RU2683596C9 - Inductor of linear induction machine - Google Patents

Inductor of linear induction machine Download PDF

Info

Publication number
RU2683596C9
RU2683596C9 RU2018117423A RU2018117423A RU2683596C9 RU 2683596 C9 RU2683596 C9 RU 2683596C9 RU 2018117423 A RU2018117423 A RU 2018117423A RU 2018117423 A RU2018117423 A RU 2018117423A RU 2683596 C9 RU2683596 C9 RU 2683596C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inductor
winding
coils
phase
coil
Prior art date
Application number
RU2018117423A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2683596C1 (en
Inventor
Виктор Николаевич Тимофеев
Original Assignee
Виктор Николаевич Тимофеев
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 Виктор Николаевич Тимофеев filed Critical Виктор Николаевич Тимофеев
Priority to RU2018117423A priority Critical patent/RU2683596C9/en
Publication of RU2683596C1 publication Critical patent/RU2683596C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2683596C9 publication Critical patent/RU2683596C9/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/025Asynchronous motors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Linear Motors (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to induction machines with open magnetic conductor and can be used for pumping, dosing and mixing of liquid metals and alloys in metallurgical smelting-casting production. Disclosed is open magnetic core with winding, phases of which are formed by coils arranged in different parallel planes, wherein slots, in which conductors of coil of one phase are placed, alternate with slots, in which conductors of coil of other phase are arranged, and sections of windings of different phases alternate in height, open magnetic core has 2pm of slots in the inductor active zone and two slots located outside the active zone at the edges of the inductor, and each section of the winding has two layers of coils.EFFECT: technical result consists in creation of inductor of linear induction machine for transportation, dosing and mixing of liquid metals with improved energy indicators due to reduction of harmful effect of pulsating flow, as well as with smaller weight and size.4 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к индукционным машинам с разомкнутым магнитопроводом и может использоваться для перекачивания, дозирования и перемешивания жидких металлов и сплавов в металлургическом плавильно-литейном производстве. Для этой цели обычно используют плоские линейные индукционные машины с многофазными обмотками [1]. На практике преимущественно применяются трехфазные (m=3) и двухфазные (m=2) обмотки. Для усиления магнитного поля электрической машины активные стороны катушек обмотки укладывают в пазы ферромагнитного магнитопровода (сердечника).The invention relates to induction machines with an open magnetic circuit and can be used for pumping, dosing and mixing liquid metals and alloys in the metallurgical smelting and foundry industry. For this purpose, flat linear induction machines with multiphase windings are usually used [1]. In practice, three-phase (m = 3) and two-phase (m = 2) windings are mainly used. To strengthen the magnetic field of an electric machine, the active sides of the winding coils are laid in the grooves of the ferromagnetic magnetic circuit (core).

Использование линейных индукционных машин в плавильно-литейном производстве имеет особенности. В связи с большими зазорами между индукторами машин и жидким металлом, обусловленными наличием теплоизоляционных материалов, приходится допускать большую линейную токовую нагрузку обмоток. Вместе с тем, величины плотностей тока в обмотках ограничены вследствие трудных условий их охлаждения. Поэтому приходится использовать многовитковые обмотки и укладывать их активные стороны в глубокие и широкие пазы. В этих условиях выполнение обычных типов обмоток с многочисленными изгибами лобовых частей в различных плоскостях становится затруднительным. Особенно трудно изготавливать подобные обмотки для низкочастотных установок (например, МГД-перемешиватели алюминиевых расплавов имеют частоту тока в обмотке 0,3≤f<l,2 Гц). Такая обмотка под воздействием электромагнитных сил «дышит», и в процессе работы ее изоляция перетирается, что приводит к выходу обмотки из рабочего состояния.The use of linear induction machines in the smelting and foundry industry has features. Due to the large gaps between the inductors of the machines and the molten metal, due to the presence of heat-insulating materials, it is necessary to allow a large linear current load of the windings. However, the current densities in the windings are limited due to difficult cooling conditions. Therefore, it is necessary to use multi-turn windings and lay their active sides in deep and wide grooves. Under these conditions, the implementation of the usual types of windings with numerous bends of the frontal parts in various planes becomes difficult. It is especially difficult to produce such windings for low-frequency installations (for example, MHD-mixers of aluminum melts have a current frequency in the winding of 0.3≤f <l, 2 Hz). Such a winding “breathes” under the influence of electromagnetic forces, and during operation, its insulation is frayed, which leads to the winding coming out of working condition.

Указанные трудности стимулировали разработку обмоток, катушки которых имеют простейшую технологию изготовления и повышенную надежность в работе. Сами обмотки изготовляются из концентрических катушек, проводники которых изгибаются на широкую сторону поперечного сечения катушки.These difficulties stimulated the development of windings, the coils of which have the simplest manufacturing technology and increased reliability in operation. The windings themselves are made of concentric coils, the conductors of which are bent to the wide side of the coil cross section.

