電磁泵

由于直接利用的是三相電源固有的相位差，因而合成磁場基本無脈動磁場分量，均是產(chǎn)生前進力的合成磁場，與電磁炮原理完全相同,因而效率高，可達70%以上，由三相異步感應(yīng)式電泵構(gòu)成的波峰焊機除具有感應(yīng)式電磁泵具有的所有優(yōu)點外，如聲頻微擾振動波疊加，增強焊接能力和爬孔能力，無任何轉(zhuǎn)動部件、無磨損、免維護、結(jié)構(gòu)簡單等，還具有波峰高而有力、可獲得超高波峰40mm和寬波峰300～400mm寬度。

電磁泵沒有機械運動件，結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，運轉(zhuǎn)可靠，不需要軸密封，因此在化工、印刷行業(yè)中用于輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等，用于核動力裝置中輸送作為載熱體的液態(tài)金屬（鈉或鉀、鈉鉀合金），也用于鑄造生產(chǎn)中輸送熔融的有色金屬。流量可達13000米/時，壓力達1.7兆帕，溫度達1200℃。

電磁泵按電源形式可分為交流泵和直流泵。

按液態(tài)金屬中電流饋給的方式可分為傳導(dǎo)式（電導(dǎo)式）電磁泵和感應(yīng)式電磁泵。電導(dǎo)式電磁泵用直流（圖1）或交流電（圖2）。它有一根非磁性難熔金屬制的管（見圖），管周圍是磁鐵，磁力線與管垂直。當通入與管和磁力線均垂直的電流時，根據(jù)左手定則，產(chǎn)生機械力把導(dǎo)電流體壓送出管。電導(dǎo)式一般為小型泵，用于低壓和小流量。傳導(dǎo)式電磁泵中，電流由外部電源經(jīng)泵溝兩側(cè)的電極直接傳導(dǎo)給液態(tài)金屬。感應(yīng)泵中，感應(yīng)式使用多相交流電。電流則由交變磁場感應(yīng)產(chǎn)生。最新式的感應(yīng)式電磁泵是直線感應(yīng)泵，裝有布置成扁平的、直線狀的定子繞組，感應(yīng)力呈軸向，尺寸較大，大流量泵均屬這種類型。

按結(jié)構(gòu)不同可分為平面、螺旋泵和圓柱泵等。在感應(yīng)泵中，液態(tài)金屬的電流由交變磁場（單相或三相）感應(yīng)產(chǎn)生。圖3是感應(yīng)式平面泵的示意圖，圖6是其原理圖。三相感應(yīng)式電磁泵的工作原理和普通感應(yīng)電機相似。位于平面或圓柱形鐵芯中的三相繞組(其中的電流見圖6曲線1)產(chǎn)生行波磁場（圖6曲線2是行波磁場的磁感應(yīng)強度曲線）或旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場在液態(tài)金屬中感應(yīng)出電流（圖6曲線3）。感應(yīng)電流與磁場相互作用產(chǎn)生磁場力，從而在泵的進出口處產(chǎn)生推動液態(tài)金屬運動的壓力差。對直流電磁泵，上述壓差△p可寫成：

式中σ為被輸送的液態(tài)金屬的電導(dǎo)率；Q為體積流量：a為通道半高度；b為通道半寬度；L為通道有效長度；B為磁感應(yīng)強度。對感應(yīng)電磁泵，壓差可寫成：

式中B_m為磁感應(yīng)強度幅值；v_a為行波磁場速度；v_a =2tf，t為磁極極距，f為電源頻率；u為流速；S=稱為滑差。

上述壓差公式是就最簡單模型導(dǎo)出的，如計及其他實際因素的影響（通常使壓差變小），要引進相應(yīng)的修正系數(shù)。這些實際因素對直流泵主要是電樞反應(yīng)（通過液態(tài)金屬的電流所感生的磁場引起的合成磁場分布不均勻），電流漫流（電流在磁場作用區(qū)兩側(cè)分流引起的電流分布不均勻），磁極邊緣的氣隙漏磁等；對感應(yīng)泵則主要是橫向端部效應(yīng)（液態(tài)金屬中感生電流在有限寬度通道內(nèi)部分或全部地構(gòu)成回路所引起）和縱向端部效應(yīng)（鐵芯有限長度導(dǎo)致磁路開路所引起）等。

