一种永磁体式高温液态金属电磁泵的制作方法

本发明涉及一种高温液态金属电磁泵，特别涉及一种体积小，寿命长的高温液态金属电磁泵，可广泛用于高温液态金属循环等领域。

背景技术：

近年来，液态铅铋合金在加速器驱动的次临界系统(ADS)的研究中得到了广泛的应用，其中，铅铋合金由于其具有高的原子序数而作为加速器驱动的次临界系统的散裂靶，同时，由于铅铋合金具有良好的热工水力特性又作为ADS一回路的冷却剂。液态铅铋高温回路是对液态铅铋的流动、传热特性等研究的平台，这些回路要求一个能够驱动铅铋合金流动的压头，但是由于高温液态铅铋合金具有密度高、易氧化、工作温度高等特性，传统的机械泵不适用于高温铅铋合金。而现有的液态金属电磁泵由于结构复杂，辅助系统较多、价格昂贵等特点，不适用于小流量的铅铋实验回路中。

中国专利申请号为201320416851.5公开了一种用于液态金属驱动的电磁泵，该发明利用磁约束核聚变装置自身的磁场来产生驱动压头，电磁泵自身未布置磁性部件，虽然降低了电磁泵的尺寸，但是使用范围很小，只适用于自身具有强磁场的环境中。

中国专利申请号为200910117180.0公开了一种高压液态金属电磁泵，该发明包括电磁铁芯、电磁铁芯之间的液态金属流道和电磁铁芯上的电磁线圈，此类电磁泵本身结构复杂，且还需要复杂的供电系统和冷却系统，造价高，不适用于小型实验平台。

中国专利申请号为201520799394.1公开了一种新型液态金属电磁泵，该发明由永磁体，液态金属管道和电源及电极单元组成。此种电磁泵在高温液态铅铋回路中存在较大的问题。首先，液态金属管道呈蛇形结构布置，此种布置会大大增加管道对流体的局部阻力，使泵产生的压头很大一部分损失在蛇形管道上，效率较低；其次，永磁体置于流道之间，且流道与永磁体之间无隔热处理，对于高温液态铅铋合金，会有大量的热量辐射至永磁体上，而永磁体的耐温是有限的，当永磁体温度过高时会退磁，所以此种电磁泵不适用于高温液态铅铋合金回路。

技术实现要素：

本发明的目的就是克服上述现有技术的缺点，提供了一种永磁体式高温液态金属电磁泵，能够对高温液态铅铋合金进行驱动。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种永磁体式高温液态金属电磁泵，包括C型导磁体3，设置在C型导磁体3内的第一磁钢1和第二磁钢2，以使第一磁钢1的S极通过C型导磁体3与第二磁钢2的N极相连接，间隙设置在第一磁钢1和第二磁钢2间的矩形流道4，矩形流道4两个长边分别与第一电极5和第二电极6进行焊接，矩形流道4的两个短边分别与第一接头7和第二接头8进行焊接；第一电极5和第二电极6分别与程控直流电源9的正负极连接，由程控直流电源对其进行控制。。

所述第一磁钢1和第二磁钢2采用耐高温的钐钴材料，第一磁钢1的S极通过C型导磁体与第二磁钢2的N极连接，两块磁钢之间的间隙内形成磁感应强度不小于6000高斯的磁场。

所述矩形流道4放置于两块磁钢之间，矩形流道与磁钢之间有一定的间隙，用来放置绝缘绝热材料，减小高温流道内传导到磁钢上的热量，避免磁钢温度过高而退磁。

所述矩形流道4的两个长边分别与第一电极5和第二电极6焊接，第一电极5和第二电极6采用铜电极，以减小大电流在铜电极上产生的热量，避免温度过高烧坏设备。铜电极采用三角形结构，进而均匀分配矩形流道4上的电流。

所述第一接头7和第二接头8采用与其连接的圆管具有相同直径的不锈钢管逐渐压扁，极大地降低矩形流道4和圆形流道之间的流动阻力。

所述第一电极5与第二电极6上的电流由程控直流电源9进行控制，进而精准的控制电磁泵的驱动压头。

在打开程控直流电源9时，电流流经矩形流道4，电流方向与磁感线方向和液态金属流动方向垂直，矩形流道4内的液态金属在电流和磁场的作用下受到一个驱动力，从而达到驱动液态金属的目的。通过调节程控直流电源9的电流可以很容易的调节电磁泵的驱动压头。

考虑到铅铋合金的腐蚀性，矩形流道、第一接头7和第二接头8及管道都采用316L不锈钢进行加工。电磁泵工作时，由于铅铋合金的熔点较高，为了防止其在流道内凝固，可通过程控直流电源9对矩形流道4进行加热，使矩形流道4的温度达到铅铋合金的熔点温度以上。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为矩形流道及第一电极、第二电极、第一接头、第二接头示意图。

图3为磁钢及导磁体示意图。

其中，1为第一磁钢；2为第二磁钢；3为C型导磁体，4为矩形流道；5为第一电极；6为第二电极；7为第一接头；8为第二接头；9为程控直流电源。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明是一种永磁体式高温液态金属电磁泵，包括第一磁钢1；第二磁钢2；C型导磁体3，矩形流道4；第一电极5；第二电极6；第一接头7；第二接头8；程控直流电源9。第一磁钢1的S极通过C型导磁体3与第二磁钢2的N极相连接，两块磁钢之间形成磁感应强度不小于6000高斯的近似均匀磁场；矩形流道4放置于两块磁钢之间，矩形流道与两块磁钢之间留出一定的间隙，用来放置绝缘绝热材料，减小流道内传导至磁钢上的热量，防止磁钢由于温度过高而退磁，第一磁钢1和第二磁钢2均采用耐温为350℃的钐钴材料；矩形流道4的两个长边分别与第一电极5和第二电极6进行焊接，焊接方式为银焊，以减小电阻，第一电极5和第二电极6材料为铜，以减小大电流在电极上产生的热量；矩形流道4的两个短边分别与第一接头7和第二接头8进行焊接，第一接头7和第二接头8采用与圆管相同直径的不锈钢管逐渐压扁，以最大限度地降低矩形流道4和圆形流道之间的局部阻力；第一电极5和第二电极6分别与程控直流电源9的正负极连接，通过调节程控直流电源的电流来精准的控制电磁泵的驱动压头。矩形流道4及第一接头7和第二接头8均采用耐腐蚀的316L不锈钢进行加工。