JPH0789733B2 - Electromagnetic flow coupler and DC electromagnetic pump - Google Patents
Electromagnetic flow coupler and DC electromagnetic pumpInfo
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- JPH0789733B2 JPH0789733B2 JP7124687A JP7124687A JPH0789733B2 JP H0789733 B2 JPH0789733 B2 JP H0789733B2 JP 7124687 A JP7124687 A JP 7124687A JP 7124687 A JP7124687 A JP 7124687A JP H0789733 B2 JPH0789733 B2 JP H0789733B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液体金属等の導電性流体を駆動するための電
磁フローカプラもしくは直流型電磁ポンプに関するもの
であり、例えば高速増殖炉の冷却材である液体金属の駆
動に用いるのに好適な電磁フローカプラもしくは直流型
電磁ポンプに関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electromagnetic flow coupler or a DC electromagnetic pump for driving a conductive fluid such as liquid metal, for example, a coolant for a fast breeder reactor. The present invention relates to an electromagnetic flow coupler or a DC electromagnetic pump suitable for driving a liquid metal.
電磁フローカプラを例にとって説明する。電磁フローカ
プラ(例えば特開昭59−10163号参照)は第2図(a)
に横断面図として、また同図(b)に斜視図として、示
したような構成を有するもので、導電性のダクト4に電
気絶縁材5を両側に内張りし、その間を横切る導電性の
隔壁6でダクト4を二つの流路2,3に分けてある。電気
絶縁材5に沿ってダクト4を挾んで対向した不図示の磁
極により、ダクト4を横切って図の左をN、右をSとす
る方向に磁場をかける。流路3内には導電性の被動流体
があり、流路2には導電性の駆動流体を例えば矢印vg方
向に強制的に流す。すると磁場の作用により駆動流体中
には図の上から下の方向に向かう起電力が発生し、この
起電力による電流が流路2中の導電性駆動流体、導電性
隔壁6、流路3中の導電性被導流体および導電性ダクト
4を通って流れ、流路3中の被導流体はこの電流と磁場
の作用による電磁力を受けて流路2中の駆動流体と逆方
向に流路3内を矢印Vp方向に流れるように駆動される。
このように流路2内では発電機作用が行われるから、こ
れを発電機側流路と呼び、流路3内ではポンプ作用が行
われるから、これをポンプ側流路と呼ぶ。またポンプ側
流路中の流体、すなわち被動流体をポンプ側流体と呼
ぶ。電磁フローカプラの磁場を与える磁極は、従来一般
に、流体の流れ方向の或る有限の範囲に亘って延びてい
る直方体の形をしている。An electromagnetic flow coupler will be described as an example. An electromagnetic flow coupler (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-10163) is shown in FIG. 2 (a).
The cross-sectional view of FIG. 2B and the perspective view of FIG. 3B have the structure shown in FIG. The duct 4 is divided into two channels 2 and 3 by 6. A magnetic field is applied across the duct 4 in the direction of N on the left side and S on the right side by the magnetic poles (not shown) that face each other across the duct 4 along the electric insulating material 5. There is a conductive driven fluid in the flow path 3, and a conductive drive fluid is forced to flow in the flow path 2 in the direction of arrow v g, for example. Then, due to the action of the magnetic field, an electromotive force is generated in the driving fluid in the direction from the top to the bottom of the figure, and the current due to this electromotive force causes the conductive driving fluid in the flow path 2, the conductive partition wall 6, and the flow path 3 to flow. Flow through the conductive guided fluid and the conductive duct 4, and the guided fluid in the flow path 3 receives an electromagnetic force due to the action of the current and the magnetic field to flow in the direction opposite to the driving fluid in the flow path 2. It is driven so as to flow in 3 in the direction of the arrow V p .
Since the generator action is performed in the flow passage 2 as described above, this is referred to as the generator-side flow passage, and the pump action is performed in the flow passage 3 and is referred to as the pump-side flow passage. The fluid in the pump-side flow path, that is, the driven fluid, is called the pump-side fluid. The magnetic poles that provide the magnetic field of the electromagnetic flow coupler are conventionally generally in the form of a rectangular parallelepiped extending over a finite range in the direction of fluid flow.
