專利名稱：電磁攪拌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電磁攪拌裝置的技術(shù)領(lǐng)域，比較詳細(xì)地說，本發(fā)明關(guān)系到一種二軸移 動磁場攪拌裝置，它不接觸液體金屬而可以強(qiáng)力并且均勻地?cái)嚢柙撘后w金屬。
背景技術(shù)：
二軸移動磁場攪拌裝置是一種電磁攪拌裝置，當(dāng)它將兩個(gè)磁場，即垂直方向的移動 磁場和旋轉(zhuǎn)方向的移動磁場重疊起來時(shí)，可以有效地將其兩個(gè)方向的磁束傳送到液體金 屬，促使該液體金屬產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和垂直方向的運(yùn)動。
做為以往的二軸移動磁場攪拌裝置，專利文獻(xiàn)l以及專利文獻(xiàn)2里所記載的技術(shù)是 眾所周知的。
這個(gè)技術(shù)如圖8所示，在圓筒形的容器11的外側(cè)面上，沿著垂直方向，設(shè)置上產(chǎn) 生垂直方向移動磁場用的線圈13，同時(shí)，在容器ll的外側(cè)面上設(shè)置上產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移 動磁場用的線圈12。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈12迫使被裝到容器11里的液體 金屬產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，而產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈13迫使前述液體金屬產(chǎn)生垂直 方向的運(yùn)動。
但是，專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2所記載的技術(shù)存在著一個(gè)問題，即發(fā)生磁束外漏的 問題，其結(jié)果是無法得到充分的攪拌力。
另一方面，做為防止磁束外漏以大幅度地提高攪拌力的技術(shù)，專利文獻(xiàn)3揭示了， 在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈和產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈之間，插入鐵芯的 技術(shù)，將專利文獻(xiàn)3的"第2圖"表示在圖9里。
該圖表示了在內(nèi)側(cè)設(shè)置有垂直方向移動磁場用的線圈111，在外側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)方 向移動磁場用的線圈113的例子。也就是說在液體金屬用的容器103和、沿著該容器 103的垂直方向而設(shè)置著的產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈111和、在產(chǎn)生垂直方向移 動磁場用的線圈111的外周沿著圓周方向而設(shè)置上的產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈 113和、往產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈113的中間插入鐵芯，而且還具備有延伸到 產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈111的內(nèi)側(cè)面的具有梳子的齒的樣子的鐵芯109。茲將專利文獻(xiàn)3的"第3圖"所表示的圖用本專利的圖10給予表示。該圖表示了 在外側(cè)設(shè)置有產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈111，在內(nèi)側(cè)設(shè)置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向用的線 圈113的例子。
雖然專利文獻(xiàn)3里所揭示的技術(shù)與沒有設(shè)置鐵芯的技術(shù)相比，磁束的外漏比較少。
但是， 一旦從針對容器內(nèi)的液體金屬的攪拌力的角度來看，與設(shè)置有鐵芯的情況做比較， 它并沒有達(dá)到飛躍的進(jìn)步。
日本專利文獻(xiàn)1:特開2003-220323號公報(bào)。 日本專利文獻(xiàn)2:特開2007-144501號公報(bào)。 日本專利文獻(xiàn)3:特開昭54-163729號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題
