专利名称：熔炼炉用底装式电永磁搅拌器的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过机械旋转产生旋转磁场的搅拌器，特别是一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器。
背景技术：
在金属冶炼或熔化过程中，通常需要对液态金属进行充分搅拌，搅拌有机械方式、吹气方式、磁搅拌方式。磁搅拌方式因搅拌模式可控，且不与熔体直接接触等优点而已被越来越广泛应用。金属在冶炼过程中，通过搅拌可提高金属物的熔化效率。解善炉体内熔体之间温度的不均匀，克服了因温度的不均匀在熔炼过程中产生的氧化烧损。通过对金属液体的充分搅拌，能使金属液中的合金成分均匀，且使熔体内的杂质通过搅拌排出。现通常用炉底磁力搅拌器的磁场有电磁式和永磁式。现有的电磁搅拌器有两种， 一种是电磁搅拌器固定不动，励磁电流为低频交变电源提供而获得旋转或螺线磁场。这种搅拌器能耗大，配套设备昂贵且复杂，其推广受到局限，另一种是通过电磁铁旋转产生旋转磁场，结构简单，但相对耗能高。永磁搅拌器的主体是一组永磁体，通过带动永磁体的旋转形成一个交变的旋转磁场。永磁搅拌器由于要求产生强磁场而对磁铁的性能提出了高要求，由于价格、温度的影响，也使其应用范围受限。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术中存在的缺点和问题加以改进和创新，提供一种吸收了电磁式和永磁式电磁搅拌的优点，能耗小，磁性强，磁钢磁场损耗小，搅拌效率高，且由直流电源励磁，磁源由励磁绕组和磁钢共同提供的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器。本发明的技术方案是构造一种设置在熔炼炉炉底的电永磁搅拌器，包括行走小车，设置在行走小车上的旋转机构、升降机构，和设置在旋转机构上方并在旋转机构驱动下同步旋转的电永磁铁，其中
电永磁铁固定在旋转机构的托盘上，包括竖立或者水平设置在导磁轭铁上的磁芯，绕制在磁芯上的线圈，及设置在磁芯线圈构成的磁极之间增强磁场的辅助磁钢，且磁芯、线圈、磁极和辅助磁钢均设置在电永磁铁的壳体内，壳体的外壁上均匀的设置有散热筋；
所述的辅助磁钢的磁极，与磁芯和线圈构成的电磁铁的磁极为同极对应安装；
所述的磁芯和磁极由全部磁钢构成，或者由部分轭铁和部分磁钢构成，所述线圈产生的磁场方向与磁芯中磁钢的磁场方向一致。本发明的优点及有益效果
本发明电永磁铁的磁源由励磁线圈即磁芯线圈形成的电磁铁和永磁铁即磁钢共同提供，工作磁场更强；电永磁铁四周散热筋的设计可以在电永磁铁旋转的同时带走励磁线圈产生的大量热量；同时辅助磁钢的设置有效的阻止了磁芯间、磁极间、磁芯与磁极间的漏磁现象，增加了工作磁场的强度，从而使整个搅拌器效率更好，更节能，使用寿命更长。
图I是本发明整体结构示意图。图2是图I的右视图。图3是本发明磁芯立式电永磁铁两组线圈结构示意图。图4是图3的俯视图。图5是本发明磁芯立式电永磁铁一组线圈结构示意图。图6是图5俯视图。图7是本发明磁芯水平式电永磁铁结构示意图。 图8是图7俯视图。
具体实施例方式由图I至8可知，本发明设置在熔炼炉炉底，包括行走小车1，设置在行走小车I上的旋转机构4、升降机构11，和设置在旋转机构4上方并在旋转机构4驱动下同步旋转的电永磁铁5，其中
电永磁铁5固定在旋转机构4的托盘上，包括竖立或者水平设置在导磁轭铁53上的磁芯51，绕制在磁芯51上的线圈52，及设置在磁芯线圈构成的磁极56之间增强磁场的辅助磁钢54,且磁芯51、线圈52、磁极56和辅助磁钢54均设置在电永磁铁5的壳体58内，壳体58的外壁上均勻的设置有散热筋55,以保证电永磁铁5旋转时散热；
所述的辅助磁钢54的磁极，与磁芯51和线圈52构成的电磁铁的磁极为同极对应安装，辅助磁钢54的磁场方向是阻止磁芯间、磁极间、磁芯与磁极间的漏磁，以加强工作磁场强度；
