RU2461416C2 - Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production - Google Patents

Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production Download PDF

Info

Publication number
RU2461416C2
RU2461416C2 RU2010138588/05A RU2010138588A RU2461416C2 RU 2461416 C2 RU2461416 C2 RU 2461416C2 RU 2010138588/05 A RU2010138588/05 A RU 2010138588/05A RU 2010138588 A RU2010138588 A RU 2010138588A RU 2461416 C2 RU2461416 C2 RU 2461416C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
toroid
coils
reaction chamber
magnetic circuit
Prior art date
Application number
RU2010138588/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010138588A (en
Inventor
Лев Алексеевич Жолобов (RU)
Лев Алексеевич Жолобов
Сергей Николаевич Мироносецкий (RU)
Сергей Николаевич Мироносецкий
Сергей Владимирович Самохвалов (RU)
Сергей Владимирович Самохвалов
Владимир Иванович Смирнов (RU)
Владимир Иванович Смирнов
Александр Александрович Шумилов (RU)
Александр Александрович Шумилов
Original Assignee
Лев Алексеевич Жолобов
Сергей Николаевич Мироносецкий
Сергей Владимирович Самохвалов
Владимир Иванович Смирнов
Александр Александрович Шумилов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лев Алексеевич Жолобов, Сергей Николаевич Мироносецкий, Сергей Владимирович Самохвалов, Владимир Иванович Смирнов, Александр Александрович Шумилов filed Critical Лев Алексеевич Жолобов
Priority to RU2010138588/05A priority Critical patent/RU2461416C2/en
Publication of RU2010138588A publication Critical patent/RU2010138588A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2461416C2 publication Critical patent/RU2461416C2/en

Links

Images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: set of inventions relates to mixers or mincers to be used in various industries. Proposed apparatus comprises reaction chamber from nonmagnetic material, set of ferromagnetic particles arranged inside reaction chamber, and inductor incorporated magnetic core made up of toroid composed by strip of coiled electric steel wound in spiral of Archimedes with turns glued by epoxy adhesive. Set of coils is fitted on toroid and connected with device control unit and either interconnected and connected with common power source with 50 Hz sine voltage, or connected to independent power supplies built around variable-frequency inverters via separate control units. Proposed method comprises making inductor from electric steel to shape to toroid, gluing its elements together by epoxy adhesive, and cutting sector shaped to reaction tube from said toroid. Inductor coils are pre-wound and arranged on inductor via cutout made in toroid. Said toroid is composed of strip of coiled electric steel wound in spiral of Archimedes.
EFFECT: higher efficiency.
2 cl, 15 dwg

Description

Группа изобретений относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам для перемешивания и/или измельчения жидких и сыпучих сред, и может быть использована в различных отраслях промышленности, сельского и лесного хозяйства, в том числе при реализации нанотехнологий.The group of inventions relates to the field of engineering, and more particularly to devices for mixing and / or grinding liquid and granular media, and can be used in various industries, agriculture and forestry, including the implementation of nanotechnology.

Известны различные конструкции устройств, использующих для обработки материалов энергию переменного электромагнитного поля, воздействующего на ферромагнитные частицы, непосредственно взаимодействующие с обрабатываемым материалом (см., например, патенты РФ на полезные модели NN: 45648, 53933, 68355, 69415, на изобретения NN: 48211, 168264, 179283, 192755, 237309, 325988, 355833, 764717, 856533, 1101291, 1329809, 2049562, 2049563, 2072256, 2072257, 2154602, 2170707, 2224586, 2224589, 2239493, 2243459, 2243601, 2248388, 2303021, 2342987, патенты ВОИС NN 2007/114731, WO 2009061236, патент Великобритании N 2092464, а также устройства по книге: Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П."Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем", Киев, Техника, 1976, и др.).There are various designs of devices that use the energy of an alternating electromagnetic field to process materials, acting on ferromagnetic particles that directly interact with the processed material (see, for example, RF patents for utility models NN: 45648, 53933, 68355, 69415, for inventions NN: 48211 , 168264, 179283, 192755, 237309, 325988, 355833, 764717, 856533, 1101291, 1329809, 2049562; WIPO NN 2007/114731, WO 2009061236, UK patent N 2092464, and also devices according to the book: D. D. Logvinenko, O. Shelyakov .P. "Intensification of technological processes in devices with a vortex layer", Kiev, Technique, 1976, etc.).

Все упомянутые устройства, хотя и обеспечивают перемешивание и измельчение жидких и сыпучих сред, однако, они сложны в изготовлении и в эксплуатации, что препятствует их унификации и, соответственно, повышает их себестоимость и снижает удобство работы с ними, что, в свою очередь, существенно ограничивает область использования таких устройств.All of the mentioned devices, although they provide mixing and grinding of liquid and granular media, however, they are difficult to manufacture and operate, which prevents their unification and, accordingly, increases their cost and reduces the convenience of working with them, which, in turn, significantly limits the scope of use of such devices.

