一种控制和驱散工业生产中有害等离子体的运动磁场发生装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种控制和驱散工业生产中的有害等离子体的运动磁场发生装置。该装置含有多组排列的磁极和绕组，绕组分别连接多相位交流电，通过多相位交流电的变化产生与等离子体发生持续相对运动的磁场，这种相对运动包括旋转运动、直线运动和两种运动的组合，等离子体在运动磁场作用下旋转起来或直线运动达到控制和驱散等离子体的目的。本实用新型专利技术应用于激光焊接领域时可避免保护气体吹除的缺点，在进行激光深溶焊接时，旋转磁场可使溶池中的液态金属旋转起来，挤向四周而加大激光束的工作深度，本实用新型专利技术还可用于驱散电力系统断路器中的等离子体（电弧）和气体激光器中的等离子体。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种控制和驱散等离子体的技术，具体涉及对工业生产中的 有害等离子体进行控制和消除的装置，最常见的有害等离子体发生在激光焊接中， 在电力系统的断路器(也称开关)中，有时也发生在激光发生器中。
技术介绍
在用高功率激光进行焊接时，在工件表面上会形成等离子体，这个等离于体 将影响焊接的正常进行。对于激光焊接中的等离子体目前采用的主要方法是川保 护气体吹除等离子体，然而这种方法的缺点是保护气体比较昂贵，且由于保护气 体与工件的相互作用，使焊接的质量难以控制，且只能有效地抑制粉红色的等离 子体而不能完全抑制天蓝色的等离子体。其它方法如激光脉冲和激光摆动以及真 空激光焊接法由于工艺复杂而缺乏实用性。另_ 、种有害的等离子体发生在电力系统的断路器中，当断路器进行开断或关 合动作时，开关触头间将因热击穿和电击穿产生等离子体(也称电弧)，必须迅速 熄灭这种电弧，否则将使开关触头烧毁，使开断或关合无法实现，而造成电力系 统的重大故障和设备损坏。经过多年的技术发展，目前灭弧技术主要采用真空断路器和SF6 (六氟化硫)断路器。但是，真空断路器在使用中由于灭弧室漏气， 真空度不足而故障率较高，且在较高电压(36/40.5KV)等级容量增大有困难，限 制操作过电压难度增大。SF6断路器目前虽得到广泛发展，但其液压机构工作可靠 性差，也使SF6断路器故障率较高。此外，SF6断路器一个致命问题是尽管SF6气体相比起来对温室效应影响 最小，但它已被列为温室效应气体。在环保要求日益严格的形势下，很可能有一 天像在冰箱中禁止使用含氟工质一样SF6被禁止使用，因此寻求一种灭弧效率可 靠而又免除上述问题的灭弧技术成为必要。在气体激光器内，当激光强度超过工作气体的阈值，使工作气体击穿而产生 等离子体而限制气体激光器的运转。目前，除了加强腔体的冷却外，在可得到的 文献中尚未发现有解决此问题的其它方法。以上所述有害等离子体，均需寻求一个更为简便和有效的方式进行控制和消除
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够简便并有效控制和驱散这些有害等离子 体的装置，具体为一种运动磁场的发生装置。本技术提供的运动磁场发生装置，含有多组排列的磁极、绕组，绕组分 别连接多相位交流电。其中，所述磁极和绕组分别对称按相位顺序循环排列在一固定圆环上，磁极 指向圆环中心区域，每组磁极上的绕组分别依次接入多相电源，每组磁极的磁场 方向均为异相相对。具体地，所述磁极和绕组为三组共六个磁极，每组磁极上的 绕组分别依次接入三相电源。或者，所述磁极分两排，N-S相对,成直线排列并连接在截面为矩形的磁路上，绕组 以直线电动机静子的方式绕在磁极上，最少应有1-5个接A， B， C相电源的绕组 按相位顺序循环排列(A， B， C, A， B, C ， A， B， C, A， B， C， ...1-5个)。以上所述运动磁场发生装置中，所用交流电的电相位数为三相，周率为50Hz， 电压为220 V或380 V。本技术中，所称工业生产中的有害等离子体包括发生在激光焊接中 的、电力系统断路器中的、气体激光器中的等离子体以及其它工业生产中的 有害等离子体。本技术的技术方案以运动磁场的方式控制和消除工业生产中的有害等 离子体，运动磁场的发生装置使用简便，可有效消除诸如激光焊接中的有害等离 子体，本技术较传统保护气体吹除方法可以更有效地控制和驱散激光焊接等 离子体，可以避免保护气体吹除法的缺点，并且有助于激光焊接的进行。附图说明图1是本技术一种实施方式结构示意图，该例中用旋转磁场来控制和驱 散等离子体。