CN103166420A - 一种液态金属磁力驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液态金属磁力驱动装置，包括磁轭、主线圈、副线圈、扁平状泵沟、泵沟保温涂层及导电电极等。当主线圈中通工频交流电时在磁轭铁芯的两端气隙中分别产生一交变磁场，而流道在气隙中通过，该交变磁场作用在泵沟中的液态金属上；同时主线圈产生的交变磁场感应副线圈，从而副线圈上感应电动势，与泵沟两端电极形成电流回路，液态金属中产生与磁场方向垂直的电流，该电流与磁场相互作用产生洛伦磁力驱动液态金属流动。该装置的有益效果为：主、副线圈不靠近高温的液态金属，装置寿命长；液态金属全封闭与空气隔绝，无泄漏及密封问题；结构简单、制造方便，特别适用于实验室使用。

Description

一种液态金属磁力驱动装置

技术领域

本发明涉及一种液态金属磁力驱动装置，采用类似变压器结构，用于核能、冶金等行业，属于流体驱动领域。

背景技术

在液态Na、Na-K合金、铅合金等介质的输送过程中，由于其化学性质活泼、渗透能力强，采用活塞式或叶轮式的机械泵将遇到严重的密封及泄漏问题。机械泵无论是活塞式还是叶轮旋转式都存在机械运动部件，因此无法使介质完全与外界隔绝，因此一般需要特殊的机械密封方式或采用保护气体的方法，这就无形中大大增加了泵的体积及制造难度，而且泵的寿命将机械密封件来决定，限制了泵的寿命。

目前国际上对于该类介质的输运普遍产用三相感应式电磁泵，三相感应式电磁泵按照其流道结构的不同可分为三相平面型感应泵、三相圆柱型感应泵以及三相螺旋型感应泵，但是三相感应式电磁泵存在结构复杂、体积较大且线圈的工作温度决定了电磁泵的寿命，因此在输送高温流体时寿命短。

发明内容

本发明要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种结构简单、体积小、寿命长且无任何密封泄漏问题的液态金属磁力驱动装置，其铁芯结构类似于变压器铁芯。

本发明的技术方案如下：一种液态金属磁力驱动装置，包括液态金属流道和励磁装置，所述励磁装置包括磁轭、主线圈、副线圈和磁铁间气隙；液态金属流道包括流道、导电电极、流道进口、流道出口；所述流道在磁轭的两端磁铁间气隙中穿过；当主线圈通工频交流电，由于磁轭的存在将在磁铁间气隙中产生交变磁场，交变磁场垂直作用与处于流道内的液态金属上；同时主线圈产生的交变磁场感应与主线圈同轴的副线圈，从而副线圈上产生感应电动势，副线圈的进出导线与流道两端的导电电极通过导电电缆相连，从而形成电流回路，在副线圈产生的感应电动势的作用下，流道中液态金属中产生与磁场方向垂直的交变电流，该交变电流与交变磁场相互作用产生洛伦磁力推动液态金属流动。所述流道4在磁作用区域内两边安装有导电电极。

导电电极的材料选取要根据所输运的流体介质而定，防止导电电极的氧化。

在输送流体温度较高（大于350℃）时，所述磁轭由铁钴合金与云母片叠压而成。

本发明的原理：本发明的一种类似变压器结构的液态金属磁力装置，在主线圈中通入工频交流电，交流电产生的交变磁场在磁轭的引导下进入磁轭两端的气隙中，而液态金属将在气隙中流过，交变磁场作用在从气隙中流过的液态金属上；同时主线圈产生的交变磁场将感应与主线圈同轴的副线圈，从而副线圈上感应出感应电动势，副线圈的进出两端与泵沟两端电极相连，副线圈、电极、液态金属三者形成一闭合回路，由于感应电动势的存在将在闭合回路中形成交变电流，交变电流也将流经液态金属中，因此该交变电流与作用在液态金属上的交变磁场相互作用将产生驱动液态金属流动的洛伦磁力，即该装置的驱动力。