電磁フローカプラの流れ方向の磁極端部では磁束密度の
分布形状は一様でなく、変化している。流れ方向端部に
おける磁束密度の分布の変化が電磁フローカプラの効率
に及ぼす影響について、マグネトハイドロダイナミク
ス、第19号、第2巻(1983)第211頁から第215頁(Magn
etohydrodynamics,Vol19,No.2(1983)PP211−215)に
おいて論じられている。しかし、後述するように流路内
の導電性流体中を流れる電流について、該導電性流体の
流れ方向および磁界方向に直交する方向の電流成分が全
て同じ向きとならないような電流(以下、このような電
流を「渦状電流」と定義する)の発生が電磁フローカプ
ラの効率に及ぼす影響については論じられていない。The distribution shape of the magnetic flux density is not uniform but changes at the magnetic pole ends in the flow direction of the electromagnetic flow coupler. The effect of changes in the distribution of the magnetic flux density at the ends in the flow direction on the efficiency of electromagnetic flow couplers is described in Magnetohydrodynamics, Vol. 19, Vol. 2 (1983) pp. 211-215 (Magn.
etohydrodynamics, Vol 19, No. 2 (1983) PP 211-215). However, as will be described later, with respect to the current flowing through the conductive fluid in the flow path, the current components in the direction orthogonal to the flow direction and the magnetic field direction of the conductive fluid do not all have the same direction (hereinafter, The effect of the generation of a large current (defined as "eddy current") on the efficiency of electromagnetic flow couplers is not discussed.
本発明者らは、上記論文に述べられている解析を基に電
磁フローカプラ内部の両導電性流体中を流れる電流の密
度について各所の向きと大きさ(ベクトル分布)を検討
したところ、第3図及び第4図に示すような結果が得ら
れた。すなわち、端部を直角にカットした前記直方体の
形の磁極を使用した場合には、導電性流体の流れ方向に
みた磁極端部での磁束密度の減衰する距離が短いもの、
つまり減衰が急峻な勾配となり、この場合には第3図に
示すように急峻な磁束密度の減衰領域での流路内の導電
性流体中を流れる電流について、該導電性流体の流れ方
向および磁界方向に直交する方向の電流成分が全て同じ
下向きにはならず一部は上向きとなるような電流、すな
わち、さきに渦状電流と定義した電流が発生することが
見出された。第3図において、ポンプ側流路3内で流体
の駆動に寄与している電流は下向きの電流成分である
が、渦状流の一部は上向きとなり、この上向の電流に磁
界が作用して生ずる電磁力は流体の運動を妨げる方向に
働らき、電磁ブレーキ力を与える。この電磁ブレーキ力
により、ポンプ側流体を駆動する効率が低下するという
問題が生ずる。The present inventors have examined the direction and magnitude (vector distribution) of each location for the density of the current flowing in both conductive fluids inside the electromagnetic flow coupler based on the analysis described in the above paper. The results shown in FIG. 4 and FIG. 4 were obtained. That is, when the rectangular parallelepiped magnetic poles whose edges are cut at right angles are used, the distance at which the magnetic flux density is attenuated at the magnetic pole ends seen in the flow direction of the conductive fluid is short.
That is, the attenuation has a steep gradient, and in this case, as shown in FIG. 3, the current flowing through the conductive fluid in the flow path in the attenuation region of the steep magnetic flux density is the flow direction and the magnetic field of the conductive fluid. It has been found that a current in which the current components in the direction orthogonal to the direction are not all the same downward, but a part is upward, that is, a current defined as a vortex current is generated. In FIG. 3, the current contributing to the driving of the fluid in the pump side flow path 3 is a downward current component, but a part of the vortex flow is upward, and a magnetic field acts on this upward current. The generated electromagnetic force acts in the direction in which the movement of the fluid is hindered and gives an electromagnetic braking force. This electromagnetic braking force causes a problem that the efficiency of driving the fluid on the pump side is reduced.
電磁フローカプラにおける上記問題と同様の問題が、通
常の電磁ポンプにおいても生ずる。The same problem as described above in the electromagnetic flow coupler occurs in the ordinary electromagnetic pump.
一方、従来の直方体の形の磁極の端部に何らかの工夫を
加えて、該磁極端部での磁束密度の減衰する距離を長い
もの、つまり減衰を緩勾配にすると、この場合には第4
図に示すように、緩やかな磁束密度の減衰領域での流路
内の導電性流体中には、第3図に示されるような渦状電
流が発生しないことが判明した。On the other hand, if some measure is added to the end portion of the conventional rectangular parallelepiped magnetic pole so that the distance at which the magnetic flux density is attenuated at the magnetic pole end is long, that is, the attenuation is made a gentle gradient, the fourth
As shown in the figure, it was found that the eddy current as shown in FIG. 3 is not generated in the conductive fluid in the flow path in the attenuation region of the gentle magnetic flux density.
なお、第3図に示される渦状電流の発生が解消される磁
束密度の減衰の緩勾配の解析的条件については、後述す
る電磁フローカプラーの実施例の項において説明する。Analytical conditions for the gentle gradient of the attenuation of the magnetic flux density at which the generation of the eddy current shown in FIG. 3 is eliminated will be described in the section of the embodiment of the electromagnetic flow coupler described later.