Известен, например электромагнитный аппарат вихревого слоя (далее ЭАВС) по книге: Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П."Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем", Киев, Техника, 1976, стр.67-71, рис.57, 58, который содержит: реакционную камеру из немагнитного материала для размещения обрабатываемых жидких или сыпучих сред, набор ферромагнитных частиц (иголок), размещенных в полости реакционной камеры, и индуктор, выполненный в виде статора асинхронного электродвигателя, имеющего ярмо, собранное из пластин электротехнической стали, и размещенный на нем набор катушек, соединенных с источником электроэнергии и блоком управления работой ЭАВС, а также устройство подачи в реакционную камеру и выгрузки из нее обрабатываемого материала.Known, for example, is the electromagnetic apparatus of the vortex layer (hereinafter referred to as the EVAS) according to the book: Logvinenko DD, Shelyakov OP "Intensification of technological processes in devices with a vortex layer", Kiev, Technika, 1976, pp. 67-71, Fig. 57, 58, which contains: a reaction chamber of non-magnetic material to accommodate the processed liquid or granular media, a set of ferromagnetic particles (needles) placed in the cavity of the reaction chamber, and an inductor made in the form of a stator of an asynchronous electric motor having a yoke assembled from electrotechnical plates st ali, and a set of coils placed on it, connected to an electric power source and an EAFM operation control unit, as well as a device for feeding and unloading the processed material into the reaction chamber.

Такой аппарат, хотя и позволяет эффективно перемешивать или измельчать самые разнообразные жидкие и сыпучие среды, однако,Such an apparatus, although it allows you to effectively mix or grind a wide variety of liquid and granular media, however,

во-первых, из-за довольно сложной конструкции он нетехнологичен в изготовлении и имеет высокую себестоимость;firstly, due to a rather complicated design, it is not technologically advanced to manufacture and has a high cost price;

во-вторых, такой аппарат имеет низкую производительность, поскольку для обеспечения необходимых значений магнитной индукции переменного электромагнитного поля индуктора в реактивной зоне ЭАВС в пределах 0,1…0,2 Тесла приходится или увеличивать число витков в катушках индуктора, или увеличивать силу тока в катушках, т.е. между этими двумя параметрами приходится обеспечивать оптимальное соотношение, сводящее к минимуму активные электрические потери в катушках. Тем не менее, как показывает практика, на самых лучших образцах ЭАВС Cos φ не превышает 18%. Катушки индуктора в процессе работы такого ЭАВС перегреваются, поэтому для них требуется дополнительный теплоотвод. Обычного теплоотвода с помощью воздушного вентилятора недостаточно, поэтому приходится вводить жидкостный теплоотвод с помощью трансформаторного масла, что существенно усложняет конструкцию ЭАВС и увеличивает его себестоимость.secondly, such an apparatus has low productivity, because in order to ensure the necessary values of the magnetic induction of the alternating electromagnetic field of the inductor in the reactive zone of the EMF within 0.1 ... 0.2 Tesla, one has to either increase the number of turns in the coils of the inductor, or increase the current in the coils , i.e. between these two parameters it is necessary to ensure the optimal ratio, minimizing active electrical losses in the coils. Nevertheless, as practice shows, Cos φ does not exceed 18% on the best samples of EVAF. The inductor coils overheat during the operation of such an EMF; therefore, they require additional heat removal. Conventional heat dissipation using an air fan is not enough, therefore, it is necessary to introduce a liquid heat dissipation using transformer oil, which significantly complicates the design of the EMF and increases its cost.

Увеличение производительности такого ЭАВС с типовой конструкцией индуктора, собираемого из набора пластин штампованной листовой электротехнической стали, весьма затруднительно, поскольку:Increasing the performance of such an EMF with a typical design of an inductor assembled from a set of plates of stamped sheet electrical steel is very difficult, because:

- если увеличивать пропускную способность аппарата за счет увеличения диаметра реакционной трубы, то при этом неизбежно увеличится зазор между полюсами индуктора, что приведет к резкому возрастанию активных потерь электроэнергии и увеличению потребляемой мощности;- if you increase the throughput of the apparatus by increasing the diameter of the reaction tube, then the gap between the poles of the inductor will inevitably increase, which will lead to a sharp increase in active energy losses and increase in power consumption;

- если уменьшать зазор между полюсами индуктора при одновременном увеличении длины индуктора, например, с помощью применения стандартного статора погружного глубинного насоса, то при этом уменьшается диаметр реакционной трубы и, соответственно, снижается производительность ЭАВС;- if you reduce the gap between the poles of the inductor while increasing the length of the inductor, for example, by using the standard stator of a submersible submersible pump, this reduces the diameter of the reaction tube and, accordingly, decreases the performance of the EMF;

- если увеличивать рабочую частоту питающего тока с 50 до 1000 Гц, применять различные "завихрители" потока обрабатываемых материалов, вводить различные активные и пассивные вставки в осевую зону реактора, где магнитное поле наиболее ослаблено и энергия вихря минимальна, то существенно усложняется как конструкция ЭАВС, так и его изготовление и эксплуатация.- if you increase the operating frequency of the supply current from 50 to 1000 Hz, use various "swirlers" of the flow of the processed materials, introduce various active and passive inserts into the axial zone of the reactor, where the magnetic field is most attenuated and the energy of the vortex is minimal, then the design of the EMF is significantly complicated, so is its manufacture and operation.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату от его использования к заявляемому решению является известный электромагнитный аппарат вихревого слоя по патенту РФ N 1329809, B01F 13/08, 1987 (предназначенный для перемешивания расплавленного металла в заготовке, выходящей из установки непрерывного литья), содержащий: реакционную камеру из немагнитного материала, набор ферромагнитных частиц, размещенных в полости реакционной камеры, и индуктор с С-образными шихтованными магнитопроводами, собранными из пластин электротехнической стали, и размещенными на нем катушками, соединенными с источником электроэнергии и блоком управления работой ЭАВС.The closest solution in technical essence and the achieved result from its use to the claimed solution is the known electromagnetic vortex layer apparatus according to RF patent N 1329809, B01F 13/08, 1987 (intended for mixing molten metal in a workpiece exiting from a continuous casting plant), containing : a reaction chamber of non-magnetic material, a set of ferromagnetic particles placed in the cavity of the reaction chamber, and an inductor with C-shaped lined magnetic circuits assembled from plates of electric Technical steel and placed thereon coils connected to a source of electricity and the operation control unit EAVS.