與以往的裝置相比，本發(fā)明以提供可以發(fā)揮出更杰出的攪拌力的二軸移動磁場攪拌 裝置為目的。
解決問題的手段
本發(fā)明的液體金屬用電磁攪拌裝置的特征是具有在液體金屬用容器的外周沿著垂 直方向設(shè)置有產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈、以及在該產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線 圈的外側(cè)設(shè)置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈、以及將延伸到該產(chǎn)生垂直方向移動磁 場用的線圈的內(nèi)側(cè)的具有梳子的齒樣構(gòu)造；將由具有磁氣各向同性的磁性材料所做成的 鐵芯插入到產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈和產(chǎn)生該旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈的中 間。
技術(shù)效果
茲將本發(fā)明的作用、效果和發(fā)明本發(fā)明的過程中所得到的知識和見識一起做個(gè)說明。
本發(fā)明的發(fā)明人就為了防止磁束外漏，即使是往線圈中間插入了鐵芯，也不一定能 得到杰出的攪拌力這一現(xiàn)象的理由進(jìn)行了深入的探討和研究。 其結(jié)果是得到了以下的知識和見識。
在圖9，內(nèi)側(cè)設(shè)置有垂直方向移動磁場用的鐵芯109，外側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)方向移動磁 場用的鐵芯108。鐵芯108和109是用板做成的層壓體而構(gòu)成的。因而，垂直方向移動磁場用的鐵芯109是以圓周方向?yàn)閷訅悍较颉⒃O(shè)置旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的鐵芯108是以 垂直方向?yàn)閷訅悍较蚨O(shè)置的。也就是說，為了確確實(shí)實(shí)地將外漏的磁束封閉住，讓鐵 芯108和109持有了磁氣各方異性。
可是，因?yàn)殍F芯108和109具有各方異性，所以，由垂直方向移動磁場的作用而引 起渦動電流流到外側(cè)的鐵芯108，由旋轉(zhuǎn)方向移動磁場的作用而引起渦動電流流到內(nèi)側(cè) 鐵芯109，從而發(fā)生磁束損失。
圖10是表示、在外側(cè)設(shè)置有垂直方向移動磁場用的鐵芯，在內(nèi)側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)方向 移動磁場的鐵芯的例子。與圖9相同，由渦動電流的流動而產(chǎn)生磁束損失的結(jié)果是一樣 的。
也就是說，發(fā)明人得到的見識是在二軸移動磁場這一技術(shù)上，受到他軸的影響， 在鐵芯會引起渦動電流的發(fā)生，這就是攪拌力受到極限限制的主要原因。
由此知道，二軸移動磁場的情況下，防止來自他軸移動磁場的影響也是很重要的。 基于這一見識，發(fā)明人嘗試使用磁氣各方同性的材料來做鐵芯，其結(jié)果是可以得到很強(qiáng) 的攪拌力。
還有，關(guān)于圖10，做為上述理由以外的因素，因?yàn)楫a(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線 圈被設(shè)置在遠(yuǎn)離液體金屬的位置上，幾乎發(fā)揮不出垂直方向的攪拌能力，成了攪拌力小 的原因。而在本發(fā)明產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈是被設(shè)置在內(nèi)側(cè)的。
還有，在圖9和圖IO所發(fā)生的渦動電流的損失，不單局限于引起攪拌力的低下， 而且還會帶來鐵芯溫度的上升，特別是，在攪拌高溫的液體金屬時(shí)，必須對鐵芯進(jìn)行冷 卻處理。針對這一情況，在本申請的發(fā)明里，因?yàn)椴淮嬖谟砂l(fā)生渦動電流而引起的溫度 上升，所以冷卻處理并不是非做不可的。還有，即使是用磁氣各方同性材料來做成鐵芯 的情況下，也可以防止磁束往電磁攪拌裝置的外部泄漏。
(發(fā)明的效果)本發(fā)明為了對應(yīng)二軸移動磁場攪拌的2個(gè)磁束的朝向，使用沒有各 方異性的無方向性(也就是說各方同性的)的鐵芯材料來做鐵芯。這樣，與以前的技 術(shù)相比，可以在抑制渦動電流損失的狀態(tài)下，進(jìn)行非常強(qiáng)有力的二軸移動磁界攪拌。