Известны трехфазные и двухфазные обмотки индукторов линейной индукционной машины, выполненные из концентрических катушек плоской прямоугольной формы.Known three-phase and two-phase windings of inductors of a linear induction machine made of concentric coils of a flat rectangular shape.

Так в [2] предложена линейная индукционная машина, содержащая разомкнутый магнитопровод с трехфазной обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми концентрическими катушками плоской формы, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стрежнях магнитопровода. Секционная конструкция катушек обмотки способствует созданию каналов для естественного охлаждения (или воздушного принудительного охлаждения), что позволяет работать устройству для перекачивания или перемешивания высокотемпературных жидких металлов. Такая конструкция линейной индукционной машины позволяет также уменьшить ширину индуктора за счет уменьшения лобовых частей катушек и при необходимости установить его под подину ванны печи или миксера, не нарушая их прочностных характеристик.So in [2], a linear induction machine was proposed, containing an open magnetic circuit with a three-phase winding, the phases of which are formed by identical concentric coils of a flat shape, which are divided in height into several sections and located on the rods of the magnetic circuit. The sectional design of the winding coils contributes to the creation of channels for free cooling (or forced air cooling), which allows the device to operate for pumping or mixing high-temperature liquid metals. This design of the linear induction machine also allows to reduce the width of the inductor by reducing the frontal parts of the coils and, if necessary, install it under the bottom of the bath of the furnace or mixer, without violating their strength characteristics.

Известна также индукционная машина, содержащая разомкнутый магнитопровод и двухфазную обмотку из одинаковых концентрических катушек, расположенных на стержнях магнитопровода, причем секции катушек одной фазы расположены на первом и третьем стержнях магнитопровода, а секции катушки другой фазы расположены на втором и четвертом стержнях магнитопровода [3].Also known is an induction machine containing an open magnetic circuit and a two-phase winding of identical concentric coils located on the terminals of the magnetic circuit, with sections of the coils of one phase located on the first and third terminals of the magnetic circuit, and sections of the coil of the other phase located on the second and fourth terminals of the magnetic circuit [3].

Приведенные трехфазная и двухфазная обмотки из плоских концентрических катушек, расположенных на стержнях магнитопроводов, имеют относительно низкие коэффициенты обмоток [1, 4]. Поэтому индукторы линейных индукционных машин с такими обмотками имеют невысокие энергетические и электромагнитные свойства.The three-phase and two-phase windings of flat concentric coils located on the rods of the magnetic cores have relatively low winding coefficients [1, 4]. Therefore, inductors of linear induction machines with such windings have low energy and electromagnetic properties.

Следует отметить, что индукторы с разомкнутым магнитопроводом создают в активной зоне кроме бегущего и пульсирующие магнитные поля. Эти пульсирующие поля индуктируют во вторичной среде (жидком металле) токи, которые приводят к дополнительным потерям мощности, увеличивают несимметричную нагрузку фаз. Для подавления или компенсации указанного пульсирующего магнитного поля предложено выполнить обмотку линейной индукционной машины с наличием на концах индуктора компенсирующих элементов, которые создают необходимую для компенсации пульсирующего магнитного поля намагничивающую силу [1].It should be noted that inductors with an open magnetic circuit create in the active zone, in addition to the traveling one, pulsating magnetic fields. These pulsating fields induce currents in the secondary medium (liquid metal), which lead to additional power losses, increase the asymmetric phase load. To suppress or compensate for the indicated pulsating magnetic field, it is proposed to coil the linear induction machine with the presence of compensating elements at the ends of the inductor that create the magnetizing force necessary to compensate for the pulsating magnetic field [1].

Компенсирующие элементы обмотки должны иметь токи, равные в любой момент времени полусуммам токов катушечных сторон на крайних полюсных делениях магнитопровода, но с обратными знаками. Действие компенсирующих элементов является идеальным, если они расположены на границах активной зоны и имеют бесконечно малую ширину. Длина активной зоны в линейных индукционных машинах равна

Figure 00000001
, (p - число пар полюсов, τ - полюсное деление). В [1] представлена трехфазная обмотка линейной индукционной машины с фазной зоной 60° (электрических) и расположением катушечных групп в двух плоскостях. Особенностью обмотки является наличие за пределами активной зоны компенсирующих элементов, электрические токи которых способны компенсировать вредное влияние пульсирующего магнитного потока. Роль компенсирующих элементов играют свободные стороны катушек, находящиеся за пределами активной зоны.Compensating winding elements must have currents equal at any time to half the sums of currents of the coil sides at the extreme pole divisions of the magnetic circuit, but with opposite signs. The action of the compensating elements is ideal if they are located at the boundaries of the active zone and have an infinitely small width. The length of the core in linear induction machines is
Figure 00000001
, (p is the number of pole pairs, τ is pole division). In [1], a three-phase winding of a linear induction machine with a phase zone of 60 ° (electric) and the arrangement of coil groups in two planes is presented. A feature of the winding is the presence outside the active zone of compensating elements, the electric currents of which are able to compensate for the harmful effect of a pulsating magnetic flux. The role of the compensating elements is played by the free sides of the coils located outside the core.

