通电线圈螺旋磁场装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种通电线圈螺旋磁场装置，尤其涉及一种基于通电线圈螺旋磁 场驱动金属熔体周期性流动的方法，属于冶金工业技术领域。
【背景技术】
[0002] 采用电磁的办法控制金属液流动是电磁冶金一个重要的研究方向，例如电磁搅 拌、电磁制动等技术。
[0003] 目前，采三相交流电线圈可实现行波、旋转、螺旋磁场等磁场运动形式，其中螺旋 磁场可通过行波和旋转磁场的叠加来实现。上述磁场驱动金属恪体的原理上是相同：金属 液在运动磁场中在自身内部会产生感应电流，感应电流与磁场相互作用进而产生电磁体积 力一洛仑兹力。洛仑兹力由于有着电磁设备和导电流体非直接接触、表现为体积力、在导电 流体中有一定的渗透深度、力密度大、且对环境污染较小等诸多优点被广泛地应用在金属 凝固组织控制、金属流体输运、对导电流体的显著热、质传输上。
[0004] 电磁搅拌对改善金属凝固过程的微观偏析具有明显的作用，这已被大量实验室实 验和工业实践所证实，例如晶粒细化技术。但对浓度偏析（或称成份偏析）的研究不是很 深入。一般来说，由于施加行波磁场、旋转磁场或螺旋磁场，作用于金属凝固前沿的电磁力 运动形式固定，熔质析出过程会以一种固定模式进行，使凝固前沿熔质的析出过程随时间 变化很小，熔质以一种相对固定的形式析出，施加磁场不但不能改善浓度偏析，而且还有增 大浓度偏析的趋势。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种通电线圈螺旋磁场装置，以 周期性变化的模式参数螺旋磁场，特定运动形式驱动、搅拌或分散金属熔体及其第二相，以 达到控制金属凝固过程中的各种缺陷，改善金属凝固工艺的目的。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种通电线圈螺旋磁场装置，所述通电线圈 螺旋磁场装置包括：
[0007] 第一组线圈，包括六个第一绕组，所述六个第一绕组均匀等间隔环绕设置，对端的 两个第一绕组串联为一相线圈组成第一三相线圈，所述第一三相线圈的同名端连成星点， 所述第一三相线圈接通频率为第一频率的第一三相正交流电，所述第一绕组套在铁芯上； 所述第一三相线圈的心部形成旋转磁场；
[0008] 第二组线圈，相间水平环绕嵌在所述铁芯的芯齿槽内，并且与所述第一组线圈同 轴设置，包括第二绕组，纵向每六个第二绕组为一组，每间隔两个第二绕组的两个第二绕组 串联为一相线圈组成第二三相线圈，所述第二三相线圈的同名端连成星点，使所述第二三 相线圈接通频率为第二频率的第二三相正交流电；所述第二三相线圈的心部形成行波磁 场；
[0009] 所述旋转磁场与所述行波磁场同轴叠加形成螺旋磁场，金属熔体置于通电线圈螺 旋磁场装置的空腔内，所述通电线圈螺旋磁场装置以第一角速度旋转，并使旋转方向以第 一周期交替变化，驱动金属熔体形成三维周期性螺旋流动。
[0010] 因此，本实用新型通电线圈螺旋磁场装置能够有效减少凝固的各种缺陷，可用于 增加温度的均匀性，促进熔质的再分配过程，改善金属凝固工艺。适用于不同的金属熔体的 形状。
【附图说明】
[0011] 图1为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的示意图；
[0012] 图2为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的俯视图；
[0013] 图3是为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的螺旋磁场运动方向换向的基本原 理示意图；
[0014] 图4为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置对螺旋磁场所施加模式函数的波形示 意图；
[0015] 图5A为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的螺旋磁场体施加方向周期性变化的 驱动力时金属熔体周期性三维流动的示意图之一；
[0016] 图5B为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的螺旋磁场体施加方向周期性变化的 驱动力时金属熔体周期性三维流动的示意图之二；
[0017] 图6为数值模拟本实用新型通电线圈螺旋磁场装置改善Pb_10%Sn合金浓度偏析 的对比示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
[0019] 图1和图2为本实用新型通电线圈螺旋磁场装置的示意图和俯视图，如图所示，本 实用新型包括：第一组线圈1和第二组线圈2。
[0020] 第一组线圈1，包括六个第一绕组10,所述六个第一绕组10均匀等间隔环绕设置， 对端的两个第一绕组串联为一相线圈组成第一三相线圈，所述第一三相线圈的同名端连成 星点，所述第一三相线圈接通频率为第一频率的第一三相正交流电，所述第一绕组套在铁 芯上；所述第一三相线圈的心部形成旋转磁场。
[0021] 具体的，第一组线圈1和第二组线圈2在空间同轴叠加组装而成。第一组线圈1 垂直套在铁芯上，第一组线圈包括第一绕组A、B、C、D、E和F，其中绕组A、D串联为一相线 圈，B、E串联为一相线圈，C、F串联为一相线圈，三相线圈的同名端连成星点，使三相线圈接 通三相正交流电，三相正交流电的频率为fR，在第一三相线圈的心部形成旋转磁场
[0022] 第二组线圈2,相间水平环绕嵌在所述铁芯的芯齿槽内，并且与所述第一组线圈1 同轴设置，包括第二绕组20,纵向每六个第二绕组为一组，每间隔两个第二绕组的两个第二 绕组串联为一相线圈组成第二三相线圈，所述第二三相线圈的同名端连成星点，使所述第 二三相线圈接通频率为第二频率的第二三相正交流电；所述第二三相线圈的心部形成行波 磁场。
[0023] 具体的，第二组线圈2相间水平环绕嵌在铁芯的芯齿槽内，第二组线圈包括第二 绕组a、b、c、d、e和f，其中绕组a、d串联为一相线圈，b、e串联为一相线圈，c、f串联为一 相线圈，三相线圈的同名端连成星点，使三相线圈接通三相正交流电，三相正交流电的频率 为fT，在第二三相线圈的心部形成行波磁场，所述的旋转磁场与所述的行波磁场在空间同 轴叠加形成螺旋磁场。
[0024] 所述旋转磁场与所述行波磁场同轴叠加形成螺旋磁场，金属熔体置于通电线圈螺 旋磁场装置的空腔内，所述通电线圈螺旋磁场装置以角速度《旋转，并使旋转方向以第一 周期交替变化，驱动金属熔体形成三维周