CN105373097B - 一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备和方法 - Google Patents
一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，包括金属带材和设于所述金属带材至少一侧的行波磁场发生器。该金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备为非接触式纠偏，无磨损，无噪音，避免划伤金属带材，且纠偏力可平滑调节，工作可靠。
Description
技术领域
本发明涉及纠偏设备和方法，具体涉及一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备和方法。
背景技术
在金属带材连续处理生产过程中，一个重要的条件是保证金属带材稳定、对中地运行在生产线上，从而为工艺过程提供良好的基础。
实际工程设计中，金属带材的“跑偏”始终是威胁金属带材连续处理工艺和生产设备运行的一个顽疾。金属带材运行过程中的对中控制成为金属带材连续处理工艺与设备研究的一个重要课题。目前使用的纠偏设备主要为开卷/卷取机的横移纠偏以及金属带材运行中的辊式纠偏。纠偏辊和金属带材表面接触，可能造成金属带材表面划伤，而且在一些金属带材自由段较长的场合(如活套、退火炉等)，金属带材中段无法使用传统的辊式纠偏设备，造成跑偏较为严重，有时会造成刮边和断带等事故，严重影响生产。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，提供一种避免金属带材刮边和断带发生的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备和方法。
本发明采用的技术方案：一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，包括金属带材和设于所述金属带材至少一侧的行波磁场发生器。
本发明的效果是：该设备为非接触式纠偏，无磨损，无噪音，避免划伤金属带材，且纠偏力可平滑调节，工作可靠。
进一步地，当所述金属带材为软磁材料时，在所述金属带材的两侧相同位置施加位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动。
进一步地，该行波磁场发生器包括铁芯和设于所述铁芯内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈，所述铁芯上设有若干缺槽，该A相线圈、B相线圈和C相线圈设于所述铁芯内且嵌设于该若干缺槽内，所述若干缺槽的方向均与所述金属带材的运行方向平行。
进一步地，所述若干缺槽等距离设置，且其高度和深度均相同。
进一步地，所述缺槽有六个，所述A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽内，所述B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽内，所述C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽内。
进一步地，所述金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备还包括位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，所述位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与所述金属带材间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出所述金属带材的跑偏量；该控制系统用于采集所述金属带材的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
本发明采用的技术方案：一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法，包括以下步骤：S1，设定所述金属带材的表面为XY平面，所述金属带材的运行方向为X轴正向，Y轴与所述金属带材的运行方向垂直；S2，提供金属带材和位于所述金属带材至少一侧的行波磁场发生器，该行波磁场发生器包括铁芯和设于所述铁芯内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈，所述铁芯上设有六个缺槽，所述六个缺槽依次沿Y轴正向堆叠设置，且每一缺槽的延伸方向均与所述金属带材的运行方向平行，该A相线圈、B相线圈和C相线圈设于所述铁芯内且嵌设于该六个缺槽内，所述A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽内，所述B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽内，所述C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽内，S3，当所述金属带材在连续生产线中朝Y轴负向偏移时，则在A相线圈、B相线圈和C相线圈中分别通入三相交流电的A、B、C三相，使得当相位角为正时，在第一个、第三个和第五个缺槽(3)的线圈内产生的电流方向与所述金属带材(1)的运动方向相反，金属带材1即受到Y轴正向的电磁纠偏力；S4，当所述金属带材在连续生产线中朝Y轴正向偏移时，则需要将通入给该行波磁场发生器的三相交流电中的任意两相交换位置，行波磁场也随之反向，产生Y轴负向电磁纠偏力。
本发明的效果是：该方法为非接触式纠偏，无磨损，无噪音，避免划伤金属带材，且纠偏力可平滑调节，工作可靠。
进一步地，当所述金属带材为软磁材料时，在所述金属带材的两侧相同位置施加位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动。
进一步地，所述若干缺槽等距离设置，且其高度和深度均相同。
进一步地，所述金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法还需提供位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，所述位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与所述金属带材间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出所述金属带材的跑偏量；该控制系统用于采集所述金属带材的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
