Способ электромагнитного удержания электропроводных тел

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства М

1i л 211т 18/30

21h, 29 03

Заявлено ОЗ.VI1.1968 (№ 1252777i26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано ОЗ.Н111970. Бюллетень X 22

Дата опубликования описания 21.Х.1970

МПК Н 05Ь 9/00

С 22d 700 б 16с 32 00

УДК 621.365.58(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Заявитель

СПОСОБ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО ГО УДЕР)КАНИЯ

ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к способам электромагнитного удержания электропроводных тел на основе электромагнитных сил, возникающих в результате взаимодействия внешнего электромагнитного поля и индуцированных этим полем в теле вихревых токов.

Изобретение может быть применено при нагреве или расплавлении электропроводных тел произвольной формы и размера для удерживания их относительно элементов нагревагельных устройств соответственно распределенным переменным электромагнитным полем в воздухе, вакууме или любой заданной атмосфере, например инертной, без какого бы то ни было механического контакта с тиглем или иным держателем.

Изобретение может применяться при получении, рафинировании и обработке металлов или сплавов электротермическим способом, особенно в тех случаях, когда нежелательно даже незначительное загрязнение обрабатываемого металла или сплава материалом тигля.

Возможно также использование изобретения для создания бесфрикционных подвесов в приборах и устройствах точной механики для бесконтактного удержания ферромагнитных материалов (при этом исключаются громоздкие схемы обратной связи между положением ферромагнитного тела и величинами удерживающих полей) .

Существующие способы бссконтактного электромагнитного вывешивания и удержания

5 электропроводных тел основаны на статической устойчивости электромагнитных материалов, а также тел, эквивалентных (с учетом скин-эффекта) диамагнетикам, в минимуме потенциальной энергии поля. Основа таких

10 спосооов следующая: переменное электромагнитное поле некоторой частоты, создаваемое токами в индукторах, ш1дуцирует в диамагнетике наведенные токи тон же частотьк Между наведенными токами и токами в нндукто15 рах возникает взаимодействие, описываемое законом Био-Савара. Так как те и другие токи имеют одну и T) же частоту изменения, го, усреднив их взаимодействие во времени, получают статическое поле, т. е. силы между то20 ками определяются только их пространственным расположением. Подбирая пространственное расположение и геометрию индукторов таким образом, чтобы диамагнетик находился в минимуме потенциальной энергии поля, IIO25 лучают устойчивое равновесие.

Недостатком таких способов является малая напряженность поля в точке вывешивания, что обусловливает низкий к.п.д. в режи30 ме бесконтактного индукционного нагрева.

275260

Предмет изобретения

Сo«T«««òi..«ü L . М. Буряк

Рспактор Т. 3. Орловская Коррскторвп А. Абрамова и Е. Ласточкина

3«каз 3014 18 Тираж 480 Г1одп«сиоп ор e««ri o. р 01 Co М» р CCCt-

Москва, )К-35, Раус«окая паб., д 4/5

Типография. пр. Сапунова, 2

Целью изобретения является повышение к.п.д. в режи»е индукционного нагрева в вывешенном состоянии, уменьшение величин TOков, необходимых для вывешивания диамагнетиков с большим удельным весом, а также упрощение вывешивания ферромагнетиков.

Согласно изобретению для этого к телу, помимо статических сил, прикладывают знакопеременные во времени электромагнитные силы, возникающие в результате биения двух электромагнитных полей разной частоты с соответственно подобранным распределением амплитуд полей.

В этом случае процесс бесконтактного электромагнитного вывешивания и удержания проводящих тел становится существенно динамическим. Если зависящие от времени знакопеременные силы, приложенные к телу, помимо статических, имеют быстроосциллирующий характер, то движение тела можно ра=как c)iilIil4$ pB jx движений: ленного движения в статическом поле сил и быстрого движения под действием оыстроосциллнрующих сил. Если при этом характерное время медленного движения много больше характерного времени быстрого движения, то при усреднении по «медленному» времени кинетическая энергия быстрого движения будет функцией только координат, что физически соответствует некоторой добавочной потенциальной энергии. В этом случае, подбирая амплитуды осциллирующих сил, можно получить устойчивое равновесие не в минимуГме, а в максимуме собственно потенциальной энергии.

Для реализации такого способа необходимо подобрать частоты и амплитуды двух удерживающих электромагнитных полей таким оиразом, чтобы электромагнитные силы, дейст5 вующие на тело, обеспечивали движение этого тела, описываемое уравнением типа уравнения Матье, причем в зоне устойчивости решения.

Настоящий способ можно осуществить, на10 пример, используя два одинаковых кольцевых индуктора диаметром 16,ял, расположенных соосно на расстоянии около 0,7 диаметра один от другого при питании их токами одинаковой амплитуды с частотами порядка 400 кга, вы15 брав разность частот около 10 кгпв. В такой схеме, в частности, осуществлялось бесконтактное вывешивание и плавление алюминия.

Способ электромагнитного удержания электропроводных тел воздействием на тело элект25 ромагнитных полей двух разных частот, отлича ошийся тем, что, с целью повышения к.п.д. в режиме индукционного нагрева, частоты и амплитуды полей выбирают таким образом, чтобы электромагнитные силы, дейст30 вующие на тело в результате взаимодействия электромагнитных полей и индуцированных ими в теле токов, обеспечивали движение тела по закону, известному как решение уравнения Матье, причем в зоне устойчивости ре35 шения.