利用磁場和導(dǎo)電流體中電流的相互作用，使流體受電磁力作用而產(chǎn)生壓力梯度，從而推動流體運動的一種裝置。實用中大多用于泵送液態(tài)金屬，所以又稱液態(tài)金屬電磁泵。電磁泵按電源形式可分為交流泵和直流泵；按液態(tài)金屬中電流饋給的方式可分為傳導(dǎo)式電磁泵和感應(yīng)式電磁泵；按結(jié)構(gòu)不同可分為平面泵和圓柱泵等。傳導(dǎo)式泵中，電流由外部電源經(jīng)泵溝兩側(cè)的電極直接傳導(dǎo)給液態(tài)金屬；感應(yīng)泵中，電流則由交變磁場感應(yīng)產(chǎn)生。電磁泵沒有轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，運轉(zhuǎn)可靠，因此在化工、印刷行業(yè)中用于輸送一些有毒的重金屬，如汞、鉛等；在原子能動力工業(yè)中用于輸送化學(xué)性質(zhì)特別活潑的金屬，如鈉、鉀、鈉鉀合金；在鑄造企業(yè)中可以用來做鋁、鎂等活潑金屬的定量泵，但現(xiàn)在主要為軍工等大型企業(yè)使用。電磁泵的缺點是效率較低，

電磁泵的缺點是效率較低，在冶煉、鑄造工業(yè)中尚未普遍采用。

電磁泵類似普通電磁閥,它以交流電為工作動力,電流通過電磁繞組形成交變固定磁場,與可運動的泵體形成交互作用,帶動泵體振動,推動液體輸出。

電磁泵沒有轉(zhuǎn)動部件，結(jié)構(gòu)緊湊，運轉(zhuǎn)可靠，密封性好，特別適用于輸送一些有毒的重金屬（如汞、鉛等）和化學(xué)性質(zhì)活潑的金屬（如鉀，鈉、鉀鈉合金等）。在一些核能反應(yīng)堆特別是快中子堆中都使用電磁泵。在一些化工廠中，用電磁泵輸送汞，有利于安全生產(chǎn)。在冶煉和鑄造工業(yè)中，用電磁泵和電磁流槽可提高產(chǎn)品質(zhì)量，但由于效率低，應(yīng)用還不普遍。在聚變反應(yīng)堆中，需要使用強磁場作用下的大流量電磁泵，其工作條件與目前使用的

小流量電磁泵有很大差別。隨著受控?zé)岷朔磻?yīng)研究工作的進展，還需要對電磁泵開展相應(yīng)的研究工作。

丘金著，嚴陸光譯：（液態(tài)金屬電磁泵），科學(xué)出版社，北京，1964;

中國科學(xué)院力學(xué)研究所、上海電器科學(xué)研究所電磁泵小組編：《液態(tài)金屬電磁泵》，科學(xué)出版社，北京，1979。

電磁泵傳導(dǎo)式電磁泵原理

傳導(dǎo)式電磁泵原理是：在磁場中的導(dǎo)體，通過電流，則導(dǎo)體將受到磁場的推力，三者方向相互垂直，推力的大小為F=I×B×L。

傳導(dǎo)電磁泵沒有任何轉(zhuǎn)動部件，解決了機械泵磨損問題，形成免維護焊機。但由于與液態(tài)金屬接觸的大電流電極向液態(tài)金屬傳導(dǎo)電流的過程中，因氧化渣在電極上的附著和遮蔽，造成波峰不穩(wěn)，甚至大起大落，不能穩(wěn)定的生產(chǎn)，國內(nèi)進口瑞士這種機型近50臺基本都已停用。

電磁泵感應(yīng)電磁泵原理

它采用的原理是利用單相C型開口電磁鐵，由于內(nèi)外環(huán)的磁程差而產(chǎn)生內(nèi)外環(huán)磁場的相位差，進而形成前進磁場分量，即由超前相位指向滯后相位的前進磁場分量。在前進磁場分量中的液態(tài)金屬釬料切割磁力線，因此受到一個向前的感應(yīng)力，達到泵送液態(tài)金屬釬料的目的。

由于利用的是磁程差產(chǎn)生相位差，形成前進磁場分量，其前進磁場分量非常有限，大部分為不產(chǎn)生前進推力的脈動磁場，要制造出如圖的寬波峰（300mm～400mm波峰寬度）和超高波峰（40mm高度）非常困難。

電磁泵三相異步感應(yīng)泵原理

這是我國在波峰焊機上獲得的又一專利技術(shù)，它不僅解決了傳導(dǎo)式電磁泵的傳導(dǎo)式電磁泵的傳導(dǎo)電流電極由于氧化渣遮蔽造成的波峰不穩(wěn)問題，無任何轉(zhuǎn)動部件，無電流變換器，免維護、無磨損，而且效率高，可獲得高而有力的波峰及寬波峰。