附图说明
图1所示为本发明提供的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备的剖面示意图。
图2所示为图1中的铁芯内部的各组线圈绕法的示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、金属带材，2、铁芯，3、缺槽。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请同时参阅图1，为本发明提供的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备的结构示意图。该金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备包括金属带材1和位于金属带材1一侧的行波磁场发生器，该行波磁场发生器设置在金属带材1的表面。金属带材1沿图1中的箭头方向运行。
请同时参阅图2，该行波磁场发生器包括铁芯2和设于铁芯2内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈。铁芯2上设有六个缺槽3，该A相线圈、B相线圈和C相线圈绕设于铁芯2内且嵌设于该六个缺槽3内。该六个缺槽3的方向均与金属带材1的运行方向一致。该A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽3内，B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽3内，C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽3内。于本实施例中，该六个缺槽3等距离设置，且其高度和深度均相同。
该金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备还包括位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，该位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与金属带材1间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出金属带材1的跑偏量，可为光电式或磁感式；该控制系统用于采集金属带材1的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
可以理解地，当金属带材1为软磁材料时，该行波磁场发生器产生的磁场会对金属带材1会产生较大的吸力，影响金属带材1的稳定运行，此时在金属带材1的两侧相同位置设置有位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动，抵消吸力的影响。
具体原理如下：
为了说明方便，建立参考坐标系：设定金属带材1的表面为XY平面，金属带材1的运行方向为X轴正向，Y轴与金属带材1的运行方向垂直，金属带材1的上方为Z轴正向。
由于铁芯2上开有间距相等，深度相同的缺槽3，缺槽3中嵌有A相线圈、B相线圈、C相线圈，在三相线圈中通入三相对称正弦电流后会产生气隙磁场。当不考虑由于铁芯2两端开断而引起的纵向边缘效应时，这个气隙磁场的分布情况可看成正弦形分布。当三相电流随时间变化时，气隙磁场将沿直线移动，称为行波磁场。根据麦克斯韦电磁场理论以及感应电流的集肤效应，由于金属带材切割磁场，因此在金属带材的表面层产生涡电流，电流密度为
电流在磁场中受到安培力作用
F＝∫vJ×BdV
其中，H-磁场强度，B-磁感应强度，μ-磁导率。
感应电流方向遵循右手定则，安培力方向遵循左手定则。因此，无论磁场的方向如何，安培力的方向始终和行波磁场的运动方向相同。然而，只有当安培力的方向与金属带材1的跑偏方向相反时，才能起到纠偏的效果。即由于铁芯2的缺槽3与X向一致，此时行波磁场的线速度沿Y方向，此时金属带材1受到的Y向安培力最大，纠偏效果最好。
具体地，在金属带材1运行的过程中，若金属带材1发生Y轴负向跑偏，则A相线圈、B相线圈、C向线圈中分别通入三相交流电的A、B、C三相，使得当相位角为正时，在第一个、第三个和第五个缺槽3的线圈导线内产生的电流方向与金属带材1的运动方向相反，金属带材1即受到Y轴正向的电磁纠偏力。反之，则需要将通入给该行波磁场发生器的三相交流电中的任意两相交换位置，行波磁场也随之反向，产生Y轴负向电磁纠偏力。
如此，本发明提供的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备为非接触式纠偏，无磨损，无噪音，避免划伤金属带材，且纠偏力可平滑调节，工作可靠。
可以理解地，纠偏安培力的大小和该行波磁场发生器与金属带材1之间的距离负相关，因此通过调整该行波磁场发生器与金属带材1之间的距离，即可平滑地调整纠偏量的大小。另外，也可通过电气控制系统调整三相电流的大小及频率，从而控制行波磁场的强度及运行速度，从而控制安培力的大小。另外，该行波磁场发生器是组成非接触式行波磁场涡流纠偏设备的最小单元，可将多个单元组合使用；线圈的绕组方式不仅限于以上的绕法，只要能产生行波磁场就可以。具体实施时，可提供金属带材位置检测装置和控制系统，先通过该金属带材位置检测装置测量出金属带材1的跑偏量，该控制系统驱动运动磁场进行纠偏，之后检测出金属带材1的当前跑偏量，发送给该控制系统，再进行下一步的纠偏动作，整个纠偏过程为闭环控制。
本发明还提供了一种金属带材连续生产线的非接触式辊式永磁涡流纠偏方法，包括以下步骤：
S1，设定金属带材1的表面为XY平面，金属带材1的运行方向为X轴正向，Y轴与金属带材1的运行方向垂直；
S2，提供金属带材1和位于金属带材1至少一侧的行波磁场发生器，该行波磁场发生器包括铁芯2和设于铁芯2内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈，铁芯2上设有六个缺槽3，六个缺槽3依次沿Y轴正向堆叠设置，且每一缺槽3的延伸方向均与金属带材1的运行方向平行，该A相线圈、B相线圈和C相线圈设于铁芯2内且嵌设于该六个缺槽3内，A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽3内，B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽3内，C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽3内，