抑制住渦動電流損失的結(jié)果是可以減低鐵芯的發(fā)熱。還有，這樣的設(shè)計(jì)還可以將鐵 芯內(nèi)側(cè)的端面和液體金屬之間的距離(間隙)縮小，可以讓垂直方向電磁力充分發(fā)揮作 用。
其結(jié)果是可以給予融體以更加強(qiáng)大的攪拌力。


具有鐵芯的二軸移動磁場攪拌裝置的構(gòu)成例子 因?yàn)槭强梢詫?yīng)垂直方向移 動磁場和旋轉(zhuǎn)方向移動磁場的二個(gè)方向的磁束的鐵芯，所以沒有由渦動電流而引起的損失。在二軸移動磁場攪拌裝置里的垂直方向移動磁場的磁力線圖(有鐵芯)。有鐵 芯的情況下的磁力線圖的 一個(gè)例子。在二軸移動磁場攪拌裝置里的垂直方向移動磁場的磁力線圖(無鐵芯)。沒有 鐵芯的情況下的磁力線圖的一個(gè)例子。在二軸移動磁場攪拌裝置里的垂直方向移動磁場的磁束密度(有鐵芯)。有鐵 芯的情況下的磁束密度的一個(gè)例子。在二軸移動磁場攪拌裝置里的垂直方向移動磁場的磁束密度(無鐵芯)。沒有 鐵芯的情況下的磁束密度的一個(gè)例子。在二軸移動磁場攪拌裝置里的旋轉(zhuǎn)方向移動磁場的磁力線圖(有鐵芯)。有鐵芯 的情況下的磁力縮圖的一個(gè)例子。由鐵芯內(nèi)側(cè)端面和液體金屬之間的距離(間隙)的大小而產(chǎn)生的電磁力的不同 的示意圖。以前的二軸移動磁場攪拌裝置的斜視圖。以前的二軸移動磁場攪拌裝置，(a)是其豎斷面圖，(b)是其橫斷面圖。 [圖10]以前的二軸移動磁場攪拌裝置，(a)是其豎斷面圖，(b)是其橫斷面圖。 符號的說明
1、 產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈。
2、 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈。
3、 垂直以及旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的鐵芯。
4、 旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的磁軛。
5、 容器。
11、 容器。
12、 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈。
13、 產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈。 S、液體金屬。
108、旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的鐵芯。109、垂直方向移動磁場用的鐵芯。 111、產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈。 113、產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈。
具體實(shí)施例方式
在本發(fā)明里，不取決于電流方向，上述鐵芯的比電阻在O. lQ'm以上是較理想的。 以未滿O. 1Q，m為分界線，由流過鐵芯的渦動電流而引起的損失急劇地增大了。因 此，0. 1Q'm以上是較理想的。0. 1-1000Q'm是較理想的。
還有，做為材料，鐵素體、絕緣涂層處理過的壓粉磁心材料、非結(jié)晶鐵類物質(zhì)等也可以 使用。
鐵素體是磁氣各方同性材料。做為可以用于做鐵芯的軟磁性材料來說，可以列舉 Ni-Zn類、Mn-Zn類、Cu-Zu類等為例。還有，鐵素體以外，做為磁氣各方同性軟磁性 材料，還可以列舉無方向性的硅鋼(Fe-Si合金)、鎳鐵導(dǎo)磁合金(Fe-Ni合金)、鋁硅 鐵粉(Fe-Si-Al合金)、波明德高導(dǎo)磁合金(Fe-Co合金)、非結(jié)晶金屬、其他的物質(zhì)(如 將金屬粉末燒固起來的物質(zhì))等等。
就本發(fā)明而言，較為理想的是將復(fù)數(shù)個(gè)前述鐵芯按放射線狀排列在同一個(gè)同心圓 上，在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈外側(cè)用磁軛將其進(jìn)行連接，將旋轉(zhuǎn)方向移動磁束 封閉在里面。
由此，可以更好地防止磁束的外漏，從而，可以更進(jìn)一步地獲得強(qiáng)大的攪拌能力。
就本發(fā)明來說，將前述鐵芯的內(nèi)側(cè)的端面和液體金屬用容器之間的距離保持在容器 內(nèi)徑的30%之內(nèi)是較為理想的。
在專利文獻(xiàn)3里所記載的技術(shù)，由于渦動電流的產(chǎn)生而會招致鐵芯的溫度上升。為 了防止溫度的過度上升，將鐵芯往高溫的容器靠近之事(程度)是有其極限的。也就是 說，在圖9和圖IO所表示的裝置存在著阻害將鐵芯靠近容器的妨礙因素。因此，在圖 9和圖10里，恰如其圖所示，它保持有近約容器內(nèi)徑的100%的間隙。