В указанной конструкции сердечник магнитопровода собирается из набора пластин листовой электротехнической стали, что делает такой аппарат дорогим в изготовлении и в эксплуатации, существенно ограничивая его производительность и возможности ее повышения.In this design, the core of the magnetic circuit is assembled from a set of plates of sheet electrical steel, which makes such an apparatus expensive to manufacture and operate, significantly limiting its performance and the possibility of increasing it.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение арсенала уже имеющихся технических средств определенного назначения в данной области путем существенного повышения эффективности функционирования электромагнитного аппарата вихревого слоя (ЭАВС) при одновременном повышении технологичности и снижении себестоимости его изготовления, а также. снижения энергозатрат при его эксплуатации.The task to which the invention is directed is to expand the arsenal of existing technical means of a certain purpose in this area by significantly increasing the efficiency of the electromagnetic apparatus of the vortex layer (EAVS) while improving manufacturability and reducing the cost of its manufacture, as well. reduce energy consumption during its operation.

Данная задача решается в первую очередь за счет технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в упрощении конструкции ЭАВС, повышении надежности его работы и повышении его энергоэффективности.This problem is solved primarily due to the technical result from the use of the claimed invention, which consists in simplifying the design of the EMF, improving the reliability of its operation and increasing its energy efficiency.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном электромагнитном аппарате вихревого слоя, содержащем реакционную камеру из немагнитного материала, набор ферромагнитных частиц, размещенных в полости реакционной камеры, и индуктор, имеющий, по меньшей мере, один С-образный магнитопровод с размещенным на нем набором катушек, соединенных с источником электропитания и блоком управления работой ЭАВС,The specified technical result is achieved by the fact that in the known electromagnetic apparatus of the vortex layer containing a reaction chamber of non-magnetic material, a set of ferromagnetic particles placed in the cavity of the reaction chamber, and an inductor having at least one C-shaped magnetic circuit with a set coils connected to a power source and a control unit for the operation of EAF,

во-первых, магнитопровод выполнен в виде тороида из ленты рулонной электротехнической стали, намотанной по "спирали Архимеда", при этом витки ленты скреплены между собой с помощью фиксатора, выполненного в виде клеящего вещества, например, эпоксидного клея;firstly, the magnetic circuit is made in the form of a toroid from a tape of rolled electrical steel wound along the "Archimedes spiral", while the turns of the tape are fastened together using a clamp made in the form of an adhesive, for example, epoxy glue;

во-вторых, катушки соединены между собой последовательно и подключены к общему источнику электропитания с синусоидальным напряжением частотой 50 Гц;secondly, the coils are interconnected in series and connected to a common power source with a sinusoidal voltage frequency of 50 Hz;

в-третьих, для повышения производительности АВС катушки могут быть подключены к индивидуальным источникам электропитания типа инверторных преобразователей с током переменной частоты от 1 до 2500 Гц через индивидуальные блоки управления.thirdly, to increase the performance of the ABC coils can be connected to individual power sources such as inverter converters with a variable frequency current from 1 to 2500 Hz through individual control units.

Предлагаемая конструкция ЭАВС с оригинальной тороидальной конструкцией магнитопровода позволяет существенно увеличить число витков в индукторе ЭАВС и при этом питать ЭАВС токами небольшой величины. Кроме этого, для охлаждения ЭАВС можно ограничиться воздушным вентилятором.The proposed design of the EMF with the original toroidal design of the magnetic circuit can significantly increase the number of turns in the inductor of the EMF and at the same time supply the EMF with small currents. In addition, for cooling the EMF, you can limit yourself to an air fan.

Известны различные способы изготовления электромагнитных аппаратов, содержащих индукторы с магнитопроводами.There are various methods for the manufacture of electromagnetic devices containing inductors with magnetic circuits.

Согласно принятой технологии (см., например, книгу Антонова М.В. и Герасимовой Л.С." Технология производства электрических машин", М., Энергоиздат, 1982, стр. 138…208"), магнитопровод электрической машины собирают из пластин электротехнической стали, электрически изолированных друг от друга, стягивая их между собой с помощью сложной системы шпилек, проточек, запрессованных гаек, перемычек, шпонок и т.д. Пластины предварительно вырубают из листовой или рулонной электротехнической стали на вырубном штампе, после этого на вырубленных пластинах удаляют заусенцы, а в некоторых случаях пластины подвергают термообработке для снятия внутренних напряжений и оксидированию.According to the accepted technology (see, for example, the book of Antonov MV and Gerasimova LS "Technology for the production of electrical machines", M., Energoizdat, 1982, p. 138 ... 208 "), the magnetic circuit of an electrical machine is assembled from plates of an electrical steel, electrically isolated from each other, pulling them together using a complex system of studs, grooves, pressed nuts, jumpers, dowels, etc. Plates are pre-cut from sheet or rolled electrical steel on a die cut, then removed from the cut plates dissolved burrs, and, in some cases, wafers are subjected to heat treatment for stress relief and oxidation.