本发明与现有技术相比的优点在于：

（1）本发明的装置相对于感应式电磁泵结构简单，制造方便，同时避免了机械泵机械密封问题；相对于传导式电磁泵，本发明中的励磁电源为交流电，无需单独配置大电流直流电源；因此在装置的实现方面较为简单，特别适用于实验室内。

（2）本发明的装置中的线圈与输送流体（高温）相隔一段距离，采用适当风冷即可实现对线圈的冷却，而传统电磁泵由于结构问题线圈与输送流体仅靠线圈温度很难降低，传统电磁泵的寿命受线圈工作温度决定，因此本发明装置一次运行寿命较长。

附图说明

图1为本发明的液态金属磁力驱动装置原理图；

图2为本发明的液态金属磁力驱动装置结构图；

图3为本发明的液态金属磁力驱动装置结构左视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1、2所示，本发明装置包括：励磁装置和液态金属流道；励磁装置包括铁芯磁轭1、主线圈2、副线圈3以及磁铁间气隙8，液态金属流道包括流道4、导电电极5、流道进口6和流道出口7；扁平状的液态金属流道4穿过铁芯磁轭1的两端磁铁间气隙8，在气隙8内部的流道4两边有导电电极5，导电电极5用于连接液态金属与副线圈3，电极的材质视输送流体介质未定，一般要求材质不易氧化，导电电极5、副线圈3以及液态金属将形成一个闭合回路；副线圈3与主线圈2位置同轴，当主线圈2通工频交流电后，将产生交变磁场，将在副线圈3中感应出感应电动势，从而在液态金属中产生电流；其中，交变磁场垂直作用与处于流道4内的液态金属上；流道4中液态金属中产生与磁场方向垂直的交变电流，该交变电流与交变磁场相互作用产生洛伦磁力推动液态金属流动；由于铁芯磁轭1的存在主线圈2产生的交变磁场传导到气隙8中，作用在液态金属上，因此该交变磁场与液态金属中的交变电流相互作用产生推动液态金属流动的洛伦磁力；铁芯磁轭1由软磁片状材料与绝缘材料相隔叠压而成，如果输送流体为高温（>350℃）,软磁材料选用铁钴合金，绝缘材料采用人工云母片。

在输送高温介质是需对铁芯磁轭1、主线圈2及副线圈3进行风冷，以增加装置的使用寿命。

本发明未详细阐述的部分属于本领域公知技术。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (3)

1.一种液态金属磁力驱动装置，其特征在于，包括：液态金属流道和励磁装置，所述励磁装置包括磁轭（1）、主线圈（2）、副线圈（3）和磁铁间气隙（8）；所述液态金属流道包括流道（4）、导电电极（5）、流道进口（6）和流道出口（7）；所述流道（4）在磁轭（1）的两端磁铁间气隙（8）中穿过；当主线圈（2）通工频交流电，由于磁轭（1）的存在将在磁铁间气隙（8）中产生交变磁场，交变磁场垂直作用与处于流道（4）内的液态金属上；同时主线圈（2）产生的交变磁场感应与主线圈（2）同轴的副线圈（3），从而副线圈（3）上产生感应电动势，副线圈（3）的进出导线通过导电电缆（9）与流道两端的导电电极相连，从而形成电流回路，在副线圈（3）产生的感应电动势的作用下，流道（4）中液态金属中产生与磁场方向垂直的交变电流，该交变电流与交变磁场相互作用产生洛伦磁力推动液态金属流动；所述流道（4）在磁作用区域内两边安装有导电电极。

2.根据权利要求1所述的一种液态金属磁力驱动装置，其特征在于，所述的导电电极的材料选取要根据所输运的流体介质而定，以防止导电电极的氧化。

3.根据权利要求1所述的一种液态金属磁力驱动装置，其特征在于，在输送流体温度大于250℃时，所述磁轭（1）由铁钴合金与云母片叠压而成。

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