然而，在本發(fā)明里，由渦動電流而產(chǎn)生的發(fā)熱得到了控制，因此，可以讓鐵芯接近 到容器的最近的距離。
與無間隙的情況相比，把鐵芯與容器的距離設(shè)在液體金屬用容器內(nèi)徑的30%以內(nèi)的 情況下，其電磁力變成40%左右。也就是說，將電磁力的大約40%以上有效地作用到容 器里?；谶@一理由可以認(rèn)為30%以內(nèi)是較為理想的。如果將高溫的金屬融體靠近線圈和鐵芯的話，就會給線圈和鐵芯的溫度帶來影響。 因?yàn)榫€圈和鐵芯的耐熱溫度是有上限的，所以，必須按不超過該耐熱溫度的上限而進(jìn)行 熱設(shè)計(jì)。
比如說，或者是進(jìn)行線圈和鐵芯的強(qiáng)制冷卻(氣冷、水冷)，或者是在金屬融體和 線圈及鐵芯之間設(shè)置上斷熱結(jié)構(gòu)。
比如說，也可以在離高溫的金屬融體很近的位置，讓超傳導(dǎo)線圈(因?yàn)橛靡后w氦冷 卻，所以呈極低溫)開動運(yùn)轉(zhuǎn)。使用這樣子的斷熱裝置的話，是可以將金屬融體和線圈 /鐵芯接近到相當(dāng)近的程度。
基于以上事由，端面和容器間的距離是沒有下限的。
在本發(fā)明里，前述鐵芯的材料特性是使用不具有方向性的磁性材料。做為相關(guān)材料 來說，鐵素體、絕緣涂層過壓粉磁心材料是可以很適合地被使用的。
還有，做為鐵素體，從比電阻低這一點(diǎn)來看，錳鋅鐵素體或者鎳鋅鐵素體是較理想的。
在本發(fā)明里，將前述產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈和前述產(chǎn)生垂直方向移動磁場 用的線圈設(shè)計(jì)為可以對其各自進(jìn)行單獨(dú)控制的式樣是比較理想的。
通過實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行單獨(dú)控制，針對前述液體金屬，可以對旋轉(zhuǎn)方向運(yùn)動和垂直方向 的運(yùn)動單獨(dú)地進(jìn)行控制和分別給予印加，自由地設(shè)定前述液體金屬的攪拌的程度。還有，
對旋轉(zhuǎn)方向和垂直方向的兩方向的電磁力同時(shí)給予印加的話，不會損壞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，會將 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動重疊到垂直方向的運(yùn)動上去。如果可以任意地控制旋轉(zhuǎn)方向的電磁力和前述垂 直方向電磁力的比率的話，通過控制其比率也可以對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和垂直方向運(yùn)動的比例進(jìn) 行控制。還有，在前述容器的垂直方向的，從直線攪拌到旋轉(zhuǎn)攪拌，可以將攪拌方式自 由地做變化調(diào)節(jié)。更進(jìn)一步地說，通過這樣子的單獨(dú)控制，在前述液體金屬的、前述容 器內(nèi)的外周部及中央部，可以簡易地讓其產(chǎn)生下降流及上升流，可以把前述液體金屬的 液面維持在平坦?fàn)顟B(tài)。
以金屬精煉程序做為例子。比如說，在金屬精煉程序里，以(1)反應(yīng)速度的上升 和、(2)溫度和成分的均等化、(3)介在物凝聚的促進(jìn)等為目的，可以使用各種各樣的
攪拌?；旧现v，攪拌強(qiáng)度越強(qiáng)越好，越強(qiáng)越合適于達(dá)成上述目的。
從另一方面講，強(qiáng)力攪拌的話，很必然地，液面的波蕩就會變大。在金屬精煉程序 里，將礦渣和粉漂浮到液面上的情況是很多的。還有，即使是不使用礦渣和粉末的情況 下也會在液面出現(xiàn)有金屬氧化物。 一旦液面產(chǎn)生波蕩，這些異物(介在物)就會被巻入液體里面，給制品的品質(zhì)帶來壞的影響。也就是說，雖然想要加強(qiáng)攪拌力，但是，做為 液面來說，它要求必須將其維持在平坦而且平靜的狀態(tài)里。
實(shí)際上，為了解決這一對矛盾，采取一邊對液體施加攪拌， 一邊在液面近旁施加上 電磁制動以降低液體的速度等各種各樣的竅門和方法被人們采用。而二軸移動磁場攪拌 的最大特征是將液面保持在平坦而穩(wěn)靜的狀態(tài)下，可以對液體內(nèi)部印加予強(qiáng)有力的攪 拌。
實(shí)施例1
茲本著圖1和圖2對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
