[实用新型]一种水冷式间隔绕组旋转磁场产生装置

说明书

技术领域

本实用新型提供一种水冷式间隔绕组旋转磁场产生装置，特别是一种用于材料表面激光熔覆涂层微观组织和性能优化的水冷式旋转磁场产生装置，属于表面改性装备技术领域。

背景技术

随着近年来激光熔覆表面改性技术在生物、航空、航天、机械、材料、冶金、矿山、核电等领域的进一步广泛应用，对激光熔覆改性涂层的微观组织结构、物化性能、力学性能、光电性能及生物医学性能等提出了越来越高的要求。但激光熔覆涂层普遍存在熔覆层组织不够均匀、易出现气孔和裂纹等缺陷。为了有效弥补激光熔覆的不足，充分发挥其优势，近年来研究人员提出外加磁场辅助激光焊接和激光熔覆的新思路。根据国内外现有的研究和报道，外加磁场的形式有纵向磁场、横向磁场等，但这些磁场都属于静态下的磁场，磁场分布局限在空间某一位置，并且磁力线的方向始终固定。通过试验研究证明，这些静态形式的磁场都能对激光焊接、激光熔覆过程中熔池内的金属流动和结晶产生一定的影响，从而影响熔池内金属的传质和传热过程，以致改善其工艺，提高改性层的质量。

虽然静态磁场可以对熔池内金属的传质和传热产生影响，但静态磁场在某一时刻只能对熔池内金属在特定的方向上影响传质和传热过程。因此，静态磁场对改善工艺依然存在较大的局限性。如果能研制出一种具有多方向影响熔池金属传质和传热的工艺，对进一步改善激光熔覆复合涂层的微观组织形态，提高激光熔覆涂层的表面综合性能将具有十分重要的意义，对激光熔覆过程施加旋转磁场即是一种有效的途径。目前，还没有改善激光熔覆工艺的旋转磁场产生装置的报道，特别是具有良好冷却效果的旋转磁场产生装置尚无报道。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种水冷式间隔绕组旋转磁场产生装置，为激光熔覆工艺提供旋转磁场，改善液态金属的流动和结晶特征，优化激光熔覆涂层的组织结构和涂层综合表面性能。

本实用新型的技术方案是：水冷式间隔绕组旋转磁场产生装置，包括沿圆周均匀分布的多对铁芯2和套固于其上的励磁绕组6、装于每对铁芯2上端的多对磁头1、铁芯固定底盘5、励磁绕组外保护罩3、励磁绕组内保护罩4、隔热板11、以及冷却输水管13，铁芯2下端固定在铁芯固定底盘5上，励磁绕组外保护罩3和内保护罩4分别固定在铁芯固定底盘5的内外圈上、并将励磁绕组6罩于其相互间形成的空腔中，隔热板11固定在励磁绕组内、外保护罩3和4的上表面；励磁绕组6包括绕组固定端板9及将其固定在铁芯上、下端的固定螺母7，由内至外沿周圈均匀固定在上、下绕组固定端板9上的多层线圈固定空心立柱12、以及绕制在每层线圈固定空心立柱12上的线圈，每层线圈之间保持一定间距；线圈固定空心立柱12与冷却输水管13连接（密封接口处），通过冷却输水管13向线圈固定空心立柱12通冷却水，对励磁绕组6进行冷却。

所述线圈固定空心立柱12的层数为2~8层，每层有4~12根空心立柱，每根空心立柱为直径3~5mm的金属立柱，每层线圈之间的间距为1~3mm，以保证每层线圈之间有一定的散热间隙。空心立柱12的层数、每层空心立柱的数量和每层线圈之间的间距，均根据实际需要在给定范围内确定，保证能够形成足够的磁场强度和散热即可。

所述磁头1、铁芯2和励磁绕组6的数量为2~6对，每对磁头1、铁芯2和励磁绕组6的间隔为30~90°。磁头1为条柱形结构（断面可为圆形、方形等），其与隔热板11间隔1~5mm的间隙，且每对磁头成直线对置装配。磁头1、铁芯2和励磁绕组6的数量根据实际需要，在给定范围内选择确定，保证能够形成足够的磁场强度即可。磁头1和铁芯2的材质可为纯铁、铁硅合金（如硅钢）、铁镍系合金、铁铝合金、非晶磁性材料、铁氧体等。

所述励磁绕组外保护罩3厚1～5mm，其上开有多个直径1～20mm的散热孔，可由厚度普通铜、钢、铁等金属薄板制成。保护罩3的厚度及其上散热孔的数量根据实际需要确定，保证对绕组的防护和正常散热即可。励磁绕组内保护罩4可采用隔热材料制成。

所述磁头1与铁芯2通过磁头铁芯连接固定螺栓10连接固定，线圈固定空心立柱12通过螺纹配合固定在励磁绕组固定端板9上，励磁绕组外保护罩3与铁芯固定底盘5通过耐高温绝缘胶连接固定，励磁绕组内保护罩4与铁芯固定底盘5通过耐高温绝缘胶连接密封固定，隔热板11与励磁绕组外保护罩3和励磁绕组内保护罩4通过耐高温绝缘胶固定连接并密封，圈固定空心立柱12与冷却输水管13在接口处通过普通焊接或管连接密封连接。

本实用新型通过对在同一圆周均匀间隔分布的多对励磁绕组进行顺序通、断电来实现磁场的旋转，每对励磁绕组的通断电时间间隔、周期以及励磁电流的大小均可单独进行调节。