Способ электромагнитного удержания электропроводных тел

Союз Советских Социалистических Республик,1970. Бюллетень,Й 2 крытий зобретеиий ипри Совете МСССР ДК 621.3 Опубликовано ата опубликования описания 21.Х.197 Авторыизобретения аявител ЕКТРОМАГНИТНОГО УДЕРЖАНЕКТРОПРОВОДНЫХ ТЕЛ СПОСОБ сооов является мав точке вывешиватзкпй к.п,д. в режи- ионного нагрева. 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 электр отермическим способом, особенно в тех случаях, когда нежелательно даже незначительное загрязнение обрабатываемого металла или сплава материалом тигля,Возхтожно 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 бссконтактногоэлектромагнитного вывешивания и удержания 5 электропроводных тел основаны на статической устойчивости электрохагнитных материалов, а также тел, эквивалентных (с учетом скин-эффекта) диамагнетикам, в минимуме потенциальной энергии поля. Основа таких 0 спосооов следутощая: персасивое электромагнитное поле некоторой частоты, создаваемое токами в индукторах, идуцирует в диамагнетике наведенные токи тои же частот. Между наведенными токами и токами в нндукто рах возникает взаимодействие, описываемоезаконом Био-Савара, Так как те и друпе токи имеют одну и ту же частоту изменения, го, усреднив их взаимодействие во времени, получают статическое поле, т. е. силы между то ками определяются только их пространственным расположением. Подбирая пространственное расположение и геометрию индукторов таким образом, чтобы диамагнетик находился в минимуме потенциальной энергии полл, по лучают устойчивое равновесие. Недостатком таких сплая напряженность поля ния, что обусловливает н 30 ме бесконтактного индук275260 20 Предмет изобретения Состаиитсль Е. М. Буряк Редактор Т. 3. Орловская Корректоры: А. Абрамова и Е. ЛасточкинаЗаказ 3014 18 Тираж 480 Г 1 одписиос1 ЛИИИ 1 ТИ Комитета по аслам изобретений п открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раугпская гесаб., д. 4/5 Типография, пр. Сапунова, 2 Целью изобретения является повышение к.п,д. в режиме индукционного нагрева в вывешенном состоянии, уменьшение величин токов, 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 быстроосциллгтругощий характер, то движение тела можно рассматривать г(ак сумму двух движений: медленного 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 движен;гя будет функцией только координат, что физически соответствует некоторой добавочной потенциальной энергии. В этом случае, подбирая амплитуды осциллирующих сил, можно получить устойчивое равновесие не в минимуме, а в максимуме собственно потенциальной энергии. Для реализации такого способа необходимоподобрать частоты и амплитуды двух удерживающих электромагнитных полей таким ооразом, чтобы электромагнитные силы, дейст вующие на тело, обеспечивали движение этого тела, описываемое уравнением типа уравнения Матье, причем в зоне устойчивости ре.щения.Настоящий способ можно осуществить, на пример, используя два одинаковых кольцевыхиндуктора диаметром 16,1 сяс, расположенных соосно на расстоянии около 0,7 диаметра один от другого при питании их токами одинаковой амплитуды с частотами порядка 400 кгсс, вы брав разность частот около 10 кгпв. В такойсхеме, в частности, осуществлялось бесконтактное вывешивание и плавление алюминия. Способ электромагнитного удержания электропроводных тел воздействием на тело элект ромагнитных полей двух разных частот, от,гссцасосиссссся тем, что, с целью повышения к.п.д. в режиме индукционного нагрева, частоты и амплитуды полей выбирают таким образом, чтооы электромагнитные силы, дейст 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 ре шения.