Такой способ, хотя и позволяет изготовлять электромагнитные аппараты вихревого слоя известных конструкций, однако, он является малоэффективным, поскольку он очень сложен в реализации из-за большого количества операций, требующих больших материальных, трудовых и энергозатрат.This method, although it allows the manufacture of electromagnetic devices of the vortex layer of known designs, however, it is ineffective because it is very difficult to implement due to the large number of operations requiring large material, labor and energy costs.

Наиболее близким решением по технической сущности и достигаемому результату от его использования к заявляемому решению является известный способ изготовления электромагнитного аппарата вихревого слоя (ЭАВС) по книге: Логвиненко Д.Д., Шеляков О.П. "Интенсификация технологических процессов в аппаратах с вихревым слоем", Киев, Техника, 1976, стр.71, который включает следующие операции:The closest solution in technical essence and the achieved result from its use to the claimed solution is a well-known method of manufacturing an electromagnetic apparatus of the vortex layer (EAVS) according to the book: Logvinenko D.D., Shelyakov O.P. "Intensification of technological processes in devices with a vortex layer", Kiev, Technique, 1976, p. 71, which includes the following operations:

- изготовление индуктора (состоящего из ярма и полюсов) из изолированных лаком листов электротехнической (трансформаторной) стали,- manufacture of an inductor (consisting of yoke and poles) from varnish-insulated sheets of electrical (transformer) steel,

- стяжка пластин полюсов изолированными стальными шпильками, а пластин ярма - двумя кольцами из немагнитной стали, скрепленных между собой по наружному диаметру ярма,- the screed of the pole plates with insulated steel studs, and the yoke plates with two rings of non-magnetic steel, fastened together by the outer diameter of the yoke,

- крепление полюсов к ярму специальными болтами,- fastening the poles to the yoke with special bolts,

- размещение (намотка, монтаж и центровка катушек индуктора) в корпусе,- placement (winding, installation and alignment of the inductor coils) in the housing,

- подключение катушек к источнику электропитания,- connecting the coils to a power source,

- расточка (вырезка части) индуктора,- boring (cutting part) of the inductor,

- размещение в расточке (в вырезе) индуктора рабочей камеры (реакционной трубы) со сменной втулкой из нержавеющей стали марки Х18Н10Т или другого немагнитного материала, например, титана.- placement in the bore (in the cutout) of the inductor of the working chamber (reaction tube) with a replaceable sleeve made of stainless steel grade X18H10T or other non-magnetic material, for example, titanium.

Такой способ, хотя и позволяет изготовлять электромагнитные аппараты вихревого слоя известных конструкций, однако, он является малоэффективным, поскольку практика показывает, что коэффициент использования металла при вырубке пластин из листа такой сложной формы, как для индуктора ЭАВС, не превышает 0,5, т.е. почти половина очень дорогой исходной листовой электротехнической стали идет в отходы.This method, although it makes it possible to manufacture electromagnetic devices of the vortex layer of known designs, however, it is ineffective, since practice shows that the coefficient of metal utilization when cutting plates from a sheet of such a complex shape as for an EAF inductor does not exceed 0.5, t. e. almost half of the very expensive source electrical steel sheet is wasted.

Кроме этого, в процессе сборки пакета индуктора из пластин очень сложно добиться плотного контакта пластин друг с другом, что приводит к вибрации пластин и к нарушению электроизоляции между пластинами, а при нарушении электроиэоляции между пластинами зоны контактов сильно нагреваются.In addition, during the assembly of the inductor package from the plates, it is very difficult to achieve a tight contact of the plates with each other, which leads to vibration of the plates and to a violation of the electrical insulation between the plates, and when the electrical conductivity between the plates is disturbed, the contact zones become very hot.

Очень сложен процесс намотки, монтажа и центровки катушек индуктора в корпусе по традиционной технологии (см., например, книгу Антонова М.В. и Герасимовой Л.С. "Технология производства электрических машин", М., Энергоиздат, 1982, стр 208…265").The process of winding, mounting and aligning the inductor coils in the housing is very complicated according to traditional technology (see, for example, the book by Antonov MV and Gerasimova LS "Technology for the production of electrical machines", M., Energoizdat, 1982, p. 208 ... 265 ").

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является существенное повышение эффективности функционирования электромагнитного аппарата вихревого слоя (ЭАВС) при одновременном повышении технологичности и снижении себестоимости его изготовления, а также для снижения энергозатрат при его эксплуатации.The problem to which the invention is directed, is to significantly increase the efficiency of the functioning of the electromagnetic apparatus of the vortex layer (EAVS) while improving manufacturability and reducing the cost of its manufacture, as well as to reduce energy consumption during its operation.