本発明の目的は、前述した本発明者らにより実験的もし
くは解析的に見出された知見に基づいて、第3図に示さ
れる渦状電流による電磁ブレーキ力が被動流体に作用し
ないようにして、できるだけ高効率の電磁フローカプラ
又は電磁ポンプを構成することにある。The object of the present invention is to prevent the electromagnetic braking force due to the eddy current shown in FIG. 3 from acting on the driven fluid based on the findings found experimentally or analytically by the present inventors. It is to construct an electromagnetic flow coupler or an electromagnetic pump with the highest possible efficiency.
前記目的を達成するため、第1番目の発明による電磁フ
ローカプラは導電性の流路壁の内側に、電気絶縁材から
なる対向した一対の内壁と、該内壁に挟持された導電性
の一つ以上の隔壁とを有する導電性の流体を流動させる
二つ以上の流路と、前記電気絶縁材からなる対向した一
対の内壁に沿った流路方向に有限の範囲に亘って延び、
該流路の流れ方向に略垂直に磁界を発生させる一対の磁
極を有する磁界発生手段と、を備え、隣り合う一方の導
電性流体を流路に沿って強制的に一方向に駆動せしめる
と、該駆動に応じて隣り合う他方の導電性流体が流路に
沿って前記方向と逆の方向に駆動されるようにした電磁
フローカプラにおいて、前記磁界発生手段はその磁極端
部での磁束密度の減衰勾配を、前記全ての流路内の導電
性流体中に渦状電流が発生することのない緩勾配ならし
めるように構成されていることを特徴とするものであ
る。In order to achieve the above-mentioned object, an electromagnetic flow coupler according to the first aspect of the present invention includes a pair of inner walls made of an electrically insulating material, which are opposed to each other, and a conductive member sandwiched between the inner wall and a conductive flow path wall. Two or more flow paths for flowing a conductive fluid having the above partition walls, and extending over a finite range in the flow path direction along a pair of opposing inner walls made of the electrical insulating material,
Magnetic field generating means having a pair of magnetic poles for generating a magnetic field substantially perpendicular to the flow direction of the flow path, and forcibly driving one adjacent conductive fluid in one direction along the flow path, In the electromagnetic flow coupler in which the other adjacent conductive fluid is driven in the direction opposite to the direction along the flow path in response to the driving, the magnetic field generation means is configured to reduce the magnetic flux density at the magnetic pole end. It is characterized in that the damping gradient is configured so as to have a gentle gradient such that no eddy current is generated in the conductive fluid in all the flow paths.
また、同じく第2番目の発明による直流型電磁ポンプ
は、導電性の被動流体を流動させるための一つの流路
と、該流路に沿って有限の範囲に亘って延び、前記被動
流体の流れの方向と直交する方向に磁界を発生させるた
めの一対の磁極を有する磁界発生手段と、該流路中の導
電性の被動流体中に、該被動流体の流れの方向および前
記磁界の方向と直交する方向に電流を流すための一対の
電極を有す電流供給手段と、を備え、前記電流と磁界と
の作用によって前記被動流体を駆動する力を発生させる
直流型電磁ポンプにおいて、前記磁界発生手段はその磁
極端部での磁束密度の減衰勾配を、前記流路内の導電性
被動流体中に渦状電流が発生することのない緩勾配なら
しめるように構成されていることを特徴とするものであ
る。Also, the direct-current electromagnetic pump according to the second aspect of the present invention has one flow path for flowing the electrically conductive driven fluid and a flow path of the driven fluid that extends along a finite range along the flow path. Magnetic field generating means having a pair of magnetic poles for generating a magnetic field in a direction orthogonal to the direction, and in the conductive driven fluid in the flow path, the flow direction of the driven fluid and the direction of the magnetic field are orthogonal. Current supply means having a pair of electrodes for flowing a current in the direction of the magnetic field, and a magnetic field generation means for generating a force for driving the driven fluid by the action of the current and the magnetic field. Is configured so that the attenuation gradient of the magnetic flux density at the magnetic pole end portion is made a gentle gradient such that no eddy current is generated in the electrically conductive driven fluid in the flow path. is there.
以上要するに本発明は、電磁フローカプラ又は電磁ポン
プにおいて、導電性流体の流れ方向磁極端部附近での磁
界の磁束密度の勾配を、渦状電流が発生しないような緩
やかな勾配としたことを特徴とするものである。In summary, the present invention is characterized in that, in the electromagnetic flow coupler or the electromagnetic pump, the gradient of the magnetic flux density of the magnetic field near the magnetic pole end in the flow direction of the conductive fluid is a gentle gradient such that no eddy current is generated. To do.