三相異步感應(yīng)式電泵的原理是利用三相電源相互差120°相位差，在空間分布，構(gòu)成各自磁場，其合成磁場，是一個前進磁場中切割磁力線，感應(yīng)電流，形成前進的電磁力。

三相感應(yīng)電磁泵的工作原理與異步電動機相似，結(jié)構(gòu)主要包括定子鐵心和繞組。繞組通電后產(chǎn)生一個行波磁場與泵溝內(nèi)的液態(tài)金屬作用產(chǎn)生感生電流，泵溝中的液態(tài)金屬即成為載流導(dǎo)體，它與行波磁場作用產(chǎn)生電磁力驅(qū)動金屬溶液定向流動

《電磁泵鑄造技術(shù)及應(yīng)用》介紹電磁泵鑄造技術(shù)，共分7章：鑄造技術(shù)發(fā)展；直流電磁泵；直流電磁泵關(guān)鍵部件設(shè)計及實驗；直流電磁泵在定量澆注中的應(yīng)用；直流雙聯(lián)電磁泵關(guān)鍵技術(shù)；直流電磁泵在低壓鑄造中的應(yīng)用；直流電磁泵中耐火材料。《電磁泵鑄造技術(shù)及應(yīng)用》可作為鑄造領(lǐng)域科研人員和工程技術(shù)人員的參考資料，也可作為材料加工工程專業(yè)研究生教材。

第1章 鑄造技術(shù)發(fā)展.

1.1 鋁合金鑄造技術(shù)研究進展

1.1.1 壓力鑄造

1.1.2 低壓鑄造

1.1.3 差壓鑄造

1.1.4 真空吸鑄

1.1.5 懸壓鑄造

1.2 電磁泵鑄造

1.3 電磁泵在鑄造中的應(yīng)用

參考文獻

第2章 直流電磁泵

2.1 直流電磁泵簡介

2.2 直流電磁泵的電樞反應(yīng)和消除方法

2.3 直流電磁泵的端部損失及減少損失的方法

2.4 磁場分布的邊緣效應(yīng)

2.5 直流電磁泵的等值電路

2.6 直流電磁泵的參數(shù)選擇和設(shè)計步驟

2.7 直流電磁泵的計算步驟

2.8 重量選擇的準則

參考文獻

第3章 直流電磁泵關(guān)鍵部件設(shè)計及實驗

3.1 直流電磁泵的基本工作原理

3.2 直流電磁泵的效率及其影響因素

3.3 直流電磁鐵磁隙磁感應(yīng)強度計算方法

3.3.1 分體式開口電磁鐵結(jié)構(gòu)

3.3.2 實驗方法

3.3.3 實驗結(jié)果

3.3.4 結(jié)果分析與數(shù)據(jù)處理

3.3.5 計算氣隙中磁感應(yīng)強度的數(shù)學(xué)模型建立

3.4 直流電磁泵用磁鐵聚磁效應(yīng)

3.4.1 原理分析

3.4.2 實驗方法

3.4.3 實驗結(jié)果與分析

3.5 聚磁頭磁感應(yīng)強度的數(shù)學(xué)模型建立

3.5.1 數(shù)學(xué)模型的建立

3.5.2 數(shù)學(xué)模型的驗證

3.6 直流電磁泵電極材料與結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.6.1 直流電磁泵用電極簡介

3.6.2 直流電磁泵用電極性能要求

3.6.3 直流電磁泵用電極結(jié)構(gòu)及分類

3.7 直流電磁泵電極實驗

3.7.1 一體式電極實驗

3.7.2 自體式電極實驗

3.7.3 組合式電極實驗

3.7.4 實驗結(jié)果分析

3.8 直流電磁泵泵體流槽結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.8.1 模擬實驗裝置

3.8.2 實驗方法及實驗器材

3.8.3 實驗結(jié)果與分析

參考文獻

第4章 直流電磁泵在定量澆注中的應(yīng)用

4.1 電磁泵定量澆注系統(tǒng)組成

4.2 定量電磁泵加熱部分設(shè)計

4.2.1 電熱元件材料具有的性能

4.2.2 常用電熱元件材料及其性能

4.2.3 電熱元件的表面負荷率

4.2.4 電熱元件的計算方法

4.2.5 定量電磁泵輸液管加熱爐絲計算實例

4.3 定量電磁泵電磁鐵設(shè)計

4.3.1 定量電磁泵勵磁電源設(shè)計

4.3.2 定量電磁泵磁場強度測定

4.4 定量電磁泵用保溫爐

4.4.1 定量電磁泵保溫爐的特性

4.4.2 定量電磁泵保溫爐體積與內(nèi)腔高度的關(guān)系..