Данная задача решается в первую очередь за счет технического результата от использования заявляемого изобретения, заключающегося в упрощении технологии изготовления и сборки ЭАВС, снижении энергопотребления при его изготовлении и эксплуатации, а также в снижении трудозатрат при одновременном обеспечении точности при сборке аппарата.This problem is solved primarily due to the technical result from the use of the claimed invention, which consists in simplifying the manufacturing and assembly technology of EVAF, reducing energy consumption during its manufacture and operation, as well as reducing labor costs while ensuring accuracy in the assembly of the apparatus.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления электромагнитного аппарата вихревого слоя, включающем:The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of manufacturing an electromagnetic apparatus of the vortex layer, including:

- изготовление индуктора из электротехнической стали,- manufacture of an inductor from electrical steel,

- скрепление элементов индуктора между собой,- fastening the elements of the inductor to each other,

- расточку (вырезку части) индуктора,- boring (cutting part) of the inductor,

- размещение в расточке (в вырезе части) индуктора реакционной камеры,- placement in the bore (in the cutout part) of the inductor of the reaction chamber,

- размещение катушек индуктора,- placement of inductor coils,

- подключение катушек к источнику электропитания,- connecting the coils to a power source,

во-первых, изготовление индуктора производят из рулонной электротехнической стали в виде тороидального магнитопровода (тороида) путем намотки ленты по "спирали Архимеда";firstly, the manufacture of the inductor is made of rolled electrical steel in the form of a toroidal magnetic circuit (toroid) by winding the tape along the "Archimedes spiral";

во-вторых, скрепление элементов индуктора (отдельных витков тороида) и их электроизоляцию между собой производят путем нанесения на ленту в процессе намотки тороида фиксирующего отвердителя - эпоксидного клея;secondly, the fastening of the inductor elements (individual turns of the toroid) and their electrical isolation between themselves is carried out by applying a fixing hardener - epoxy glue to the tape during winding of the toroid;

в-третьих, расточку (вырезку части) индуктора производят после застывания фиксирующего отвердителя путем вырезания из тороида отдельного сектора (сегмента) с профилем, соответствующим профилю реакционной камеры;thirdly, the bore (cutting out of the part) of the inductor is performed after the fixing hardener has hardened by cutting a separate sector (segment) from the toroid with a profile corresponding to the profile of the reaction chamber;

в-четвертых, катушки индуктора наматывают заранее и их размещение на индукторе производят через вырез в тороиде.fourthly, the inductor coils are wound in advance and their placement on the inductor is done through a cut in the toroid.

Введение новых операций и особое выполнение уже имеющихся и новых операций позволяют существенно снизить как трудозатраты, так и себестоимость изготовления, а также повысить качество и надежность работы ЭАВС.The introduction of new operations and the special implementation of existing and new operations can significantly reduce both labor costs and manufacturing costs, as well as improve the quality and reliability of the EMF.

Предлагаемые изобретения пояснены чертежами, на которых изображено следующее:The proposed invention is illustrated by drawings, which depict the following:

- на Фиг.1 показан вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с одним тороидальным магнитопроводом с вырезом под цилиндрическую реакционную камеру;- figure 1 shows a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with one toroidal magnetic circuit with a cutout for a cylindrical reaction chamber;

- на Фиг.2 показан вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с одним тороидальным магнитопроводом с вырезом под прямоугольную в сечении реакционную камеру;- figure 2 shows a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with one toroidal magnetic circuit with a cutout for a rectangular reaction chamber in section;

- на Фиг.3 представлено в изометрии изображение варианта конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с одним тороидальным магнитопроводом с вырезом под реакционную камеру с сечением произвольной формы;- figure 3 presents in isometric image of a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with one toroidal magnetic circuit with a cutout for the reaction chamber with a cross section of arbitrary shape;

- на Фиг.4 показан на виде сверху вариант конструкции предлагаемого электромагнитного аппарата вихревого слоя с одним тороидальным магнитопроводом с вырезом под реакционную камеру с сечением произвольной формы;- figure 4 shows a top view of the design of the proposed electromagnetic apparatus of the vortex layer with one toroidal magnetic circuit with a cutout for the reaction chamber with a cross section of arbitrary shape;

- на Фиг.5 показана схема сборки индуктора с перемещением катушек через вырез тороида с последующим размещением этих катушек на тороиде;- figure 5 shows a diagram of the assembly of the inductor with the movement of the coils through the cutout of the toroid, followed by the placement of these coils on the toroid;

- на Фиг.6 показан вид спереди на вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с двумя тороидальными магнитопроводами;- Fig.6 shows a front view of a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with two toroidal magnetic cores;

- на Фиг.7 показан вид сверху на вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с двумя тороидальными магнитопроводами;- Fig.7 shows a top view of a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with two toroidal magnetic cores;

- на Фиг.8 показано в изометрии изображение варианта конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с двумя тороидальными магнитопроводами;- Fig. 8 is an isometric view of an embodiment of the design of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with two toroidal magnetic circuits;

- на Фиг.9 показано в изометрии изображение варианта конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с тремя тороидальными магнитопроводами;- Fig. 9 shows an isometric image of an embodiment of the design of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with three toroidal magnetic circuits;

- на Фиг.10 показан вид спереди на вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с тремя тороидальными магнитопроводами;- figure 10 shows a front view of a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with three toroidal magnetic cores;

- на Фиг.11 показан вид сверху на вариант конструкции электромагнитного аппарата вихревого слоя с тремя тороидальными магнитопроводами;- figure 11 shows a top view of a design variant of the electromagnetic apparatus of the vortex layer with three toroidal magnetic cores;

(Чтобы не перегружать чертежи, катушки на некоторых магнитопроводах условно не показаны);(In order not to overload the drawings, coils on some magnetic circuits are conditionally not shown);

- на Фиг.12 показана схема электрического соединения катушек ЭАВС с общим источником электропитания;- Fig. 12 shows a diagram of the electrical connection of the EAF coils with a common power source;

- на Фиг.13 показана схема электрического соединения катушек ЭАВС с индивидуальными источниками электропитания;- Fig.13 shows a diagram of the electrical connection of the coils EVA with individual power supplies;

- на Фиг.14 показан в изометрии магнитопровод в виде "спирали Архимеда";- Fig. 14 shows an isometric magnetic circuit in the form of an "Archimedes spiral";

- на Фиг.15 показан вид сверху на магнитопровод в виде "спирали Архимеда".- Fig.15 shows a top view of the magnetic circuit in the form of a "spiral of Archimedes."

