Індукційний апарат для збудження електромагнітних полів

Реферат: Винахід належить до галузі електротехніки і може бути застосований в пристроях, де використовується енергія електромагнітних полів до обробки матеріалів, в т. ч. для передпосадкової обробки насіння сільськогосподарських культур для стимулювання росту, підвищення урожайності та покращення якості продукції, омагнічування розчинів та води для підживлення і обробки рослин. Об'єкт дослідження індукційний апарат для збудження електромагнітних полів. Поставлена задача вирішується тим, що індукційний апарат для збудження електромагнітних полів містить індукторну систему з вихровим магнітним полем, робочу камеру з немагнітного матеріалу, феромагнітні робочі тіла, які розміщені в активній зоні і взаємодіють з вихровим полем індукторної системи, робоча камера усередині поза активною зоною має щонайменше одну перегородку з наскрізними отворами, в центрі якої консольно закріплений, як мінімум один, пружний елемент, на вільному кінці якого жорстко змонтовані робочі тіла, при цьому подовжні осі робочих тіл зорієнтовані переважно перпендикулярно до подовжньої осі робочої камери, всередині феромагнітного кільця між стрижнями різних вихрових зон розміщені, як мінімум одна, концентричні котушки, що живляться від постійного та/або змінного струму, а стрижні наступних вихрових зон розміщені в проміжках між стрижнями попередніх вихрових зон. Таким чином, в запропонованому багатофункціональному апараті для збудження електромагнітних полів, в порівнянні з прототипом, значно розширені функціональні можливості за рахунок можливої обробки матеріалу як вихровим магнітним полем, так і постійним, пульсуючим або змінним магнітним полем, або комплексною їх взаємодією. Крім того, підвищені енергетичні показники за рахунок взаємного розміщення стрижнів різних вихрових UA 106568 C2 (12) UA 106568 C2 зон, збільшена відстань між стрижнями фаз, на відміну між їх співвісним розміщенням, так як зменшені при цьому негативні дії потоків розсіювання. UA 106568 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до галузі електротехніки і може бути застосований в пристроях, де використовується енергія електромагнітних полів до обробки матеріалів, в т. ч. для передпосадкової обробки насіння сільськогосподарських культур для стимулювання росту, підвищення урожайності та покращення якості продукції, омагнічування розчинів та води для підживлення і обробки рослин. Відомий індукційний апарат (Патент № 87747, МПК Н02К 44/00, B01F 5/06, опубл. 10.08.2009, Бюл. № 15), що має індуктор магнітного поля, виконаний у вигляді, як мінімум одного, феромагнітного кільця, до якого з двох сторін примикають шихтовані з електротехнічної сталі стрижні з зосередженими котушками, що направлені по радіусу до центру апарата, які належать різним вихровим зонам, і робочу камеру, виконану з немагнітного матеріалу. В даному апараті за рахунок просторового розміщення стрижнів і кільця і живлення котушок від mфазного (в даному випадку трифазного) джерела напруги в робочій камері виникає вихрове магнітне поле. Недоліком аналога є те, що в даному апараті на заданій площі вихрового магнітного поля можлива обробка лише вихровим магнітним полем, в той час, як для деяких матеріалів необхідна обробка і постійним, пульсуючим або змінним магнітним полем, а також комплексна взаємодія усіх цих полів. Це значно зменшує функціональні можливості індукційного апарата. Крім того, розміщення стрижнів з котушками різних вихрових зон послідовно в одному ряду по довжині робочої камери призводить до підвищеного розсіювання магнітних потоків, що зменшує енергетичні показники. Найбільш близьким технічним рішенням до запропонованого винаходу за функціональним призначенням і технічною суттю є індукційний апарат магнітних полів (Патент № 85465, МПК Н02К 44/00, опубл. 26.01.2009, Бюл. № 2), що має індуктор магнітного поля, виконаний у вигляді, як мінімум одного, феромагнітного кільця, до якого з двох сторін примикають шихтовані з електротехнічної сталі стрижні з зосередженими котушками, що направлені по радіусу до центру апарата, які належать різним вихровим зонам, і робочу камеру, виконану з немагнітного матеріалу. У даному індукційному апараті кількість вихрових зон залежить від кількості фазних зон обмотки, і кратна трьом, але така конструкція забезпечує наявність лише вихрових магнітних полів, що не завжди задовольняє технологічним процесам обробки матеріалів з необхідністю дії інших видів полів. Крім того, охоплення загальною котушкою однієї із фаз всіх послідовно розміщених стрижнів ряду, призводить до підвищеного розсіювання магнітних потоків апарата в цілому, так як відстань між сусідніми стрижнями апарата залишається постійною при зміні чергування фаз. В основу винаходу поставлена задача розширення функціональних можливостей і підвищення енергетичних показників індукційного апарата. Поставлена задача вирішується тим, що в індукційному апараті для збудження електромагнітних полів, що має індуктор магнітного поля, виконаний у вигляді, як мінімум одного, феромагнітного кільця, до якого з двох сторін примикають шихтовані з електротехнічної сталі стрижні з зосередженими котушками, що направлені по радіусу до центру апарата, які належать різним вихровим зонам, і