所述的磁芯51和磁极56由全部磁钢构成，或者由部分轭铁和部分磁钢构成，所述线圈52产生的磁场方向与磁芯51中磁钢的磁场方向一致。本发明所述的行走小车I包括行走轮，通过电动机或者液压马达驱动行走轮移动的行走机构14，设置在行走小车I上正对电永磁铁5的冷却风机3和接线盒2。所述的旋转机构4包括固定在行走小车I上的电机，由电机驱动的减速机16，设置于减速机16上方的输出轴即空心支撑轴7，及与空心支撑轴7连接的旋转支撑6，电永磁铁5固定在旋转支撑6上方设置的托盘上并通过旋转机构4驱动正、反旋转，电永磁铁5的引出电缆通过空心支撑轴7连接至安装于空心支撑轴7上的集电滑环组件8。所述的升降机构11设置在行走小车I的两侧，包括控制电永磁铁5升降的电机、升降锁紧装置15和限位装置10。所述的电永磁铁5外还罩设有一罩体12，罩体12内设置有温度监控的热电偶9 ;电永磁铁5的下方设置有支撑装置13，支撑装置13与空心支撑轴7及旋转支撑6配合支持电永磁铁5正常高速旋转。所述的磁芯竖立设置的电永磁铁5包括竖立设置在圆形或者多边形导磁轭铁53上的一个或者至少二个磁芯51，绕制在磁芯51上的一组或者至少二组线圈52，和设置在磁芯51、线圈52形成的N和S磁极之间的辅助磁钢54，其中设置一个磁芯51和线圈52的电永磁铁5的外极设置一个或者至少二个凸出的磁极56。所述的磁芯水平设置的电永磁铁5包括水平设置在非磁性支架57上的磁芯51，绕制在磁芯51上的线圈52，和设置在磁芯51、线圈52形成的N和S磁极之间的辅助磁钢54，其中磁芯51的两端设置导磁轭铁53与其形成一个整体，非磁性支架57支撑在磁芯51和导磁轭铁53的下方,两端导磁轭铁53上放置有磁极56。本发明的设计及工作原理
本发明包括由行走小车、旋转机构、电永磁铁构成。行走小车上有升降机构和行走机构，升降机构配有升降锁紧装置，保证行走小车停止后将电永磁铁升到所要求的高度后能稳定立于地面，使电永磁铁旋转时整个装置平稳不乱摆动。支撑装置固定在行走小车上，通过旋转支撑来支持着电永磁铁正常高速旋转。空心支撑轴通过旋转机构与支撑装置、旋转支撑相配合，电永磁铁的引出电缆通过空心支撑轴与安装在空心支撑轴上的集电滑环组件相连。其行走小车被送到熔炉炉底后，升降机构的丝杆牢牢支撑于地面并锁紧，电永磁铁被升到里炉底合适的位置，电源通过集电滑环组件给电永磁铁供电，旋转机构带动电永磁铁旋转，电永磁铁的磁源由其线圈和磁钢共同提供。本发明的电永磁铁有两种结构形式，其第一种形式是在圆形或多边形导磁轭铁上安装有一组或多组励磁线圈，电永磁铁的磁极和励磁线圈的磁芯由全部的磁钢或部分导磁轭铁加部分磁钢构成，在磁钢的N. S极之间可配有用磁钢制作的增强磁场的辅助磁钢，辅 助磁钢可按图示全部或部分制作。在电永磁铁转动的四周可焊有散热筋，并保证其自转时作风叶散热用。其第二种形式是电永磁铁的磁芯水平设置，电永磁的线圈绕制在磁芯的四周在磁芯两端延伸出导磁轭铁，导磁轭铁和磁芯形成一个整体，在其整体下方用不导磁的锰钢或不锈钢做一个支架，以支撑电磁铁。在两端延伸的导磁轭铁上放置有电永磁铁的磁极，其磁极和磁芯全部由磁钢或部分导磁轭铁加部分磁钢构成，在磁钢的N. S极之间可配有用磁钢制作的增强磁场的辅助磁钢，辅助磁钢可按图示全部或部分制作。在电永磁铁转动的四周可焊有散热筋，并保证其自转时作风叶散热用。电永磁铁的线圈的通电方向应保证产生磁场的增强，即线圈产生磁场的方向应与磁芯中磁钢的方向一致；允许磁芯或磁极中出现全部是导磁材料的情况发生。本发明的旋转机构由变频电机驱动减速机，可正反转，无极调速，减速机的输出轴为空心轴。本发明的旋转支撑轴插入旋转机构的减速机的输出轴的内孔中，旋转支撑上有一托盘，把电永磁使用螺钉固定在托盘上，电动机通过减速机带动旋转支撑轴和电永磁铁一起转动，平稳运转，旋转支撑轴也是空心的。电永磁铁的引出电缆从空心支撑轴的下端引出，并接在安装在空心支撑轴的集电滑环组件上，最后与整流控制设备联接，引出电缆的正、负极有方向性。本发明的升降机构由旋转丝杆螺母及减速机组成，由一台电机驱动，同步运行。