本發(fā)明的裝置是由下述結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的具有在容器5的外周、沿著垂直的方向設(shè)置 有產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1和、在產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1的外側(cè)設(shè) 置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2;具有延伸到產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1 的內(nèi)側(cè)面為止的梳子的齒狀部3a;將用磁氣各方同性材料做成的鐵芯3插入到產(chǎn)生垂
直方向移動磁場用的線圈1和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2的中間。
以下，對本實(shí)施例做更詳細(xì)的說明。
比如說，容器5可以是使用內(nèi)經(jīng)為55mm，高為150mm的金屬容器。比如說，產(chǎn)生旋 轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2可以是使用矩形的線圈零件。比如說，產(chǎn)生垂直方向移動磁 場用的線圈1可以是使用圓形的線圈零件。
比如說，可以往產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2里從三相交流電源經(jīng)過變壓器給 予通上電流；往產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈3里，經(jīng)過頻率可變的變換器，給予通 上任意頻率的三相交流電電流。
還有，就產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2以及產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1 的數(shù)量，沒有受特別的限定，而是可以根據(jù)放入到容器5里給予攪拌的液體金屬的種類 及量、還有攪拌的形式以及攪拌的強(qiáng)度等的需要而給予任意設(shè)定。在圖1所顯示的例子 里，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2和產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1的數(shù)量各為 6個(gè)。
還有，沒有將線圈的數(shù)量限制在6個(gè)的必要。但是，使用三相交流電作為電源的情 況下，線圈的數(shù)量為3的倍數(shù)。
產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈是以面對面的一對二個(gè)的線圈來產(chǎn)生貫通磁場的， 因而，3X2 = 6個(gè)是較理想的。3個(gè)的情況下，磁場是不貫通的，因而會出現(xiàn)攪拌力的低下。如果是12個(gè)的話，實(shí)際組裝時(shí)有可能會出現(xiàn)空間位置不夠的情況。因此，6個(gè) 是最合適的。
同樣地，關(guān)于產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈也可以是由3個(gè)、6個(gè)、12個(gè)、18 個(gè)、24個(gè)來構(gòu)成。只是，用3個(gè)來做的話，攪拌力太弱了， 18個(gè)以上則變得浪費(fèi)，整 個(gè)裝置會變得很大。因此說，6個(gè)是最合適的，其次12是較理想的。
從另一方面來說，在本例，與產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈以及產(chǎn)生垂直方向移 動磁場用的線圈的個(gè)數(shù)相對應(yīng)，在豎斷面上設(shè)置了 7個(gè)的梳子的齒狀物3a。該齒狀物 3a延伸到容器5的內(nèi)側(cè)面，其先端部分延伸到產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1的內(nèi) 側(cè)面為止。在圖l所示的例子里，與內(nèi)側(cè)面比還更進(jìn)一步地向容器5—側(cè)延伸， 一直延 伸到容器5外壁的最近的位置為止。
鐵芯3是按圓周方向以相同的間隔設(shè)置了 6個(gè)，各個(gè)鐵芯被分別插入到產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方 向移動磁場用的線圈2的中間。還有，用磁軛4將6個(gè)鐵芯聯(lián)結(jié)在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁 場用的線圈外側(cè)。還有，作為鐵芯以及磁軛4，不論哪一個(gè)，為了不被由二軸移動磁場 攪拌裝置所產(chǎn)生的磁束而造成飽和狀態(tài)，將其設(shè)計(jì)得擁有足夠大的斷面是較理想的。 (實(shí)驗(yàn)l)
