感应加热线圈设计的耦合距离计算

耦合是发生在线圈的加热部分和工件之间的空间中的能量转移。因此,耦合距离是为了平衡制造要求和效率必须有多大的空间。

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距离通常随零件直径而增加,通常值为0.75、1.25和1.75英寸(19、32和44毫米),或者坯料直径约为1.5、4和6英寸(38、102和152毫米) , 分别。如果线圈的长度超过其直径的八倍,则在高功率密度下均匀加热可能会很困难。在这种情况下,扫描工件长度的单匝或多匝线圈通常是有利的。

影响感应线圈最佳耦合距离的三个主要因素:

电磁加热

1、频率和处理方式

重要的是要记住,处理和工艺条件决定了耦合。如果零件不平直,则必须减少耦合。高频下线圈电流较低,因此必须增加耦合。在中低频时,线圈电流明显更高,耦合降低可为机械操作提供优势。

通常,在采用自动化系统的情况下,线圈联轴器应较宽松。上面概述的耦合距离主要用于需要紧密耦合的热处理应用中。在大多数情况下,距离会随着零件的直径而增加,正常值为0.75、1.25和1.75英寸(19、32和44毫米),或者坯料直径约为1.5、4和6英寸(38)。 ,102和152毫米)。

2、材料类型

多匝电感器和缓慢的功率传输用于磁性材料的直通加热。在这些应用中,耦合距离可能更宽松-大约为0.25至0.38英寸(0.64至0.95厘米)。

3、加热方式

对于静态表面加热,零件可以旋转但不能在线圈中移动,建议零件与线圈之间的耦合距离为0.060英寸(0.15厘米)。为了进行逐步加热或扫描,通常需要0.075英寸(0.19厘米)的耦合距离,以便改变工件的直线度。与工件紧密耦合的多匝细间距线圈产生了极其均匀的加热模式。

通过打开线圈和零件之间的耦合,可以实现相似的均匀性,从而使与加热区域相交的磁通量更加均匀,但是这也降低了能量传递。

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在需要低加热速率的地方,例如锻造的直通加热,这是可以接受的。当需要高加热速率时,最好保持紧密耦合。为防止发电机过载,应打开线圈的螺距。

提高耦合效率

绕组之间的耦合效率与它们之间的距离的平方成反比。线圈效率是传递给线圈的能量,传递给工件。请注意,这与整体系统效率不同。通常,用于加热圆形工件的螺旋线圈的线圈效率最高,而内部线圈的线圈效率最低。

重要的是要记住,除了薄煎饼和内部线圈外,受热部分始终位于通量场的中心。最有效的线圈基本上是标准圆形线圈的改型,无论零件轮廓如何。

例如,输送机或通道盘管可以看作是矩形盘管,其端部弯曲以形成“桥”,以便允许零件连续通过。但是,零件始终停留在通量集中在通道“内部”的位置。待硬化的区域靠近线圈匝的中心,因此位于最重的通量区域。

当要在零件上产生较宽的加热区域时,可以通过在线圈匝上增加衬套来实现更大面积的耦合,或者通过多匝通道电感器也可以产生更大的安培匝数。通道线圈衬里也可以配置为生成特殊的加热模式,在特定区域需要更大的热密度。

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