S3，当金属带材1在连续生产线中朝Y轴负向偏移时，则在A相线圈、B相线圈和C相线圈中分别通入三相交流电的A、B、C三相，使得当相位角为正时，在第一个、第三个和第五个缺槽(3)的线圈导线内产生的电流方向与所述金属带材(1)的运动方向相反，金属带材1即受到Y轴正向的电磁纠偏力；
S4，当金属带材1在连续生产线中朝Y轴正向偏移时，则需要将通入给该行波磁场发生器的三相交流电中的任意两相交换位置，行波磁场也随之反向，产生Y轴负向电磁纠偏力。
当金属带材1为软磁材料时，在金属带材1的两侧相同位置施加位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动。
该若干缺槽3等距离设置，且其高度和深度均相同。
该金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法还需提供位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与金属带材1间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出金属带材1的跑偏量；该控制系统用于采集金属带材1的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
如此，本发明提供的金属带材连续生产线的非接触式辊式永磁涡流纠偏方法为非接触式纠偏，无磨损，无噪音，避免划伤金属带材，且纠偏力可平滑调节，工作可靠。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，其特征在于，包括金属带材(1)和设于所述金属带材(1)至少一侧的行波磁场发生器；当所述金属带材(1)为软磁材料时，在所述金属带材(1)的两侧相同位置施加位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动；该行波磁场发生器包括铁芯(2)和设于所述铁芯(2)内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈，所述铁芯(2)上设有若干缺槽(3)，该A相线圈、B相线圈和C相线圈设于所述铁芯(2)内且嵌设于该若干缺槽(3)内，所述若干缺槽(3)的方向均与所述金属带材(1)的运行方向平行。
2.如权利要求1所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，其特征在于：所述若干缺槽(3)等距离设置，且其高度和深度均相同。
3.如权利要求2所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，其特征在于：所述缺槽(3)有六个，所述A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽(3)内，所述B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽(3)内，所述C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽(3)内。
4.如权利要求1所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备，其特征在于：所述金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏设备还包括位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，所述位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与所述金属带材(1)间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出所述金属带材(1)的跑偏量；该控制系统用于采集所述金属带材(1)的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
5.一种金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，设定所述金属带材(1)的表面为XY平面，所述金属带材(1)的运行方向为X轴正向，Y轴与所述金属带材(1)的运行方向垂直；
S2，提供金属带材(1)和位于所述金属带材(1)至少一侧的行波磁场发生器，该行波磁场发生器包括铁芯(2)和设于所述铁芯(2)内部的A相线圈、B相线圈和C相线圈，所述铁芯(2)上设有六个缺槽(3)，所述六个缺槽(3)依次沿Y轴正向堆叠设置，且每一缺槽(3)的延伸方向均与所述金属带材(1)的运行方向平行，该A相线圈、B相线圈和C相线圈设于所述铁芯(2)内且嵌设于该六个缺槽(3)内，所述A相线圈嵌设于第一个和第四个缺槽(3)内，所述B相线圈嵌设于第三个和第六个缺槽(3)内，所述C相线圈嵌设于第二个和第五个缺槽(3)内；
S3，当所述金属带材(1)在连续生产线中朝Y轴负向偏移时，则在A相线圈、B相线圈和C相线圈中分别通入三相交流电的A、B、C三相，使得当相位角为正时，在第一个、第三个和第五个缺槽(3)的线圈内产生的电流方向与所述金属带材(1)的运动方向相反，金属带材1即受到Y轴正向的电磁纠偏力；
S4，当所述金属带材(1)在连续生产线中朝Y轴正向偏移时，则需要将通入给该行波磁场发生器的三相交流电中的任意两相交换位置，行波磁场也随之反向，产生Y轴负向电磁纠偏力。
6.如权利要求5所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法，其特征在于：当所述金属带材(1)为软磁材料时，在所述金属带材(1)的两侧相同位置施加位置对称的行波磁场发生器，保证两侧的行波磁场对称且同步运动。
7.如权利要求6所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法，其特征在于：所述若干缺槽(3)等距离设置，且其高度和深度均相同。
8.如权利要求5所述的金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法，其特征在于：所述金属带材连续生产线的非接触式行波磁场涡流纠偏方法还需提供位置调整机构、金属带材位置检测装置和控制系统，所述位置调整机构用于调整该行波磁场发生器与所述金属带材(1)间的距离；该金属带材位置检测装置用于测量出所述金属带材(1)的跑偏量；该控制系统用于采集所述金属带材(1)的当前跑偏量，从而调整三相电流的大小及频率，并驱动该行波磁场发生器进行纠偏。
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