Предлагаемый электромагнитный аппарат вихревого слоя (ЭАВС) (см. Фиг.1) содержит реакционную камеру (трубу) 1 из немагнитного материала (например, из титана), набор ферромагнитных частиц 2 (выполненных, например, в виде иголок из инструментальной стали марки У7 (или У8, или У10, или 9ХС, или 5ХН) по ГОСТ 1435-99, 5950…2000, размещенных в полости реакционной камеры 1 (например, насыпанных на сетке (на чертеже не показана) в рабочей зоне реакционной камеры, и индуктор, имеющий, по меньшей мере, один С-образный магнитопровод 3 с размещенным на нем набором заранее намотанных катушек 4, соединенных в базовом варианте (см. Фиг.12) с общим источником 5 электропитания и блоком 6 управления работой ЭАВС.The proposed electromagnetic device of the vortex layer (EAVS) (see Figure 1) contains a reaction chamber (pipe) 1 of non-magnetic material (for example, titanium), a set of ferromagnetic particles 2 (made, for example, in the form of needles from tool steel grade U7 ( or U8, or U10, or 9XC, or 5XH) according to GOST 1435-99, 5950 ... 2000, placed in the cavity of the reaction chamber 1 (for example, poured on a grid (not shown) in the working zone of the reaction chamber, and an inductor having at least one C-shaped magnetic core 3 with a set placed on it in advance of amotene coils 4 connected in the basic version (see Fig. 12) with a common source 5 of power supply and a unit 6 for controlling the operation of the EMF.

Магнитопровод 3 выполнен в виде тороида из ленты электротехнической стали, например, марки 20880 по ГОСТ 3836-83, намотанной по "спирали Архимеда" (см. Фиг.14, 15), причем витки ленты скреплены между собой с помощью фиксатора (на чертеже не показан), выполненного в виде клеящего вещества - эпоксидного клея марки ЭДП по ТУ 2385-090-07510508-2008. При этом размеры тороида 3 (наружный и внутренний диаметр, а также его высота) при необходимости могут быть на несколько порядков больше диаметра реакционной камеры (трубы) 1.The magnetic core 3 is made in the form of a toroid made of electrical steel tape, for example, grade 20880 according to GOST 3836-83, wound along the "Archimedes spiral" (see Fig. 14, 15), and the turns of the tape are fastened together using a clamp (not shown shown), made in the form of an adhesive - epoxy adhesive brand EDP according to TU 2385-090-07510508-2008. The dimensions of the toroid 3 (outer and inner diameter, as well as its height), if necessary, can be several orders of magnitude larger than the diameter of the reaction chamber (pipe) 1.

С помощью тороидальных магнитопроводов 3 легко собрать ЭАВС с одной парой полюсов (см. Фиг.1), с двумя парами полюсов (см.Фиг.6, 7, 8), тремя парами полюсов (см. Фиг.9, 10, 11) и т.д.Using toroidal magnetic cores 3 it is easy to assemble an EMF with one pair of poles (see Figure 1), with two pairs of poles (see Fig. 6, 7, 8), three pairs of poles (see Fig. 9, 10, 11) etc.

При этом количество катушек 4 на тороидальном магнитопроводе (тороиде) 3, их размеры, сечение и марка провода лимитируется как необходимой производительностью ЭАВС, спецификой обрабатываемого материала, так и габаритами конкретного тороида 3.Moreover, the number of coils 4 on the toroidal magnetic circuit (toroid) 3, their sizes, cross-section and wire mark are limited by both the required capacity of the EMF, the specifics of the material being processed, and the dimensions of a particular toroid 3.

В первом (базовом) варианте исполнения ЭАВС (см. Фиг.12) все катушки 4 для сложения возникающих в каждой катушке магнитных полей последовательно соединены между собой и соединены с общим источником 5 электропитания (например, с трехфазной промышленной сетью с синусоидальным напряжением 380 В, частотой 50 Гц) и с блоком 6 управления работой ЭАВС.In the first (basic) embodiment of the EAFM (see Fig. 12), all coils 4 for adding magnetic fields arising in each coil are connected in series with each other and connected to a common power supply 5 (for example, with a three-phase industrial network with a sinusoidal voltage of 380 V, frequency of 50 Hz) and with a unit 6 for controlling the operation of the EMF.

Для повышения производительности ЭАВС катушки 4 могут быть подключены (см. Фиг.13) к индивидуальным источникам питания 7 типа инверторных преобразователей с током переменной частоты от 1 до 2500 Гц через индивидуальные блоки управления 8.To increase the performance of the EMAS, the coils 4 can be connected (see Fig. 13) to individual power sources 7 of the type of inverter converters with a variable frequency current from 1 to 2500 Hz through individual control units 8.

Предлагаемый электромагнитный аппарат вихревого слоя (ЭАВС) эксплуатируется следующим образом.The proposed electromagnetic device of the vortex layer (EAF) is operated as follows.

