本發(fā)明專利技術(shù)的疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，屬于電磁懸浮技術(shù)領(lǐng)域，其特點在于：錐形反繞線圈2與高頻電源1相連并伸入真空腔體6，高頻電源1向錐形反繞線圈2輸入一個高頻交變電流，交變電流在其周圍產(chǎn)生交變磁場，對放入錐形反繞線圈中的金屬物料，由于電磁感應作用，會在表面產(chǎn)生感應電流，感應電流與原交變磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，在適當?shù)拇艌隹臻g配置的條件下，使電磁力和重力平衡，實現(xiàn)電磁懸浮；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4帶動U型磁軛3旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的U型磁軛對錐形反繞線圈所在空間（也就是懸浮物體所在空間）疊加了一個橫向的旋轉(zhuǎn)靜磁場，使熔化后的懸浮物內(nèi)部對流減弱，外部旋轉(zhuǎn)減小，從而獲得穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)的疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，屬于電磁懸浮
，其特點在于：錐形反繞線圈2與高頻電源1相連并伸入真空腔體6，高頻電源1向錐形反繞線圈2輸入一個高頻交變電流，交變電流在其周圍產(chǎn)生交變磁場，對放入錐形反繞線圈中的金屬物料，由于電磁感應作用，會在表面產(chǎn)生感應電流，感應電流與原交變磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，在適當?shù)拇艌隹臻g配置的條件下，使電磁力和重力平衡，實現(xiàn)電磁懸浮；旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4帶動U型磁軛3旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的U型磁軛對錐形反繞線圈所在空間（也就是懸浮物體所在空間）疊加了一個橫向的旋轉(zhuǎn)靜磁場，使熔化后的懸浮物內(nèi)部對流減弱，外部旋轉(zhuǎn)減小，從而獲得穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)。【專利說明】疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及一種疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，屬于電磁懸浮
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技術(shù)介紹
在地面環(huán)境中，常規(guī)的熔煉金屬或非金屬材料都離不開坩堝，但對于化學活性強的高熔點金屬T1、Zr、Mo等卻很難選擇合適的坩堝材料。另外，高純材料的制備、研究材料在液態(tài)下與氣體的反應動力學、精確測量材料熱物性參數(shù)以及研究熔融金屬的均質(zhì)成核過程都需要消除坩堝材料的影響，這就需要一種能使物料在固態(tài)和液態(tài)都能懸浮的技術(shù)，電磁懸浮技術(shù)就能滿足以上要求。電磁懸浮技術(shù)的原理是通過高頻電源向線圈輸入高頻交變電流，交變電流在其周圍產(chǎn)生交變磁場，對放入線圈中的金屬物料，由于電磁感應作用，會在表面產(chǎn)生感應電流，感應電流反過來又與原交變磁場相互作用，使其受到電磁力，在適當?shù)拇艌隹臻g配置的條件下，通過調(diào)整電源輸出，使之達到電磁力與重力相平衡；同時，懸浮物表面的感應電流產(chǎn)生的焦耳熱使其自身熔化，熔化后的金屬依然保持一定形狀，懸浮在空中，從而實現(xiàn)金屬在固態(tài)和液態(tài)的懸浮。然而，在電磁懸浮中，交變電磁場使熔融懸浮物內(nèi)部產(chǎn)生強烈的對流，流速往往達到10-40cm/s左右,流動多為瑞流,并且熔體伴隨著快速旋轉(zhuǎn)，物料的懸浮狀態(tài)極不穩(wěn)定，在利用電磁懸浮技術(shù)測量材料熱物性參數(shù)時，由于對流的影響使得測量結(jié)果嚴重失真。獲取穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)一直是電磁懸浮技術(shù)需要攻克的難題，目前世界各國許多科研機構(gòu)通過超導線圈疊加豎直方向的靜磁場來抑制其內(nèi)部對流、減弱旋轉(zhuǎn)，但這一做法有以下幾個缺陷:一、超導設(shè)備通孔需與懸浮線圈同軸，而懸浮線圈的軸線只能是豎直方向，因此，只能疊加豎直方向的靜磁場，只能抑制水平方向的對流。二、需要疊加的靜磁場強度過大，磁場強度往往要達到2特斯拉以上才可獲得基本穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)。三、設(shè)備復雜且價格昂貴，設(shè)備費用高達近千萬元人民幣，國內(nèi)目前還沒有這樣的設(shè)備。因此，急需先進可行的技術(shù)專利技術(shù)既能有效抑制懸浮熔體內(nèi)部對流和減小外部旋轉(zhuǎn)，又能克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)。本專利技術(shù)的疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，用一個旋轉(zhuǎn)的U形磁軛對懸浮線圈所在空間(也就是懸浮物體所在空間)，疊加了一個橫向的旋轉(zhuǎn)靜磁場，靜磁場與懸浮物體中的感應電流相互作用，使熔化后的懸浮物內(nèi)部對流減弱，外部旋轉(zhuǎn)減小，從而獲得穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)。 本專利技術(shù)的疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點；1、本專利技術(shù)在懸浮物所在的空間疊加了一個橫向的旋轉(zhuǎn)靜磁場，由于磁場方向在水平面內(nèi)不斷變化，對熔融懸浮物內(nèi)部各方向的對流都具有抑制作用，從而大大減小了熔融懸浮物的內(nèi)部對流和外部旋轉(zhuǎn)，懸浮系統(tǒng)更加穩(wěn)定。