В [1] также представлена индукционная машина с двухфазной двухплоскостной обмоткой, особенностью которой является ее намотка в «развалку», то есть катушечные стороны делятся пополам и лобовые части этих половинок отгибаются в разные стороны. Такая обмотка имеет хороший обмоточный коэффициент, а также меньший поперечный размер индуктора за счет меньшего вылета лобовых частей. По эффективности работы и электромагнитным свойствам трех- и двухфазные обмотки мало отличаются друг от друга [5].In [1], an induction machine with a two-phase two-plane winding is also presented, a feature of which is its winding into a “break-up”, that is, the coil sides are divided in half and the frontal parts of these halves are bent in different directions. Such a winding has a good winding coefficient, as well as a smaller transverse size of the inductor due to the smaller overhang of the frontal parts. In terms of operating efficiency and electromagnetic properties, three- and two-phase windings differ little from each other [5].

Недостатком упомянутых трехфазной и двухфазной двухслойных обмоток линейных индукционных машин является различие индуктивных сопротивлений катушек, раположенных в нижнем и верхнем слоях, что приводит к несимметрии токов в фазах и плохим условиям охлаждения.The disadvantage of the three-phase and two-phase two-layer windings of linear induction machines is the difference in the inductive resistances of the coils located in the lower and upper layers, which leads to asymmetry of the currents in the phases and poor cooling conditions.

Наиболее близким к заявляемому является индуктор линейной индукционной машины [6], содержащий разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, размещенными в разных параллельных плоскостях. Пазы, в которых размещены проводники катушки одной фазы, чередуются с пазами, в которых размещены проводники катушки другой фазы, при этом каждая катушка подразделена по высоте на несколько секций, и секции катушек разных фаз также чередуются по высоте.Closest to the claimed is an inductor of a linear induction machine [6], containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by identical coils placed in different parallel planes. The grooves in which the conductors of the coil of one phase are placed alternate with the grooves in which the conductors of the coil of the other phase are placed, with each coil divided in height into several sections, and sections of the coils of different phases also alternate in height.

К недостаткам известного индуктора следует отнести большие его поперечные габариты из-за вылета лобовых частей и отсутствие компенсирующих элементов, способных уменьшить вредное влияние пульсирующего магнитного потока, вызванного разомкнутостью магнитопровода.The disadvantages of the known inductor should include its large transverse dimensions due to the departure of the frontal parts and the absence of compensating elements that can reduce the harmful effects of the pulsating magnetic flux caused by the open magnetic circuit.

В основу изобретения положена задача создания индуктора линейной индукционной машины для транспортировки, дозирования и перемешивания жидких металлов с меньшими массогабаритными и улучшенными энергетическими показателями за счет снижения вредного влияния пульсирующего потока.The basis of the invention is the creation of an inductor of a linear induction machine for transporting, dispensing and mixing liquid metals with lower mass and improved energy performance by reducing the harmful effects of the pulsating flow.

Поставленная задача решается тем, что в индукторе линейной индукционной машины, содержащем разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, размещенными в разных параллельных плоскостях, причем пазы, в которых размещены проводники катушки одной фазы, чередуются с пазами, в которых размещены проводники катушки другой фазы, обмотка подразделена по высоте на секции, и секции разных фаз также чередуются по высоте, согласно изобретению, разомкнутый магнитопровод имеет 2pm пазов в активной зоне индуктора и два паза, находящихся вне активной зоны на краях индуктора, а каждая секция обмотки имеет два слоя катушек.The problem is solved in that in the inductor of a linear induction machine containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by coils placed in different parallel planes, and the grooves in which the conductors of the coil of one phase are placed alternate with the grooves in which the conductors of the coil of the other phases, the winding is divided in height into sections, and sections of different phases are also alternated in height, according to the invention, an open magnetic circuit has 2pm grooves in the inductor core and two grooves, dyaschihsya outside the core on edges of the inductor, and each section has a two layer winding coils.

Предпочтительно, в индукторе линейной индукционной машины при m=3 каждая секция обмотки содержит 3p-1 катушек, охватывающих по три зубца магнитопровода и размещенных в 6р пазах активной зоны индуктора, и две крайних катушки, охватывающих по два зубца магнитопровода, причем, если в одном слое секции одна сторона одной крайней катушки расположена в одном пазу магнитопровода вне активной зоны, то в другом слое секции одна сторона второй крайней катушки расположена в другом пазу магнитопровода вне активной зоны индуктора.Preferably, in the inductor of the linear induction machine with m = 3, each section of the winding contains 3p-1 coils, covering three teeth of the magnetic circuit and placed in 6p grooves of the active zone of the inductor, and two extreme coils, covering two teeth of the magnetic circuit, if, in one in the layer of the section, one side of one extreme coil is located in one groove of the magnetic circuit outside the core, then in the other layer of the section one side of the second extreme coil is located in the other groove of the magnetic circuit outside of the core of the inductor.

