通过电磁线圈设计实现高效感应加热

工件加热的效率和效率取决于感应线圈的设计和类型。工作线圈的复杂程度从简单的螺线管或螺旋绕制线圈(由缠绕在芯轴上的多匝铜管组成)到由实心铜精加工并钎焊的线圈组成。

感应加热

最普遍使用的感应线圈设计是螺旋螺线管线圈。由于在线圈内发现了加热区域或部分,因此在最大磁通量的区域内,该线圈提供了很大范围的加热行为。电磁线圈中的磁通线集中在线圈内部,从而在该位置提供最大的加热速率。

感应加热应用中的6种常见类型的电磁线圈

1、多匝螺旋线圈

从长远来看,最常见和最有效的线圈是螺旋线圈(电磁线圈)。由于匝数决定了加热模式的长度,因此设计相对简单。

在这种类型的线圈中,工件可以是固定的,以便在“单次加热”中提供定义的加热带。或者,可以使用称为“扫描加热”的高度均匀的加热方式,将工件移动通过线圈以加热较长的零件。 。”

2、薄饼式感应线圈

当需要仅从一侧加热工件或无法围绕零件时,可使用薄饼式感应线圈。薄饼式感应线圈也可用于加热零件中心的细窄带。由于仅一个表面的焊剂与工件相交,因此煎饼线圈提供了很大范围的加热行为。

3、多位置螺旋线圈

多位置线圈经常用于在一定时间内生成更多零件,同时实现整个加热过程。可以有任意数量的职位,但通常最多可以有八个职位。根据所需的加热过程,可以同时加热零件,也可以将零件转入和转出不同的位置。

4、分裂螺旋线圈

当无法使用螺旋线圈进入目标加热区域时,可使用单匝或多匝分体式螺旋线圈。

通过分流线圈传导

线圈的固定部分和铰接部分的表面需要良好的表面接触。这些通常面对着银或匹配以提供良好接触的特殊合金。为了确保在加热期间闭合,使用了夹子。高电流以高频率通过该接口,这通常会导致触点寿命受到限制。

固定分流线圈

为了保持适当的耦合距离,分体线圈通常需要一种在线圈中查找零件的方法。通常,陶瓷按钮或插针固定在感应器的表面。在加热/淬火期间,它们会受到热冲击,并且必须设计成易于更换的形式。

通过分流线圈淬火

某些应用需要分流线圈设计,以具有通过电感器表面淬火的能力。为了避免在循环过程中在可移动部分中产生过多的热量,用于分流式感应器线圈腔的冷却液由绕过铰链的挠性软管承载。

淬火室使用单独的软管装置进料。在加热过程中,淬火腔室的表面距离工件最近,并且承载着大部分电流。它必须足够厚以避免在加热周期中变形或熔化。

5、主工作线圈和插件

通常,主线圈和嵌件用于小批量,可以使用单匝线圈。主工作线圈提供快速,简单的方法来更改线圈直径或形状,以匹配各种零件。

通常,主工作线圈由铜管制成,该铜管既提供与电源的电连接,又提供水冷的接触面,用于与线圈插件的连接。铜管弯曲成单匝线圈的形式,并焊接到一个铜带上,该铜带适合于线圈插入件的斜率并凹进去。

6、蝴蝶线圈

蝶形线圈非常适合在轴或棒的末端产生均匀的加热图案,并且具有两个特殊形成的煎饼线圈。为了使电流路径相加,中心匝必须沿相同方向缠绕。要创建所需的图案,仅这些中心匝应直接与零件耦合。蝶形“翼”可以向上弯曲以使其场与轴脱开,也可以与轴本身耦合。

电磁线圈设计计算

耦合距离

通常,距离随零件直径而增长,正常值分别为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。当线圈的长度超过其直径的4-8倍时,在高功率密度下进行均匀加热变得很有挑战性。在这些情况下,通常优选扫描工件长度的单匝或多匝线圈。

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。

电压损失

如果线圈(L2)的电感约为引线总电感(L1加L3)的十倍或更多,则引线中最多会损失10%的总电压。低于此的任何损失都可以视为名义损失。

当前

(次级绕组中的电流*次级匝数)=(变压器初级绕组的电流*初级匝数)。

最小油管外径

为了进行水冷,铜管的最小外径为0.125英寸(0.32厘米)。

转速

对于大多数淬火时间较短的硬化操作,应采用在加热周期内至少产生10转的转速。

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