图2是图1的俯视图；图1是图2的X-X剖面示意图。图3是本技术另一种实施方式结构示意图，该例中用直线运动磁场来控 制和驱散等离子体。图4是图3的俯视图。图5是图3直线运动磁场中绕组的情况，其中序号1'、 2'、 3'……15'为绕组 所放置的线槽序号，序号所示的直线代表示绕组置于线槽内的有效边。图6是图4中a-a剖面结构示意图。具体实施方式本技术主要依据电磁场理论而实施。根据电磁场理论，在一般情况下，磁场中的导体在垂直于磁场方向运动时， 就在磁场和导体运动的正交方向产生电场。这就是最古老的法拉第电磁感应定律。 如果联结成回路，则将在电场方向上产生电流。电流和磁场的相互作用产生力。 在一定条件下，这个力能够大到足以显著改变导体的运动状态。不管导体是固体、 液体或气体，上述本质上都是一样的。磁流体发电正是基于这一原理而提出并实 现的。这是本技术的理论依据、也是本技术的实质和核心和特征所在。本技术中运动磁场的含义是指与上述等离子体发生持续相对运动的磁 场。这种相对运动包括旋转运动、直线运动和两种运动的组合。用多种方式均可 以产生运动磁场。实例一旋转磁场发生装置参见图1和图2所示，为本技术一种实施结构示意图，是用旋转磁场来 控制和驱散等离子体。图中，l表示激光束，2表示激光焊接中产生的等离子体，3表示被焊接的工件，4表示两磁极，磁极的截面为矩形(如图所示，也可做成其 它形状)，5表示磁极上的绕组，6表示截面为矩形的环形磁路，N、 S表示某一 时刻的磁场方向。再结合图1与图2所示，该用于控制和驱散等离子体的装置，由三组磁极4 环状排列而成，如图2所示，A、 B、 C三组共六个磁极4分别对称按相位顺序循 环连接在一环形磁路6上(磁芯及环形磁路由导磁材料制成)，磁极4指向圆环中 心区域，每组磁极4上的绕组5分别依次接入三相电源A、 B、 C，且A、 B、 C 每组磁极的磁场方向均为异向相对；用不同电相位的电流(三相时例如为50Hz， 220或380 V)联结磁极4，通电后，通以交流电的A、 B、 C组的绕组所产生的 交变磁场在六个磁极围成的区域内就形成一个旋转磁场，旋转磁场的中心线即为 六个磁极所对准的中心线，即为该装置的中心线。使用时，以驱散激光焊接中等 离子体为例，将该装置中心区域对着工件被焊接处，激光束1产生的等离子体2 落入到该装置中心区域范围内，该装置通电后产生的交变磁场即形成相对于该等 离子体2产生一个等效的旋转运动磁场。该装置中，当这些磁极沿圆周排列且磁极指向圆心(如图2所示)，即产生一个旋转磁场(这个原理和一般感应电动机静子中产生旋转磁场的原理是一样 的)。由f等离子体是一种导体，如果将旋转磁场的中心对准等离子体的圆心，则 等离子体在旋转磁场的作用下将旋转起来(这个原理和实心转子感应电动机的工 作原理是一样的。等离子体在旋转磁场的作用下旋转起来后， 一方面与周围冷空 气发生强烈的热和质量交换，另一方面由于离心力的作用，等离子体向四周扩散， 等离子体的高度降低，且在其中心形成低压而吸入冷空气，使等离子体形成酒杯 状，此时，等离子体成为笼式转子而继续旋转。 一方面其内外表面均与周围冷空 气发生激烈的热和质量交换， 一方面继续向四周扩散，直至等离子大部被周闱冷 空气冷却稀释和猝灭，即被控制驱散到激光束可正常工作的程度。该装置中，在前述基础上，还可以通过以下方式实现对所述等离子体的控制。一种方式改变交变电流的周率，既可为50HZ也可大于或小于50HZ， iU 压也可以通过调压装置使其不同于220V或380V，通过改变周率和电压数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制和驱散工业生产中的有害等离子体的运动磁场发生装置，其特征在于，含有多组排列的磁极和绕组，绕组分别连接多相位交流电。

【技术特征摘要】
CN 2006-1-13 20061000557241、一种控制和驱散工业生产中的有害等离子体的运动磁场发生装置，具特征在于，含有多组排列的磁极和绕组，绕组分别连接多相位交流电。2、 根据权利要求1所述运动磁场发生装置，其特征在于，所述磁极和绕 组分别对称按相位顺序循环排列在一固定圆环上，磁极指向圆环中心区域，每 组磁极上的绕组分别依次接入多相电源，每组磁极的磁场方向均为异相相对。3、 根据权利要求2所述运动...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊成锐，
申请(专利权)人：熊成锐，
类型：实用新型
国别省市：13[]