Предпочтительно, в индукторе линейной индукционной машины при m=2 каждая секция обмотки содержит 4p соприкасающихся друг с другом катушек, охватывающих по два зубца магнитопровода, при этом соприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах, находящихся в активной зоне индуктора, а несоприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах, находящихся вне активной зоны индуктора, причем если одна катушка, охватывающая крайний зубец магнитопровода, расположена в одном слое секции, то вторая катушка, охватывающая крайний зубец магнитопровода, расположена в другом слое секции.Preferably, in the inductor of the linear induction machine with m = 2, each section of the winding contains 4p coils in contact with each other, covering two teeth of the magnetic circuit, while the contacting sides of the coils are located in the grooves located in the active zone of the inductor, and the non-contacting sides of the coils are located in the grooves located outside the active zone of the inductor, and if one coil covering the extreme tooth of the magnetic circuit is located in one layer of the section, then the second coil covering the extreme tooth of the magnetic circuit It located in another layer section.

Для индуктора линейной индукционной машины, установленного вблизи ванны с жидким металлом, обмотка каждой фазы выполнена в соответствии с условиемFor an inductor of a linear induction machine installed near a bath with liquid metal, the winding of each phase is made in accordance with the condition

L/R≤0,2*10-7γτ2, гдеL / R≤0.2 * 10 -7 γτ 2 , where

L - индуктивность, Гн,L is the inductance, GN,

R - активное сопротивление, Ом,R is the active resistance, Ohm,

γ - удельная электропроводность расплава, 1/Омм,γ is the conductivity of the melt, 1 / Ohm,

τ - полюсное деление индуктора, м,τ - pole division of the inductor, m,

m - число фаз,m is the number of phases

p - число пар полюсов.p is the number of pole pairs.

Осуществление заявляемого изобретения рассмотрим на примере индуктора линейной индукционной машины с трехфазной обмоткой и с двухфазной обмоткой.The implementation of the invention we consider the example of an inductor of a linear induction machine with a three-phase winding and with a two-phase winding.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен индуктор линейной индукционной машины с трехфазной обмоткой (m=3, р=1, числом пазов на полюс и фазу q=1); на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1; на фиг. 3 - разрез В-В фиг. 1; на фиг. 4 представлена векторная диаграмма токов в трехфазной обмотке индуктора. На фиг. 5 схематично представлен индуктор линейной индукционной машины с двухфазной обмоткой (m=2, р=1, число пазов на полюс и фазу q=1); на фиг. 6 - разрез А-А фиг. 5; на фиг. 7 - разрез В-В фиг. 5; на фиг. 8 представлена векторная диаграмма токов в двухфазной обмотке индуктора.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically shows the inductor of a linear induction machine with a three-phase winding (m = 3, p = 1, the number of grooves per pole and phase q = 1); in FIG. 2 is a section AA of FIG. one; in FIG. 3 is a section BB of FIG. one; in FIG. 4 is a vector diagram of currents in a three-phase winding of an inductor. In FIG. 5 schematically shows the inductor of a linear induction machine with a two-phase winding (m = 2, p = 1, the number of grooves per pole and phase q = 1); in FIG. 6 is a section AA of FIG. five; in FIG. 7 is a section BB of FIG. five; in FIG. 8 is a vector diagram of currents in a two-phase winding of an inductor.

Индуктор линейной индукционной машины (фиг. 1) имеет разомкнутый магнитопровод, содержащий семь зубцов 11, 12, …, 17 и ярмо 2. Между зубцами находятся 2pm=6 (р=1) пазов 31, 32, …, 36 в активной зоне индуктора и два паза 41 и 42, расположенных за пределами активной зоны (открытых). В пазах размещены секции трехфазной обмотки, каждая секция состоит из двух слоев (разрез А-А на фиг. 2 и разрез В-В на фиг. 3). В одном слое находятся катушка 51, охватывающая 2 зубца 11 и 12, магнитопровода и катушка 61, охватывающая три зубца 14, 15 и 16 магнитопровода. В другом слое также находится другая катушка 52, охватывающая два зубца 16 и 17, и катушка 62, охватывающая три зубца 12, 13 и 14. Одна сторона одной катушки 51, охватывающей 2 зубца магнитопровода, расположена в левом открытом пазу 41 нижнего слоя, а одна сторона другой катушки 52, охватывающей 2 зубца, расположена в правом открытом пазу 42 верхнего слоя, находящихся за пределами активной зоны индуктора. Катушки каждого слоя расклиниваются клиньями 7, а между слоями обмотки, как правило, установлены изоляционные вставки с отверстиями, которые образуют воздушные каналы 8. Меньшие катушки 51 и 52, соединенные последовательно (или параллельно), подключены к одной фазе (например, С) трехфазного напряжения, две другие катушки 61 и 62 подключены к другим фазам (например, В и А) соответственно.The inductor of the linear induction machine (Fig. 1) has an open magnetic circuit containing seven teeth 1 1 , 1 2 , ..., 1 7 and yoke 2. Between the teeth there are 2 pm=6 (p = 1) grooves 3 1 , 3 2 , ..., 3 6 in the core of the inductor and two grooves 4 1 and 4 2 located outside the core (open). In the grooves are sections of a three-phase winding, each section consists of two layers (section AA in FIG. 2 and section BB in FIG. 3). In one layer there is a coil 5 1 , covering 2 teeth 1 1 and 1 2 , a magnetic circuit and a coil 6 1 , covering three teeth 1 4 , 1 5 and 1 6 of the magnetic circuit. In another layer there is also another coil 5 2 covering two teeth 1 6 and 1 7 , and a coil 6 2 covering three teeth 1 2 , 1 3 and 1 4 . One side of one coil 5 1 , covering 2 teeth of the magnetic circuit, is located in the left open groove 4 1 of the lower layer, and one side of the other coil 5 2 , covering 2 teeth, is located in the right open groove 4 2 of the upper layer, located outside the core of the inductor . The coils of each layer are wedged by wedges 7, and insulating inserts with holes that form the air channels 8 are usually installed between the winding layers. Smaller coils 5 1 and 5 2 connected in series (or in parallel) are connected to the same phase (for example, C ) three-phase voltage, the other two coils 6 1 and 6 2 are connected to other phases (for example, B and A), respectively.