4,5定量電磁泵工藝參數(shù)測定

4.5.1 泵高與電流關(guān)系的測定及數(shù)學(xué)模型的建立

4.5.2 流量與電流關(guān)系的測定及數(shù)學(xué)模型建立

4.5.3 電磁泵流量的理論計算

4.6 電磁泵定量澆注控制技術(shù)

4.6.1 電磁泵定量澆注控制系統(tǒng)組成

4.6.2 電磁泵定量澆注控制工作原理

4.6.3 電磁泵定量澆注控制程序數(shù)學(xué)模型的建立

4.6.4 電磁泵定量澆注控制程序設(shè)計

4.7 電磁泵定量澆注系統(tǒng)澆注鋁合金鑄件

4.7.1 澆注背盤鋁合金鑄件

4.7.2 澆注蝸殼鋁合金鑄件

4.7.3 澆注負重輪鋁合金鑄件

4.7.4 實驗結(jié)果分析

參考文獻

第5章 直流雙聯(lián)電磁泵關(guān)鍵技術(shù)

5.1 直流雙聯(lián)電磁泵的提出

5.2 直流雙聯(lián)電磁鐵結(jié)構(gòu)及實驗

5.2.1 雙聯(lián)電磁鐵極性分布對氣隙中磁感應(yīng)強度的影響

5.2.2 數(shù)據(jù)分析

5.3 模擬雙聯(lián)電磁泵實驗

5.3.1 單電磁泵與雙聯(lián)電磁泵泵高的對比

5.3.2 雙聯(lián)電磁泵流量實驗

5.4 雙聯(lián)電磁泵初步結(jié)構(gòu)

參考文獻

第6章 直流電磁泵在低壓鑄造呻的應(yīng)用

6.1 雙聯(lián)電磁泵低壓鑄造系統(tǒng)的組成

6.2 雙聯(lián)電磁泵電磁鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計

6.3 雙聯(lián)電磁泵電磁鐵磁場強度測定

6.4 雙聯(lián)電磁泵工藝參數(shù)測定

6.5 雙聯(lián)電磁泵泵高及效率

6.6 大型復(fù)雜箱體鋁鑄件電磁泵低壓鑄造工藝

6.6.1 大型復(fù)雜箱體鋁鑄件特點及鑄造工藝分析

6.6.2 熔化工藝的確定

6.6.4 除氣精煉工藝的確定

6.6.5 均衡凝固的鑄型工藝設(shè)計

6.6.6 箱體鑄件的造型制芯

6.6.7 電磁泵低壓鑄造箱體鋁鑄件澆注工藝的制訂

6.7 用計算機CASTsoft軟件模擬充型及凝固過程

6.7.1 三維實體鑄件圖

6.7.2 前處理

6.7.3 模擬計算

6.7.4 均衡凝固工藝設(shè)計

6.7.5 澆注系統(tǒng)設(shè)計

6.7.6 冷鐵布置

6.7.7 芯子布置

6.8 箱體鋁鑄件力學(xué)性能檢測

參考文獻

第7章 直流電磁泵中耐火材料

7.1 鋁合金直流電磁泵對耐火材料的要求

7.2 黏土結(jié)合碳化硅制品的生產(chǎn)方法

7.3 黏土結(jié)合碳化硅制品的結(jié)構(gòu)特征

7.4 鋁工業(yè)用耐火材料的一般損壞機理

7.4.1 鋁熔體與耐火材料的反應(yīng)

7.4.2 鋁熔液滲透的影響

7.5 提高耐火材料制品抗侵蝕性能的方法

7.5.1 釉漿涂層對耐火材料抗侵蝕性的影響

7.5.2 黏土結(jié)合碳化硅用釉的配方

7.5.3 釉制備工藝過程

7.5.4 性能測試

7.6 黏土結(jié)合碳化硅抗鋁液侵蝕性檢測

7.6.1 施釉前后氣孔的改變

7.6.2 黏土結(jié)合碳化硅侵蝕結(jié)果與分析

參考文獻

附錄直流電磁泵控制程序

……

液態(tài)金屬電磁泵是一種輸送導(dǎo)電流體的裝置，它具有密封、可靠、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，在化工、冶金、原子能動力、空間技術(shù)等方面都有一定應(yīng)用．本書總結(jié)了國內(nèi)這方面的研制成果和經(jīng)驗．書中重點介紹了傳導(dǎo)式電磁泵和感應(yīng)式電磁泵的工作原理、測試技術(shù)和工藝材料．可供從事液態(tài)金屬電磁泵的科技人員參考．