RU123602U1 - LINEAR INDUCTION MACHINE INDUCTOR - Google Patents

Abstract

Индуктор линейной индукционной машины, содержащий разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секции катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, отличающийся тем, что магнитопровод имеет три стержня, два из которых крайние и один средний, и на каждом из стержней магнитопровода расположены секции катушки одной фазы, которые включены согласно последовательно или согласно параллельно между собой, при этом ширина среднего стержня в 1,1-1,5 раза больше, чем ширина каждого из крайних стержней, и количество витков катушки, расположенной на среднем стержне, в 1,1-1,5 раза больше, чем в катушках, расположенных на каждом из крайних стержней.The inductor of a linear induction machine, containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by coils, which are subdivided in height into several sections and located on the cores of the magnetic core, the sections of the phase coils are installed on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic core, while the sections of the coils are spaced from each other another in height so that a cavity is formed between them, in which electrical insulating spacers with holes are installed perpendicular to the turns of the coil section, characterized in that the magnetic circuit has three rods, two of which are extreme and one middle, and on each of the cores of the magnetic circuit there are coil sections of one phases, which are connected in series or in parallel with each other, while the width of the middle rod is 1.1-1.5 times greater than the width of each of the extreme rods, and the number of turns of the coil located on the middle rod is 1.1- 1.5 times more than in the coils located on each from the extreme rods.

Description

Устройство относится к индукционным машинам с естественным или принудительным охлаждением и может использоваться для перемещения твердых электропроводных материалов, перекачивания и перемешивания жидких металлов и сплавов в миксерах, печах, ковшах, слитках, заготовках, литейных лотках и желобах.The device relates to induction machines with natural or forced cooling and can be used to move solid conductive materials, pump and mix liquid metals and alloys in mixers, furnaces, ladles, ingots, billets, casting trays and gutters.

Известна линейная индукционная машина, представленная в «Патенте РФ №1809507. Кл. Н02К 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. В.Н.Тимофеев, Р.М.Христинич, С.А.Бояков, А.А.Темеров. Заявка №4765258/07. Опубл. в БИ №14 от 15.04.93 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой с естественным охлаждением и создающая бегущее электромагнитное поле, приводящее жидкий металл в движение. Недостатками такого устройства являются: большие габариты из-за вылета лобовых частей, большие потери мощности в катушках и ограниченное использования из-за нарушение прочности печи, миксера, ковша при больших поперечных размерах катушек обмотки.Known linear induction machine presented in "Patent of the Russian Federation No. 1809507. Cl. Н02К 41/025. Inductor of a linear induction machine. V.N. Timofeev, R. M. Khristinich, S. A. Boyakov, A. A. Temerov. Application No. 4765258/07. Publ. in BI No. 14 of 04/15/93, ”containing an open magnetic circuit with a winding with natural cooling and creating a traveling electromagnetic field that sets the liquid metal in motion. The disadvantages of this device are: large dimensions due to the departure of the frontal parts, large losses of power in the coils and limited use due to violation of the strength of the furnace, mixer, bucket with large transverse dimensions of the winding coils.

Наиболее близким к заявленному устройству является линейная индукционная машина, представленная в «Патенте на полезную модель РФ №109615. Кл. Н02К 41/025. Индуктор линейной индукционной машины. Е.В.Христинич, А.Р.Христинич. Заявка №2011121478/07. Опубл. в БИ №29 от 20.10.2011 г.», содержащая разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы одинаковыми катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода. Недостатками такого устройства являются: большие габариты, необходимость специального двухфазного источника питания пониженной частоты, ухудшенные тяговые характеристики.Closest to the claimed device is a linear induction machine, presented in "Patent for utility model of the Russian Federation No. 109615. Cl. Н02К 41/025. Inductor of a linear induction machine. E.V. Khristinich, A.R. Khristinich. Application No. 2011121478/07. Publ. in BI No. 29 of 10.20.2011, ”containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by identical coils, which are divided in height into several sections and are located on the terminals of the magnetic circuit. The disadvantages of such a device are: large dimensions, the need for a special two-phase low-frequency power supply, and poor traction characteristics.

В основу полезной модели положена задача создания устройства бегущего электромагнитного поля с улучшенными массогабаритными, тяговыми и энергетическими параметрами для электромагнитного перемещения и перемешивания электропроводных материалов и расплавов.The utility model is based on the task of creating a traveling electromagnetic field device with improved weight, size, traction and energy parameters for electromagnetic movement and mixing of electrically conductive materials and melts.