以下，具體地設(shè)定好如下數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。 鐵芯
材料的性質(zhì)Ni Zn鐵素體 比電阻3Q*m
容器
材料的性質(zhì)不銹鋼(SUS304)
內(nèi)徑140面
厚度8mm
液體金屬的液體高度690mra
間隙21mra (間隙和容器內(nèi)徑的比約為13%)
電流條件
垂直方向移動磁場 相間電壓400V
線電流30A
旋轉(zhuǎn)方向移動磁場相間電壓315V 線電流30A 用上述條件測定了磁力線和磁束密度。
將在與本例相關(guān)的裝置里的垂直方向移動磁場的磁力線圖表示在圖2，垂直方向移
動磁場的磁束密度表示在圖4，旋轉(zhuǎn)方向移動磁場的磁力線圖表示在圖6?！幢容^例1〉
在本例里，做了與實(shí)施例l相同的，但不使用鐵芯的同樣的試驗(yàn)。除了不使用鐵芯
以外，其他條件都與實(shí)施例1相同。將實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表示在圖3和圖5里。
圖4是有使用鐵芯的情況下，圖5是沒有使用鐵芯的情況下的磁力線圖?？梢钥吹?br> 出來，由鐵芯的影響，磁束分布密度有很大的不同。
圖6表示了有使用鐵芯的情況下，圖7表示了沒有使用鐵芯的情況下的磁束密度狀
況。使用同樣的電源的情況下，由于鐵芯的有無，其磁束密度差了2倍。
因?yàn)閿嚢璧碾姶帕κ前创攀芏鹊钠椒蕉l(fā)生效果的，所以就結(jié)果而言，攪拌力約
提高了4倍。
圖8是有鐵芯情況下的旋轉(zhuǎn)方向移動磁場的磁力線圖。從圖中可以知道，與垂直方 向同樣，因?yàn)橛辛髓F芯，磁束到達(dá)到了中間部分的液體金屬為止。
實(shí)施例2
在本例里，按下述方法，對鐵芯內(nèi)側(cè)的端面(也就是說，梳子的齒狀構(gòu)造部的端面) 和液體金屬之間的距離(間隙)(圖2里用L表示的部分)及其和攪拌力之間的關(guān)系進(jìn) 行了調(diào)查研究。
在液體金屬的表面(r=D/2，這里的D是指容器內(nèi)徑)，由垂直方向移動磁場而產(chǎn)
尸l
生的垂直方向的電磁力，z""/2 —般來說，可以用以下的公式給予表示(社團(tuán)法人日 本鐵鋼協(xié)會材料電磁處理研究組編材料電磁處理，東北大學(xué)出版會，(1999)。)。
尸:1,2 一 2夂&"/2乂
在這里，"是液體金屬的導(dǎo)電率(S/m) , o是印加電流的角頻率(rad/s)， K是 垂直方向移動磁場的波數(shù)(1/m)，
盡u
是在液體金屬表面的磁束的半徑方向成分(T)。通過實(shí)驗(yàn)性地用磁強(qiáng)計(jì)來測定，可以對《L雄進(jìn)行評價(jià)。這個(gè)電磁力是驅(qū)動液體 金屬的力量，是與攪拌力直接相關(guān)的參數(shù)。
將把容器內(nèi)徑D做了變化后的電磁力的計(jì)算結(jié)果表示在圖7里。 圖7表示了使用同一個(gè)的產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈，但改變了容器內(nèi)徑時(shí)的，
作用于液體金屬表面的垂直方向的電磁力的大小。橫軸是間隙與容器內(nèi)徑的比(L/D)，
縱軸是在沒有間隙的情況下做了規(guī)格化的垂直方向電磁力。
從圖7里可以看得出來，間隙和容器內(nèi)徑的比(L/D)越大，垂直方向的電磁力就
變得越小。
把L/D漸漸地縮小，以30%為界線，電磁力急劇地開始上升。也就是說，在L/D =30%上存在有臨界點(diǎn)。因此，把L/D設(shè)在3(W以下是較理想的。
于是，在本發(fā)明，為了將由產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈所發(fā)生出來的磁束高效率 地引導(dǎo)到液體金屬里，把鐵芯的形狀設(shè)計(jì)成將鐵芯內(nèi)側(cè)的端面延長到比產(chǎn)生垂直方向 移動磁場用的線圈還要內(nèi)側(cè)的式樣(參看圖1)。通過盡可能地縮小鐵芯內(nèi)側(cè)的端面和 液體金屬間的距離(間隙)，從而把效率很好的攪拌化為可能。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