При подключении обмотки индуктора (катушки 51, 52, 61 и 62) к источнику переменного трехфазного напряжения (со сдвигом фаз 120°) в проводниках обмотки индуктора (фиг.2, 3) появляются переменные электрические токи, векторная диаграмма которых представлена на фиг.4. В проводниках, находящихся в активных пазах 31÷36 электрические токи сдвинуты относительно друг друга по фазе на 60° и изменяются во времени с угловой частотой ω, с-1. В области активной зоны индуктора (l=2рτ=2τ) образуется бегущая волна магнитной индукции (бегущее магнитное поле). В проводниках, расположенных в открытых пазах 41 и 42 (вне активной зоны индуктора), электрические токи сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180° (фиг.4). Эти токи создают пульсирующее магнитное поле, направление которого противоположно пульсирующему магнитному полю, вызванному разомкнутостью магнитопровода индуктора [1]. В результате наложения всех полей вблизи индуктора возникает магнитное поле, близкое к бегущему, то есть амплитуда нормальной составляющей к поверхности индуктора магнитной индукции (Bz) будет перемещаться в направлении оси х со скоростью V1=2τf, м/с, где f=ω/2π - частота тока, с-1.When connecting the inductor winding (coil 5one, five2, 6one and 62) to the source of an alternating three-phase voltage (with a phase shift of 120 °) in the conductors of the inductor winding (Fig.2, 3) there are alternating electric currents, a vector diagram of which is presented in Fig.4. In conductors in active slots 3one÷ 36 electric currents are phase shifted relative to each other by 60 ° and change in time with an angular frequency ω,with-one. In the region of the inductor core (l = 2рτ = 2τ), a traveling magnetic induction wave (traveling magnetic field) is formed. In conductors located in open grooves 4one and 42 (outside the active zone of the inductor), the electric currents are shifted relative to each other in phase by 180 ° (figure 4). These currents create a pulsating magnetic field, the direction of which is opposite to the pulsating magnetic field caused by the open magnetic circuit of the inductor [1]. As a result of superposition of all fields near the inductor, a magnetic field appears that is close to the traveling one, that is, the amplitude of the normal component to the surface of the inductor of magnetic induction (Bz) will move in the x-axis direction with a speed Vone= 2τf,m / s,Where f = ω / 2π - current frequency, s-one.

Секционная обмотка с воздушными каналами и чередованием слоев по высоте паза позволяет хорошо охлаждать ее и выравнивать индуктивное сопротивление фаз. Симметричности токов в фазах способствует также наличие на краях индуктора компенсирующих элементов, подавляющих в активной зоне пульсирующее магнитное поле.Sectional winding with air channels and the alternation of layers along the height of the groove allows you to cool it well and align the inductive phase resistance. The symmetry of the currents in the phases is also facilitated by the presence on the edges of the inductor of compensating elements that suppress a pulsating magnetic field in the active zone.