Поставленная задача решается тем, что в индукторе линейной индукционной машины, содержащей разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секции катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, причем магнитопровод имеет три стержня два из которых крайние и один средний и на каждом из стержней магнитопровода расположены секции катушки одной фазы, которые включены согласно последовательно или согласно параллельно между собой, при этом ширина среднего стержня в 1,1-1,5 раза больше, чем ширина каждого из крайних стержней и количество витков катушки, расположенной на среднем стержне в 1,1-1,5 раза больше, чем в катушках, расположенных на каждом из крайних стержней.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 that are divided in height into several sections and are located on the cores of the magnetic circuit, sections of phase coils are mounted on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic circuit, wherein the coil sections are spaced apart from each other in height so that a cavity is formed between them into which the electrical insulation is perpendicular to the turns of the coil section spacers with holes, and the magnetic circuit has three rods, two of which are extreme and one middle, and sections of the coil of one phase are located on each of the magnetic core rods, which are connected in series or parallel to each other, while the width of the middle rod is 1.1-1 5 times greater than the width of each of the extreme rods and the number of turns of the coil located on the middle rod is 1.1-1.5 times greater than in the coils located on each of the extreme rods.

На фиг.1 изображен индуктор линейной индукционной машины; на фиг 2 - сечение А-А, вид сверху.Figure 1 shows the inductor of a linear induction machine; in Fig.2 is a section aa, a top view.

Индуктор линейной индукционной машины имеет разомкнутый магнитопровод, состоящий из стержней 1, 2, 3 и ярма 4. Между стержнями расположены центральные пазы 5, 6 и крайние пазы 7, 8. Вокруг стержня 1 на самораспирающихся клиньях 9, установленных по углам стержня 1 расположены секции катушки 10 фазы А, вокруг стержня 2 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 11 фазы В, вокруг стержня 3 на самораспирающихся клиньях 9 расположены секции катушки 12 фазы С. Между секциями катушек 10, 11 и 12 перпендикулярно проводникам секций, установлены электроизоляционные распорки 13 с отверстиями. Сверху электроизоляционные распорки 13 прижимаются стальными пластинами 14, выполненными из немагнитной стали. Крайние пазы и лобовые части катушек закрыты щеками 15. Сверху расположена крышка 16, которая может наглухо закрывать индуктор или иметь отверстия, через которые выступают стержни магнитопровода.The inductor of the linear induction machine has an open magnetic circuit, consisting of rods 1, 2, 3 and yoke 4. Between the rods are central grooves 5, 6 and extreme grooves 7, 8. Around the rod 1 on the self-expanding wedges 9 installed at the corners of the rod 1 are sections coils 10 of phase A, around the rod 2 on self-expanding wedges 9 are sections of the coil 11 of phase B, around the rod 3 on self-expanding wedges 9 are sections of the coil 12 of phase C. Between the sections of coils 10, 11 and 12 perpendicular to the conductors of the sections, electric roizolyatsionnye spacers 13 with holes. From above, the insulating spacers 13 are pressed by steel plates 14 made of non-magnetic steel. The extreme grooves and the frontal parts of the coils are closed by the cheeks 15. On top is a cover 16, which can tightly close the inductor or have holes through which the cores of the magnetic circuit protrude.

Индуктор линейной индукционной машины работает следующим образом. При подаче напряжения U₁ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 10 фазы А, подаче напряжения U₂ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 11 фазы В и подаче напряжения U₃ на согласно включенные последовательно или параллельно секции катушки 12 фазы С, в катушках 10, 11 и 12 появляются токи, которые создают магнитные потоки, сдвинутые в пространстве и во времени, а именно - бегущее электромагнитное поле. Сопротивление для катушки фазы А и С будет одинаковым, а для катушки фазы В будет большим, так как ширина зубца и количество витков больше в 1,1 - 1,5 раза. Поэтому мощность катушки фазы В будет большей, чем мощности катушек фаз А и С.The inductor of a linear induction machine operates as follows. When applying voltage U ₁ to according to sections of phase 10 coil 10 connected in series or parallel, applying voltage U ₂ to according to sections of phase 11 coil 11 connected in series or parallel and applying voltage U ₃ to according to sections of phase C coil 12 connected in series or parallel, coils 10, 11 and 12 appear currents that create magnetic fluxes shifted in space and time, namely - a traveling electromagnetic field. The resistance for the coil of phase A and C will be the same, and for the coil of phase B it will be large, since the tooth width and the number of turns are 1.1-1.5 times larger. Therefore, the power of the phase B coil will be greater than the power of the coils of phases A and C.

Увеличение ширины среднего зубца магнитопровода и количества витков катушки, расположенной на среднем стержне позволяет увеличить магнитный поток, создаваемый катушкой фазы В и, соответственно, увеличить тяговое усилие индуктора в целом. Такая конструкция индуктора позволяет уменьшить влияние эффекта укорочения паза при использовании трехстержневой трехфазной системы в индукторе.The increase in the width of the middle tooth of the magnetic circuit and the number of turns of the coil located on the middle rod allows you to increase the magnetic flux generated by the coil of phase B and, accordingly, increase the traction force of the inductor as a whole. This design of the inductor allows you to reduce the effect of the shortening of the groove when using a three-rod three-phase system in the inductor.

Одновременно секционная конструкция катушек обмотки способствует созданию каналов для естественного воздушного охлаждения (или воздушного принудительного охлаждения), что позволяет работать устройству для перекачивания или перемешивания высокотемпературных электропроводных расплавов и агрессивных сред, где применение водяного охлаждения нежелательно или затруднительно.At the same time, the sectional design of the winding coils contributes to the creation of channels for natural air cooling (or forced air cooling), which allows the device to pump or mix high-temperature electrically conductive melts and aggressive environments where the use of water cooling is undesirable or difficult.