2、本專利技術(shù)中的靜磁場使用磁軛提供，相比復雜昂貴的超導設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、便于加工制造、價格合理的優(yōu)勢，具有很強的市場推廣潛力。3、本專利技術(shù)只需要提供相對很小的靜磁場，磁場強度達到0.5特斯拉就能使懸浮達到非常穩(wěn)定的狀態(tài)。【專利附圖】【附圖說明】如附圖1所示:本專利技術(shù)主要由高頻電源1、錐形反繞線圈2、U型磁軛3、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4、物料升降托盤5、真空腔體6、照明電極7、觀察窗口 8組成。其特征在于:U型磁軛3在底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4的帶動下實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；U型磁軛3底部開有一個中心圓孔，錐形反繞線圈2與此圓孔同軸，物料升降托盤5可以通過此圓孔將懸浮物放入錐形反繞線圈2中的合適位置；旋轉(zhuǎn)的U型磁軛3對其U型空間提供一個旋轉(zhuǎn)的靜磁場。電磁懸浮部分由高頻電源I和錐形反繞線圈2組成，錐形反繞線圈2與高頻電源I相連，并伸入真空腔體，放置在加有旋轉(zhuǎn)靜磁場的U型空間中。真空泵對真空腔體6內(nèi)部抽真空，以防止懸浮物在高溫下與空氣接觸氧化。同時向真空腔體6內(nèi)通入氦氣，以調(diào)節(jié)懸浮物體的溫度。【具體實施方式】1、打開真空腔體上蓋，將物料升降托盤5升至錐形反繞線圈2中的合適位置，將懸浮物料放入物料升降托盤5中。2、關(guān)閉真空腔體上蓋，啟動抽真空泵，將真空腔體中的氣壓抽至5Pa，關(guān)閉真空泵。3、打開惰性氣體充氣閥門9，充氣至大氣壓，之后以lL/min的流量沖入并由出氣閥排除，維持真空腔體6內(nèi)氣壓為大氣壓。4、啟動循環(huán)水泵，確保各回水正常。5、啟動高頻電源1，調(diào)節(jié)功率輸出旋鈕至懸浮物體脫離物料升降托盤5，撤出物料升降托盤5。6、啟動旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4，使U型磁軛3實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。至此，穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)就獲得了。【權(quán)利要求】1.本專利技術(shù)涉及一種疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，它主要由高頻電源1、錐形反繞線圈2、U型磁軛3、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4、物料升降托盤5、真空腔體6、照明電極7、觀察窗口 8等組成；其特征在于:錐形反繞線圈2與高頻電源I相連并伸入圓柱形真空腔體6中，頂部設(shè)有一個觀察窗口 8,側(cè)面布置抽真空閥門和惰性氣體進氣閥門各一個，U型磁軛3固定在穿過真空腔體6底部的導桿上，U型磁軛3在底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4的帶動下實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；U型磁軛3底部開有一個中心圓孔，錐形反繞線圈2與此圓孔同軸，物料升降托盤5可以通過此圓孔將懸浮物放入錐形反繞線圈2中的合適位置；旋轉(zhuǎn)的U型磁軛3對其U型空間提供一個旋轉(zhuǎn)的靜磁場；電磁懸浮部分由高頻電源I向錐形反繞線圈2通以高頻交變電流實現(xiàn)；錐形反繞線圈2放置在這個加有旋轉(zhuǎn)靜磁場的U型空間中；真空泵對真空腔體6內(nèi)抽真空，以防止懸浮物在高溫下與空氣接觸而氧化，同時向真空腔體內(nèi)通入氦氣，以調(diào)節(jié)懸浮物的溫度。2.權(quán)利說明I中的疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，其特點在于:在錐型反繞線圈所在空間(也就是懸浮物體所在空間)，疊加了一個橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場，使熔化后的懸浮物內(nèi)部對流減弱，外部旋轉(zhuǎn)減小，從而獲得穩(wěn)定的電磁懸浮狀態(tài)。【文檔編號】H02N15/00GK103532443SQ201310524758【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月29日 【專利技術(shù)者】石萬元, 宋其暉, 馮林 申請人:重慶大學本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
本專利技術(shù)涉及一種疊加橫向旋轉(zhuǎn)靜磁場的電磁懸浮系統(tǒng)，它主要由高頻電源1、錐形反繞線圈2、U型磁軛3、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4、物料升降托盤5、真空腔體6、照明電極7、觀察窗口8等組成；其特征在于：錐形反繞線圈2與高頻電源1相連并伸入圓柱形真空腔體6中，頂部設(shè)有一個觀察窗口8，側(cè)面布置抽真空閥門和惰性氣體進氣閥門各一個，U型磁軛3固定在穿過真空腔體6底部的導桿上，U型磁軛3在底部旋轉(zhuǎn)機構(gòu)4的帶動下實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；U型磁軛3底部開有一個中心圓孔，錐形反繞線圈2與此圓孔同軸，物料升降托盤5可以通過此圓孔將懸浮物放入錐形反繞線圈2中的合適位置；旋轉(zhuǎn)的U型磁軛3對其U型空間提供一個旋轉(zhuǎn)的靜磁場；電磁懸浮部分由高頻電源1向錐形反繞線圈2通以高頻交變電流實現(xiàn)；錐形反繞線圈2放置在這個加有旋轉(zhuǎn)靜磁場的U型空間中；真空泵對真空腔體6內(nèi)抽真空，以防止懸浮物在高溫下與空氣接觸而氧化，同時向真空腔體內(nèi)通入氦氣，以調(diào)節(jié)懸浮物的溫度。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：石萬元，宋其暉，馮林，
申請(專利權(quán))人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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