本發(fā)明主要是應(yīng)用于金屬制造領(lǐng)域方面。因?yàn)榭梢越o液體金屬帶來比以往更加強(qiáng)有 力的攪拌，所以是很適合于用來做成分濃度和溫度的均等化、以及液體金屬中的介在物 粒子的凝聚以及肥大化等等。
以上，按照發(fā)明的實(shí)施形態(tài)對本發(fā)明做了說明，但是，本發(fā)明的內(nèi)容不受上述內(nèi)容 的限制，只要不超越脫離出本發(fā)明的范疇，所有的變形或變更都是可以的。
權(quán)利要求
1、一種電磁攪拌裝置，其特征在于具有在容器的外周，沿著垂直方向設(shè)置有產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈和在該產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈的外側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈；具有延伸到該產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈的內(nèi)部或者其內(nèi)側(cè)為止梳子的齒狀構(gòu)造；具有用磁氣方向同性的磁性材料做成的鐵芯。
2、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于不取決于電流方向，前述鐵芯的比電 阻在0. 1Q *m以上。
3、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于將復(fù)數(shù)個(gè)前述鐵芯按放射狀排列在同一個(gè)同心圓上，在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈的外側(cè)用磁軛給予連接，把旋轉(zhuǎn)方向移 動磁場的磁束封閉住。
4、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于前述鐵芯的內(nèi)側(cè)的端面和容器之間的 距離設(shè)計(jì)成在該容器內(nèi)徑的30%以內(nèi)。
5、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于前述磁性材料是鐵素體或者是經(jīng)過絕 緣涂層的壓粉磁心材料。
6、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于前述鐵素體是錳鋅鐵素體或者是鎳鋅 鐵素體。
7、 如權(quán)利要求l所述的電磁攪拌裝置，其特征在于前述產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈 和前述產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈是可以分別單獨(dú)地對印加電流進(jìn)行設(shè)定或者是控制 的。
8、 如權(quán)利要求7所述的電磁攪拌裝置，其特征在于可以隨意地控制前述旋轉(zhuǎn)方向電磁力 和前述垂直方向電磁力的比率。
全文摘要
以提供、可以供給比以往的要更加杰出的攪拌力的電磁攪拌裝置為目的。裝置是由下述結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的具有在容器5的外周、沿著垂直的方向設(shè)置有產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1和在產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1的外側(cè)設(shè)置有產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2；具有延伸到產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1的內(nèi)側(cè)面為止的梳子的齒狀部3a；將用磁氣各方同性材料做成的鐵芯3插入到產(chǎn)生垂直方向移動磁場用的線圈1和產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)方向移動磁場用的線圈2的中間。
文檔編號F27D27/00GK101594928SQ200780041938
公開日2009年12月2日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者上野和之, 安齊浩一, 嶋崎真一, 板村正行, 谷口尚司 申請人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu);東北技術(shù)使者株式會社;納米鑄造株式會社