Индуктор линейной индукционной машины (фиг.5) имеет разомкнутый магнитопровод, состоящий из пяти зубцов магнитопровода 11÷15 и ярма 2. Между зубцами образованы пазы 31÷34, находящиеся в активной зоне индуктора, и два крайних паза 41 и 42, находящихся за пределами активной зоны. В пазах 31, 33, 41 и 42 расположены три катушки каждого слоя обмотки фазы А, при этом соприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах 31 и 33, находящихся в активной зоне индуктора, а свободные стороны катушек расположены в пазах 41 и 42, находящихся за пределами активной зоны индуктора. В пазах 32, 34, 41 и 42 расположены три катушки каждого слоя обмотки фазы В, при этом соприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах 32 и 34, находящихся в активной зоне индуктора, а свободные стороны катушек расположены в пазах 41 и 42, находящихся за пределами активной зоны индуктора. Обмотка каждой фазы имеет п слоев, при этом слои разных фаз чередуются на высоте, катушки каждого слоя расклиниваются клиньями 7, между слоями обмотки одной фазы установлены вставки, которые образуют воздушные каналы 8 для охлаждения.The inductor of the linear induction machine (Fig. 5) has an open magnetic circuit, consisting of five teeth of the magnetic circuit 1 1 ÷ 1 5 and yoke 2. Between the teeth are formed grooves 3 1 ÷ 3 4 located in the active zone of the inductor, and two extreme grooves 4 1 and 4 2 located outside the core. In the grooves 3 1 , 3 3 , 4 1 and 4 2 there are three coils of each layer of the phase A winding, while the contacting sides of the coils are located in the grooves 3 1 and 3 3 located in the active zone of the inductor, and the free sides of the coils are located in the grooves 4 1 and 4 2 located outside the core of the inductor. In the grooves 3 2 , 3 4 , 4 1 and 4 2 there are three coils of each layer of the phase B winding, while the contacting sides of the coils are located in the grooves 3 2 and 3 4 located in the active zone of the inductor, and the free sides of the coils are located in the grooves 4 1 and 4 2 located outside the core of the inductor. The winding of each phase has n layers, while the layers of different phases alternate at a height, the coils of each layer are wedged by wedges 7, inserts are installed between the layers of the winding of one phase, which form air channels 8 for cooling.

При подключении обмотки (катушек 51, 52, 61÷64) индуктора (фиг.6, 7) к двухфазному напряжению со сдвигом фаз 90° в проводниках обмотки индуктора появятся переменные электрические токи, векторная диаграмма которых представлена на фиг.8. В проводниках, находящихся в пазах 31÷34 (активная зона) индуктора электрические токи сдвинуты относительно друг друга на 90° и изменяются во времени с угловой частотой ω, с-1. В проводниках, расположенных в открытых пазах 41 и 42 (вне активной зоны) электрические токи сдвинуты относительно друг друга по фазе на 180° (фиг.8). Все токи обмоток создают магнитное поле, близкое к бегущему, амплитуда магнитной индукции которого перемещается по оси х со скоростью Vl=2τf м/с.When connecting the winding (coils 5 1 , 5 2 , 6 1 ÷ 6 4 ) of the inductor (Fig.6, 7) to a two-phase voltage with a phase shift of 90 °, alternating electric currents will appear in the conductors of the inductor winding, the vector diagram of which is presented in Fig. 8 . In the conductors located in the grooves 3 1 ÷ 3 4 (active zone) of the inductor, the electric currents are shifted by 90 ° relative to each other and change in time with an angular frequency ω, s -1 . In conductors located in the open grooves 4 1 and 4 2 (outside the active zone), the electric currents are phase-shifted relative to each other by 180 ° (Fig. 8). All currents of the windings create a magnetic field close to the traveling one, the amplitude of the magnetic induction of which moves along the x axis with a speed of Vl = 2τf m / s.

При проектировании трехфазных или двухфазных индукторов так, чтобы выполнялось условие L/R≤0,2*10-7γτ2, и подключении этих индукторов к многофазному напряжению прямоугольной формы, возможно повысить эффективность линейной индукционной машины [7]. Здесь L - индуктивность фазы обмотки, Гн; R- активное сопротивление фазы обмотки, Ом; γ - удельная электропроводность расплава 1/Ом⋅м; τ - полюсное деление, м.When designing three-phase or two-phase inductors so that the condition L / R≤0.2 * 10-7γτ 2 is satisfied, and connecting these inductors to a multiphase voltage of a rectangular shape, it is possible to increase the efficiency of a linear induction machine [7]. Here L is the inductance of the phase of the winding, GN; R is the active phase resistance of the winding, Ohm; γ is the conductivity of the melt 1 / Ohm⋅m; τ - pole division, m.

Если трехфазный или двухфазный индукторы расположить вблизи ванны с жидким металлом и подключить их обмотки к соответствующей системе напряжений, то бегущие магнитные поля индукторов будут способствовать приведению жидкого металла в движение. Линейная индукционная машина с одним индуктором может использоваться в качестве МГД-перемешивателя расплава металла в плавильных печах и миксерах, в этом случае, как правило, число пар полюсов р=1. Линейная индукционная машина с двумя индукторами может использоваться для транспортировки жидких металлов в плоских каналах, в этом случае, как правило, число пар полюсов р>1.If three-phase or two-phase inductors are located near a bath with liquid metal and their windings are connected to the corresponding voltage system, then the traveling magnetic fields of the inductors will help bring the liquid metal into motion. A linear induction machine with one inductor can be used as an MHD-mixer of molten metal in melting furnaces and mixers, in this case, as a rule, the number of pole pairs is p = 1. A linear induction machine with two inductors can be used to transport liquid metals in flat channels, in this case, as a rule, the number of pole pairs is p> 1.

