s，歷時1～10s，電流變化范圍為初始激勵電流的0.8倍～3倍，可使液態金屬的輪廓連續變化，其典型形變量d＝h/a的變化范圍在0.8～1.7之間。

2.根據權利要求1所述對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法，其特征在于：所述步驟2或步驟3中，在10～1000kHz范圍內調節電磁懸浮線圈中的電流頻率，對金屬球體樣品進行懸浮加熱呈現為懸浮狀態并熔化為液態金屬，改變懸浮位置來進行形態調控。

3.根據權利要求1或2所述對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法，其特征在于：所述電磁懸浮線圈采用柱形或錐形結構。

4.根據權利要求1或2所述對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法，其特征在于：所述電磁懸浮線圈采用單層或多層線圈結構。

5.根據權利要求1所述對電磁懸浮液態金屬的形態進行調控的方法，其特征在于：所述電磁懸浮線圈采用空心銅導線，其壁厚為0.3～3mm，其外徑為3～10mm。