RU2164458C2

RU2164458C2 - Stator for electromagnetic agitation of electrically conductive melts

Info

Publication number: RU2164458C2
Application number: RU99101018/02A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Тимофеев; Р.М. Христинич; М.В. Первухин; Н.П. Маракушин
Original assignee: Красноярский государственный технический университет
Priority date: 1999-01-18
Filing date: 1999-01-18
Publication date: 2001-03-27

Abstract

FIELD: metallurgy, namely apparatuses for electromagnetically agitating, metering, pumping melt metals and alloys in mixers, furnaces, ladles, ingots, blanks. SUBSTANCE: stator allows to decrease leakage magnetic fluxes due to arranging frontal portion of coils of stator winding onto outer surface of magnetic circuit. Coils of poles of stator winding are supplied from different phases and they are shifted one relative to another along height and width of magnetic circuit. Mounting of magnetic circuit is simplified due to its parting structure. Frontal portion of coils are extended to outer surface of magnetic circuit through openings in zones of joining of parting portions of magnetic circuits. EFFECT: enhanced efficiency, increased power factor and pulling effort of stator. 2 dwg

Description

Изобретение относится к металлургии, а именно к устройствам для электромагнитного перемешивания, дозирования, перекачивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках. The invention relates to metallurgy, and in particular to devices for electromagnetic stirring, dosing, pumping liquid metals and alloys in mixers, furnaces, ladles, ingots, billets.

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. Known stator of an electric machine for electromagnetic mixing of the liquid core of the workpiece, Prince. Akimenko A.D., Orlov L.P., Skvortsov A.A., Shenderov L.B. Continuous casting in a rotating magnetic field. - M .: Metallurgy, 1971, p. 130. However, it creates only one-dimensional rotational motion in one plane and mainly in the area of the stator, which significantly limits its ability to mix effectively according to casting process charts and requires the installation of several similar devices. In addition, this device cannot be used as a pump or dispenser for pumping or dosing electrically conductive melts.

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.Closest to the claimed device is a stator for electromagnetic stirring, presented in ed. N 1660838, MKI ⁶ B 22 D 11/12 "Stator for electromagnetic stirring of the liquid core of an ingot", Degusarov Yu.A., Johansen V.I., Chepovetsky A.G., Chernyavsky V.P., publ. in BI N 25 of 07.07.91, containing a charged magnetic circuit with a multiphase winding, the coils of which are powered from different phases and are offset relative to each other in height and width of the magnetic circuit. The main disadvantages of such a device are:
1. Low reliability of fastening sections of the coil coils in the stator, especially with 3-phase and multiphase design.

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. 2. Weak efficiency due to significant magnetic fluxes of scattering at this arrangement of phase coils. When the coils are arranged according to the classical version: through each other, an increased air gap appears between the stator magnetic circuit and the electrically conductive liquid metal rotor due to the overlap of the front parts of the coils of one phase on the active parts of the coils of the other phase, which leads to a decrease in traction in the electrically conductive working medium of the device, to reduce efficiency and reduce power factor.

В основу изобретения положена задача создания статора для электромагнитного перемешивания, дозирования и перекачивания электропроводных расплавов с улучшенными тяговыми усилиями, КПД и коэффициентом мощности. The basis of the invention is the creation of a stator for electromagnetic mixing, dosing and pumping of electrically conductive melts with improved traction, efficiency and power factor.

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. The problem is solved in that in a stator for electromagnetic stirring, electrically conductive melts, containing a charged magnetic circuit with a multiphase winding, the pole coils of which are fed from different phases and are offset relative to each other in height and width of the magnetic circuit, according to the invention, the stator is configured to dispense and pump electrically conductive melts, and the magnetic circuit is made detachable with (2N-1) detachable parts with holes in the joints, where N is the number of phases of the supply voltage, and wallpaper and continuing part of the coil withdrawn through these openings onto the outer surface of the magnetic circuit.

На фиг. 1 изображен статор с цилиндрической формой магнитопровода; на фиг. 2 - то же с прямоугольным магнитопроводом. In FIG. 1 shows a stator with a cylindrical shape of the magnetic circuit; in FIG. 2 - the same with a rectangular magnetic circuit.

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. The stator for electromagnetic stirring, electrically conductive melts contains a magnetic circuit 1, which consists of detachable parts - upper 2, middle 3 and lower 4. Phase coils 5, 6, 7, 8 are located in the grooves of the magnetic circuit. The frontal parts of all coils through openings located at the joints detachable parts 2 and 3, 3 and 4 of the magnetic circuit 1, are displayed on the outer surface of the magnetic circuit 1. The magnetic circuit 1 can have either a cylindrical or rectangular shape.

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. A stator with a cylindrical shape of the magnetic circuit can be used to mix a liquid electrically conductive melt of the core of round ingots; for dosing and pumping electrically conductive melts with a round shape of the forming channel.

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. A stator with a rectangular shape of the magnetic circuit is recommended to be used for mixing the liquid core of ingots, blanks of both round and rectangular shapes; for dosing and pumping melts. It is more versatile in comparison with a stator with a cylindrical magnetic circuit, since such a design of the stator allows you to change the internal size of the magnetic circuit window without altering the latter.

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.The device operates as follows. When a multiphase voltage is applied to the terminals of the coils 5, 6, 7, 8 of the winding, a traveling electromagnetic field is created, consisting of two components Φ _x and Φ _y . If the number of turns in the coils 5, 6, 7, 8 is the same, and the magnitudes of the applied voltages are equal to each other, then the resulting magnetic flux Φ is equal to the vector sum Φ _x + Φ _y and is directed at an angle of 45 ^o with respect to them, which allows you to create a screw traveling electromagnetic field.

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. By changing the phase rotation of the applied voltage in coils 5, 6, 7 and 8, the number of turns in them, the method of connecting to a voltage source, you can get both a unidirectional traveling electromagnetic field and a multidirectional traveling electromagnetic field that can create multidisciplinary motion in an electrically conductive molten liquid metal rotor . This allows you to use one electric machine as a mixer, and as a dispenser, and as a pump.

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). Similar types of traveling electromagnetic field can be obtained by using a stator with a three-phase winding. The stator magnetic circuit 1 in this case will consist of five parts with holes in the joints. If the electric machine is N-phase, then the number of sections of the magnetic circuit will be determined, in general, by the formula 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.The proposed device has the following advantages over known:
1. It allows to reduce the non-magnetic gap in the internal bore of the stator and to reduce the magnetic fields of scattering, which leads to an increase in torque in the rotor with less energy consumption from the network, an increase in the efficiency and power factor of the electric machine.

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. 2. Provides a rigid and reliable fastening of the active parts of the coil sections and the winding as a whole without the use of additional devices due to the output of the frontal parts to the outer surface of the magnetic circuit.

3. Обладает простотой в изготовлении и является ремонтопригодным, что при эксплуатации в металлургическом производстве имеет важное значение. 3. It has the simplicity of manufacture and is maintainable, which when operating in metallurgical production is important.

4. Имеет высокую надежность при эксплуатации на металлургических предприятиях. 4. It has high reliability during operation at metallurgical enterprises.

Claims

A stator for electromagnetic stirring of electrically conductive melts, comprising a lined magnetic circuit with a multiphase winding, the pole coils of which are powered by different phases and offset relative to each other in height and width of the magnetic circuit, characterized in that it is capable of dispensing and pumping electrically conductive melts, the magnetic circuit being made detachable with (2N-1) detachable parts with holes in the joints, where N is the number of phases of the supply voltage, and the frontal parts of the coils are brought out through these holes Stia the outer surface of the magnetic circuit.