升降到传感器指定的位置后，带软垫的丝杆抱闸抱紧丝杆，变丝杆螺母的间隙连接为无间隙的锁紧连接，使电永磁铁在旋转时小车平稳无振动。本发明的所有机构都安装在行走小车上，行车小车由电动机减速机通过链轮、链条带动主动车轮转动，驱动小车前后移动。所有电缆，一端接在小车上，一端接在电缆卷筒上。卷筒随着小车前进、后退收放电缆。整流控制柜设备上的输出电缆与卷筒相连。操作者和整流控制设备可以远离冶炼炉，操作者安全舒适，整流控制设备也可以减少故障，延长寿命。本发明搅拌器也适用于静置保温炉或合金精炼炉。本发明的结构原理
如图1、2所示，本发明由行走小车I、旋转机构4和电永磁铁5构成。行走小车I上有升降机构11和行走机构14，升降机构11配有升降锁紧装置15，保证行走小车I在指定的位置停止并将电永磁铁5升到限位装置10控制的高度后，能稳定立于地面使电永磁铁5旋转时整个装置平稳不乱摆动。支撑装置13固定在行走小车I上，通过旋转支撑来支持着电永磁铁5正常高速旋转。空心支撑轴7通过旋转机构4与支撑装置13、旋转支撑6相配合，电永磁铁5的引出电缆通过空心支撑轴7与安装在空心支撑轴7上的集电滑环组件8相连。此外，为了保证电永磁铁5能正常工作，在行走小车I上还安装有冷却风机3，在罩体12内安有热电偶9，对罩体12内的温度进行监控和冷却。如图3、4所示，本发明电永磁铁立式两组线圈的结构，在一圆形或多边形导磁轭铁53上安装有两组励磁线圈52，电永磁铁励磁线圈52的磁芯51由磁钢构成，也可由部分导磁轭铁和部分磁钢构成，在磁钢的N. S极之间可配有用磁钢制作的增强磁场的辅助磁钢54。辅助磁钢54可按图示全部或部分制作。在电永磁铁转动的四周可焊有散热筋55，并保证其自转时作风叶散热用。如图5、6所示，本发明电永磁铁立式一组线圈的结构，在一圆形或多边形导磁轭铁53上安装有一组励磁线圈52,电永磁铁励磁线圈52的磁芯51由磁钢构成,也可由部分 导磁轭铁53和部分磁钢构成，其外极可由一个或多个凸出磁极56方式,磁极56由磁钢构成，也可由部分导磁轭铁和部分磁钢构成，在磁钢的N. S极之间可配有用磁钢制作的增强磁场的辅助磁钢54。辅助磁钢54可按图示全部或部分制作。在电永磁铁转动的四周可焊有散热筋55，并保证其自转时作风叶散热用。如图7、8所示，本发明电永磁铁水平式一组线圈的结构，电永磁铁的磁芯水平设置，电永磁的线圈52绕制在磁芯51的四周,在磁芯51两端延伸出导磁轭铁53,导磁轭铁53和磁芯51形成一个整体，在其整体下方用不导磁的锰钢或不锈钢做一个支架57，以支撑电磁铁。在两端延伸的导磁轭铁53上放置有电永磁铁的磁极56,其磁极56和磁芯51全部由磁钢或部分导磁轭铁加部分磁钢构成，在磁钢的N. S极之间可配有用磁钢制作的增强磁场的辅助磁钢54，辅助磁钢54可按图示全部或部分制作。在电永磁铁转动的四周可焊有散热筋55，并保证其自转时作风叶散热用。以上三种形式中电永磁铁的线圈的通电方向应保证产生磁场的增强，即线圈产生磁场的方向应与磁芯中磁钢的方向一致。允许磁芯或磁极中出现全部是导磁材料的情况发生。本发明所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
权利要求
1.一种熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，设置在熔炼炉炉底，其特征在于包括行走小车(1)，设置在行走小车(I)上的旋转机构(4)、升降机构(11)，和设置在旋转机构(4)上方并在旋转机构(4 )驱动下同步旋转的电永磁铁(5 )，其中 电永磁铁(5)固定在旋转机构(4)的托盘上，包括竖立或者水平设置在导磁轭铁(53)上的磁芯(51)，绕制在磁芯(51)上的线圈(52)，及设置在磁芯线圈构成的磁极(56)之间增强磁场的辅助磁钢(54)，且磁芯(51)、线圈(52)、磁极(56)和辅助磁钢(54)均设置在电永磁铁(5)的壳体(58)内，壳体(58)的外壁上均匀的设置有散热筋(55)； 所述的辅助磁钢(54)的磁极，与磁芯(51)和线圈(52)构成的电磁铁的磁极为同极对应安装； 所述的磁芯(51)和磁极(56)由全部磁钢构成，或者由部分轭铁和部分磁钢构成，所述线圈(52)产生的磁场方向与磁芯(51)中磁钢的磁场方向一致。