робочу камеру, виконану з немагнітного матеріалу, всередині феромагнітного кільця між стрижнями різних вихрових зон розміщені, як мінімум одна, концентричні котушки, що живляться від постійного та/або змінного струму, а стрижні наступних вихрових зон розміщені в проміжках між стрижнями попередніх вихрових зон. У порівнянні з прототипом запропонований індукційний апарат для збудження електромагнітних полів відрізняється наявністю таких ознак: - між стрижнями різних вихрових зон розміщені котушки; - котушки виконані концентричними; - кількість котушок, як мінімум, одна; - котушки розміщені всередині феромагнітного кільця; - котушки живляться від: постійного струму, змінного струму, постійного і змінного струму; - стрижні наступних вихрових зон знаходяться в проміжках між стрижнями попередніх вихрових зон. Всі вищезгадані ознаки окремо і в сукупності забезпечують досягнення поставленої задачі. Суть винаходу пояснюється кресленнями. На Фіг. 1 показано загальний вид індукційного апарата, на Фіг. 2 - поперечний переріз по А-А Фіг. 1 з двовихровою активною зоною; на Фіг. 3 поперечний переріз по А-А1 Фіг. 1 з тривихровою активною зоною; на Фіг. 4 - зображення чергування фаз по довжині робочої камери і напрям обертання вихрів з двовихровою активною зоною, на Фіг. 5 - теж з тривихровою активною зоною. 1 UA 106568 C2 5 10 15 20 25 30 35 Індукційний апарат для збудження електромагнітних полів має індуктор 7, виконаний у вигляді кільця 2, до якого примикають стрижні 3. Кільце 2 виконане з феромагнітного матеріалу, а саме із рулонної електротехнічної сталі. Кількість кілець 2, як мінімум, одне. Стрижні 3 нашихтовані з листової електротехнічної сталі, мають зосереджені котушки 4, і направлені по радіусу до центру апарата. Стрижні 3 примикають до кільця 2 з різних сторін, при цьому стрижні 3, що прилягають до однієї з сторін, належать одній вихровій зоні, з другої сторони - другій вихровій зоні. Так на Фіг. 2 зображено індукційний апарат з двовихровою зоною, на Фіг. 3 - з тривихровою зоною. Кількість стрижнів 3, як і котушок 4, в вихровій зоні залежить від кількості фаз джерела живлення, схеми з'єднання котушок і величини фазної зони (120° - по три стрижні і котушок, 60° - по шість стрижнів і котушок). Стрижні 3 наступної вихрової зони розміщені в проміжках між стрижнями попередньої вихрової зони. В центральній частині апарата змонтована робоча камера 5, в якій проходить обробка речовин та матеріалів магнітним полем. Робоча камера виготовлена з немагнітного матеріалу, що має низьку електропровідність, або діелектрика. Це може бути немагнітна нержавіюча сталь, титан, ряд пластмас і т. п. Всередині феромагнітного кільця 2 між стрижнями 3 різних вихрових зон розміщені концентричні котушки 6. Кількість котушок 6 залежить від кількості додаткових полів (крім вихрового), необхідних для обробки матеріалу. Живляться котушки 6 від постійного та/або змінного струму. При цьому феромагнітне кільце 2, а також стрижні 3 різних вихрових зон, що примикають до даного феромагнітного кільця 2, виконують роль магнітопроводу для магнітного потоку котушок 6. Робота індукційного апарата виконується наступним чином. При підключенні котушок 4 до багатофазного джерела живлення в зонах розміщення стрижнів 3 і робочій камері 5 виникають вихрові магнітні поля, напрям яких залежить від порядку чергування фаз. Так на Фіг. 4 показано чергування фаз і напрями обертання вихрів для апарата з двовихровою активною зоною, на Фіг. 5 - теж з тривихровою активною зоною. Ці вихрові поля взаємодіють з матеріалом, що знаходиться в робочій камері 5. При підключенні котушок 6 до джерела живлення постійного та/або змінного струму в зоні розміщення стрижнів 3 сусідніх вихрових зон (так як вони виконують роль магнітопроводів) і робочій камері 5 виникає постійне та/або змінне магнітне поле, що діє на матеріал, який підлягає магнітній обробці. Таким чином, в запропонованому багатофункціональному апараті для збудження електромагнітних полів, в порівнянні з прототипом, значно розширені функціональні можливості за рахунок можливої обробки матеріалу як вихровим магнітним полем, так і постійним, пульсуючим або змінним магнітним полем, або комплексною їх взаємодією. Крім того, підвищені енергетичні показники за рахунок взаємного розміщення стрижнів різних вихрових зон збільшена відстань між стрижнями фаз, на відміну між їх співвісним розміщенням, так як зменшені при цьому негативні дії потоків розсіювання. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 Індукційний апарат для збудження електромагнітних полів, що має індуктор магнітного поля, виконаний у вигляді, як мінімум одного, феромагнітного кільця, до якого з двох сторін примикають шихтовані з електротехнічної сталі стрижні з зосередженими котушками, що направлені по радіусу до центру апарата, які належать різним вихровим зонам, і робочу камеру, виконану з немагнітного матеріалу, який відрізняється тим, що всередині феромагнітного кільця між стрижнями різних вихрових зон розміщені, як мінімум одна, концентричні котушки, що живляться від постійного та/або змінного струму, а стрижні наступних вихрових зон розміщені в проміжках між стрижнями попередніх вихрових зон. 2 UA 106568 C2 3 UA 106568 C2 Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4