СТАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ РАСПЛАВОВ Российский патент 2001 года по МПК B22D11/12 

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания, дозирования, перекачивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках.

Известен статор электрической машины для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины заготовки, кн. Акименко А.Д., Орлов Л.П., Скворцов А.А., Шендеров Л.Б. Непрерывное литье во вращающемся магнитном поле. - М.: Металлургия, 1971, стр. 130. Однако он создает только одномерное вращательное движение в одной плоскости и в основном в области расположения статора, что существенно ограничивает его возможности для эффективного перемешивания согласно технологическим картам литья и требует установки нескольких подобных устройств. Кроме того, данное устройство не может использоваться в качестве насоса или дозатора для перекачивания или дозирования электропроводных расплавов.

Наиболее близким к заявленному устройству является статор для электромагнитного перемешивания, представленный в авт.св. N 1660838, МКИ⁶ B 22 D 11/12 "Статор для электромагнитного перемешивания жидкой сердцевины слитка", Дегусаров Ю.А., Иогансен В.И., Чеповецкий А.Г., Чернявский В.П., опубл. в БИ N 25 от 07.07.91, содержащий шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по высоте и ширине магнитопровода. Основными недостатками такого устройства являются:
1. Низкая надежность крепления секций катушек обмотки в статоре, особенно при 3-фазном и многофазном исполнении.

2. Слабая эффективность из-за значительных магнитных потоков рассеяния при таком расположении фазных катушек. При расположении катушек по классическому варианту: друг через друга, появляется увеличенный воздушный зазор между магнитопроводом статора и электропроводным жидкометаллическим ротором из-за наложения лобовых частей катушек одной фазы на активные части катушек другой фазы, что приводит к уменьшению тягового усилия в электропроводном рабочем теле устройства, к снижению КПД и к снижению коэффициента мощности.

В основу изобретения положена задача создания статора для электромагнитного перемешивания, дозирования и перекачивания электропроводных расплавов с улучшенными тяговыми усилиями, КПД и коэффициентом мощности.

Поставленная задача решается тем, что в статоре для электромагнитного перемешивания, электропроводных расплавов, содержащем шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по высоте и ширине магнитопровода, согласно изобретению статор выполнен с возможностью дозирования и перекачивания электропроводных расплавов, причем магнитопровод выполнен разъемным с (2N-1) разъемными частями с отверстиями в местах стыковки, где N - число фаз питающего напряжения, а лобовые части катушек выведены через эти отверстия на внешнюю поверхность магнитопровода.

На фиг. 1 изображен статор с цилиндрической формой магнитопровода; на фиг. 2 - то же с прямоугольным магнитопроводом.

Статор для электромагнитного перемешивания, электропроводных расплавов содержит магнитопровод 1, который состоит из разъемных частей - верхней 2, средней 3 и нижней 4. В пазах магнитопровода располагаются фазные катушки 5, 6, 7, 8. Лобовые части всех катушек через отверстия, расположенные на стыках разъемных частей 2 и 3, 3 и 4 магнитопровода 1, выведены на внешнюю поверхность магнитопровода 1. Магнитопровод 1 может иметь как цилиндрическую, так и прямоугольную форму.

Статор с цилиндрической формой магнитопровода можно применять для перемешивания жидкого электропроводного расплава сердцевины круглых слитков; для дозирования и перекачивания электропроводных расплавов с круглой формой образующего канала.

Статор с прямоугольной формой магнитопровода рекомендуется применять для перемешивания жидкой сердцевины слитков, заготовок как круглой, так и прямоугольной формы; для дозирования и перекачивания расплавов. Он является более универсальным в сравнении со статором с цилиндрическим магнитопроводом, поскольку такая конструкция статора позволяет изменять внутренний размер окна магнитопровода без переделки последнего.

Устройство работает следующим образом. При подаче многофазного напряжения на зажимы катушек 5, 6, 7, 8 обмотки создается бегущее электромагнитное поле, состоящее из двух составляющих Φ_x и Φ_y. Если число витков в катушках 5, 6, 7, 8 одинаковое, а величины приложенных напряжений равны между собой, то результирующий магнитный поток Φ равен векторной сумме Φ_x+Φ_y и направлен под углом 45^o по отношению к ним, что позволяет создать винтовое бегущее электромагнитное поле.

Изменяя чередование фаз приложенного напряжения в катушках 5, 6, 7 и 8, число витков в них, способ подключения к источнику напряжения, можно получить как однонаправленное бегущее электромагнитное поле, так и разнонаправленное бегущее электромагнитное поле, способное создать многопрофильное движение в электропроводном расплаве жидкометаллического ротора. Это позволяет использовать одну электрическую машину и в качестве перемешивателя, и в качестве дозатора, и в качестве насоса.

Аналогичные типы бегущего электромагнитного поля можно получить при использовании статора с трехфазной обмоткой. Магнитопровод 1 статора в этом случае будет состоять из пяти частей с отверстиями в местах стыковки. Если электрическая машина является N-фазной, то число секций магнитопровода будет определяться, в общем, по формуле K=(2N-1).

Предлагаемое устройство имеет следующие преимущества перед известными:
1. Позволяет уменьшить немагнитный зазор во внутренней расточке статора и уменьшить магнитные поля рассеяния, что приводит к увеличению вращающего момента в роторе при меньшем потреблении энергии из сети, увеличении коэффициента полезного действия и коэффициента мощности электрической машины.

2. Обеспечивается жесткое и надежное крепление активных частей секций катушек и обмотки в целом без применения дополнительных устройств за счет вывода лобовых частей на наружную поверхность магнитопровода.

3. Обладает простотой в изготовлении и является ремонтопригодным, что при эксплуатации в металлургическом производстве имеет важное значение.

4. Имеет высокую надежность при эксплуатации на металлургических предприятиях.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания, дозирования, перекачивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках. Предложенный статор позволяет уменьшить магнитные потоки рассеяния за счет выноса лобовых частей катушек обмотки статора на внешнюю поверхность магнитопровода, что в свою очередь приводит к увеличению тягового усилия, повышению КПД и коэффициента мощности. Катушки полюсов обмотки статора питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по высоте и ширине магнитопровода. Разъемное исполнение магнитопровода позволяет облегчить его монтаж. Лобовые части катушек выводятся на внешнюю поверхность магнитопровода через отверстия в местах стыковки разъемных частей магнитопровода. 2 ил.

Статор для электромагнитного перемешивания электропроводных расплавов, содержащий шихтованный магнитопровод с многофазной обмоткой, катушки полюсов которой питаются от разных фаз и смещены относительно друг друга по высоте и ширине магнитопровода, отличающийся тем, что он выполнен с возможностью дозирования и перекачивания электропроводных расплавов, причем магнитопровод выполнен разъемным с (2N-1) разъемными частями с отверстиями в местах стыковки, где N - число фаз питающего напряжения, а лобовые части катушек выведены через эти отверстия на внешнюю поверхность магнитопровода.