Сначала в блок 6 управления работой ЭАВС (или в индивидуальные блоки управления 8) вводят программу обработки конкретного материала до нужной кондиции. Затем с помощью блока 6 (или блоков 8) включают ЭАВС и в реакционную камеру (трубу) 1 подают обрабатываемый материал (на чертеже не показан). После включения ЭАВС в зависимости от выбранной программы обработки материала рабочие тела - ферромагнитные частицы (иголки) 2 в реакционной зоне ЭАВС в зависимости от заданной программы в блоке 6 (или в блоках 8) управления работой ЭАВС могут находиться под действием трех и более магнитных полей, различных по величине, направлению и частоте, и совершать сложные движения в трехмерном пространстве реакционной зоны ЭАВС, что позволяет исключить в реакционной зоне ЭАВС так называемые "мертвые зоны", в которых обрабатываемый материал не подвергается воздействию иголок 2, что, в свою очередь, гарантирует выполнение заданной программы обработки и обеспечивает требуемое качество обработанного материала при заданной производительности АЭВС.First, a program for processing a specific material to the desired condition is introduced into the ECAW operation control unit 6 (or individual control units 8). Then, with the help of block 6 (or blocks 8), an EMF is turned on and the processed material (not shown) is fed into the reaction chamber (pipe) 1. After switching on the EMF, depending on the selected material processing program, the working fluids — ferromagnetic particles (needles) 2 in the reaction zone of the EMF depending on the specified program in block 6 (or in blocks 8) of the EMF operation control can be under the influence of three or more magnetic fields, different in magnitude, direction and frequency, and to make complex movements in the three-dimensional space of the reaction zone of the EVAF, which eliminates the so-called "dead zones" in the reaction zone of the EVAF, in which the material to be processed did not It is affected by the needles 2, which, in turn, guarantees the fulfillment of a given processing program and ensures the required quality of the processed material at a given AEMS productivity.

Использование предлагаемой группы изобретений позволяет:Using the proposed group of inventions allows:

1. Существенно повысить эффективность функционирования электромагнитного аппарата вихревого слоя (ЭАВС) путем расширения диапазона его использования, например, за счет обеспечения возможности получения сверхчистых и мелкодисперсных веществ, необходимых для реализации все более развивающихся нанотехнологий.1. Significantly increase the efficiency of the functioning of the electromagnetic apparatus of the vortex layer (EAVS) by expanding the range of its use, for example, by providing the possibility of obtaining ultrapure and finely dispersed substances necessary for the implementation of increasingly developing nanotechnologies.

2. Повысить технологичность и снизить себестоимость изготовления ЭАВС за счет упрощения его конструкции, а также за счет снижения энергопотребления при его изготовлении и за счет повышения коэффициента использования исходного металла при изготовлении магнитопровода(ов). (При изготовлении ЭАВС предлагаемой конструкции коэффициент использования исходного металла при изготовлении тороидального магнитопровода существенно повышается (до 0,9 и более) по сравнению с изготовлением магнитопровода традиционной конструкции из отштампованных заготовок в виде пластин сложной формы из листовой электротехнической стали).2. To increase manufacturability and reduce the cost of manufacturing EVAF by simplifying its design, as well as by reducing energy consumption in its manufacture and by increasing the utilization of the source metal in the manufacture of magnetic core (s). (In the manufacture of the electromotive forces of the proposed design, the utilization of the source metal in the manufacture of the toroidal magnetic circuit is significantly increased (up to 0.9 or more) compared to the manufacture of a traditional magnetic circuit from stamped blanks in the form of plates of complex shape from sheet electrical steel).

3. Существенно снизить энергозатраты при эксплуатации ЭАВС за счет обеспечения возможности выбора и применения более эффективной схемы электропитания катушек индуктора, обеспечения возможности питания ЭАВС токами небольшой величины и обеспечения возможности охлаждения ЭАВС воздушным вентилятором.3. Significantly reduce energy consumption during the operation of the EMF due to the possibility of selection and application of a more efficient power supply circuit of the inductor coils, the possibility of supplying the EMF with small currents and the possibility of cooling the EMF with an air fan.

4. Повысить надежность работы ЭАВС путем исключения "дребезга" элементов (пластин) индуктора и их перегрева путем обеспечения точности сборки и надежной фиксации частей аппарата.4. To increase the reliability of the EMF by eliminating the "bounce" of the elements (plates) of the inductor and their overheating by ensuring the accuracy of assembly and reliable fixation of parts of the apparatus.

5. Повысить удобство работы персонала при изготовлении частей и сборке аппарата.5. Improve the convenience of personnel in the manufacture of parts and assembly of the apparatus.

Claims (2)