Таким образом, за счет уменьшения вылета лобовых частей уменьшается поперечный размер индуктора, а это, в свою очередь, позволит повысить и надежность металлургического оборудования (например, плавильной печи, миксера).Thus, by reducing the outflow of the frontal parts, the transverse size of the inductor is reduced, and this, in turn, will increase the reliability of metallurgical equipment (for example, a melting furnace, mixer).

Источники информацииInformation sources

1. Вольдек А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.: «Энергия», 1970. - 272 с. 1. Voldek A.I. Magnetohydrodynamic induction machines with a liquid metal working fluid. L .: "Energy", 1970. - 272 p.

2. Патент РФ №118485, кл. H02K41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Заявка №2012107917/07, опубл. 20.07.2012 г., БИ №20.2. RF patent No. 118485, cl. H02K41 / 025. Inductor of a linear induction machine. Application No. 2012107917/07, publ. 07/20/2012, BI No. 20.

3. Патент РФ №109615, кл. H02K41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Заявка №20111214781/07, опубл. 20.10 2011 г., БИ №29.3. RF patent No. 109615, cl. H02K41 / 025. Inductor of a linear induction machine. Application No. 20111214781/07, publ. October 20, 2011, BI No. 29.

4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высших технических заведений. Изд. 2-е перераб. и доп. Л.: «Энергия», 1974 г., 840 с.4. Voldek A.I. Electric cars. Textbook for students of higher technical institutions. Ed. 2nd rev. and add. L .: "Energy", 1974, 840 p.

5. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Анализ электромагнитных процессов магнитогидродинамического перемешивания жидких металлов. Электричество, 2017, №1, с. 35-44.5. Timofeev V.N., Khatsyuk M.Yu. Analysis of electromagnetic processes of magnetohydrodynamic mixing of liquid metals. Electricity, 2017, No. 1, p. 35-44.

6. Патент РФ №1899507, кл. Н02К41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Заявка №4765258/07, опубл. 15.04.1993, БИ №14.6. RF patent No. 1899507, cl. Н02К41 / 025. Inductor of a linear induction machine. Application No. 4765258/07, publ. 04/15/1993, BI No. 14.

7. Патент РФ №2524463, кл. F27D 27/00, В01F 13/08. Индукционная установка для перемешивания жидких металлов. Заявка №2012116779/02, опубл. 27.07.2014, БИ №21.7. RF patent No. 2524463, cl. F27D 27/00, B01F 13/08. Induction installation for mixing liquid metals. Application No. 2012116779/02, publ. 07.27.2014, BI No. 21.

Claims (11)