2.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的行走小车(I)包括行走轮，通过电动机或者液压马达驱动行走轮移动的行走机构(14)，设置在行走小车(I)上正对电永磁铁(5)的冷却风机(3)和接线盒(2)。
3.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的旋转机构(4)包括固定在行走小车(I)上的电机，由电机驱动的减速机(16)，设置于减速机(16)上的输出轴即空心支撑轴(7 )，及与空心支撑轴(7 )连接的旋转支撑(6 )，电永磁铁(5 )固定在旋转支撑(6)上方设置的托盘上并通过旋转机构(4)驱动正、反旋转，电永磁铁(5)的引出电缆通过空心支撑轴(7)连接至安装于空心支撑轴(7)上的集电滑环组件(8)。
4.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的升降机构(II)设置在行走小车(I)的两侧，包括控制电永磁铁(5)升降的电机、升降锁紧装置(15)和限位装置(10)。
5.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的电永磁铁(5)外还罩设有一罩体(12),罩体(12)内设置有温度监控的热电偶(9);电永磁铁(5)的下方设置有支撑装置(13)，支撑装置(13)与空心支撑轴(7 )及旋转支撑(6 )配合支持电永磁铁(5)正常高速旋转。
6.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的磁芯竖立设置的电永磁铁(5)包括竖立设置在圆形或者多边形导磁轭铁(53)上的一个或者至少二个磁芯(51)，绕制在磁芯(51)上的一组或者至少二组线圈(52)，和设置在磁芯(51)、线圈(52)形成的N和S磁极之间的辅助磁钢(54)，其中设置一个磁芯(51)和线圈(52)的电永磁铁(5)的外极设置一个或者至少二个凸出的磁极(56)。
7.根据权利要求I所述的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，其特征在于所述的磁芯水平设置的电永磁铁(5)包括水平设置在非磁性支架(57)上的磁芯(51)，绕制在磁芯(51)上的线圈(52 )，和设置在磁芯(51)、线圈(52 )形成的N和S磁极之间的辅助磁钢(54 )，其中磁芯(51)的两端设置导磁轭铁(53)与其形成一个整体，非磁性支架(57)支撑在磁芯(51)和导磁轭铁(53)的下方,两端导磁轭铁(53)上放置有磁极(56)。
全文摘要
本发明涉及一种直流电励磁的熔炼炉用底装式电永磁搅拌器，设置在熔炼炉炉底，包括行走小车、旋转机构、升降机构和电永磁铁，其中电永磁铁固定在旋转机构的托盘上，包括竖立或者水平设置在导磁轭铁上的磁芯，绕制在磁芯上的线圈，及设置在磁芯线圈构成的磁极之间增强磁场的辅助磁钢，且磁芯、线圈、磁极和辅助磁钢均设置在电永磁铁的壳体内，壳体的外壁上均匀的设置有散热筋；所述的辅助磁钢的磁极，与磁芯和线圈构成的电磁铁的磁极为同极对应安装；所述的磁芯和磁极由全部磁钢构成，或者由部分轭铁和部分磁钢构成，所述线圈产生的磁场方向与磁芯中磁钢的磁场方向一致。本发明搅拌器效率更好，更节能，使用寿命更长。
文档编号F27D27/00GK102809302SQ20121034000
公开日2012年12月5日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者梁志军, 胡志成, 郝国新, 黄烨华, 徐满霞 申请人:岳阳鸿升电磁科技有限公司