Наличие катушек обмотки в индукторе линейной индукционной машины, выполненных в виде секций расположенных вокруг стержней магнитопровода, позволяет уменьшить расход обмоточного провода и материалов, исключить перекрещивание или наложение лобовых частей секций катушек и увеличить интенсивность охлаждения катушек, уменьшить напряжение питания в фазах обмотки. Это позволяет снизить потери активной мощности в обмотке и повысить коэффициент полезного действия устройства.The presence of winding coils in the inductor of a linear induction machine, made in the form of sections located around the rods of the magnetic circuit, reduces the consumption of the winding wire and materials, eliminates the overlap or overlap of the frontal parts of the coil sections and increases the cooling intensity of the coils, reduces the supply voltage in the winding phases. This allows you to reduce the loss of active power in the winding and increase the efficiency of the device.

Применение трехфазной конструкции индуктора обеспечивает потребление мощности из трехфазной электрической сети. Использование для питания индуктора напряжения пониженной частоты может быть обеспечено серийным трехфазным преобразованием частоты, например, использующимся для питания приводов асинхронных двигателей.The use of a three-phase inductor design provides power consumption from a three-phase electric network. The use of a low frequency voltage to power an inductor can be provided by a serial three-phase frequency conversion, for example, used to power drives of asynchronous motors.

Применение предлагаемой конструкции индуктора линейной индукционной машины позволяет уменьшить ширину индуктора за счет уменьшения лобовых частей катушек. Уменьшение ширины катушек и индуктора в целом позволяет устанавливать его в стесненных условиях на печи или миксере, не нарушая их прочностные характеристики. Это особенно актуально для наклонных крупнотоннажных печей и миксеров, вместимостью от 15 до 200 тонн жидкого алюминия или других электропроводных расплавов.The application of the proposed design of the inductor of a linear induction machine allows to reduce the width of the inductor by reducing the frontal parts of the coils. Reducing the width of the coils and inductor as a whole allows you to install it in cramped conditions on a furnace or mixer, without violating their strength characteristics. This is especially true for inclined large-capacity furnaces and mixers with a capacity of 15 to 200 tons of liquid aluminum or other electrically conductive melts.

Трехстержневая трехфазная конструкция индуктора линейной индукционной машины является также предпочтительной для использования в качества электромагнитного перемешивателя жидкого расплава в печах, миксерах, ковшах, литейных желобах и лотках, кристаллизаторах, где присутствуют большие немагнитные зазоры между индуктором и электропроводным расплавом и где для эффективного проникновения электромагнитного поля сквозь немагнитный зазор для воздействия электромагнитного поля на расплав требуется увеличенное полюсное деление индуктора.The three-core three-phase design of the inductor of a linear induction machine is also preferred for use as an electromagnetic mixer of liquid melt in furnaces, mixers, ladles, casting troughs and trays, molds, where there are large non-magnetic gaps between the inductor and the electrically conductive melt and where for the effective penetration of the electromagnetic field through non-magnetic gap for the influence of an electromagnetic field on the melt requires increased pole division inductance pa

Claims (1)

Индуктор линейной индукционной машины, содержащий разомкнутый магнитопровод с обмоткой, фазы которой образованы катушками, которые подразделены по высоте на несколько секций и расположены на стержнях магнитопровода, секции фазных катушек установлены на самораспирающиеся клинья, расположенные по углам стержней магнитопровода, при этом секции катушек отстоят друг от друга по высоте так, что между ними образуется полость, в которую перпендикулярно виткам секции катушек установлены электроизоляционные распорки с отверстиями, отличающийся тем, что магнитопровод имеет три стержня, два из которых крайние и один средний, и на каждом из стержней магнитопровода расположены секции катушки одной фазы, которые включены согласно последовательно или согласно параллельно между собой, при этом ширина среднего стержня в 1,1-1,5 раза больше, чем ширина каждого из крайних стержней, и количество витков катушки, расположенной на среднем стержне, в 1,1-1,5 раза больше, чем в катушках, расположенных на каждом из крайних стержней.

Inductor of a linear induction machine, containing an open magnetic circuit with a winding, the phases of which are formed by coils, which are divided in height into several sections and are located on the cores of the magnetic circuit, sections of the phase coils are mounted on self-expanding wedges located at the corners of the cores of the magnetic circuit, while the coil sections are separated from each other each other in height so that between them a cavity is formed in which, perpendicular to the turns of the coil section, electrical insulating spacers with holes are installed, distinguishing The fact that the magnetic circuit has three rods, two of which are extreme and one middle, and on each of the magnetic core rods are sections of the coil of one phase, which are connected in series or in parallel with each other, while the width of the middle rod is 1.1-1 , 5 times greater than the width of each of the extreme rods, and the number of turns of the coil located on the middle rod is 1.1-1.5 times more than in the coils located on each of the extreme rods.