1. Электромагнитный аппарат вихревого слоя, содержащий реакционную камеру из немагнитного материала, набор ферромагнитных частиц, размещенных в полости реакционной камеры, и индуктор, имеющий, по меньшей мере, один С-образный магнитопровод с размещенным на нем набором катушек, соединенных с источником электропитания и блоком управления работой аппарата, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде тороида из ленты рулонной электротехнической стали, намотанной по "спирали Архимеда", витки ленты скреплены между собой с помощью фиксирующего отвердителя - эпоксидного клея, катушки либо последовательно соединены между собой и источником электропитания с синусоидальным напряжением частотой 50 Гц, либо подключены к индивидуальным источникам электропитания в виде инверторных преобразователей через индивидуальные блоки управления.1. The electromagnetic apparatus of the vortex layer, containing a reaction chamber of non-magnetic material, a set of ferromagnetic particles placed in the cavity of the reaction chamber, and an inductor having at least one C-shaped magnetic circuit with a set of coils placed on it, connected to a power source and control unit for the operation of the apparatus, characterized in that the magnetic circuit is made in the form of a toroid from a tape of rolled electrical steel wound along the "Archimedes spiral", the turns of the tape are fastened together by means of a fixed curing hardener - epoxy glue, coils are either connected in series with each other and a power source with a sinusoidal voltage of 50 Hz, or connected to individual power sources in the form of inverter converters through individual control units. 2. Способ изготовления электромагнитного аппарата вихревого слоя, включающий изготовление индуктора из электротехнической стали, скрепление элементов индуктора между собой, расточку индуктора, размещение в расточке индуктора реакционной камеры, размещение на индукторе катушек, подключенных к источнику электропитания, отличающийся тем, что изготовление магнитопровода индуктора производят в виде тороида из рулонной электротехнической стали путем намотки ленты по "спирали Архимеда", скрепление отдельных витков тороида между собой производят путем нанесения на ленту в процессе намотки тороида фиксирующего отвердителя в виде эпоксидного клея, расточку индуктора производят после застывания фиксирующего отвердителя путем вырезания из тороида отдельного сектора с профилем, соответствующим профилю реакционной камеры, а катушки индуктора наматывают заранее и их размещение на индукторе производят через расточку в тороиде. 2. A method of manufacturing an electromagnetic apparatus of the vortex layer, including the manufacture of an inductor from electrical steel, bonding the elements of the inductor to each other, boring the inductor, placing the reaction chamber in the bore of the inductor, placing coils connected to the power source on the inductor, characterized in that the manufacture of the inductor magnetic circuit is carried out in the form of a toroid made of rolled electrical steel by winding the tape along the "Archimedes spiral", fastening individual turns of the toroid to each other hardened by applying a fixing hardener in the form of epoxy adhesive on the tape during winding, the inductor is bored after the fixing hardener is solidified by cutting a separate sector from the toroid with a profile corresponding to the profile of the reaction chamber, and the inductor coils are wound in advance and placed on the inductor through the bore in the toroid.
RU2010138588/05A 2010-09-17 2010-09-17 Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production RU2461416C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138588/05A RU2461416C2 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010138588/05A RU2461416C2 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010138588A RU2010138588A (en) 2012-03-27
RU2461416C2 true RU2461416C2 (en) 2012-09-20

Family

ID=46030510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010138588/05A RU2461416C2 (en) 2010-09-17 2010-09-17 Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2461416C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2668906C1 (en) * 2018-02-19 2018-10-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Inductor with closed displacement of working bodies

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4752138A (en) * 1984-05-07 1988-06-21 Rufer Dieter A Device for stirring or pumping
RU2043727C1 (en) * 1993-04-27 1995-09-20 Санкт-Петербургский технологический институт холодильной промышленности Device for crushing and mixing chocolate products
RU95554U1 (en) * 2010-03-18 2010-07-10 Ранцев-Картинов Валентин Андреевич UNIVERSAL MULTI-PURPOSE MODULE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4752138A (en) * 1984-05-07 1988-06-21 Rufer Dieter A Device for stirring or pumping
RU2043727C1 (en) * 1993-04-27 1995-09-20 Санкт-Петербургский технологический институт холодильной промышленности Device for crushing and mixing chocolate products
RU95554U1 (en) * 2010-03-18 2010-07-10 Ранцев-Картинов Валентин Андреевич UNIVERSAL MULTI-PURPOSE MODULE

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2668906C1 (en) * 2018-02-19 2018-10-04 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) Inductor with closed displacement of working bodies

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010138588A (en) 2012-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6223418B2 (en) Improved DC electric motor / generator with enhanced permanent magnet flux density
JP2007074878A (en) Generator
CN102664504A (en) Polyphase permanent magnet motor with leakage reactance adjustable structure
KR20080089636A (en) Inductive devices and methods of making the same
CN104578503B (en) Permanent magnet embedded rotary electric machine
CN202833649U (en) Magnetic levitation bearing
JP2015171201A (en) Stator of rotary electric machine
CN110475981A (en) Magnetic transverse bearing with flux enhancing
WO2020168137A1 (en) A method of manufacturing a three-dimensional flux structure for circumferential flux machines
JP2002354780A (en) Cylindrical magnetic field liner motor
US20230291295A1 (en) Magnetohydrodynamic pump for molten salts and method of operating
RU2461416C2 (en) Velocity layer electromagnetic apparatus and method of its production
CN205544649U (en) Electric drill utensil drive in pit is with few coil permanent magnet synchronous motor of overlength iron core
CN102361385A (en) Brushless direct current motor
JP2006289448A (en) Linear-moving magnetic field type electromagnetic-stirring apparatus
JP2010214392A (en) Electromagnetic stirring device
US10819259B2 (en) Permanent magnet based electric machine having enhanced torque
CN203027520U (en) Induction heating devices for annular metal pieces and cup-shaped metal pieces
JP2015084312A (en) Rotor core heating apparatus and rotor core shrink fit method
CN104167898B (en) A kind of screw propulsion travelling-magnetic-field motor
JP2006296001A (en) Rotary electric machine and electromagnetic apparatus
CN203872021U (en) Outer rotor motor with independent coil
CN111262355B (en) Low-cost high-power density single-phase high-speed permanent magnet motor and method
JPH077909A (en) Cylindrical type linear motor
JP7184729B2 (en) Induction heating device and induction heating method for rotary electric machine stator core

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130918