その実施態様としては、電磁フローカプラ又は電磁ポン
プに磁界を与える磁界発生装置を構成する磁石もしくは
鉄芯の形状や材料を導電性流体の流れ方向の磁極端部附
近で変化させること、または、有限の流路全体に磁束を
与える主磁極に加えて磁極端部に補助となる磁極を設け
ること等が挙げられる。又は上記手段を組合せることも
可能である。As an embodiment thereof, the shape or material of the magnet or the iron core forming the magnetic field generator for applying the magnetic field to the electromagnetic flow coupler or the electromagnetic pump is changed near the magnetic pole end in the flow direction of the conductive fluid, or finite. In addition to the main magnetic pole that gives a magnetic flux to the entire flow path, the auxiliary magnetic pole is provided at the magnetic pole end. Alternatively, it is possible to combine the above means.
導電性流体の流れ方向の磁極端部附近において磁束密度
の勾配が緩やかとなるように構成することにより、被動
流体の流路中の流体内部において磁束密度の勾配に比例
する起電力が小さくなるので、第4図の如く渦状電流の
発生が防止され、被動流体に電磁ブレーキ力が作用しな
いようにすることができる。By configuring the gradient of the magnetic flux density to be gentle near the magnetic pole ends in the flow direction of the conductive fluid, the electromotive force proportional to the gradient of the magnetic flux density becomes smaller inside the fluid in the flow path of the driven fluid. As shown in FIG. 4, generation of the eddy current is prevented, and the electromagnetic braking force can be prevented from acting on the driven fluid.
まず、第1番目の発明による電磁フローカプラのいくつ
かの実施例について、第1図、第5図ないし第9図およ
び第11図を参照して以下に説明する。First, some embodiments of the electromagnetic flow coupler according to the first invention will be described below with reference to FIGS. 1, 5 to 9 and 11.
一般論として、上記電磁フローカプラにおいて電磁ブレ
ーキ力が作用しないための磁束密度の勾配の基準を与え
るには、前記論文の解析結果を利用することができる。
すなわち第2図(b)に示すような方向にx軸、y軸、
z軸を定め、磁極端部をx=0、発電機側流路2のy方
向の中心の位置をy=0とする。また、発電機側流路2
の高さを2ag、ポンプ側流路3の高さを2ap、導電性隔壁
6の厚さをawとし、a=ag+ap+aw、α=ag/a、各流路
中を流れる導電性流体の導電率をσ、導電性隔壁6の導
電率をσw、k=σaw/σwaとし、発電機側流路2中の
流体の速度をυgで一様、ポンプ側流路3中の流体の速
度をυpで一様とし、x<0の範囲の磁束密度をBo,x≦
0の範囲の磁束密度の指数関数でフィッティングした時
の指数部の係数を−ν/aとし磁束密度分布をBoexp(−
νx/a)で表わし、さらに sinλ+kλcosλαcosλ(1−α)=0 …(1) を満たす第n番目の根をλnとしたとき、ポンプ側流路
3を流れる流体内部の電流密度のy方向成分は、x≦0
の範囲において、 x>0の範囲において、 と表わされる。ただし、、 F(λ)=(υg+υp)sinλα+kλυpcosλα P(λ)=sinλ+kλcosλαcosλ(1−α) である。As a general theory, the analysis result of the above-mentioned paper can be used to give a standard of the gradient of the magnetic flux density so that the electromagnetic braking force does not act in the electromagnetic flow coupler.
That is, in the directions shown in FIG. 2 (b), the x-axis, the y-axis,
The z-axis is defined, the magnetic pole end is x = 0, and the center position of the generator-side flow path 2 in the y-direction is y = 0. In addition, the generator-side flow path 2
Is 2 a g , the height of the pump side flow path 3 is 2 a p , the thickness of the conductive partition 6 is a w, and a = a g + a p + a w , α = a g / a, each flow path The conductivity of the conductive fluid flowing therein is σ, the conductivity of the conductive partition wall 6 is σ w , and k = σ a w / σ w a, and the velocity of the fluid in the generator side flow path 2 is ν g . , The velocity of the fluid in the pump side flow path 3 is uniform at υ p , and the magnetic flux density in the range of x <0 is B o , x ≦
The coefficient exponent when fitted by an exponential function of the magnetic flux density in the range of 0 and -v / a magnetic flux density distribution of the B o exp (-
νx / a), and when the nth root satisfying sinλ + kλcosλαcosλ (1-α) = 0 (1) is λn, the y-direction component of the current density inside the fluid flowing in the pump-side channel 3 is , X ≦ 0
In the range of In the range of x> 0, Is represented. However, F (λ) = (υ g + υ p ) sin λα + kλυ p cos λα P (λ) = sinλ + kλcosλαcosλ (1-α).
このjyは、x及びyに関する二変数関数であるが、y方
向には流路中心でその絶対値が最大であり、x方向には
x=0の点でピーク値をもつ。第2図(b)に示すよう
に、発電機側流路2中の流体は+x方向に流れ、ポンプ
側流路3中の流体は−x方向に流れる場合、x=0、y
=aの点でのjyのピーク値が負であること、すなわち、 が渦状電流が生じないための条件となる。(4)式をν
についての条件として整理するため、(4)式中の無限
級数で示される項を、λ1に関する第1項のみで近似
し、 とする。(4′)をνについて解くと、 となる。(5)式右辺は流路寸法及び流速の関数である
ので、(5)式をもとに磁束密度の減衰する長さ、流路
寸法及び流速等を決定すれば、電磁ブレーキ力の作用し
ない電磁フローカプラを構成するという目的を達成する
ことができる。This j y is a two-variable function concerning x and y, and its absolute value is maximum at the center of the flow path in the y direction and has a peak value at the point of x = 0 in the x direction. As shown in FIG. 2B, when the fluid in the generator-side flow passage 2 flows in the + x direction and the fluid in the pump-side flow passage 3 flows in the −x direction, x = 0, y.
= The peak value of j y at the point of a is negative, that is, Is a condition for preventing the generation of eddy current. Formula (4) is ν
In order to arrange as a condition for, the term represented by the infinite series in the equation (4) is approximated only by the first term regarding λ 1 , And Solving (4 ') for ν, Becomes Since the right side of the equation (5) is a function of the flow passage size and the flow velocity, if the length of the magnetic flux density to be attenuated, the flow passage size and the flow velocity are determined based on the formula (5), the electromagnetic braking force does not act. The object of constructing an electromagnetic flow coupler can be achieved.
但し以上は一つの計算例であり、本発明において、電磁
ブレーキ力の原因になる渦状電流を発生させない磁束密
度の勾配の決定は必ずしも以上の計算に限るものではな
い。However, the above is one calculation example, and in the present invention, the determination of the gradient of the magnetic flux density that does not generate the eddy current that causes the electromagnetic braking force is not necessarily limited to the above calculation.
本発明を電磁フローカプラに適用した第一の実施例を第
1図により説明する。A first embodiment in which the present invention is applied to an electromagnetic flow coupler will be described with reference to FIG.
第1図に示すように、発電機側流路2及びポンプ側流路
3の両者に電気絶縁材5に沿って平行に配置された磁石
1を、導電性流体の流れ方向の磁極両端部において、導
電性流体の流れ方向の流路中心から遠ざかるにつれて磁
石1と発電機側流路2及びポンプ側流路3との距離が徐
々に大きくなるような形状とする。磁石1を第1図に示
すような形状とすることにより、導電性流体の流れ方向
の磁極端部ほど磁石間の磁気抵抗が徐々に増大すること
になるので、ポンプ側流路3内部の磁束密度は導電性流
体の流れ方向の磁極端部において緩やかに減衰する。第
1図に示す磁石1と同様の形状をした鉄芯で構成される
電磁石を第1図中の磁石に置き換えても同様の効果が得
られる。As shown in FIG. 1, the magnets 1 arranged in parallel in both the generator-side flow path 2 and the pump-side flow path 3 along the electric insulating material 5 are provided at both ends of the magnetic poles in the flow direction of the conductive fluid. The shape is such that the distance between the magnet 1 and the generator-side flow passage 2 and the pump-side flow passage 3 gradually increases as the distance from the flow passage center in the flow direction of the conductive fluid increases. When the magnet 1 is shaped as shown in FIG. 1, the magnetic resistance between the magnets gradually increases toward the magnetic pole end in the flow direction of the conductive fluid. The density is gradually attenuated at the magnetic pole ends in the flow direction of the conductive fluid. The same effect can be obtained by replacing the electromagnet constituted by the iron core having the same shape as the magnet 1 shown in FIG. 1 with the magnet shown in FIG.
第二の実施例を第5図により説明する。The second embodiment will be described with reference to FIG.
第5図は、第1図と同様の手法を環状型流路10で構成さ
れる電磁フローカプラに適用した例である。ステータコ
ア11(鉄芯)の流路に面する部分を第5図のような形状
をすることにより、ステータコア11と内部鉄心13との間
の磁気抵抗を導電性流体の流れ方向に対して変化させ、
磁束密度が緩やかに減衰するようにする。FIG. 5 is an example in which the method similar to that of FIG. 1 is applied to an electromagnetic flow coupler constituted by an annular flow channel 10. By making the portion of the stator core 11 (iron core) which faces the flow path the shape as shown in FIG. 5, the magnetic resistance between the stator core 11 and the inner iron core 13 is changed with respect to the flow direction of the conductive fluid. ,
Make the magnetic flux density gradually attenuate.
第三の実施例を第6図により説明する。A third embodiment will be described with reference to FIG.
第6図に示すように、発電機側流路2及びポンプ側流路
3と鉄芯との距離は一定に保ちつつ、鉄芯16の厚さが磁
極端部に近づくにつれて薄くなるようにする。この結
果、鉄芯16の飽和磁束密度は端部に近づくにつれて小さ
くなるので、導電性流体の流れ方向の磁束密度の変化を
緩やかにすることができる。As shown in FIG. 6, while keeping the distance between the generator-side flow path 2 and the pump-side flow path 3 and the iron core constant, the thickness of the iron core 16 is made thinner as it approaches the magnetic pole end. . As a result, the saturation magnetic flux density of the iron core 16 decreases as it approaches the end, so that the change of the magnetic flux density in the flow direction of the conductive fluid can be moderated.
第四の実施例を第7図により説明する。A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
第7図に示すように、端部附近の磁極を薄片状磁石18を
導電性流体の流れ方向に積層することにより構成する。
この薄片状磁石18の起磁力を、導電性流体の流れ方向の
流路中心から遠ざかるに従って弱くすれば、導電性流体
の流れ方向の磁束密度の変化を緩やかにすることができ
る。As shown in FIG. 7, the magnetic poles near the ends are formed by laminating the flaky magnets 18 in the flow direction of the conductive fluid.
By weakening the magnetomotive force of the flaky magnet 18 as it goes away from the center of the flow path in the flow direction of the conductive fluid, the change in the magnetic flux density in the flow direction of the conductive fluid can be moderated.
第五の実施例を第8図により説明する。A fifth embodiment will be described with reference to FIG.
第8図に示すように、発電機側流路2及びポンプ側流路
3に平行に配置された鉄芯15に対し、磁極端部附近に磁
場補正用磁石19を、巻線17により生ずる磁束を打消す向
きに取付ける。この磁場補正用磁石19の起磁力を変化さ
せて導電性流体の流れ方向に複数個積層することによ
り、導電性流体の流れ方向の磁束密度の変化を緩やかに
することができる。As shown in FIG. 8, with respect to the iron core 15 arranged in parallel to the generator-side flow path 2 and the pump-side flow path 3, a magnetic field correction magnet 19 is provided near the magnetic pole end, and a magnetic flux generated by the winding 17 is provided. Install in the direction to cancel. By changing the magnetomotive force of the magnetic field correction magnet 19 and stacking a plurality of layers in the flow direction of the conductive fluid, the change in the magnetic flux density in the flow direction of the conductive fluid can be moderated.
第六の実施例を第9図により説明する。A sixth embodiment will be described with reference to FIG.
第9図に示されている磁場補正用コイル20は第五の実施
例で説明した磁場補正用磁石19を電磁石で置換えたもの
である。この場合、磁場補正用コイルに流す電流の向き
は、巻線17により生ずる磁束を打消すような起磁力を発
生させる向きでなければならない。The magnetic field correction coil 20 shown in FIG. 9 is obtained by replacing the magnetic field correction magnet 19 described in the fifth embodiment with an electromagnet. In this case, the direction of the current flowing through the magnetic field correction coil must be such that a magnetomotive force that cancels the magnetic flux generated by the winding 17 is generated.
本発明の第七の実施例を第11図により説明する。A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
第11図に示すように、強磁性材料である鉄芯16に対し、
強磁性と常磁性の中間の透磁率を有する磁性材料で作っ
た補助磁極23を取付ける。起磁力は巻線17により与えら
れるので、鉄芯16及び補助磁極23に対して同一である。
従って鉄芯16中の磁束密度よりも補助磁極23中の磁束密
度が小さくなり、補助磁極23ではさまれる附近の流路内
部の磁束密度も小さくなる。この結果流路内部の導電性
流体の流れ方向の磁束密度の変化を緩やかにすることが
できる。As shown in FIG. 11, with respect to the iron core 16 which is a ferromagnetic material,
An auxiliary magnetic pole 23 made of a magnetic material having a magnetic permeability intermediate between ferromagnetic and paramagnetic is attached. Since the magnetomotive force is given by the winding 17, it is the same for the iron core 16 and the auxiliary magnetic pole 23.
Therefore, the magnetic flux density in the auxiliary magnetic pole 23 is smaller than the magnetic flux density in the iron core 16, and the magnetic flux density inside the flow path near the auxiliary magnetic pole 23 is also small. As a result, the change in the magnetic flux density in the flow direction of the conductive fluid inside the flow path can be moderated.
次に第2番目の発明による直流型電磁ポンプの一実施例
を、第10図を参照して以下に説明する。Next, one embodiment of the direct current type electromagnetic pump according to the second invention will be described below with reference to FIG.
第10図は、第6図に示した電磁フローカプラーと同様の
磁極構造を直流型電磁ポンプに適用した例である。流路
21を流れる導電性流体に電流を供給するため、電極22が
設けられており、この電極22を介して流路21を流れる導
電性流体に電流を供給する。磁極16の形状に基づく効果
は第6図の場合と同様である。第10図と同様の流路21及
び電極22より構成された直流型電磁ポンプに対し、第7
図、第8図、第9図と同様の磁極構造を組み合わせるこ
とによっても、渦状電流による損失を抑制した直流型電
磁ポンプを構成することができる。FIG. 10 shows an example in which a magnetic pole structure similar to that of the electromagnetic flow coupler shown in FIG. 6 is applied to a DC electromagnetic pump. Channel
An electrode 22 is provided to supply a current to the conductive fluid flowing through the electrode 21, and a current is supplied to the conductive fluid flowing through the flow path 21 via the electrode 22. The effect based on the shape of the magnetic pole 16 is the same as in the case of FIG. Compared to the direct current type electromagnetic pump composed of the flow path 21 and the electrode 22 similar to FIG.
By combining magnetic pole structures similar to those shown in FIG. 8, FIG. 9 and FIG. 9, it is possible to construct a DC electromagnetic pump in which loss due to eddy current is suppressed.
本発明によれば、電磁ブレーキ力発生の原因となる被導
流体中の渦状電流の発生を防止し、電磁フローカプラも
しくは直流型電磁ポンプの電磁ブレーキ力を低減するこ
とができ、高効率の電磁フローカプラもしくは直流型電
磁ポンプを得ることができる。According to the present invention, it is possible to prevent the generation of eddy currents in the guided fluid that causes the generation of the electromagnetic braking force, reduce the electromagnetic braking force of the electromagnetic flow coupler or the direct current type electromagnetic pump, and achieve a highly efficient electromagnetic A flow coupler or a direct current type electromagnetic pump can be obtained.
第1図は本発明の一実施例を示す斜視図、第2図
(a),(b)は電磁フローカプラの断面図および斜視
図、第3図および第4図は電磁フローカプラにおける電
流密度ベクトル分布を示す図、第5図〜第11図は本発明
の他の実施例を夫々示す斜視図である。 1……磁石、2……発電機側流路 3……ポンプ側流路、4……ダクト 5……電気絶縁材、6……導電性隔壁 7……電流密度ベクトル、8……磁束密度 9……流れ方向、10……環状型流路 11……ステータコア、12……励磁用コイル 13……内部鉄芯、14……ダクト内壁 15……ダクト外壁、16……鉄芯 17……巻線、18……薄片状磁石 19……磁場補正用磁石、20……磁場補正用コイル 21……流路、22……電極 23……補助磁極。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) and 2 (b) are sectional views and perspective views of an electromagnetic flow coupler, and FIGS. 3 and 4 are current densities in the electromagnetic flow coupler. FIGS. 5 to 11 are views showing the vector distribution, and are perspective views showing other embodiments of the present invention. 1 ... Magnet, 2 ... Generator-side flow path 3 ... Pump-side flow path, 4 ... Duct 5 ... Electrical insulating material, 6 ... Conductive partition wall 7 ... Current density vector, 8 ... Magnetic flux density 9 …… Flow direction, 10 …… Annular type flow path 11 …… Stator core, 12 …… Excitation coil 13 …… Inner iron core, 14 …… Duct inner wall 15 …… Duct outer wall, 16 …… Iron core 17 …… Winding, 18 ... Flake magnet 19 ... Magnetic field correction magnet, 20 ... Magnetic field correction coil 21 ... Flow path, 22 ... Electrode 23 ... Auxiliary magnetic pole.
Claims (8)
なる対向した一対の内壁と、該内壁に挟持された導電性
の一つ以上の隔壁とを有する導電性の流体を流動させる
二つ以上の流路と、前記電気絶縁材からなる対向した一
対の内壁に沿った流路方向に有限の範囲に亘って延び、
該流路の流れ方向に垂直に磁界を発生させる一対の磁極
を有する磁界発生手段と、を備え、隣り合う一方の導電
性流体を流路に沿って強制的に一方向に駆動せしめるこ
とにより、該駆動に応じて隣り合う他方の導電性流体が
流路に沿って前記方向と逆の方向に駆動されるようにし
た電磁フローカプラにおいて、 前記磁界発生手段は、その磁極端部での磁束密度の減衰
勾配を、前記全ての流路内の導電性流体中に渦状電流が
発生することのない緩勾配ならしめるように構成されて
いることを特徴とする電磁フローカプラ。1. A conductive fluid having a pair of inner walls made of an electrically insulating material and facing each other, and one or more conductive partition walls sandwiched between the inner walls and a conductive flow path wall. Two or more flow paths to be made to extend over a finite range in the flow path direction along a pair of opposing inner walls made of the electrical insulating material,
A magnetic field generating means having a pair of magnetic poles for generating a magnetic field perpendicular to the flow direction of the flow path, and by forcibly driving one adjacent conductive fluid in one direction along the flow path, In the electromagnetic flow coupler in which the other adjacent conductive fluid is driven along the flow path in the direction opposite to the direction in accordance with the driving, the magnetic field generating means has a magnetic flux density at its magnetic pole end. The electromagnetic flow coupler is configured such that the damping gradient of the above is made a gentle gradient in which no eddy current is generated in the conductive fluid in all the flow paths.
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるような形状に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
電磁フローカプラ。2. The electromagnetic flow coupler according to claim 1, wherein the magnetic poles of the magnetic field generating means are formed in a shape so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. .
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるように複数の材質の
部材よりなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の電磁フローカプラ。3. The electromagnetic flow according to claim 1, wherein the magnetic poles of the magnetic field generating means are made of a plurality of materials so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. Coupler.
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるように、主磁極と端
部の補助磁極とよりなることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の電磁フローカプラ。4. The magnetic pole of the magnetic field generating means comprises a main magnetic pole and an auxiliary magnetic pole at the end so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. An electromagnetic flow coupler as described in the paragraph.
の流路と、該流路に沿って有限の範囲に亘って延び、前
記被動流体の流れの方向と直交する方向に磁界を発生さ
せるための一対の磁極を有する磁界発生手段と、該流路
中の導電性の被動流体中に、該被動流体の流れの方向お
よび前記磁界の方向と直交する方向に電流を流すための
一対の電極を有す電流供給手段と、を備え、前記電流と
磁界との作用によって前記被動流体を駆動する力を発生
させる直流型電磁ポンプにおいて、 前記磁界発生手段は、その磁極端部での磁束密度の減衰
勾配を、前記流路内の導電性被動流体中に渦状電流が発
生することのない緩勾配ならしめるように構成されてい
ることを特徴とする直流型電磁ポンプ。5. A flow path for flowing a conductive driven fluid and a finite range extending along the flow path to generate a magnetic field in a direction orthogonal to the flow direction of the driven fluid. And a pair of magnetic field generating means having a pair of magnetic poles for causing a current to flow in the electrically conductive driven fluid in the flow path in a direction orthogonal to the flow direction of the driven fluid and the direction of the magnetic field. A direct current type electromagnetic pump comprising: an electric current supply unit having an electrode, and generating a force for driving the driven fluid by an action of the electric current and a magnetic field, wherein the magnetic field generation unit has a magnetic flux density at a magnetic pole end thereof. The direct-current electromagnetic pump is characterized in that it has a gentle gradient such that no eddy current is generated in the electrically conductive driven fluid in the flow passage.
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるような形状に形成さ
れていることを特徴とする特許請求の範囲第5項記載の
直流型電磁ポンプ。6. The direct current electromagnetic device according to claim 5, wherein the magnetic poles of the magnetic field generating means are formed in a shape so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. pump.
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるように複数の材質の
部材よりなることを特徴とする特許請求の範囲第5項記
載の直流型電磁ポンプ。7. The direct current type according to claim 5, wherein the magnetic poles of the magnetic field generating means are made of a plurality of materials so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. Electromagnetic pump.
の減衰勾配を前記緩勾配ならしめるように、主磁極と端
部の補助磁極とよりなることを特徴とする特許請求の範
囲第5項記載の直流型電磁ポンプ。8. The magnetic pole of the magnetic field generating means is composed of a main magnetic pole and an auxiliary magnetic pole at the end so as to make the attenuation gradient of the magnetic flux density the gentle gradient. The direct current electromagnetic pump described in the item.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7124687A JPH0789733B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Electromagnetic flow coupler and DC electromagnetic pump |
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JP7124687A JPH0789733B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Electromagnetic flow coupler and DC electromagnetic pump |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63240366A JPS63240366A (en) | 1988-10-06 |
JPH0789733B2 true JPH0789733B2 (en) | 1995-09-27 |
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ID=13455147
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7124687A Expired - Lifetime JPH0789733B2 (en) | 1987-03-25 | 1987-03-25 | Electromagnetic flow coupler and DC electromagnetic pump |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH0789733B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101860898B1 (en) * | 2017-02-03 | 2018-05-24 | 울산과학기술원 | Apparatus for transferring conductive meterials |
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KR102045057B1 (en) * | 2017-04-18 | 2019-12-02 | 주식회사 미래엔지니어링 | Heating system using magneto hydrodynamics dc electromagnetic pump |
JP7173501B2 (en) * | 2020-12-09 | 2022-11-16 | ヤマハ発動機株式会社 | Electromagnetic pump for conductive liquid |
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1987
- 1987-03-25 JP JP7124687A patent/JPH0789733B2/en not_active Expired - Lifetime
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