1. Индуктор линейной индукционной машины, содержащий разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, размещенными в разных параллельных плоскостях, причем пазы, в которых размещены проводники катушки одной фазы, чередуются с пазами, в которых размещены проводники катушки другой фазы, обмотка подразделена на секции и секции разных фаз чередуются по высоте, отличающийся тем, что разомкнутый магнитопровод имеет 2pm пазов в активной зоне индуктора и два паза, находящихся вне активной зоны на краях индуктора, а каждая секция обмотки имеет два слоя катушек.1. The inductor of a linear induction machine, containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by coils placed in different parallel planes, and the grooves in which the conductors of the coil of one phase are placed alternate with the grooves in which the conductors of the coil of the other phase are placed, the winding is divided into sections and sections of different phases alternate in height, characterized in that the open magnetic circuit has 2pm grooves in the core of the inductor and two grooves located outside the core at the edges of the inductor, and each with The winding section has two layers of coils. 2. Индуктор линейной индукционной машины по п. 1, отличающийся тем, что при m=3 каждая секция обмотки содержит 3p-1 катушек, охватывающих по три зубца магнитопровода и размещенных в 6p пазах активной зоны индуктора, и две крайние катушки, охватывающие по два зубца магнитопровода, причем если в одном слое секции одна сторона одной крайней катушки расположена в одном пазу магнитопровода вне активной зоны, то в другом слое секции одна сторона второй крайней катушки расположена в другом пазу магнитопровода вне активной зоны индуктора.2. The inductor of a linear induction machine according to claim 1, characterized in that for m = 3 each section of the winding contains 3p-1 coils, covering three teeth of the magnetic circuit and placed in 6p grooves of the inductor core, and two extreme coils, covering two the magnetic core, and if in one layer of the section one side of one extreme coil is located in one groove of the magnetic circuit outside the active zone, then in the other layer of the section one side of the second extreme coil is located in the other groove of the magnetic circuit outside the active zone of the inductor. 3. Индуктор линейной индукционной машины по п. 1, отличающийся тем, что при m=2 каждая секция обмотки содержит 4p соприкасающихся друг с другом катушек, охватывающих по два зубца, при этом соприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах, находящихся в активной зоне индуктора, а несоприкасающиеся стороны катушек расположены в пазах, находящихся вне активной зоны индуктора, причем если одна катушка, охватывающая крайний зубец магнитопровода, расположена в одном слое секции, то вторая катушка, охватывающая крайний зубец магнитопровода, расположена в другом слое секции.3. The inductor of the linear induction machine according to claim 1, characterized in that, for m = 2, each section of the winding contains 4p coils in contact with each other, covering two teeth, while the contacting sides of the coils are located in grooves located in the active zone of the inductor, and the non-touching sides of the coils are located in grooves located outside the active zone of the inductor, and if one coil covering the extreme tooth of the magnetic circuit is located in one layer of the section, then the second coil covering the extreme tooth of the magnetic circuit is laid in another layer of the section. 4. Индуктор линейной индукционной машины по пп. 2 и 3, установленный вблизи ванны с жидким металлом, отличающийся тем, что обмотка каждой фазы выполнена в соответствии с условием4. The inductor of a linear induction machine according to paragraphs. 2 and 3, installed near the bath with liquid metal, characterized in that the winding of each phase is made in accordance with the condition L/R≤0,2⋅10-7γτ2 , гдеL / R≤0.2⋅10 -7 γτ 2 , where L - индуктивность, Гн,L is the inductance, GN, R - активное сопротивление, Ом,R is the active resistance, Ohm, γ - удельная электропроводность расплава, 1/(Ом⋅м),γ is the specific electrical conductivity of the melt, 1 / (Ohm⋅m), τ - полюсное деление индуктора, м,τ - pole division of the inductor, m, m - число фаз,m is the number of phases p - число пар полюсов.p is the number of pole pairs.
RU2018117423A 2018-05-10 2018-05-10 Inductor of linear induction machine RU2683596C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117423A RU2683596C9 (en) 2018-05-10 2018-05-10 Inductor of linear induction machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018117423A RU2683596C9 (en) 2018-05-10 2018-05-10 Inductor of linear induction machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2683596C1 RU2683596C1 (en) 2019-03-29
RU2683596C9 true RU2683596C9 (en) 2019-08-05

Family

ID=66089624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018117423A RU2683596C9 (en) 2018-05-10 2018-05-10 Inductor of linear induction machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2683596C9 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU109615U1 (en) * 2011-05-27 2011-10-20 Елена Витальевна Христинич LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU118485U1 (en) * 2012-03-01 2012-07-20 Роман Мирославович Христинич LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU123602U1 (en) * 2012-04-26 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Металлургэнергопром" LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
EP2104209A3 (en) * 2008-03-11 2017-09-06 Knut Olaf Dipl-Ing Marthiens Method and device for touchless movement of electrically conductive elements

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2104209A3 (en) * 2008-03-11 2017-09-06 Knut Olaf Dipl-Ing Marthiens Method and device for touchless movement of electrically conductive elements
RU109615U1 (en) * 2011-05-27 2011-10-20 Елена Витальевна Христинич LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU118485U1 (en) * 2012-03-01 2012-07-20 Роман Мирославович Христинич LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU123602U1 (en) * 2012-04-26 2012-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное объединение "Металлургэнергопром" LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR

Also Published As

Publication number Publication date
RU2683596C1 (en) 2019-03-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Laithwaite et al. Linear-motion electrical machines
US20130009508A1 (en) Axial gap type brushless motor
KR20140032449A (en) High-frequency transformer
CN111656656A (en) Electric motor
CN207834073U (en) Transformer, motor drive, machinery and fairing
JP4441435B2 (en) Linear moving magnetic field type electromagnetic stirrer
RU2683596C9 (en) Inductor of linear induction machine
RU2465528C1 (en) Holding furnace
JP2010214392A (en) Electromagnetic stirring device
RU2543022C1 (en) Holding furnace
RU118485U1 (en) LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
US20180029112A1 (en) Manufacturing apparatus for metal molded body
US11309691B2 (en) Bus bar arrangement
EP0036302A1 (en) Electromagnetic stirring apparatus
RU123602U1 (en) LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR
RU2584821C1 (en) Controlled electric reactor with transverse magnetisation
RU2708036C1 (en) Method of metal melt mixing and electromagnetic mixer for its implementation (versions)
RU2444076C1 (en) Transformer
Kulkarni Electromagnetic and Coupled Field Computations for Analysis of Complex Phenomena in Power Transformers
US4579167A (en) Graded pitch electromagnetic pump for thin strip metal casting systems
RU2610099C2 (en) Furnace mixer
RU2358374C1 (en) Inductor of three-phase cylindrical line induction pump or magnetohydrodynamic machine (versions)
JPH06284685A (en) Electromagnetic pump
US3398385A (en) Magnet structure with an air gap of variable width
Tyapin et al. A toothless inductor for the technology of MHD stirring of aluminum melt in furnaces

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification